Назначение, сферы применения и принципы устройства мейнфреймов

Содержание:

Введение:

Мейнфрейм – это главный компьютер вычислительного центра с большим объемом внутренней и внешней памяти. Он предназначенный для задач, требующих сложные вычислительные операции. Сам термин «мейнфрейм» происходит от названия типовых процессорных стоек этой системы. В 1960-х – начале 1980-х годов System/360 была безоговорочным лидером на рынке. Её клоны выпускались во многих странах, в том числе – в СССР (серия ЕС ЭВМ). В то время такие мэйнфреймы, как IBM 360 увеличили способности хранения и обработки, интегральные схемы позволяли разрабатывать миникомпьютеры, что позволило большому количеству маленьких компаний производить вычисления. Интеграция высокого уровня диодных схем привела к развитию очень маленьких вычислительных единиц, что привело к следующему шагу развития вычислений.

Назначение мейнфреймов:

Итак, мэйнфрейм — это компьютер, который может поддерживать большое количество приложений и одновременно обслуживать тысячи пользователей. 

Такая вычислительная система может служить как сервер и как хранилище данных. 

Мэйнфрейм как сервер — это некий программный компонент, который выполняет сервисные, обслуживающие  функции по запросу клиента. Он может выступать как файл-сервер, на котором хранятся все файловые ресурсы локальной компьютерной сети.

Также серверы могут функционировать без личного участия человека, но при этом должна быть обеспечена надежность устройства, т.к. она должна обслуживать клиентов круглосуточно. Для этого на серверах есть элементная база, где происходит дублирование системы, и есть более надежная оперативная память с большим временем наработки на отказ.

Самым главным достоинством серверов является их производительность, которая зависит от:

• типа и производительности процессоров;
• от объема и типа оперативной памяти;
• от производительности дисковой подсистемы.

Мэйнфрейм как сервер должен быть обеспечен такими функциями, как мониторинг и диагностика, которые позволяют управлять им на расстоянии.

Мэйнфрейм как хранилище данных — это центральное хранилище, где происходит обработка данных. К нему подключаются устройства с менее мощной производительностью, такие как рабочие станции и терминалы.

Сферы применения мэйнфреймов:

Мэйнфреймы пригодны для решения практически любых задач, требующих больших вычислительных мощностей, - от научных и инженерных до коммерческих. Необходимость больших вычислительных мощностей может быть обусловлена двумя обстоятельствами:

• сложностью решаемых задач, например, в области исследования генома человека, морской нефтеразведки и т.п.;
• ростом объемов обрабатываемых данных, связанным, в частности, с тенденцией перехода к интегрированным системам управления организациями, предприятиями, компаниями и т.д.

Тенденция перехода к интегрированным системам управления проявляется в стремлении к использованию единой базы данных предприятия, объединению на информационном и технологическом уровнях всех ключевых аспектов производственной и коммерческой деятельности предприятия, таких как производство, планирование, финансы и бухгалтерия, материально-техническое снабжение, управление кадрами, сбыт, управление запасами, ведение заказов на поставку продукции и предоставление услуг (см. рис. 7.1). Появились особые классы информационных систем - ERP-системы (Enterprise Resource Planning, планирование ресурсов предприятия), информационно-аналитические системы (ИАС), системы поддержки принятия решений (СППР), требующие значительных вычислительных мощностей.

Особенности и характеристики современных мейнфреймов:

Среднее время наработки на отказ.

Время наработки на отказ современных мейнфреймов оценивается в 12-15 лет. Надёжность мейнфреймов — это результат их почти 60-летнего совершенствования. Группа разработки операционной системы VM/ESA затратила 20 лет на удаление ошибок, и в результате была создана система, которую можно использовать в самых ответственных случаях.

Повышенная устойчивость систем.

Мейнфреймы могут изолировать и исправлять большинство аппаратных и программных ошибок за счёт использования следующих принципов:

-Дублирование: два резервных процессора, резервные модули памяти, альтернативные пути доступа к периферийным устройствам.

-Горячая замена всех элементов вплоть до каналов, плат памяти и центральных процессоров.

Целостность данных.

В мейнфреймах используется память с коррекцией ошибок. Ошибки не приводят к разрушению данных в памяти или данных, ожидающих вывода на внешние устройства. Дисковые подсистемы, построенные на основе RAID-массивов с горячей заменой и встроенных средств резервного копирования, защищают от потерь данных.

Рабочая нагрузка.

Рабочая нагрузка мейнфреймов может составлять 80-95 % от их пиковой производительности. Операционная система мейнфрейма будет обрабатывать всё сразу, причём все приложения будут тесно сотрудничать и использовать общие компоненты ПО.

Пропускная способность.

Подсистемы ввода-вывода мейнфреймов разработаны так, чтобы работать в среде с высочайшей рабочей нагрузкой на ввод-вывод данных.

Масштабирование.

Масштабирование мейнфреймов может быть как вертикальным, так и горизонтальным. Вертикальное масштабирование обеспечивается линейкой процессоров с производительностью от 5 до 200 MIPS и наращиванием до 12 центральных процессоров в одном компьютере. Горизонтальное масштабирование реализуется объединением ЭВМ в Sysplex (System Complex) — многомашинный кластер, выглядящий с точки зрения пользователя единым компьютером. Всего в Sysplex можно объединить до 32 машин. Географически распределённый Sysplex называют GDPS. В случае использования операционной системы VM для совместной работы можно объединить любое количество компьютеров. Программное масштабирование — на одном мейнфрейме может быть сконфигурировано фактически бесконечное число различных серверов. Причём все серверы могут быть изолированы друг от друга так, как будто они выполняются на отдельных выделенных компьютерах и в то же время совместно использовать аппаратные и программные ресурсы и данные.

Доступ к данным.

Поскольку данные хранятся на одном сервере, прикладные программы не нуждаются в сборе исходной информации из множества источников, не требуется дополнительное дисковое пространство для их временного хранения, не возникает сомнений в их актуальности. Требуется небольшое количество физических серверов и значительно более простое программное обеспечение. Всё это, в совокупности, ведёт к повышению скорости и эффективности обработки.

Защита.

Встроенные в аппаратуру возможности защиты, такие как криптографические устройства и Logical Partition, и средства защиты операционных систем, дополненные программными продуктами RACF или VM:SECURE, обеспечивают надёжную защиту.

Пользовательский интерфейс.

Пользовательский интерфейс у мейнфреймов всегда оставался наиболее слабым местом. Сейчас же стало возможно для прикладных программ мейнфреймов в кратчайшие сроки и при минимальных затратах обеспечить современный веб-интерфейс.

Сохранение инвестиций — использование данных и существующих прикладных программ не влечёт дополнительных расходов по приобретению нового программного обеспечения для другой платформы, переучиванию персонала, переноса данных и т. д.