![[Перевод] 55 лет спустя: культовые консоли легендарных мейнфреймов IBM System/360](https://habrastorage.org/webt/7q/4z/b8/7q4zb85_ec_aqe65nxcrgmukr30.jpeg "[Перевод] 55 лет спустя: культовые консоли легендарных мейнфреймов IBM System/360")
До появления System/360, IBM (как и большинство производителей компьютеров) выпускала линейки компьютеров с совершенно не совместимой архитектурой, в то время как System/360 представляла собой семейство программно совместимых мейнфреймов с общей архитектурой. Самая быстрая модель в исходной линейке была в 50 раз мощнее самой медленной, но все они могли запускать одинаковое программное обеспечение. Теперь покупателям была предложена линейка из нескольких ЭВМ, отличающихся быстродействием и стоимостью, но при этом использующих один и тот же набор команд. Универсальная система System / 360 — это полностью совместимые в программном отношении компьютеры. Система работала с научными и бизнес-приложениями, ее название тоже символично — 360 градусов, которые охватывают весь спектр возможных применений».
Хотя модели S/360 имели общую архитектуру, внутренне они совершенно отличались друг от друга, чтобы занять разные ниши рынка в зависимости от стоимости и производительности. В более старых моделях использовалось менее производительное аппаратное обеспечение и 8-битный канал передачи данных, в то время как в более новых моделях использовались такие функции, как широкий канал передачи данных, быстродействующие энергонезависимые регистры памяти, выполнение машинных команд не в порядке следования в машинном коде и кэширование. Ко всему фронтальные панели ЭВМ также различались: разные светодиоды и переключатели.
В этой статье описаны различные модели S/360, и то как можно идентифицировать их по передней панели. Я начну с Model 30 — популярной бюджетной системы, а затем по порядку пройдусь по остальным. Рациональность и удобство — главные составляющие принципа, по которому ЭВМ получали свои номера. Вместе с емкостью памяти и производительностью увеличивался и номер модели, от простой, но популярной Model 20 до высокопроизводительной Model 195.
IBM System/360 Model 30
На фото ниже изображена Model 30, одна из «лоукост» машин S/360, с объемом памяти на магнитных сердечниках от 8 до 64 килобайт. Корпус процессора был 1.524 м в высоту, 76.2 см в ширину и 1,73 м в глубину, масса составляла 771 кг. Что говорить, машина огромна по современным меркам, но на то время такой размер считался более чем компактным. Компьютеры System/360 были построены из модулей, называемых Solid Logic Technology (SLT), которые содержали несколько транзисторов и резисторов, не таких плотных, как интегральные схемы. Хотя Model 30 была наименее мощной в линейке System/360, она была очень популярна и прибыльна, ее аренда в размере 8000 долларов/месяц принесла IBM к 1972 году доход в миллиард долларов.
Solid Logic Technology (SLT) — гибридная технология компановки микроэлектронных схем на основе изолированных плоских, капсулированных в стекло, транзисторов и диодов, с экранированными резисторами на керамической основе. Была представлена компанией 1964 году вместе с новым мейнфреймом IBM System/360. STL заменила, существовавшую ранее Стандартную Модульную Систему (Standard Modular System или SMS).
По меркам 1960 года SLT была революционной технологией и способствовала успеху семейства мейнфреймов System/360 в 60х годах.
Вы можете поинтересоваться, почему эти компьютеры оснащены такими сложными консолями. Было три основных функции использования консоли. Первая функция — под базовые задачи «управления аппаратным комплексом», такие как включение системы, ее загрузка или выключение с помощью элементов управления (показано ниже). Эти элементы управления единственные, которые требовались оператору, находились в последовательном порядке на панели S/360. При помощи трех шестнадцатеричных циферблатов-переключателей можно было выбрать модуль ввода-вывода, который содержал загрузочное ПО. После загрузки системы оператор обычно вводил команды в систему без помощи консоли.
Второй консольной функцией является присутствие (проставление) оператора контроля. Отладка программы, мониторинг состояния процессорных регистров и модулей оперативной памяти, а также установка брэйкпоинтов (контрольных точек остановки, проверки и отладки программного кода). Элементы управления консоли Model 30, приведенные ниже, использовались для проставления оператора. Для отображения содержимого памяти оператор выбирал адрес на четырех шестнадцатеричных переключателях слева и нажимал кнопку «Дисплей»(слева), вводя данные на индикаторах на циферблатах переключателей. Чтобы произвести изменения в памяти, оператор вводил 1-байтную команду с помощью двух шестнадцатеричных циферблатов-переключателей справа и нажимал кнопку «Сохранить». (Хотя Model 30 имела 32-битную архитектуру, она передавала команду размером 1 байт за раз, жертвуя скоростью в счет более низкой стоимости). При помощи переключателя «Address Compare» в верхнем правом углу устанавливалась точка остановки.
Третья функция консоли — поддержка и обслуживание системы, которые выполнялись инженером IBM. Такие дисплеи занимали большую часть консоли, на них выводилась подробная информация, предоставляющая доступ к сложному внутреннему устройству компьютера. На приведенной выше консоли Model 30 присутствовал большой переключатель посредине «Display Store Selection», с его помощью можно было выбрать любой из внутренних регистров для отображения или модификации. Ряд индикаторов (на изображении ниже) показывает выполнение микроопераций из ПЗУ и операций на канале ввода/вывода. (The rows of lights below showed the microcode instruction being executed from «read only storage» and operations on the I/O channel.)
Макрофотография консоли IBM S/360 Model 30, показывающая индикаторы для микрокода (ПЗУ) и канала ввода/вывода. Эти регистры использовались в середине системы и не были видны программисту
На консоли размещались счетчики затраченной электроэнергии под ручкой аварийного отключения электропитания. Стандартная цена за аренду IBM покрывала лишь 40 часов в неделю, и клиенту выставлялся дополнительный счет за чрезмерное энергопотребление. Если же система требовала ремонта, клиенты не оплачивали время простоя. Инженер IBM поворачивал переключатель с помощью ключа, в результате чего время измерялось нижним счетчиком «обслуживания» вместо счетчика «использования потребителем».
IBM System/360 Model 20
Перейдем в конец семейства S/360: Model 20 была предназначена для бизнес-приложений. Объем памяти был ограничен, всего 4KB — 32KB, ЭВМ была крайне медленной даже по стандартам 1960-х годов, выполнялось всего около 5700 операций сложения в секунду. Но с другой стороны такого процессора было вполне достаточно для генерации бизнес-отчетов из перфокарт, устройство чтения карт считывало 8 карт в секунду. Преследуя цель снижения стоимости, в Model 20 было реализовано подмножество команд S/360, использовались регистры половинного размера 8, что делает Model 20 несовместимой с остальной линейкой S/360. Несмотря на свои ограничения, Model 20 была самой популярной моделью семейства S/360 из-за низкой цены: к концу 1970 года в эксплуатации находилось более 7400 машин. Ежемесячная стоимость аренды Model 20 стартовала с 1280 долларов, а приобретение обошлось бы от 62 710 долларов.
С помощью небольшой консоли Model 20 (изображение выше) оператор включал и выключал компьютер, запускал программу и т.д. В нескольких строчках на дисплее отображалось содержимое регистров компьютера и с помощью переключателей с шестнадцатеричными циферблатами, оператор загружал данные размером в 1 байт (два переключателя слева) в адрес памяти (следующие четыре переключателя). C помощью другого регулятора оператор отлаживал программу путем изменения значения в памяти, установки брэйкпоинтов, пошагового исполнения программы. Переключатель аварийного отключения питания и счетчики использования находились справа.
В Model 20 панель управления для инженеров спрятана под крышкой (снизу). На этой панели предусмотрены дополнительные элементы управления и индикаторы для диагностики и доступа к микрокоду. Поскольку Model 20 была попроще, инженеру не требовалось отображения такого объема информации как в Model 30.
IBM System/360 Model 22
Model 22 — урезанная версия Model 30 по цене ниже на 1/3, при этом обеспечивающая производительность примерно в 5 раз выше, чем Model 20. Это был последний представленный в 1971 году компьютер семейства S/360. IBM заявила, что Мodel 22 — «компромисс производительности и цены для небольших систем».
Базовая комплектация Model 22 сдавалась в аренду за 850 долларов в месяц (меньше, чем за Model 25 или Model 20), цена покупки составляла от 32 000 до 44 000 долларов. Стандартная конфигурация с тремя дисководами, выходом для принтера и кард-ридером стоила значительно дороже: арендная плата составляла около 5600 долларов, а приобретение — 246 000 долларов. Весила такая станция 680 кг и была размером в два холодильника. В отличие от Model 20, Model 22 была совместима с остальными продуктами с частью линейки S/360.
Что касается консоли в Model 22, она была очень похожа на ту которая была и в Model 30. Однако консоль Model 22 располагала меньшим числом рядов с светодиодами, и индикаторы выступали на консоли, а не были «утоплены» как в Model 30 (плоская накладка). В Model 22 полупроводниковое запоминающее устройство, а не память на магнитных сердечниках.
IBM System/360 Model 25
Еще одной бюджетной системой была Model 25. Система была спроектирована так, чтобы быть дешевле, чем Model 30, и при этом быть совместимой с другими системами линейки. Базовую Model 25 можно было арендовать за 5330 долларов в месяц, купить же можно было за 253 000 долларов. Она была представлена в 1968 году.
Model 25 представляла собой компактную систему, контроллеры ввода / вывода размещались в основном блоке (в отличие от других систем S/360). В отличие от других бюджетных систем, система имела двухбайтовый канал передачи данных для более высокой производительности. Одной из особенностей Model 25 была небольшая удобная консоль; на Model 25 во многих операциях использовалась консольная пишущая машинка, а не панель управления. На рисунке ниже обратите внимание что панель управления примерно на 2/3 ниже чем черный компьютерный модуль за ней. Переключатели на панели управления используются для выполнения нескольких функций (адресация и данные), что делает ее более компактной, чем панель в Model 30.
IBM System/360 Model 40
Model 40 была популярной моделью среднего класса, более мощной, чем Мodel 30. Ее аренда обходилась от 9 до 17 000 долларов в месяц, и к 1972 году принесла IBM доход в миллиард долларов. Для повышения производительности в Model 40 использовался двухбайтный канал передачи данных (в отличие от Model 30, которая обрабатывала данные по одному байту за раз).
На фото выше видно, что консоль Model 40 значительно сложнее, чем консоль Model 30, это свидетельствует о возросшей сложности «внутренней начинки», то бишь аппаратных составляющих системы. Как и у других моделей, у нее было три переключателя с шестнадцатеричными циферблатами в правом нижнем углу, которые служили они для загрузки системы. Но вместо переключателей с шестнадцатеричным циферблатов для ввода адреса и данных Model 40 имела тумблеры: один для адреса и один для данных.
В Model 40 использовались две ручки настройки, что позволяло каждому ряду со светодиодами отображать восемь различных функций. Каждый такой переключатель имел 8-позиционную ручку настройки с правой стороны консоли: можно было выбрать определенный регистр или дисплей.
IBM System/360 Model 44
Конкуренты IBM на рынке научных вычислений начали предлагать более дешевые, и более быстрые системы, разработанные специально для числовых вычислений. Чтобы устранить данную проблему IBM создала Мodel 44 для научных вычислений, ее главное предназначение — быстрое выполнение операций над числами с плавающей запятой и операций по сбору информации; были исключены 19 инструкций для выполнения бизнес-ориентированных задач (инструкции выполнения арифметических операций над десятичными числами и полей переменной длины). Эти изменения сделали Model 44 несколько несовместимой с остальной линейкой семейства S/360, хотя и прибавили ей быстродействие на 30–60% быстрее, по сравнению с более дорогой Model 50. Несмотря на улучшенные характеристики, Model 44 не имела огромного успеха у пользователей.
Консоль управления Model 44 была внешне похожа на консоль Model 40 с тумблерами и двумя роликами, но у Model 44 один из роликов взял на себя функции тумблеров. Да и внутреннее наполнение двух ЭВМ совершенно отличалось; для более высокой производительности в Model 44 вместо микрокода система управления была реализована на аппаратном уровне. Также использовался четырехбайтовый канал передачи данных, что соответственно позволяло перемещать данные в два раза быстрее, чем у Model 40, потому и в каждом ряду на консоли было размещено больше индикаторов и переключателей (32 бита данных + 4 бита четности).
Одной из особенностей консоли Model 44 можно считать поворотный переключатель для выбора точности чисел с плавающей точкой ( to select floating point precision), снижение точности увеличивает скорость обработки. Другой особенностью, уникальной для Model 44, стал дисковод, встроенный в боковую часть ЭВМ. Использовались дисковые картриджи емкостью 1MB. C помощью кнопки в левом нижнем углу консоли можно было управлять дисководом.
IBM System/360 Model 50
Model 50 была значительно производительней, чем Model 40, отчасти потому, что она использовала четырехбайтовый канал передачи данных. Да и Model 50 была куда габаритнее, чем младшие модели: центральный процессор из 5 блоков на 512 КБ памяти весил более 3 тонн. Model 50 можно было арендовать за 18 000 — 32 000 долларов в месяц. ЭВМ можно было расширить еще на 8 мегабайт; каждый модуль IBM 2361 «Large Capacity Storage» содержал 2 мегабайта оперативной памяти и весил тонну.
Консоль управления Model 50 была сложнее, чем у Model 40 или 44. Как и у Model 44, тумблеры и индикаторы имели 32 бита + четность из-за 4-байтового канала передачи данных. Вольтметр и регуляторы напряжения в левом верхнем углу использовались инженером IBM во время профилактической проверки. Повышая и понижая уровни напряжения примерно на 5% и проверяя на наличие сбоев, можно было обнаружить неполадки и заменить комплектующие еще до того, как они выйдут из строя.
IBM System/360 Model 60, 62, 65 и 67
Модели серии 60 были похожи, и предназначались для вычислений на предприятиях, научных расчетов. Хотя ЭВМ Model 60 и 62 и были анонсированы при запуске семейства S/360, они так и не были запущены в производство. Конкуренты объявили о выпуске более быстрых машин, после чего IBM внесла улучшения в оперативную память — так появилась Model 65. Быстродействующая память — 75 мкс, а это вытеснило Model 60 (2 мкс) и Model 62 (1 мкс) еще до их выхода “в массы». Model 65 можно было арендовать за 50 000 долларов в месяц.
Панель управления Model 65 имела много общего с консолью Model 50, но при этом было 6 ручек настройки вместо 4 (справа). В Model 60 и выше использовали восьмибитную шину передачи данных и хранение фрагментами для максимальной производительности. Для поддержки широкой полосы передачи данных на консоли управления было два ряда тумблеров с данными, а также тумблер адресации для охвата большого спектра адресов. Каждая ручка настройки из 6 оперировала 36 светодиодами (4 байта + четность), поэтому 64-битные регистры были разделены на два ряда.
Model 67 была анонсирована в 1965 году и вышла на рынок уже в 1966 году, ее целью было — удовлетворить появившийся спрос на системы с разделением времени. (Большинство компьютеров в то время были с ОС, обеспечивающими пакетную обработку задач). Model 67 была, по сути, Model 65 с добавлением виртуальной памяти, называемой динамической трансляцией адресов. Она поддерживала вычисления в режиме реального времени и “онлайн” с удаленными пользователями, разделение времени и одновременное использование нескольких пользователей. К сожалению, из-за задержек с выпуском операционной системы Модель 67 так и не стала популярной, к концу 1970 года было установлено всего 52 станции.
Модели 60-й серии были габаритными станциями, с несколькими подключенными модулями памяти. Их можно было настроить как дуплексную мультипроцессорную систему, весом более четырех тонн и занимающую около 37 квадратных метров; обратите внимание на наличие двух консолей на фото ниже.
IBM System/360 Model 70 и 75
Высокопроизводительная Model 70 была анонсирована в апреле 1964 года, но, как и в случае с Model 60, она была заменена на более быструю Model 75 еще до начала поставок. Консоль у Model 75 была намного габаритнее, чем у предыдущих моделей, с большим количеством светодиодов. Почему так? По двум причинам. Во-первых, сложной была сама внутренняя архитектура Model 75. Во-вторых, вместо использования ручек настройки для вывода на дисплей всех функции в Model 75 все отображалось с помощью множества светодиодов.
Я хотел бы обратить внимание на основные составляющие панели управления. Устройства, обеспечивающие взаимодействие оператора со станцией (запуск системы) находились в правом нижнем углу (раздел N), рядом со счетчиками затраченной электроэнергии (P). Для проверки и модификации памяти в распоряжении оператора были переключатели адресации ®, 64 переключателя данных (M) и индикаторы (M). Другие секции панели управления были для инженеров IBM. Вольтметр (К) использовался для профилактических проверок. Управление шиной данных (A), быстродействующее запоминающее устройство (B), команды переменного (размера) поля ©, команды управления (E) и регистры (F, L).
Стоимость аренды Model 75 варьировалась от 50 000 до 80 000 долларов США, а цена покупки — от 2,2 до 3,5 миллионов долларов США. Быстродействие Model 75 составляло 1 MIPS, компьютер выполнял около 1 миллиона инструкций в секунду. (Его производительность была немного ниже чем у Intel 80286, что составляло примерно на 1/10000 от производительности современного Intel Core I7).
IBM System/360 Model 85
Высокопроизводительная Model 85 линейки S/360 была представлена в 1968 году. Ее увесистый процессор состоял из дюжины стоек и весил около 7 тонн, как показано на фотографии в начале статьи. Ключевое нововведение в Model 85: кэш — память с большей скоростью доступа. Model 85 была первым коммерческим компьютером с кэш-памятью. Это первый компьютер IBM, в котором использовались интегральные схемы со средним уровнем интеграции (IBM назвала их Monolithic System Technology или MST). К сожалению, система не имела успеха у покупателей из-за высокой цены. Было выпущено всего 30 станций Model 85.
Радикально иной подход был и к построению панели управления Model 85. Консоль была небольшой по сравнению с другими в линейке S/360, на ней было меньше светодиодов и индикаторов. Большинство функций оператора теперь выполняли дисплей на электронно-лучевой трубке и клавиатура. Находящаяся слева от оператора «система просмотра индикаторов» («indicator viewer») заменила большинство светодиодов на панели управления. В ней 240 светодиодов были совмещены с микрофиш-проектором, который показывал определенные метки в зависимости от конфигурации. Это была более усовершенствованная версия ручки настройки — эквивалент 2400 отдельным светодиодам. Соответственно, система включала в себя и аппарат просмотра микрофиш, теперь папки с документацией по техническому обслуживанию были заменены на компактные карточки.
BM System/360 Model 90, 91, 92 и 95
Мodel 90 была всего лишь прототипом принципиально нового суперкомпьютера. Об улучшенной Model 92 было объявлено несколько месяцев спустя, в итоге же была разработана менее производительная система Model 91, которая должна была конкурировать с суперкомпьютером CDC 6600 (разработанным Cray). На рынок Model 91 вышла в 1967 году, примерно через два года после CDC 6600, но так его и не покорила. Выпущено было всего-то 15-20 штук, даже снижение цены до 6 000 000 долларов ситуацию не поменяло, популярность так и не пришла. Для сравнения, CDC выпустила более 200 компьютеров серии 6000.
Мodel 91 была характерна передовая архитектура: каналы с высокой пропускной способностью, выполнение команд с возможностью изменения очередности. Система представляла собой мультифункциональные модули. Сложная архитектура Model 91 требовала большую панель управления, заполненную множеством светодиодов и переключателей. Нижняя часть консоли была с функцией «присутствия оператора», здесь располагались тумблеры для 24-битной адресации 8 байтов данных. Остальные индикаторы нужны были инженерам IBM, они показывали детальную информацию о состоянии системы. Основные элементы управления оператора (питание, загрузка) находились не на главной консоли, а на небольшой панели снизу справа. Оператор использовал ЭЛТ (дисплей на основе электронно-лучевой трубки) для многих задач.
Model 91 требовала отдельного помещения, только центральный процессор состоял из семи автономных модулей: самого ЦП, трех блоков питания (не считая моторно-генераторной установки), шкафа модульного распределения питания, шкафа распределения охлаждающего средства и консоли. Кроме того, система имела блок управления запоминающим устройством, а также устройства ввода-вывода. Model 91 была первой системой IBM, в которой была использована полупроводниковая память, в своем небольшом фрагменте «защищенной памяти», но не в основной памяти.
В 1951 году IBM начала исследовать запоминающие устройства на тонких магнитных пленках в качестве замены ЗУ на магнитных сердечниках и после многолетних трудностей, в 1968 году, в Model 95 произвела данную замену (в остальном все было таким же, как и в Model 91). Хотя это и была самая быстродействующая память тех времен, IBM продала всего две единицы Model 95 (НАСА), после чего отказалась от тонкопленочных запоминающих устройств.
IBM System/360 Model 195
Мodel 195 была «разработана для сверхскоростных компьютерных приложений». Это была повторная реализация Model 91 с использованием интегральных схем (называемых «монолитной интегральной схемой»), объем кэш-памяти — 32 КБ. Арендная плата составляла от 165 000 до 275 000 долларов в месяц, закупочная цена — от 7 до 12,5 миллионов долларов. Производительность Model 195 была сопоставима с производительностью суперкомпьютера CDC 7600, но, как и в случае с Model 91, она появилась на два года позже, чем машина CDC, а это главным образом повлияло на продажи.
Консоль у Model 195 (ниже) была похожа на панель управления Model 95. Как и с моделью 91, для многих задач оператора использовался ЭЛТ, была также отдельная небольшая консоль оператора (не показана на фото).
Найди различия
Иногда трудно различить консоли моделей 30, 40, 50 и 65. На схеме ниже показаны основные функции, по которым можно их различить. Консоль Мodel 30 была с плоской поверхностью без отдельных индикаторов и тумблеров. Ее можно распознать по 9 переключателям с циферблатами внизу и по группе из четырех ручек настроек справа. Консоль Model 40 имела две ручки настройки, а группа из четырех переключателей с циферблатами размещалась слева. На панели управления Model 50 было четыре ручки настройки и вольтметр рядом с дюжиной переключателей. Model 60 имела шесть ручек настройки и вольтметр с парой переключателей.
Заключение
По современным стандартам компьютеры System/360 не были особо впечатляющими с точки зрения производительности: Model 20 была медленной с объемом памяти не больше чем у домашнего компьютера VIC-20 (1980 год), в то время как Model 195 была сопоставима с Macintosh IIFX (1990), что примерно составляет 1/1000 вычислительной мощности iPhone X. Несмотря на их низкую производительность, они использовались крупными компаниями, с их помощью планировали полет на Луну и управляли воздушным движением страны.
Спасибо, что остаётесь с нами. Вам нравятся наши статьи? Хотите видеть больше интересных материалов? Поддержите нас оформив заказ или порекомендовав знакомым, 30% скидка для пользователей Хабра на уникальный аналог entry-level серверов, который был придуман нами для Вас: Вся правда о VPS (KVM) E5-2650 v4 (6 Cores) 10GB DDR4 240GB SSD 1Gbps от $20 или как правильно делить сервер? (доступны варианты с RAID1 и RAID10, до 24 ядер и до 40GB DDR4).
VPS (KVM) E5-2650 v4 (6 Cores) 10GB DDR4 240GB SSD 1Gbps до лета бесплатно при оплате на срок от полугода, заказать можно тут.
Dell R730xd в 2 раза дешевле? Только у нас 2 х Intel TetraDeca-Core Xeon 2x E5-2697v3 2.6GHz 14C 64GB DDR4 4x960GB SSD 1Gbps 100 ТВ от $199 в Нидерландах! Dell R420 — 2x E5-2430 2.2Ghz 6C 128GB DDR3 2x960GB SSD 1Gbps 100TB — от $99! Читайте о том Как построить инфраструктуру корп. класса c применением серверов Dell R730xd Е5-2650 v4 стоимостью 9000 евро за копейки?
Источник
