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z/OS操作系统
大型机概述
从1994年起，IBM开始对大型机进行深入的技术改造，采用了新的CMOS技术，极大地缩小了大型机的系统体积，降低了能耗和散热成本，提高了性能价格比。据Meta 估计，S/390机的价格每年至少降低35%，每MIPS的平均成本已从几万美元降低到1998年的5000美元，这在很大程度上是由于成本较低的CMOS系统取代了较早的ECL双极性系统。另一方面，分布式计算开始变得庞杂起来，许多公司的管理费用激增，而且由于数据分散，在数据的互访和集中管理方面，安全和准确性都不够高，许多企业开始转向大型机。大型机在总体拥有成本上已经比分布计算廉价，制造业、保险、航空、运输及大型零售企业的大量事务处理对大型机的要求越来越高，这是大型机重新被人们认可的原因之一。
S/390系列的计算机运算速度可以达到1000MIPS，而且采用光纤连接技术，使数据存储设备和主机间的传输速度大大提高，目前许多用户对大型机充满了信心。作为一种新的运算模式——再集中模式开始在国际上流行起来，这是因为以前的分布系统在不断扩充的过程中，系统越来越庞大，数据分散难以管理和发挥效益，再集中就是用大型机在许多分布式服务器上搭建大型机，对服务器进行数据的集中管理，使企业的信息系统管理变得简便起来，提高了系统的效率，并降低了管理费用。再集中需求的出现表明集中计算模式与分布计算在发展中开始出现分层，在应用的金字塔中，大型机的地位越来越受到重视。
当初大型机遭到人们抛弃的主要原因无外乎两条，一是初装价格昂贵，虽然其总体拥有成本是不是最贵需要时间的考证，但让人掏出一笔巨款来购置大型机，许多人会考虑再三，当人们对某种产品开始犹豫的时候，正是另一种产品切入的机会，恰好这时高性能的UNIX系统出现了，初装费平易近人，大型机市场很快被这支轻骑兵分割。第二点是大型机技术封闭，寻找操纵它的人很困难，当时一个大型机的系统管理员的身价跟大型机一样风光。大型机技术人员拿跳槽相胁，许多公司会慎重考虑他的要求。封闭性还带来与其它系统互联性差的弊端，给人一种“在一棵树上吊死”的不安全感。
要想重振大型机，首先必需降低大型机的成本。为扭转大型机日渐势微的局面，1994 年，IBM在大型机制造上采用了CMOS芯片技术，极大地缩小了大型机的系统体积，降低了能耗和散热成本，提高了性能价格比。据估计，S/390机的价格每年至少降低35%，每MIPS的平均成本已从几万美元降至今年的5000美元。
大型机的发展历史
1948年IBM开发制造了基于电子管的计算机SSEC。
1952年IBM公司生产的第一台用于科学计算的大型机IBM701问世，1953年又推出了第一台用于与数据处理的大型机IBM702和小型机IBM650。
1958年IBM推出了大型科学计算机7090，并实现了晶体化。
1961年IBM完成了第一台流水线计算机STRETCH(IBM7030)，这台计算机的CPU既有执行定点操作和字符处理的串行运算器，又有执行快速浮点运算的并行运算器，采用最多可重叠执行6条指令的控制方式。作为第一台流水线计算机，它成为超级计算机的雏形。
1964年4月7日，IBM公布了360系统，成为计算机发展史上的一个重要里程碑。System/360是5种不同型号计算机的统称，它克服了第二代计算机的品种重复、性能单调、程序不兼容和用户负担重等缺点。
1970年IBM发布了370系统，体系结构保持与360系统向上兼容，引入了虚拟存储器技术、多处理技术。
1981年IBM发布了扩展的370系统，地址线位数增加到32位，支持24位、32位地址模式。
1990年IBM开发了ESA/390、ES/9000等390系统，加入了ESCON、Parallel Sysplex技术。
2000年IBM发布z/Architecture的z900, 支持64位地址，地址空间从2GB到16Exabytes,最大64GB内存空间。
2003年IBM发布z990
2005年IBM发布z9
2008年IBM发布z10
大型机的特点
S/390体系结构基于以前的S/370的结构做了一系列改进，这意味着系统的软件/硬件界面，硬件的功能方面有较大的变化。
1．正向兼容
S/390则是提供了一个统一的硬件平台，在不同机型上支持相同的系统软件，并保证和原有S/370的三个系列正向兼容。也就是说S/390做到不同机型间的向上兼容，做到和原来S/370正向兼容。
所谓正向兼容即指原有S/370的软件可以在S/390中运行。这包括： 汇编级用户程序，高级语言开发的软件产品，数据库和操作系统，通信和联网的标准、规范、操作方式等。
2．向量处理
向量处理过去多用于以线性代数和偏微分方程为数学基础的科学工程计算上，有较广泛的应用领域。近来，图形学和图象处理发展迅速，向量处理、FFT等有极大的用途。过去IBM的大中型机没有专门的向量处理指令，但有健全的浮点和整数运算，因此用子程序的办法解决向量运算，但不尽人意。随着巨型机，小巨型机和并行处理系统的发展，工程和科学计算已不是大中型机的优势，此问题早在20年前已经提出，而且日渐尖锐。为了在大中型通用机系统上有效解决向量运算，IBM采用了两种方法：一是在通道上加接数组处理器(AP)，和CPU组成松散的协同关系，这种方法已使用近二十年，对处理FFT等问题十分方便。二是在中央处理机增加向量运算部件(VF)，这种办法最早出现在3033大型机上，后来又用在308X和309X上。此法可以较好地解决中小粒度并行问题，和CPU关系紧密，用于信息传递时间和系统开销都较少。当然随之而来对操作系统( MVS)功能，编译器等有更高的要求，而且费用也较贵。S/390继续发展了VF的使用。
3．新的通道系结构ESCON (Enterprise System Connection Architecture)
其实最早在大型机中使用光纤并非IBM，日立公司在1987年前就开始用光纤连接大型机系统，只是可惜没有形成光纤通道为基础的体系结构。IBM在S/390中采用了ESCON，已远远超过使用光纤技术，而是在通道结构上做了较大的变革，是非常值得重视的动向。
4．保密硬件措施
S/370的加密和解密均由系统软件解决，速度慢并增加系统开销，在S/390中则提供了密码特性件(Cryptographic feature) 。
保护企业内部信息资源，保证信息传送和存放中不受破坏或外界盗用是十分重要的。在企业内部由大型机，大部门使用的中、小型机以及各基层部门使用的各种小型机，工作站等连成一个庞大的体系，安全保护就尤为重要。当然，仅仅提高机器本身的可靠性还不够，还需在S/390中采取抗干扰，抗病毒侵入的硬件安全装置。当各个部件之间交换数据时，对于发送方，由其硬件密码装置将信息加密后再发送(在企业内可通过光纤)，而对于接收方，则在接收后由主机的密码装置解密。
5．31位地址编码
在S/370的XA体系结构中已使用31位编码地址，但在9370系列和多数438X中仍为24位地址。S/390则规定所有机型都是31位地址结构，直接寻址范围可达2000兆字节，大大增加了用户程序及数据的可用虚存空间。随之，主存大增，例如900型可达9GB。并大量使用扩展存储器可到8000MB ，这样在多个作业同时运行时，大大减少对DASD的访问，磁盘对系统性能的影响也就减弱。
6．Cache缓冲技术的改进
Cache技术首先在IBM360/85型计算机中使用。后来，在巨型机中又使用了二级Cache技术。使用Cache之目的是为了缓解中央处理器指令执行周期和主存速度的匹配矛盾。
由于通道数目增加，大大增加访问主存的频率，特别是在多个CPU结构中， 各CPU同时访问主存带来的速度矛盾，多路竞争矛盾和信息副本的矛盾，使得过去那种以主存为中心辅之以单级Cache的存贮体系无法满足大型机的性能要求。为此在S/390中高档的机型都使用了两级Cache技术。
7．SCE系统控制单元技术
SCE是机器信息流通的心脏。它控制主存之间，各中央处理机之间以及通道子系统之间的数据调动，这包括主存和扩存之间的数据调动， S/390的高档机采用了两级Cache，二级Cache也是SCE的一个组成部分。
8．数据库访问措施
S/390可以运行多种数据库系统，其中之一就是DB2。除了沿用过去的办法使用DB2外，当然还可以按照SAA的规定，通过Language Access直接使用英文或德文访问。但是这只是解决用户使用数据库的简易性，并未能解决访问DB2的效率和速度问题。
由于采用了某些硬件措施，比如硬件实现排序、查询，DB2性能可以提高30%。
9．供电系统的改进
S/390系列各型号均采用50/60赫芝市电直接供电方式。
气冷柜架式的多个机型使用了电池备份供电，一旦电源切断，电池可以继续工作5分钟。其他机型则使用一种新的可靠性高的电源。
10．提高存储器检测/纠正功能
在S/390中，不仅主存部分和高速缓存部分普遍使用海明码，而且在扩存部分使用了检测3位错并纠正两位错的装置。此外，还在机器信息存取装置上，传递通路上，信息转换装置甚至远算部件上安置了上千个自动纠错装置。这样做的目的不仅可以克服偶然出现的随机性错误的干扰，从硬件角度看又起了冗余作用，不会因某个硬件器件的损坏而影响系统正常运行。
11．关键部件的备份工作
在S/390中，许多关键部件都实行双部件冗余工作，其中一个部件出现故障，另一个立即自动切换上去。
例如一个电源出现故障，系统立即切换到另一个电源部件增加输出维持工作。其他的冗余设计方法在中央处理器内部也有采用。
12．外部设备的动态再配置功能
如果要增加或更换外部设备，终端等，这不必停机，而是在系统运行中进行。IBM为此将MVS的某些控制程序以微码形式固化，以保证这种动态再配置工作不影响系统正确运行。
在一个大企业内部由多台机器构成一个整体时，各用户均按SAA规范工作， 这种自动再配置功能的优越性能显著地显示出来。
13．诊断的远程支持
早在4381等机器上就已采用这种技术。一旦机器出现错误且无力自行排除时，由机器自动拨话，利用高层维修网传送诊断程序做更高层次的诊断测试或者软件恢复。
大型机相关技术
作业控制语言(JCL)
在大型服务器系统中，当用户需要使用计算机完成某项任务时，用户必须准备一个作业流(Job Stream)。作业流中包含一个或多个作业（Job）。作业是用户在完成该任务时要求计算机所做工作的集合。
与COBOL等一般的编程语言不同，作业控制语言JCL（Job Control Language）是用户与操作系统的接口。用户通过JCL的相应语句来与操作系统通讯，获得作业所需的资源等，按自己的意图来控制作业的执行。
COBOL (Common Business-Oriented Language)
公用面向商业的语言，是世界上第一个商用语言。一种适合于商业及数据处理的类似英语的程序设计语言。这种语言可使商业数据处理过程精确表达。COBOL是一种面向数据处理的、面向文件的、面向过程(POL)的高级编程语言，是一种功能很强而又极为冗长的语言。COBOL语法与英文很接近，即使不懂电脑的人也能看懂程序。
COBOL 有以下版本：
COBOL-68
COBOL-74
COBOL-85
COBOL-2000
COBOL VS
IBM COBOL Enterprise
SMP/E是一个安装和维护软件的工具。它提供了一个可靠的方法用于安装和维护OS/390中的软件。
OpenEdition将开放的、基于UNIX的计算加入到z/OS 操作系统中。OpenEdition以及其语言环境支持C语言、Shell程序和客户/服务器应用的工业标准。应用开发者和交互式用户可以不必对z/OS 进行深入的了解而开发z/OS 的应用。
TCP/IP是一组工业标准协议和应用，它允许你与其它计算机共享数据和计算资源，不管这些计算机使IBM的或非IBM的。
资源度量设备（RMF）是反映z/OS 资源使用情况的一个窗口。它收集在sysplex级，单个系统级或地址空间级的信息，在sysplex中的任何系统上产生报告。
DFSMS主要由三个部分组成：
DFSMSdss是一个DASD数据和空间管理工具，它可用于在卷之间拷贝，移动数据集；dump、恢复数据集及完整的卷或磁道；使数据集和卷改变为SMS管理的或非SMS管理的；压缩分区式的数据集；释放数据集中未使用的空间。
DFSMShsm是一个DASD存储管理工具，用来管理较少活动和不活跃的数据的。它通过自动管理空间的使用和数据的有效性，在存储体系中改善DASD使用情况。DFSMShsm和SMS一起工作，按照数据集的management class 对数据集进行空间管理和有效性管理。
DFSMSrmm管理你的磁带卷以及其上的数据集。DFSMSrmm可以管理所有的磁带介质以及其它可移动的介质。例如，DFSMSrmm能记录光盘架的位置，追踪他们的必不可少的记录状态；但不管理光盘上数据。
客户信息控制系统（CICS）IBM CICS是一个商业应用程序服务器，使用DCE(分布式计算环境)的安全功能，并支持TCP/IP通信协议。CICS客户机/服务器功能可以在局域网和广域网络上通过分布和共享资源实现工作负荷均衡安排，管理所有应用程序资源。
DB2通用数据库(IBM DB2 UDB)
DB2是一个对象关系型的数据库，它不仅能有效地处理传统数据类型，还支持对多媒体数据(如图像、声音、视频、指纹等复杂结构数据)的存取和检索。通过DB2的Internet支持，可以方便地实现从任何一个浏览器访问多媒体数据库应用。DB2 UDB V5对Java也有着全面的支持，它不仅可以通过JDBC支持Java，同时还可以用Java编写数据库的存储过程及用户自定义函数。
PCOM(IBM Personal Communications)IBM个人通信工具,PC需要通过PCOM连接到大型机，使用和操控主机。
大型机虚拟机
Hercules是一套执行System/370, ESA/390 和 z/Architecture 主机架构的免费软件。它实际上是在PC机上模拟IBM大型机处理机,使在PC机上能运行大型机操作系统。它能在在Windows和Linux以及各种不同的Unix或者非Unix的系统下运行。
官方网站：www hercules-390 org
大型机操作系统
MVS/ESA操作系统是S/390上运行的综合能力较强、可靠性较高的操作系统。它实际上是1964年IBM在其S/360上运行的OS/360操作系统的后代。OS/360支持多道程序，最多可同时运行15道程序。为了便于管理，OS/360把中央存储器划分为多个（最多15个）分区，每个程序在一个分区中运行。1972年IBM推出了新的操作系统OS/VS2，也就是单虚存系统。它最大的特点是提供了对虚存的支持
OS/390是一个集成的企业服务器操作系统。它将开放的通讯服务器、分布式数据和文件服务、并行复合系统支持、面向对象程序设计、DCE以及开放应用程序接口集成为一个产品。由于它是在MVS 操作系统基础上发展起来的，因而保留了MVS的高可靠性、持续可用性及安全性等优异性能，为用户提供了一个具有可扩充性的系统。IBM大型机以前的MVS操作系统是封闭性的，而OS/390转变成开放式的，它包括许多服务器软件，具有整合性的功能。
z/OS 是在OS/390 操作系统基础上发展起来的，配合z/Architecture 序列主机开发出来的64位操作系统，是IBM目前最新的大型主机操作系统。
大型机 <--> 对应操作系统：
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 提供给IBM Partnership 用户，而DEMopkg则提供给购买大型机的客户，操作系统是一样的，只不过DEMopkg比ADCD多很多工具。
z/OS 有以下版本：
2000年10月发布 z/OS 1.1
2001年09月发布 z/OS 1.2
2002年09月发布 z/OS 1.4
2003年09月发布 z/OS 1.5
2004年09月发布 z/OS 1.6
2005年09月发布 z/OS 1.7
2006年09月发布 z/OS 1.8
2007年09月发布 z/OS 1.9
2008年09月发布 z/OS 1.10
2009年09月发布 z/OS 1.11
2010年09月发布 z/OS 1.12
操作系统主干部分
1 z/OS 主干部分由基本控制程序BCP和JES系统组成。
2 JES(作业进入子系统)，包括JES2和JES3，通常使用JES2。
功能：接收作业、对作业进行转换和调度、输出。
3 存储管理子系统(SMS)完成对存储资源以及系统输入输出的管理。
4 分时系统(TSO)可以使用户和系统进行交互式工作，进行程序开发。
TSO是Time Sharing Options的缩写，是OS/390操作系统的一个组成部分，是操作系统基本功能的发展。TSO为用户提供了很强的交互功能，用户发出的每一条命令都由TSO处理，并且可以干预系统对用户请求的执行情况，从而弥补了传统作业批处理的不足
5 VTAM 是实现SNA和APPN的网络通讯访问方法。它为在主机处理器上的应用程序和SNA网络上的其它资源之间提供了一个接口。
6 系统显示和查找设施(SDSF)提供有关监视、管理和控制z/OS 系统信息。
7 RACF为z/OS 安全管理部分，保护系统资源，认证用户。
可到VeryCD 获取
