Абстрактен мейнфрейм

Мейнфрейм(същомейнфрейм, от английскиmainframe) - този термин има три основни значения.

Голям универсален компютър е високопроизводителен компютър със значително количество RAM и външна памет, предназначен да организира централизирани хранилища за данни с голям капацитет и да извършва интензивна изчислителна работа.
Компютър с архитектура IBM System/360, 370, 390, zSeries.
Най-мощният компютър (например отговарящ на критериите за стойност (1)), използван като основен или централен компютър (например като основен сървър).

Историята на мейнфреймите обикновено се брои от появата през 1964 г. на универсалната компютърна система IBM System / 360, за разработването на която IBM е похарчила 5 милиарда долара. Самият термин "мейнфрейм" идва от името на типичните процесорни стелажи на тази система. През 60-те и началото на 80-те години на миналия век System/360 беше безспорният пазарен лидер. Неговите клонинги са произведени в много страни, включително - в СССР (серия ES EVM).

Мейнфреймите на IBM се използват в повече от 25 000 организации по света (без клонингите), в България по различни оценки от 1500 до 7000 (включително клонингите). Около 70% от всички важни бизнес данни се обработват на мейнфрейми.

В началото на 90-те години започва кризата на пазара на мейнфрейми, чийто връх е през 1993 г. Много анализатори говориха за пълното изчезване на мейнфреймите, за прехода от централизирана към разпределена обработка на информация (използвайки персонални компютри, обединени от двустепенна архитектура клиент-сървър). Мнозина започнаха да възприемат мейнфреймите като вчерашна изчислителна технология, считайки Unix и PC сървърите за по-модерни и обещаващи.

Важна причинаРезкият спад в интереса към мейнфреймите през 80-те години беше бързото развитие на компютри и Unix-базирани машини, при които благодарение на използването на нова технология за създаване на CMOS чипове беше възможно значително да се намали консумацията на енергия и техните размери достигнаха размера на настолните станции. В същото време мейнфреймите изискваха огромни площи за инсталиране, а използването на остарели полупроводникови технологии в мейнфреймите от онова време доведе до необходимостта от течно (например водно) охлаждане. И така, въпреки тяхната изчислителна мощ, поради високата цена и сложността на поддръжката, мейнфреймите бяха все по-малко търсени на компютърния пазар.

Друг аргумент срещу мейнфреймите беше, че те не зачитат основния принцип на отворените системи, а именно съвместимостта с други платформи.

Приемайки критиката конструктивно, ръководството на IBM, основният производител на мейнфрейм хардуер и софтуер, разработи радикално нова стратегия за тази платформа с цел драстично повишаване на производителността, намаляване на разходите за притежание и постигане на висока надеждност и достъпност на системите. Важни промени в технологичната сфера допринесоха за постигането на тези планове: CMOS технологията замени биполярната технология за производство на процесори за мейнфрейми. Преходът към нова елементна база позволи значително да се намали консумацията на енергия на мейнфреймите и да се опростят изискванията към системата за захранване и охлаждане (течното охлаждане беше заменено с въздух). Мейнфреймите, базирани на CMOS чипове, бързо увеличиха производителността си и намаляха по размер. Повратната точка беше преминаването към 64-битовата z/Architecture. Съвременните мейнфрейми вече не са затворениплатформа: те са в състояние да поддържат стотици сървъри с различни операционни системи на една машина.

Според една прогноза на Gartner Group, последният мейнфрейм се очаква да спре през 1993 г. Тази прогноза е отдавна закъсняла, но пазарът на мейнфрейми остава стабилен и продажбите им растат всяка година.

От 1994 г. нарастването на интереса към мейнфреймите започва отново. Факт е, че както показа практиката, централизираната обработка на данни или централизираното изчисление на мейнфрейми решава много проблеми с изграждането на информационни системи в мащаб на предприятието по-лесно и по-евтино от разпределените.

2. Характеристики и характеристики на съвременните мейнфрейми

Средно време между отказите. MTBF на съвременните мейнфрейми се оценява на 12–15 години. Надеждността на мейнфреймите е резултат от близо 60 години развитие. Екипът за разработка на VM/ESA прекара двадесет години в отстраняване на грешки от операционната система и резултатът беше система, която може да се използва в най-критичните случаи.

Повишена стабилност на системата. Мейнфреймите могат да изолират и коригират повечето хардуерни и софтуерни грешки, като използват следните принципи:

Резервиране: два резервни процесора, резервни модули памет, алтернативни пътища за достъп до периферни устройства.
Гореща смяна на всички елементи до канали, платки памет и централни процесори.

Целостта на данните. Мейнфреймите използват памет за коригиране на грешки. Грешките не повреждат данните в паметта или данните, чакащи да бъдат изведени към външни устройства. Дискови подсистеми, изградени върху RAID масиви с гореща смяна, и вградени резервни копия защитаватот загуба на данни.

Работно натоварване. Натоварванията на мейнфреймите могат да представляват 80-95% от тяхната пикова производителност. Мейнфрейм операционната система ще изтегли всичко наведнъж, като всички приложения работят в тясно сътрудничество и използват общи части от софтуера.

Ширина на честотната лента. Входно/изходните подсистеми на мейнфрейм са проектирани да работят в среди с високи входно/изходни натоварвания.

Мащабиране. Мащабирането на мейнфрейм може да бъде вертикално или хоризонтално. Вертикалното мащабиране се осигурява от линия процесори с производителност от 5 до 200 MIPS и мащабируемост до 12 процесора в един компютър. Хоризонталното мащабиране се осъществява чрез комбиниране на компютри в Sysplex (System Complex) - клъстер от няколко машини, който изглежда като единичен компютър от гледна точка на потребителя. Общо до 32 машини могат да бъдат комбинирани в Sysplex. Географски разпределеният Sysplex се нарича GDPS. В случай на използване на VM OS за сътрудничество, можете да комбинирате произволен брой компютри. Софтуерно мащабируемо – практически безкраен брой различни сървъри могат да бъдат конфигурирани на един мейнфрейм. Освен това всички сървъри могат да бъдат изолирани един от друг, сякаш работят на отделни специализирани компютри и в същото време споделят хардуерни и софтуерни ресурси и данни.

Достъп до данни. Тъй като данните се съхраняват на един сървър, приложните програми не трябва да събират първоначална информация от множество източници, не се нуждаят от допълнително дисково пространство за временно съхранение и няма съмнение относно тяхната релевантност. Изисква малък брой физически сървърии много по-прост софтуер. Всичко това заедно води до повишаване на скоростта и ефективността на обработката.

Защита. Вградените хардуерни функции за сигурност като криптографски устройства и логически дялове и сигурност на операционната система, допълнени от софтуерни продукти RACF или VM:SECURE, осигуряват стабилна сигурност.

Потребителски интерфейс. Потребителският интерфейс на мейнфрейма винаги е бил най-слабото място. Сега е възможно мейнфрейм приложенията да предоставят модерен уеб интерфейс за възможно най-кратко време и на най-ниска цена.

Сигурност на инвестицията- използването на данни и съществуващи приложения не води до допълнителни разходи за придобиване на нов софтуер за друга платформа, преквалификация на персонала, трансфер на данни и др.

3. Пазарна позиция

В момента мейнфреймите на IBM доминират световния пазар [1] . На пазара със свои продукти са още Hitachi, Amdahl и Fujitsu.

4. Мейнфрейм и суперкомпютри

Суперкомпютрите са машини на върха на изчислителната мощ, налична днес, особено в областта на операциите с числа. Суперкомпютрите се използват за научни и инженерни задачи (високопроизводителни изчисления, например в областта на метеорологията или моделирането на ядрени процеси), където мощността на процесора и RAM са ограничаващи фактори, докато мейнфреймите се използват за цели операции, които изискват скорост на обмен на данни, надеждност и способност за едновременно обработване на множество процеси (инвентаризация на стоки, резервациясамолетни билети, банкови транзакции). Производителността на мейнфреймите обикновено се измерва в милиони операции в секунда (MIPS), докато суперкомпютрите обикновено се измерват в операции с плаваща запетая (запетая) в секунда (FLOPS).

В контекста на цялостната изчислителна мощност мейнфреймите губят от суперкомпютрите.