z/OS作業系統

z/OS作業系統是一個適用於大型機的作業系統，採用了新的CMOS技術。

基本介紹

• 中文名：z/OS作業系統
• 採用：新的CMOS技術
• 縮小：大型機的系統體積
• 降低：能耗和散熱成本

大型機概述

從1994年起，IBM開始對大型機進行深入的技術改造，採用了新的CMOS技術，極大地縮小了大型機的系統體積，降低了能耗和散熱成本，提高了性能價格比。據Meta 估計，S/390機的價格每年至少降低35%，每MIPS的平均成本已從幾萬美元降低到1998年的5000美元，這在很大程度上是由於成本較低的CMOS系統取代了較早的ECL雙極性系統。另一方面，分散式計算開始變得龐雜起來，許多公司的管理費用激增，而且由於數據分散，在數據的互訪和集中管理方面，安全和準確性都不夠高，許多企業開始轉向大型機。大型機在總體擁有成本上已經比分布計算廉價，製造業、保險、航空、運輸及大型零售企業的大量事務處理對大型機的要求越來越高，這是大型機重新被人們認可的原因之一。

S/390系列的計算機運算速度可以達到1000MIPS，而且採用光纖連線技術，使數據存儲設備和主機間的傳輸速度大大提高，目前許多用戶對大型機充滿了信心。作為一種新的運算模式——再集中模式開始在國際上流行起來，這是因為以前的分布系統在不斷擴充的過程中，系統越來越龐大，數據分散難以管理和發揮效益，再集中就是用大型機在許多分散式伺服器上搭建大型機，對伺服器進行數據的集中管理，使企業的信息系統管理變得簡便起來，提高了系統的效率，並降低了管理費用。再集中需求的出現表明集中計算模式與分布計算在發展中開始出現分層，在套用的金字塔中，大型機的地位越來越受到重視。

大型機的發展歷史

1948年IBM開發製造了基於電子管的計算機SSEC。

1952年IBM公司生產的第一台用於科學計算的大型機IBM701問世，1953年又推出了第一台用於與數據處理的大型機IBM702和小型機IBM650。

1958年IBM推出了大型科學計算機7090，並實現了晶體化。

1961年IBM完成了第一台流水線計算機STRETCH(IBM7030)，這台計算機的CPU既有執行定點操作和字元處理的串列運算器，又有執行快速浮點運算的並行運算器，採用最多可重疊執行6條指令的控制方式。作為第一台流水線計算機，它成為超級計算機的雛形。

1964年4月7日，IBM公布了360系統，成為計算機發展史上的一個重要里程碑。System/360是5種不同型號計算機的統稱，它克服了第二代計算機的品種重複、性能單調、程式不兼容和用戶負擔重等缺點。

1970年IBM發布了370系統，體系結構保持與360系統向上兼容，引入了虛擬存儲器技術、多處理技術。

1981年IBM發布了擴展的370系統，地址線位數增加到32位，支持24位、32位地址模式。

1990年IBM開發了ESA/390、ES/9000等390系統，加入了ESCON、Parallel Sysplex技術。

2000年IBM發布z/Architecture的z900, 支持64位地址，地址空間從2GB到16Exabytes,最大64GB記憶體空間。

2003年IBM發布z990

2005年IBM發布z9

2008年IBM發布z10

大型機的特點

S/390體系結構基於以前的S/370的結構做了一系列改進，這意味著系統的軟體/硬體界面，硬體的功能方面有較大的變化。

1．正向兼容

S/390則是提供了一個統一的硬體平台，在不同機型上支持相同的系統軟體，並保證和原有S/370的三個系列正向兼容。也就是說S/390做到不同機型間的向上兼容，做到和原來S/370正向兼容。

所謂正向兼容即指原有S/370的軟體可以在S/390中運行。這包括： 彙編級用戶程式，高級語言開發的軟體產品，資料庫和作業系統，通信和聯網的標準、規範、操作方式等。

2．向量處理

向量處理過去多用於以線性代數和偏微分方程為數學基礎的科學工程計算上，有較廣泛的套用領域。近來，圖形學和圖象處理髮展迅速，向量處理、FFT等有極大的用途。過去IBM的大中型機沒有專門的向量處理指令，但有健全的浮點和整數運算，因此用子程式的辦法解決向量運算，但不盡人意。隨著巨型機，小巨型機和並行處理系統的發展，工程和科學計算已不是大中型機的優勢，此問題早在20年前已經提出，而且日漸尖銳。為了在大中型通用機系統上有效解決向量運算，IBM採用了兩種方法：一是在通道上加接數組處理器(AP)，和CPU組成鬆散的協同關係，這種方法已使用近二十年，對處理FFT等問題十分方便。二是在中央處理機增加向量運算部件(VF)，這種辦法最早出現在3033大型機上，後來又用在308X和309X上。此法可以較好地解決中小粒度並行問題，和CPU關係緊密，用於信息傳遞時間和系統開銷都較少。當然隨之而來對作業系統( MVS)功能，編譯器等有更高的要求，而且費用也較貴。S/390繼續發展了VF的使用。

3．新的通道繫結構ESCON (Enterprise System Connection Architecture)

其實最早在大型機中使用光纖並非IBM，日立公司在1987年前就開始用光纖連線大型機系統，只是可惜沒有形成光纖通道為基礎的體系結構。IBM在S/390中採用了ESCON，已遠遠超過使用光纖技術，而是在通道結構上做了較大的變革，是非常值得重視的動向。

4．保密硬體措施

S/370的加密和解密均由系統軟體解決，速度慢並增加系統開銷，在S/390中則提供了密碼特性件(Cryptographic feature) 。

保護企業內部信息資源，保證信息傳送和存放中不受破壞或外界盜用是十分重要的。在企業內部由大型機，大部門使用的中、小型機以及各基層部門使用的各種小型機，工作站等連成一個龐大的體系，安全保護就尤為重要。當然，僅僅提高機器本身的可靠性還不夠，還需在S/390中採取抗干擾，抗病毒侵入的硬體安全裝置。當各個部件之間交換數據時，對於傳送方，由其硬體密碼裝置將信息加密後再傳送(在企業內可通過光纖)，而對於接收方，則在接收後由主機的密碼裝置解密。

5．31位地址編碼

在S/370的XA體系結構中已使用31位編碼地址，但在9370系列和多數438X中仍為24位地址。S/390則規定所有機型都是31位地址結構，直接定址範圍可達2000兆位元組，大大增加了用戶程式及數據的可用虛存空間。隨之，主存大增，例如900型可達9GB。並大量使用擴展存儲器可到8000MB ，這樣在多個作業同時運行時，大大減少對DASD的訪問，磁碟對系統性能的影響也就減弱。

6．Cache緩衝技術的改進

Cache技術首先在IBM360/85型計算機中使用。後來，在巨型機中又使用了二級Cache技術。使用Cache之目的是為了緩解中央處理器指令執行周期和主存速度的匹配矛盾。

由於通道數目增加，大大增加訪問主存的頻率，特別是在多個CPU結構中， 各CPU同時訪問主存帶來的速度矛盾，多路競爭矛盾和信息副本的矛盾，使得過去那種以主存為中心輔之以單級Cache的存貯體系無法滿足大型機的性能要求。為此在S/390中高檔的機型都使用了兩級Cache技術。

7．SCE系統控制單元技術

SCE是機器信息流通的心臟。它控制主存之間，各中央處理機之間以及通道子系統之間的數據調動，這包括主存和擴存之間的數據調動， S/390的高檔機採用了兩級Cache，二級Cache也是SCE的一個組成部分。

8．資料庫訪問措施

S/390可以運行多種資料庫系統，其中之一就是DB2。除了沿用過去的辦法使用DB2外，當然還可以按照SAA的規定，通過Language Access直接使用英文或德文訪問。但是這只是解決用戶使用資料庫的簡易性，並未能解決訪問DB2的效率和速度問題。

由於採用了某些硬體措施，比如硬體實現排序、查詢，DB2性能可以提高30%。

9．供電系統的改進

S/390系列各型號均採用50/60赫芝市電直接供電方式。

氣冷櫃架式的多個機型使用了電池備份供電，一旦電源切斷，電池可以繼續工作5分鐘。其他機型則使用一種新的可靠性高的電源。

10．提高存儲器檢測/糾正功能

在S/390中，不僅主存部分和高速快取部分普遍使用海明碼，而且在擴存部分使用了檢測3位錯並糾正兩位錯的裝置。此外，還在機器信息存取裝置上，傳遞通路上，信息轉換裝置甚至遠算部件上安置了上千個自動糾錯裝置。這樣做的目的不僅可以克服偶然出現的隨機性錯誤的干擾，從硬體角度看又起了冗餘作用，不會因某個硬體器件的損壞而影響系統正常運行。

11．關鍵部件的備份工作

在S/390中，許多關鍵部件都實行雙部件冗餘工作，其中一個部件出現故障，另一個立即自動切換上去。

例如一個電源出現故障，系統立即切換到另一個電源部件增加輸出維持工作。其他的冗餘設計方法在中央處理器內部也有採用。

12．外部設備的動態再配置功能

如果要增加或更換外部設備，終端等，這不必停機，而是在系統運行中進行。IBM為此將MVS的某些控制程式以微碼形式固化，以保證這種動態再配置工作不影響系統正確運行。

在一個大企業內部由多台機器構成一個整體時，各用戶均按SAA規範工作， 這種自動再配置功能的優越性能顯著地顯示出來。

13．診斷的遠程支持

早在4381等機器上就已採用這種技術。一旦機器出現錯誤且無力自行排除時，由機器自動撥話，利用高層維修網傳送診斷程式做更高層次的診斷測試或者軟體恢復。

大型機相關技術

作業控制語言(JCL)

在大型伺服器系統中，當用戶需要使用計算機完成某項任務時，用戶必須準備一個作業流(Job Stream)。作業流中包含一個或多個作業（Job）。作業是用戶在完成該任務時要求計算機所做工作的集合。

與COBOL等一般的程式語言不同，作業控制語言JCL（Job Control Language）是用戶與作業系統的接口。用戶通過JCL的相應語句來與作業系統通訊，獲得作業所需的資源等，按自己的意圖來控制作業的執行。

COBOL (Common Business-Oriented Language)

公用面向商業的語言，是世界上第一個商用語言。一種適合於商業及數據處理的類似英語的程式設計語言。這種語言可使商業數據處理過程精確表達。COBOL是一種面向數據處理的、面向檔案的、面向過程(POL)的高級程式語言，是一種功能很強而又極為冗長的語言。COBOL語法與英文很接近，即使不懂電腦的人也能看懂程式。

COBOL 有以下版本：

COBOL-68

COBOL-74

COBOL-85

COBOL-2000

COBOL VS

IBM COBOL Enterprise

SMP/E是一個安裝和維護軟體的工具。它提供了一個可靠的方法用於安裝和維護OS/390中的軟體。

OpenEdition將開放的、基於UNIX的計算加入到z/OS 作業系統中。OpenEdition以及其語言環境支持C語言、Shell程式和客戶/伺服器套用的工業標準。套用開發者和互動式用戶可以不必對z/OS 進行深入的了解而開發z/OS 的套用。

TCP/IP是一組工業標準協定和套用，它允許你與其它計算機共享數據和計算資源，不管這些計算機使IBM的或非IBM的。

資源度量設備（RMF）是反映z/OS 資源使用情況的一個視窗。它收集在sysplex級，單個系統級或地址空間級的信息，在sysplex中的任何系統上產生報告。

DFSMS主要由三個部分組成：

DFSMSdss是一個DASD數據和空間管理工具，它可用於在卷之間拷貝，移動數據集；dump、恢複數據集及完整的卷或磁軌；使數據集和卷改變為SMS管理的或非SMS管理的；壓縮分區式的數據集；釋放數據集中未使用的空間。

DFSMShsm是一個DASD存儲管理工具，用來管理較少活動和不活躍的數據的。它通過自動管理空間的使用和數據的有效性，在存儲體系中改善DASD使用情況。DFSMShsm和SMS一起工作，按照數據集的management class 對數據集進行空間管理和有效性管理。

DFSMSrmm管理你的磁帶卷以及其上的數據集。DFSMSrmm可以管理所有的磁帶介質以及其它可移動的介質。例如，DFSMSrmm能記錄光碟架的位置，追蹤他們的必不可少的記錄狀態；但不管理光碟上數據。

　客戶信息控制系統（CICS）IBM CICS是一個商業應用程式伺服器，使用DCE(分散式計算環境)的安全功能，並支持TCP/IP通信協定。CICS客戶機/伺服器功能可以在區域網路和廣域網路上通過分布和共享資源實現工作負荷均衡安排，管理所有應用程式資源。

DB2通用資料庫(IBM DB2 UDB)

DB2是一個對象關係型的資料庫，它不僅能有效地處理傳統數據類型，還支持對多媒體數據(如圖像、聲音、視頻、指紋等複雜結構數據)的存取和檢索。通過DB2的Internet支持，可以方便地實現從任何一個瀏覽器訪問多媒體資料庫套用。DB2 UDB V5對Java也有著全面的支持，它不僅可以通過JDBC支持Java，同時還可以用Java編寫資料庫的存儲過程及用戶自定義函式。

　PCOM(IBM Personal Communications)IBM個人通信工具,PC需要通過PCOM連線到大型機，使用和操控主機。

大型機虛擬機

　 Hercules是一套執行System/370, ESA/390 和 z/Architecture 主機架構的免費軟體。它實際上是在PC機上模擬IBM大型機處理機,使在PC機上能運行大型機作業系統。它能在在Windows和Linux以及各種不同的Unix或者非Unix的系統下運行。

官方網站：www hercules-390 org

大型機作業系統

MVS/ESA作業系統是S/390上運行的綜合能力較強、可靠性較高的作業系統。它實際上是1964年IBM在其S/360上運行的OS/360作業系統的後代。OS/360支持多道程式，最多可同時運行15道程式。為了便於管理，OS/360把中央存儲器劃分為多個（最多15個）分區，每個程式在一個分區中運行。1972年IBM推出了新的作業系統OS/VS2，也就是單虛存系統。它最大的特點是提供了對虛存的支持

OS/390是一個集成的企業伺服器作業系統。它將開放的通訊伺服器、分散式數據和檔案服務、並行複合系統支持、面向對象程式設計、DCE以及開放應用程式接口集成為一個產品。由於它是在MVS 作業系統基礎上發展起來的，因而保留了MVS的高可靠性、持續可用性及安全性等優異性能，為用戶提供了一個具有可擴充性的系統。IBM大型機以前的MVS作業系統是封閉性的，而OS/390轉變成開放式的，它包括許多伺服器軟體，具有整合性的功能。

z/OS 是在OS/390 作業系統基礎上發展起來的，配合z/Architecture 序列主機開發出來的64位作業系統，是IBM目前最新的大型主機作業系統。

大型機 <--> 對應作業系統：

S/360 <--> MVT

S/370 <--> MVS/370

ESA/370 <--> MVS/ESA

S/390 <--> OS/390

z/Series <--> z/OS

z/OS 分ADCD版和DEMopkg版，ADCD 提供給IBM Partnership 用戶，而DEMopkg則提供給購買大型機的客戶，作業系統是一樣的，只不過DEMopkg比ADCD多很多工具。

z/OS 有以下版本：

2000年10月發布 z/OS 1.1

2001年09月發布 z/OS 1.2

2002年09月發布 z/OS 1.4

2003年09月發布 z/OS 1.5

2004年09月發布 z/OS 1.6

2005年09月發布 z/OS 1.7

2006年09月發布 z/OS 1.8

2007年09月發布 z/OS 1.9

2008年09月發布 z/OS 1.10

2009年09月發布 z/OS 1.11

2010年09月發布 z/OS 1.12

作業系統主幹部分

1 z/OS 主幹部分由基本控制程式BCP和JES系統組成。

2 JES(作業進入子系統)，包括JES2和JES3，通常使用JES2。

功能：接收作業、對作業進行轉換和調度、輸出。

3 存儲管理子系統(SMS)完成對存儲資源以及系統輸入輸出的管理。

4 分時系統(TSO)可以使用戶和系統進行互動式工作，進行程式開發。

TSO是Time Sharing Options的縮寫，是OS/390作業系統的一個組成部分，是作業系統基本功能的發展。TSO為用戶提供了很強的互動功能，用戶發出的每一條命令都由TSO處理，並且可以干預系統對用戶請求的執行情況，從而彌補了傳統作業批處理的不足

5 VTAM 是實現SNA和APPN的網路通訊訪問方法。它為在主機處理器上的應用程式和SNA網路上的其它資源之間提供了一個接口。

6 系統顯示和查找設施(SDSF)提供有關監視、管理和控制z/OS 系統信息。

7 RACF為z/OS 安全管理部分，保護系統資源，認證用戶。

可到VeryCD 獲取