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1 Enterprise Computing Prof. Dr.-Ing. Wilhelm G. Spruth Institut für Informatik, Universität Leipzig, Wilhelm Schickard Institut für Informatik, Universität Tübingen

2 Enterprise Computing Prof. Dr.-Ing. Wilhelm G. Spruth Teil 1 Einführung

3 Enterprise Computing Die Vorlesung dient als Ersatz für die bisherige Vorlesung Client Server Systeme. Themen wie Sockets, Remote Procedure Call, Sicherheit, Authentifizierung, Namens- und Zeitdienste fallen weg, da sie zwischenzeitlich durch andere Lehrveranstaltungen abgedeckt werden. Etwa % des Lehrstoffes der bisherigen Vorlesung werden übernommen und durch Eigenschaften der modernen Mainframe Technologie ergämzt. Die Vorlesung findet wöchentlich im WS 2009/10 statt. Sie ist als Wahlfach innerhalb der Technischen Informatik zugelassen, und kann mit 11 Leistungspunkten in den Prüfungsplan Technische Informatik aufgenommen werden. Ort: Großer Hörsaal, Sand 5/6, jeden Montag, 11:15-12:45 Im Wintersemester 2009/10 erstmalig am Montag, den 26. Okt Weitere Termine wöchentlich bis zum sowie ab bis Für das Sommersemester 2010 ist ein Praktikum Enterprise Computing vorgesehen. Rückfragen bei Frau Reimold, Lehrstuhl Prof. Rosenstiel, oder

4 alt neu Vorlesung 2 SWS Praktische Übungen 4 SWS 11 LP An den praktischen Übungen hat sich nicht viel geändert. Sie können auch mit der bisherigen Vorlesung Client/Server Systeme kombiniert werden.

5 Gliederung der Vorlesung 1. Wirtschaftliche und technologische Bedeutung 2. System z Architecture und Hardware 3. z/os Betriebssystem, Unix System Services, zlinux 4. Ein/Ausgabe-Verarbeitung, 5. Datenorganisation, VSAM 6. Mehrrechnereinrichtungen, Clustering, und Sysplex 7. Virtuelle Maschinen, Partitionierung 8. Transaktionsverarbeitung mit CICS 9. Coupling Facility 10. Message oriented Middleware, MQSeries 11. Work Load Management 12. WebSphere Web Application Server 13. z/os Internet Integration 14. Service oriented Architecture (SOA) Script unter

6 Literatur U.Kebschull, P. Herrmann, W.G. Spruth: Einführung in z/os und OS/ Auflage, Oldenbourg 2004, ISBN M. Teuffel, R. Vaupel: Das Betriebssystem z/os und die zseries. Oldenbourg 2004., ISBN W. Greis: Die IBM-Mainframe-Architektur. Open Source Press, 2005, ISBN W. Zack: Windows 2000 and Mainframe Integration. Macmillan Technical Publishing, M. Teuffel: TSO Time Sharing Option im Betriebssystem OS/390. Oldenbourg, 6. Auflage, J. Horswill: Designing & Programming CICS Applications. O Reilly, ISBN R. Ben-Natan: IBM WebSphere Starter Kit. McGrawHill, S:G:Sloan, A.K. Hernandez: An Introduction to DB2 for OS/390. Prentice Hall 2001 Eine (zu) umfangreiche Literatursammlung ist zu finden unter es 0102z ww6 wgs 09-99

7 Oldenbourg 2004 ISBN

8 Praktikum Enterprise Computing SS 2010 Für das Sommersemester 2010 ist ein Praktikum Enterprise Computing vorgesehen. Das Praktikum kann ebenfalls im Rahmen der Fachprüfung Technische Informatik in den Prüfungsplan aufgenommen werden. Im SS 2010 Betreuung durch Andreas Schätz und Jonas Romer. Die Übungen bestehen aus 7 Aufgaben: 1. Anwendungsentwicklung unter z/os und TSO 2. Erstellen einer CICS Anwendung 3. Java RMI und RMI/IIOP 4. Java Servlet Zugriff auf DB2 5. MQSeries 6. CICS Java Transaction Gateway 7. Rational Developer for System z

9 Eine detaillierte Beschreibung der Übungen und der Aufgabenstellungen ist zu finden unter: Alle Aufgaben werden auf dem z/os Server an der Uni Tuebingen benutzt (hobbit.informatik.uni-tuebingen.de oder ). Hierzu sind außerdem detaillierte Anweisungen unter verfügbar. Teilnehmer loggen sich über einen beliebigen Klienten-Rechner in einen Server ein. Hierfür stehen die Rechner im Raum 023 zur Verfügung. Alternativ besteht die Möglichkeit, sich über das Internet mit einem privaten Rechner als Klient einzuloggen.

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12 Hobbit.cs frodo legolas gandalf bilbo merry/pippin /217 LPAR #1 LPAR #2 LPAR #3 LPAR # 4 LPAR # 5 BladeCenter H z z z z / / L L 0 0 i i S S n n Cell Blade z/os V 1.8 z/os V 1.8 z/vm z/vm zlinux PR/SM z9 BC + DS 6800 Hardware Infiniband gimli, , Internet Router Rechner Konfiguration Hobbit.cs.uni-tuebingen.de

13 Interner Router z z z z L z z z z L L L I / / / / I I I N O O O O N N N U S S S S U U U X X X X z/vm hobbit.informatik.uni-tuebingen.de Unter z/vm sind etwa 20 virtuelle Maschinen installiert, teils z/os 1.8, teils Suse zlinux Enterprise Edition SLES v10

14 Project Gameframe Hybridsystem Uni Tübingen

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16 Ausgangsdaten für die Bilderstellung sind Sattelitenaufnahmen und Radar-Höhenmessungen, ebenfalls durch Satteliten.

17 Beispiel World of Warcraft

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19 IBM Labor Böblingen Größte IBM Entwicklungslokation außerhalb USA, Mitarbeiter, mehr als 170 Patente pro Jahr, mehr als 40 strategische Hardware- und Software Projekte, 50 bis 100 Neueinstellungen pro Jahr

20 Mainframe In der Umgangssprache werden die Großrechner der Fimen IBM und Fujitsu/Siemens als Mainframes bezeichnet. IBM bezeichnet seine Mainframe-Hardware als System z, zseries oder S/390 und das am meisten eingesetzte Betriebssystem als z/os oder OS/390. Die früheren Rechner wurden als S/360 und S/370 bezeichnet, die Betriebssysteme als OS/360 und MVS. Die System z bzw. zseries Rechner und das z/os Betriebssystem weisen gegenüber S/390 und OS/390 eine zusätzliche 64 Bit-Unterstützung und andere Erweiterungen (z.b. Kryptografie ) auf. Alle seit 1965 entwickelte S/360 Software läuft unmodifiziert und ohne Recompilation auf den heutigen System z Rechnern.

21 Andere Hersteller Die Fujitsu Siemens S-Serie Systeme sind S/390 kompatibel. Auf ihnen läuft OS/390 und z/os sowie das hauseigene BS2000 Betriebssystem. Keine 64 Bit Erweiterung. Nicev, Moskau Die Firma Fundamental Software vertreibt den FLEX-ES Emulator. Hiermit ist es möglich, z/os auf einem Intel-Rechner laufen zu lassen, allerdings mit stark verringerter Leistung. Ähnliches leistet der Public Domain Hercules Emulator, der aber von IBM (im Gegensatz zu FLEX-ES) nicht unterstützt wird. Die Fujitsu Siemens SX Serie Systeme emulieren auf SPARC Rechnern die BS2000 Architektur.

22 Terminologie IBM bezeichnet seine Hardware als System z, zseries oder S/390 und das am meisten eingesetzte Betriebssystem als z/os oder OS/390. Die früheren Rechner wurden als S/360 und S/370 bezeichnet, die Betriebssysteme als OS/360 und MVS. System z und z/os weisen gegenüber S/390 und OS/390 eine zusätzliche 64 Bit- Unterstützung und andere Erweiterungen (z.b. Kryptografie ) auf. Derzeitige zseries-implementierungen bestehen in aufsteigender Reihenfolge aus den Modellen 800, 890, 900, 990, z9 und z10. Seit 2006 wird der Begriff System z benutzt. Sehr viele ältere Modelle sind noch im Einsatz (G3, G4, G5, G6). IBM garantiert, dass alle seit 1965 entwickelte S/360 Software unmodifiziert und ohne Recompilation auf den heutigen System z Rechnern läuft.

23 The Death of the Mainframe A fairly well accepted notion in computing is that the mainframe is going the way of the dinosaur. Forbes, March 20, 1989 The mainframe computer is rapidly being turned into a technological Dinosaur... New York Times, April 4, 1989 On March 15, 1996, an InfoWorld Reader will unplug the last mainframe. Stewart Alsop, InfoWorld the mainframe seems to be hurtling toward extinction. New York Times, Feb. 9, 1993 Its the end of the end for the mainframes George Colony, Forrester Research, Business Week, Jan. 10, 1994

24 Sun Fire 15K Server: Der schnellste kommerzielle Computer CEBIT, Hannover,

25 Und was ist passiert? A decade after pundits declared the mainframe dead, more than 70% of the world's digital information resides on these machines. And last year (2003), IBM's sales of big iron actually increased 6%, to $4.2 billion Computerwoche 9/2006, 3. März 2006, S. 26

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27 Verbreitung von z/os 95% der weltweit größten 2000 Unternehmen setzen z/os oder OS/390 als ihren zentralen Server ein. Zwischen 65 und 70 % aller geschäftsrelevanten Daten werden im EBCDIC Format auf S/390 Rechnern gespeichert. 60% aller geschäftsrelevanten Daten, auf die mittels des World Wide Web zugegriffen werden kann, sind in Mainframe Datenbanken gespeichert, hauptsächlich DB2, IMS und VSAM Datenbanken. Die Anzahl der weltweit pro Sekunde ausgeführten CICS Transaktionen liegt in der gleichen Größenordnung wie die Anzahl der Zugriffe auf das WWW. Von allen Servern hat System z den höchsten Marktanteil und die höchste Wachstumsrate. IBM Redbooks Series: "Java Application Development for CICS: Base Services and CORBA Client Support". IBM Form Nr. SG , April Ray Jones, IBM vice president Server Solutions, at Northern Illinois University, Workshop, July 11, 2000

28 E-TRANSACTIONS IN FINANCIAL SERVICES International Technology Group, 2002 Es 3010 ww97 wgs 06-01

29 Mai 2005 Statement der PricewaterhouseCoopers Aktiengesellschaft Wirtschaftsprüfungsgesellschaft, Frankfurt am Main Eine Reihe unserer großen und größten Mandanten aus unterschiedlichen Branchen setzen derzeit Mainframes und vor allem bzw. hauptsächlich das Betriebssystem z/os ein. Sie werden dies aus heutiger Sicht auch zukünftig weiter tun. Großrechner insbesondere Rechner mit dem Betriebssystem z/os werden typischerweise dann eingesetzt, wenn folgende Aspekte relevant sind: Hoch verfügbare Systemumgebung Hoher Sicherheitsstandard Umgebungen mit Benutzern Nachvollziehbarkeit wesentlicher Systemereignisse

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32 Gartner Application Server Evaluation Model (ASEM), October 2004

33 Gartner Application Server Evaluation Model (ASEM), October 2004

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35 Gartner s platform positioning - 2Q06, overall Rating

36 Gartner s platform positioning - 2Q06, overall Rating

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38 System z, S/390, z/os, OS/390 Technologische Führungsposition Einzigartige System z und z/os Eigenschaften: Architektur, z.b. Hardware Protection verhindert Buffer overflows Hardware-Technologie, z.b. MLC Multi-Chip Module Ein-/Ausgabe-Architektur (siehe Veröffentlichung) Clustering, Sysplex Skalierung mit Hilfe der Coupling Facility (siehe Veröffentlichung) Stapelverarbeitung (Job Entry Subsystem) Partitionierung und PR/SM LPAR Mode (siehe Veröffentlichung) Hipersockets ( z/os zlinux Integration ) Goal-orientierter Workload Manager (siehe Veröffentlichung) CICS-Transaktionsmanager WebSphere Web Application Server und MQSeries Persistent Reusable Java Virtual Machine (siehe Veröffentlichung)

39 Bob Dennard, John Cocke

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41 Verfügbarkeit Classes of 9s

42 Class of 9s Outage Example Continuous Availability 99,999 % 5 min/year z/os Sysplex S/390 Parallel Fault Tolerant 99,99% 53 min/year Sysplex High Availability 99,9% 8,8 hrs/year ES/9000 XRF Fault Tolerant Sys. Verfügbarkeit Classes of 9s ES/9000 General Purpose 99% 88 hours/year High Avail. Cluster SMP Campus LANs 90% 876 hours/year

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44 Toll Collect Für das LKW Maut System der Bundesrepublick (Toll Collect) ist mit der Betreibergesellschaft eine Konventionalstrafe von 30 Mill. Euro für jede 60 Minuten Ausfallzeit vereinbart worden.

45 Outage An outage (unavailability) is the time, a system is not available to an end user. Outages may be planned or unexpected. Planned outages include causes like data base reorganisation, release changes, and network reconfiguration. Unplanned outages are caused by some kind of a hardware, software or data problem.

46 Outages Database Backups (und Reorganisation) können den größten Beitrag zur Non-Availability von Client/Server Systemen leisten. International Technology Group, January 2000

47 Declining cost per user due to mainframe scalability versus Unix server scalability. es 0139 ww6 Ted Lewis: Mainframes are dead, long live Mainframes. IEEE Computer, Aug. 1999, p. 104.

48 Average annual transaction processing costs per user International Technology Group, 2/99 Es 3012 ww97 wgs 06-01

49 Average yearly Transaction Cost/User simultaneous users

50 Und die 'Wirtschaftlichkeit? Zahlreiche Untersuchungen zeigten immer wieder, dass der moderne Mainframe die bei weitem niedrigste Total Cost of Ownership (TCO) aller Server-- Plattformen hat. So liegt laut den Analysten von At Kearney (2001) die TCO bei zentraler Mainframe- Architektur lediglich zwischen 3100 und 5100 Dollar, während sie sich bei zentraler Unix-Server-Architektur zwischen 5300 und 6700 Dollar und bei dezentraler Unix-Server-Architektur sogar zwischen 7000 und 9000 Dolia bewegt. COMPUTERWOCHE 15/2002

51 Total Cost of Ownership over 5 Years ;

52 Since we published our last high-level perspective of the ratio between MIPS and head count in 2001, the largest z/os installations have more than doubled their MIPS to head count ratio. L. Mieritz, M. Willis-Fleming Gartner, 2004 Predicted average cost per end user in 2010: Mainframes $6,250 Unix Minis $19,000 PC Servers $24,000 5yr costs for hardware, software and maintenace Arcati Research 2005 The Dinosaur Myth 2004 Update

53 Die Kosten für Mitarbeiter, die den laufenden Betrieb der IT Infrastruktur aufrecht erhalten, sind sehr viel höher als die Kosten für die Hardware und Software.

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55 Full-Time Equivalent (FTE) is the percentage of time a staff member works represented as a decimal. A full-time person is 1.00, a half-time person is.50 and a quarter-time person is.25.

56 Server processing consumption doubles every 3 years (Source: IDC, 2008)

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58 Research and Development IBM spends $1.2 billion a year investing in the System z stack--including hardware, software, and services. About 65 percent of the revenue that comes from the mainframe base comes from software, and not surprisingly, about 65 percent of that $1.2 billion in annual investment in research and development for the mainframe line goes into software

59 IBM pseries, iseries roughly follows HP Market Share Servers with a list price exceeding $

60 Umsatz und Gewinnplus bei IBM durch Mainframes Der US-amerikanische IT-Dienstleister IBM hat im zweiten Quartal ,9 Milliarden US-Dollar (17,4 Milliarden Euro) umgesetzt. Gegenüber dem Vergleichsquartal des Vorjahres stieg der Umsatz um 1 Prozent. Der Nettogewinn wuchs um 10,5 Prozent auf 2,02 Milliarden US-Dollar (1,6 Milliarden Euro). IBM-Chef Samuel J. Palmisano hebt in seiner Stellungnahme das Softwaregeschäft hervor, das allein im vergangenen Vierteljahr 4,2 Milliarden US-Dollar umsetzte und damit 4,5 Prozent mehr als im Vergleichsquartal des Vorjahres. Auch verwies er auf das Geschäft mit dem System-z-Mainfraime, dessen Umsatz um 7 Prozent wuchs.

61 Alle Unix Anwendungen (nach Rekompilation) und alle Java Anwendungen sind unter den z/os Unix System Services und/oder unter zlinux lauffähig. Die Auslastung für ein typisches zseries System besteht aus: 55% Legacy Anwendungen (Anwendungen die vor längerer Zeit entstanden sind) 35 % Anwendungen, die in den letzten 1-2 Jahren geschrieben wurden 10% Anwendungen, die im Rahmen von Konsolidierungsmaßnahmen übernommen wurden, davon viele von Unix Rechnern

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64 Postbank entscheidet sich für drei IBM Großrechner der neuesten Generation Bonn/Stuttgart, 24. September Die Postbank hat sich für die Beschaffung dreier neuer IBM Großrechner des Typs System z10 entschieden. Die Postbank setzt schon seit Jahren auf den Einsatz von Großrechnern. Nach einer Konsolidierung von IBM System z900-großrechnern auf leistungsfähigere z990-server wird nun das aktuelle Modell IBM System z10 in die IT-Infrastruktur integriert. Die Großrechner werden bei der Postbank ein hohes Transaktionsvolumen bearbeiten und neue Maßstäbe im Bereich Ausfallsicherheit und Energieeffizienz setzen. Die Systeme sind außerdem Teil eines umfassenden Konsolidierungsprojekts. Die Postbank unterstreicht mit dieser Entscheidung ihre Core-Banking-Strategie und baut ihre technologische Infrastruktur weiter aus. Für uns stellen die neuen IBM System z10-server eine effiziente Plattform für unser Core-Banking dar, sagt Manfred Löw, für den Betrieb verantwortlicher Vorstand der Postbank Systems AG. Die neuen Mainframes sind hochverfügbar und leistungsstark und ermöglichen mit ihrer Energieeffizienz nicht zuletzt einen wesentlichen Beitrag zur Green IT Ausrichtung in der Postbank IT."

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66 Stadtverwaltung Gelsenkirchen Mai Der kommunale IT-Dienstleister gkd-el aus Gelsenkirchen migriert auf IBM System z10 Mainframe und verbessert Dienstleistungsangebot seiner Behördenkunden. Die gkd-el hat mehrere Server auf einem einzelnen IBM System z10 konsolidiert. Das Ergebnis ist eine einfachere IT- Infrastruktur, in der weniger physische Systeme betrieben werden müssen. Der Betrieb der gesamten SAP- Landschaft erfolgt auf System z, inklusive der Infrastruktur mit Linux on System z und z/vm, z/os, DB2 für z/os und den zugehörigen Netzwerken. Die SAP-Anwendungsserver werden auf mehreren virtuellen Instanzen von SUSE Linux Enterprise Server (SLES) 10 unter IBM z/vm 5.3 ausgeführt.der SAP-Datenbankserver für jede Anwendung läuft unter IBM DB2 für z/os. Für den Plattenspeicher wird ein IBM System Storage DS8100 eingesetzt, und Daten werden auf einem Bandarchiv IBM TotalStorage 3494 gesichert. Die Zahl der Server bei gkd-el, die mit Linux on System z betrieben werden, wächst stetig. Zurzeit sind alle SAP Anwendungsserver, der zentrale Druckserver für die Massendruckprogramme und ein Server für GIS (ein System mit Grundbuch-Informationen) als virtualisierte Server implementiert. Die im Projekt realisierten Vorteile lagen in einer spürbar höheren Zufriedenheit der Endbenutzer dank der Verkürzung der durchschnittlichen SAP- Dialogantwortzeiten von 570 ms auf 190 ms. Im Rahmen der Serverkonsolidierung auf Linux on System z werden immer mehr physische Server ersetzt. Auf der Grundlage gemachter Erfahrungen schätzt die gkd-el, dass ein qualifizierter Administrator in der Nicht-Mainframe- Umgebung 10 Systeme effektiv verwalten kann, während ein für Linux on System z zuständiger Administrator etwa 50 Systeme betreuen kann. "Dank der EAL5-Zertifizierung für z/vm können wir sicher sein, dass wir jedes Linux-Gastsystem auf dem System z wie einen vollkommen eigenständigen Server behandeln können, was die Trennung von Instanzen angeht. Das ist enorm wichtig für uns, weil wir strenge Bestimmungen für den Datenschutz und die Datensicherheit einhalten müssen, sagt Karl Große Vogelsang, Leiter des Rechenzentrums der gkd-el.

67 Armonk, NY - 26 Feb 2007: IBM Mainframe Revenue and Profit Growth IDC reported today that IBM continues to hold the number one position in worldwide server revenue share with 32.8 percent revenue share for IBM s leadership position in global server revenue in 2006 was augmented by noteworthy revenue growth in its System z mainframe business. IDC Worldwide Quarterly Server Tracker, 4Q06, issued on February 26, 2007

68 IBM REPORTS 2008 THIRD-QUARTER RESULTS Total Global Services revenues grew 8 percent (4 percent, adjusting for currency). Global Technology Services segment revenues increased 8 percent (5 percent, adjusting for currency) to $9.9 billion, with strong growth in Integrated Technology Services. Global Business Services segment revenues increased 7 percent (3 percent, adjusting for currency) to $4.9 billion. The company ended the third quarter with an estimated services backlog, including Strategic Outsourcing, Business Transformation Outsourcing, Integrated Technology Services, Global Business Services and Maintenance, of $114 billion, adjusting for currency. Revenues from the Systems and Technology segment totaled $4.4 billion for the quarter, down 10 percent (11 percent, adjusting for currency). Systems revenues decreased 7 percent (8 percent, adjusting for currency). Revenues from System z mainframe server products increased 25 percent compared with the year-ago period, with double-digit growth in all geographies. Total delivery of System z computing power, which is measured in MIPS (millions of instructions per second), increased 49 percent. Revenues from the converged System p server products increased 7 percent compared with the 2007 period. Revenues from the System x servers decreased 18 percent, and revenues from the System i servers decreased 82 percent. Revenues from the Software segment were $5.2 billion, an increase of 12 percent (8 percent, adjusting for currency) compared with the third quarter of Revenues from IBM's total middleware products, which primarily include WebSphere, Information Management, Tivoli, Lotus and Rational products, were $4.1 billion, up 12 percent versus the third quarter of Operating systems revenues of $594 million increased 5 percent compared with the prior-year quarter. For the WebSphere family of software products, which facilitate customers' ability to manage a wide variety of business processes using open standards to interconnect applications, data and operating systems, revenues increased 4 percent. Revenues for Information Management software, which enables clients to leverage information on demand, increased 26 percent. Revenues from Tivoli software, infrastructure software that enables clients to centrally manage networks including security and storage capability, increased 2 percent, and revenues for Lotus software, which allows collaborating and messaging by clients in real-time communication and knowledge management, increased 10 percent year over year. Revenues from Rational software, integrated tools to improve the processes of software development, increased 23 percent compared with the year-ago quarter.

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70 Jahre z/os und OS/390 Berufserfahrung 53% der Mainframe Experten sind im Alter 50+

71 Versicherungen suchen System- Spezialisten Computerwoche 6/2003

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76 G. Amdahl G.A. Blaauw B.O. Evans F.P. Brooks /360 Architecture April 7, Bit Byte Main Store Byte Adressing General Purpose Register Supervisor/Problem State (Kernel/User State) I/O Channel Extended Lifetime strictly upwards and downwards compatibility over time and over a line of models For historical details, see

77 What has happened since 1964? Many efforts to come up with a better computer architecture B5000 VAX HP Precision MIPS Itanium many others Given todays knowledge: What should Amdahl, Blaauw and Brooks have done differently in 1964?

78 Alpha Architecture Reference Manual Digital Press, Digital Equipment Corporation, 1992 The Alpha architecture is a RISC architecture that was designed for high performance and longevity. Following Amdahl, Blaauw, and Brooks (1), we distinguish between architecture and implementation: Computer architecture is defined as the attributes of a computer seen by a machinelanguage programmer. This definition includes the instruction set, instruction formats, operation codes, addressing modes, and all registers and memory locations that may be directly manipulated by a machine-language programmer. Implementation is defined as the actual hardware structure, logic design, and datapath organization. This architecture book describes the required behavior of all Alpha implementations, as seen by the machine-language programmer. 1. Amdahl, G.M., G.A. Blaauw, and F.P. Brooks, Jr. "Architecture of the IBM System/360." IBM Journal of Research and Development, vol. 8, no. 2 (April 1964):

79 GR General Purpose Register SIE Start Interpretive Execution FPR Floating Point Register AR Access Register CR Control Register BFP Binary Floating Point PER Program Event Recording

80 64 Bit 64 Bit 32 Bit 64 Bit Flag Bits Befehlszähler Program Status Wort zseries Programmiermodell

81 Move (MVC) Instruction moves the second operand into the first Operand location

82 8 4 4 Bit OP R1 R2 RR Format, 16 Bit Bit OP R1 X2 B2 D2 Beispiele für S/360 Maschinenbefehlsformate RX Format, 32 Bit Bit OP L B1 D1 B2 D2 SS Format, 48 Bit Im Vergleich zu fast allen anderen Rechnerarchitekturen sind die Maschinenbefehlsformate der System z Architektur sehr sauber strukturiert. Alle Felder sind auf 4 Bit Grenzen ausgerichtet. Dies ermöglicht das Lesen eines Core Dumps, eine wirkliche Hilfe für die Analyse extrem schwieriger Problemsituationen.

83 ASCII- und EBCDIC Zeichentabellen Beispiele: ASCII R = Hex 52 ; EBCDIC R = Hex D9 ; Weltweit sind etwa 60% aller wirtschaftlich relevanten Daten sind im 8 Bit EBCDIC Standard (Extended Binary Coded Decimal Interchange Code) abgespeichert. Etwa 40% aller wirtschaftlich relevanten Daten sind im 7 Bit ASCII Standard (American Standard Code for Information Interchange) bzw. seiner 8 bit Erweiterung abgespeichert. Unicode

84 7 1 3 Hauptspeicher aufgeteilt in zu Blöcke je 4096 (Rahmen) Bytes 4 zu je 4096 Bytes 4 Jedem Block wird vom Kernel eine Speicherschutznummer 3 zwischen zugeordnet 3 3 Hauptspeicher aufgeteilt in Blöcke (Rahmen) Jedem Block wird vom Kernel eine Speicherschutznummer zwischen zugeordnet System z Speicherschutz 64 0 es 0146 ww6 wgs 06-99

85 Storage Protection Key 4 Bit Program Status Word 19 Bit 12 Bit real Adress 4 Bit R C Key Store 1 key (4 Bit) for each 4096 Byte Block (plus Control Bits, e.g.. Reference Bit R and Change Bit C yes compare access ok no Program Interrupt Storage Protection

86 Main Store, partitioned into 4 KByte Blocks (page frames) using different protection keys Buffer Overflow into adjacent 4 KByte Block Buffer Overflow Prevention Protection Key

87 CPU CPU SAP Hauptspeicher SAP System Assist Processor Channel Subsystem plus Control Unit E/A Adapter Typische System z Konfiguration Fast alle zseries Systeme sind als symmetrische Multiprozessoren implementiert. Das E/A Subsystem wird mit Hilfe einer Reihe eigener Prozessoren implementiert und kann bis zu Plattenspeicher und andere Ein/Ausgabegeräte anschließen. Es entlastet die CPUs von vielen E/A Verarbeitungsaufgaben. No I/O driver problem.

88 System CPU System Bus Haupt Speicher S/360 I/O Konfiguration Kanal A. Kanal A. Kanal A. 16 Kanäle Kanal Kanal pro System Kanal Control Control Control Unit Unit Unit Dargestellt ist die ursprüngliche S/360 Konfiguration. Plattenspeicher sind über Control Units, Kanal- Verbindungskabel und Kanal-Adapter mit dem Hauptspeicher des Systems verbunden. Die Verbindungskabel des Parallel Channels waren bis zu 400 Fuß ( 130 m ) lang. Die Kanal- Adapter konnten mittels DMA direkt auf den Hauptspeicher des Systems zugreifen. Die Control Unit führte I/O Befehle (Channel Command Words, CCWs) aus, die vom Kanal- Adapter aus dem Hauptspeicher ausgelesen und zwecks ausführung der Control Unit übergeben wurden.

89 Aufgaben der Plattenspeicher-Steuereinheit Dargestellt ist die Aufgabenaufteilung zwischen Kanal-Adapter, Steuereinheit (Control Unit) und der Plattenspeicher-Elektronik. Der Kanal (die Kanal-Adapter Karte) ist nur dazu da, um stellvertretend für die Steuereinheit per DMA Daten und Kanalbefehle aus dem Hauptspeicher auszulesen und an die entfernte Steuereinheit weiter zu geben.

90 Ein I/O Scheduler bestimmt die Reihenfolge, in der der Zugriffsarm einer DASD mehrere anstehenden I/O Anforderungen abarbeitet. Hierbei werden Algorithmen wie Elevator Disk Arm, Shortest Seek First, usw. eingesetzt. Unter Linux stehen vier I//O Scheduler zur Verfügung: noop, anticipatory, deadline und cfq. Ändern lässt sich der Scheduler im laufenden Betrieb pro device dynamisch via: sysx:~ # echo "noop" > /sys/devices/css0/ /0.0.2b2b/block/dasda/queue/scheduler. Bei einem Mainframe ist dies die Aufgabe der Control Unit (z.b. 3390), und/oder des Enterprise Storage Subsystems. Mit derartigen Verarbeitungsaufgaben wird die CPU nicht belastst; es fehlt deshalb auch die entsprechende CCW Funktionalität. Ohne ein Auslagern derartiger Funktionen wäre ein Mainframe nie in der Lage, den erforderlichen I/O Durchsatz zu erbringen.

91 CU Control Unit HD Hard Disk GbE Gigabit Ethernet

92 1-64 CPUs CPU Hauptspeicher Comm. Channel Subsystem Subsystem 512 Gbyte > 256 Kanäle (Channel Path) / System FICON Bänder, Switch Drucker System z Großsystemkonfiguration > Plattenspeicher (Devices) Logische Plattenspeicher (logical Volumes) TeraByte Plattenspeicherplatz Enterprise Storage Server

93 64 CPUs, 60 LPARs 1520 GByte central CPU CPU CPU CPU CPU CPU storage Channel Subsystem Channel Path (Kanal) FICON max 256 Protocol 8 Processors max 4 Channel Subsystems z10 Disk Storage Attachment S/390 Control Unit S/390 Control Unit S/390 Control Unit S/390 Control Unit ESS Enterprise Storage Server Subchannels

94 Coupling Facility SMP SMP SMP SMP SMP SMP 32 max. 400 MByte/s Sysplex FICON / Fibrechannel Timer Protocol (ESCON) / FICON other I/O Switch 400 MByte/s Glasfibre Sysplex with Coupling Facility CU CU CU CU Control Units Enterprise Storage Server

95 Hardware resources managed by z/os

96 Service oriented Architecture Integration von Host-Systemen für das Online Transaction Processing (OLTP) mit Hilfe der Java Enterprise Edition (J2EE).

97 IFL, zaap and ziip The Integrated Facility for Linux (IFL) is an IBM mainframe processor dedicated to running the Linux operating system, with or without z/vm. IFLs are expressly designed to reduce software costs. IBM introduced IFLs on September 29, The System z Application Assist Processor (zaap), previously known as the zseries Application Assist Processor, is a mainframe processor introduced by IBM in zaap engines are dedicated to running specific Java and XML workloads under z/os, accelerating performance. The System z Integrated Information Processor (ziip) is a special purpose processor. It was initially introduced to relieve the general mainframe central processors (CPs) of specific DB2 processing loads, but currently is used to offload other z/os workloads as described below. They often lead to a higher workload throughput at reduced license fees. DB2 for z/os V8 was the first application to exploit the ziip, but now there are several IBM and non-ibm products and technologies that exploit ziip. The ziip hardware (i.e. microcode, as the processors hardware does not differ from general purpose CPUs) became generally available in May, Microcode restricts IFLs. zaaps, and ziips to to their respective workloads by omitting some processor instructions not used by the workload. IFLs, zaaps, and ziips are not specifically optimized to run their respective workloads faster or better.

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