Mainframe Básico

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Arquitetura e Sistemas Operacionais

System Z Visão Geral

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Programas Aplicativos

Programas de

Sistemas

Har

dw

are

Hardware (Equipamentos)

Microcodigos

Sistema Operacional

Software Básico

Compiladores Editores BDs

Aplicações

Folha de Pag. Banking Compras

Arquitetura em camadas de um sistema computacional

Avaliação e Revisão

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Hardware / Software

Máquina de von Newmann

Avaliação e Revisão

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Máquina de Harvard

Avaliação e Revisão

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Avaliação e Revisão

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Processo é diferente de Programa: um programa pode ser repetidamente executado várias vezes gerando diferentes processos.

O que é um processo?

Processo é um programa em execução. Um processo possui:

1 - Seção de texto (código); 2 - Contador de instruções; 3 - Pilha; 4 - Seção de dados.

Avaliação e Revisão

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Uma sequencia de instruções que indica ao computador o que fazer. Para o computador um programa é feito de uma sequencia de números que representa as operações individuais. Estas operações são conhecidas como instruções de maquina ou apenas instruções. Um conjunto de instruções de um processador é conhecido como `instruction set` Programa = instruções + dados

Qual a melhor definição de um programa?

Avaliação e Revisão

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Programa, Processo, Thread

Avaliação e Revisão

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Qual a relação de um programa com um processo?

Avaliação e Revisão

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Máquina de Estados

Avaliação e Revisão

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Multiprocessamento simétrico: todos os processadores são responsáveis pelo escalonamento de processos. Cada processador examina a fila e seleciona um processo para executar. Deve-se tomar cuidado de se sincronizar o uso concorrente da fila de processos pelos processadores; Multiprocessamento assimétrico: define-se um processador como escalonador criando uma estrutura mestre-escravo.

Avaliação e Revisão

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Processo,

Avaliação e Revisão

Programa, Processo, Thread

Exemplo de alguns passos para a execução de um programa sobre a visão do sistema operacional.

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Avaliação e Revisão

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Avaliação e Revisão

Programa, Processo, Thread

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Computador

Avaliação e Revisão

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TAPE

DISCO

Memória

L2 Cache

Cache

RI

Memória Virtual

Arquivos

Páginas

Blocos

Blocos

Intruções/Operandos V e l o c i d a d e

V O L U M E

Visão Simplificada da Hierarquia de Memória

Avaliação e Revisão

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z/Architecture

Operating System

Control instructions

Program Status Word (PSW)

Supervisor state

Problem state

PSW key

Interruption

Storage protection key

Virtual storage

Dynamic Address Translation (DAT)

Process Resource/System Manager (PR/SM)

Logical Partition (LPAR)

Symmetric, asymmetric, and one-way encryption

Conceitos, Recursos, Siglas e Números no Sistema Z

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PSW

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PSW

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Prefixed save area (PSA)

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Restart (also called PSW restart at the HMC) External Supervisor Call (SVC) Program Check Machine Check Input/Output

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Alguns Formatos de Instruções

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Name Mnemonic Type OpCode

ADD A RX 5A

ADD NORMALIZED (long) AD RX 6A

ADD NORMALIZED (long) ADR RR 2A

ADD NORMALIZED (short) AE RX 7A

ADD NORMALIZED (short) AER RR 3A

ADD HALFWORD AH RX 4A

ADD HALFWORD IMMEDIATE AHI RI A7A

ADD LOGICAL AL RX 5E

ADD LOGICAL ALR RR 1E

ADD DECIMAL AP SS FA

ADD AR RR 1A

ADD UNNORMALIZED (short) AU RX 7E

ADD UNNORMALIZED (short) AUR RR 3E

ADD UNNORMALIZED (long) AW RX 6E

ADD UNNORMALIZED (long) AWR RR 2E

ADD NORMALIZED (extended) AXR RR 36

ADDs

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Conceitos, Recursos, Siglas e Números no Sistema Z

Tipos de Dados

Inteiro: podem ser zonados ou compactados Ponto Flutuante: hexadecial, decimal ou binário Binário: com sinal ou sem sinal Alfanumérico: EBCDIC, ASCII, UNICODE, UTF-8

Compactado: especifica um método de codificação de números decimais usando cada byte para representar dois dígitos decimais. Representação decimal armazena dados decimal com precisão exata. Zonados: especifica um método de codificação de números decimais no qual cada dígito requer um byte de armazenamento. O último byte contém o sinal do número, assim como o último dígito. Dados decimal zoneadas produz uma representação de impressão.

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Conceitos, Recursos, Siglas e Números no Sistema Z

Memória Virtual / Memória Real

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Memória Virtual (Virtual Storage)

• O conceito de memória virtual é central para o sistema Z.

• É uma “ilusão” criada pela arquitetura pois parece que o sistema tem mais memória que a real.

• É criada através do uso de tabelas que fazem o mapeamento das “virtual storage pages” para os “frames “ de memória central (real ou principal) ou “slots” de auxiliary storage.

• Apenas as partes em uso dos programas ficam na memória central

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Memória Virtual (Virtual Storage)

Conceitos, Recursos, Siglas e Números no Sistema Z

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• Dividida em páginas (page) de 4-kilobyte.

• Transferência de pages entre a auxiliary storage e real storage é chamada paging • Page in

• Page out

• Quando um endereço requisitado não está na memória real, é gerada uma interrupção (page fault) e o sistema busca esta página para a memória real.

• Dynamic address translation (DAT)

• z/OS usa tabelas para obter o endereço • Region table

• Segment table

• Page table

• translation lookaside buffers

• Chave de proteção de memória

Memória Virtual (Virtual Storage)

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Funcionamento do Endereçamento

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Funcionamento do Endereçamento

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43

Funcionamento do Endereçamento

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Funcionamento do Endereçamento

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Funcionamento do Endereçamento

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Funcionamento do Endereçamento

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Dividida em páginas (page) de 4-kilobyte.

Transferência de pages entre a auxiliary storage e real storage é chamada paging Page in

Page out

Quando um endereço requisitado não está na memória real, é gerada uma interrupção (page fault) e o sistema busca esta página para a memória real.

Dynamic address translation (DAT)

z/OS usa tabelas para obter o endereço Region table

Segment table

Page table

translation lookaside buffers

Chave de proteção de memória

Conceito de SWAP

Funcionamento do Endereçamento

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Funcionamento do Endereçamento

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CPU

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770 MHz

1.2 GHz

1.7 GHz

4.4 GHz

5.2 GHz 5.5 GHz

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

z900 z990 z9ec z10ec z196 zxxx

1000

0

2000

3000

4000

5000

MH

z/G

Hz

6000

2000 z900

189 nm SOI 16 Cores

Full 64-bit z/Architecture

2003 z990

130 nm SOI 32 Cores

Superscalar Modular SMP

2005 z9 EC

90 nm SOI 54 Cores

System level scaling

2012 zEC12

32 nm SOI 101 Cores

OOO and eDRAM cache improvements

PCIe Flash Arch extensions

for scaling

2010 z196

45 nm SOI 80 Cores

OOO core eDRAM cache RAIM memory zBX integration

2008 z10 EC

65 nm SOI 64 Cores

High-freq core 3-level cache

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One hardware model

zBX is controlled by one specific z196 or z114

Up to 4 Racks (B, C, D and E)

2 BladeCenters Chassis per rack

Non-acoustics doors standard

Optional Rear Door Heat Exchanger

Optional Rear acoustic door

Redundant Power, Cooling and Management Modules

10 GbE and 1000BASE-T Network modules

8 Gb FC modules

Advance Management Module

1000BASE-T and 10 GbE TORs

Up to 112 Blades

IBM Smart Analytics Optimizer

POWER7 Blades

IBM System x Blades*

IBM WebSphere DataPower Integration Appliance XI50 for zEnterprise

HMCs required for Unified Resource Manager

Additional zBX owned HMC required if System maintained by Third Party

zBX

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Syst

em z

Har

dw

are

Man

agem

ent

Co

nso

le (

HM

C)

wit

h U

nif

ied

Re

sou

rce

Man

age

r

zBX

Select IBM Blades

Blade HW Resources

Optimizers

IBM

Sm

art

An

alyt

ics

Op

tim

ize

r

System z HW Resources

z/OS

Support Element

Linux on

System z

z/VM

Unified Resource Manager

Private data network (IEDN)

Customer Network Customer Network

System z Host

Linux on System x or Windows 1

AIX® on POWER7

Dat

aPo

we

r XI5

0z

Futu

re O

ffe

rin

g

Futu

re O

ffe

rin

g

Blade Virtualization Blade Virtualization

z/TPF

z/VSE®

Linux on System z

System z PR/SM

Private High Speed Data Network IEDN

Private Management Network INMN

Private Management Network (information only)

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Up to Four active cores per chip

– 5.2 GHz – L1 cache/ core

• 64 KB I-cache • 128 KB D-cache

– 1.5 MB private L2 cache/ core

Two Co-processors (COP)

– Crypto & compression accelerators

– Includes 16KB cache

– Shared by two cores

24MB eDRAM L3 Cache

– Shared by all four cores

Interface to SC chip / L4 cache

– 41.6 GB/sec to each of 2 SCs

I/O Bus Controller (GX)

– Interface to Host Channel Adapter (HCA)

Memory Controller (MC)

– Interface to controller on memory DIMMs

– Supports RAIM design

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L4 Cache (24MB)

Perv

Clk Repower

PLL L4 Controller

Fabric

IOs

Data Bit-

Stack

ETR/ TOD

L4 Cache (24MB)

L4 Cache (24MB)

L4 Cache (24MB)

Fabric

IOs

Data Bit-

Stack Perv Perv

12S0 45nm SOI Technology

13 layers of metal

Chip Area – 478.8mm^2

24.4mm x 19.6mm

7100 Power C4’s

1819 signal C4’s

1.5 Billion Transistors

1 Billion cells for eDRAM

eDRAM Shared L4 Cache

96 MB per SC chip

192 MB per Book

6 CP chip interfaces

3 Fabric interfaces

2 clock domains

5 unique chip voltage supplies

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192MB eDRAM Inclusive L4 2 SC Chips

LRU Cast-Out

CP Stores

Data Fetch Return

24MB eDRAM Inclusive L3

L1

1.5MB L2

L1

1.5MB L2

L1

1.5MB L2

L1

1.5MB L2

24MB eDRAM Inclusive L3

L1

1.5MB L2

L1

1.5MB L2

L1

1.5MB L2

L1

1.5MB L2

24MB eDRAM Inclusive L3

L1

1.5MB L2

L1

1.5MB L2

L1

1.5MB L2

L1

1.5MB L2

24MB eDRAM Inclusive L3

L1

1.5MB L2

L1

1.5MB L2

L1

1.5MB L2

L1

1.5MB L2

24MB eDRAM Inclusive L3

L1

1.5MB L2

L1

1.5MB L2

L1

1.5MB L2

L1

1.5MB L2

24MB eDRAM Inclusive L3

L1

1.5MB L2

L1

1.5MB L2

L1

1.5MB L2

PU PU PU PU PU PU

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PCIe

PCIe

Auto-negotiation to 10, 100, 1000 Mbps

Double the port density of OSA-Express2

Reduced latency & improved throughput

Ethernet hardware data router

Improved throughput – standard & jumbo frames PCIe adapter

Usage of ports OSC, OSD, OSE can exploit four ports OSM, Port 0 only CHPID type OSN is for LPAR-to-LPAR communication. Does not use ports

OSA-Express2 OSA-Express3

Microprocessor 448 MHz 667 MHz

PCI bus PCI-X PCIe G1

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HiperSockets

L3

z/VM

LP4

L2

z/VM

LP5

z/VSE

LP3

Linux on System z

LP2 z/OS

LP1

High-speed “intraserver” network

Independent, integrated, virtual LANs

Communication path – system memory

Communication across LPARs

Single LPAR - connect up to 32 HiperSockets

Support for multiple LCSS's & spanned channels

Virtual LAN (IEEE 802.1q) support

HiperSockets Network Concentrator

Broadcast support for IPv4 packets

IPv6

HiperSockets Network Traffic Analyzer (HS NTA)

No physical cabling or external connections required

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PCIe adapter #1

PCIe adapter #2

PCIe interfaces

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Crypto Express3

Two Coprocessor features.

Each processor can be defined as a Cryptographic Coprocessor or an Accelerator

A minimum of two features must be ordered

Integrated and duplicated Processors into field-programmable gate array (FPGA) to support Common Cryptographic Architecture (CCA)

Specialized hardware to perform DES, TDES, AES, RSA, SHA1 and SHA-2 cryptographic operations

SHA-2 SHA-2 (256-bit) hardware based on FIPS PUB 180-2 Secure Hash Standard SHA-256 is intended to provide 128 bits of security against collision attacks

RSA Two 2048-bit RSA engines are designed to provide improved performance for symmetric and asymmetric operations

Separate Service Processor

PCI Express (PCIe)

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Introducão do HMC - Gestão Mainframe

HMC (Hardware Management Console ) é um computador stand-alone computer que executa um conjunto aplicações. O computador HMC é dedicado e não permite outras aplicações. Ele funciona se conectando aos equipamentos que ficam dentro do Z System. Ele é usado para configurar, gerenciar, monitorar e operar um ou mais IBM System z servers. Por meio dele o hardware é gerenciado, como também as partições lógicas e as prioridades e recursos alocados para as partições. Os dois equipamentos alocados dentro do armário fazem parte de uma rede LAN que permite que outros equipamentos se conectem. A qual pode ser conectada na Internet.

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HMC Exemplo

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Conceitos

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Conceitos

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Por meio do IOCP (Input / Output Configuration Program) e as Profiles das partições são realizadas as configurações. A IOCP no fundo é um Assembler onde é gerado um código que possui as seguintes definições:

• Channel Subsystem (CSS);

• LPAR's;

• Channels. Já as Profiles são programas que definem os recursos que serão alocados para as partições as quais podero ser/ou não ativadas no IPL:

• Mode de operação(z/OS, z/VM, Linux, etc…);

• Os processadores (CPs, ICFs, IFLs, zIIPs, or zAAPs);

• Quantidade de Memória (Central Storage and Expanded Storage).

• Prioridades

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Conceitos Conceitos, Recursos, Siglas e Números no Sistema Z

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Código IOCP

ID MSG2='SYS1.IODF28 - 2012-09-18 17:23',SYSTEM=(2817,1), * LSYSTEM=P0016C57, * TOK=('P2817M66',008000026C572817210617710112253F00000000* ,00000000,'12-09-09','21:06:17','SYS1','IODF28') RESOURCE PARTITION=((CSS(0),(PROD,1))) CHPID PATH=(CSS(0),22),SHARED, * PARTITION=((PROD),(=)),PCHID=390,TYPE=FC CHPID PATH=(CSS(0),B0),SHARED, * PARTITION=((PROD),(=)),PCHID=510,TYPE=OSD CNTLUNIT CUNUMBR=F100,PATH=((CSS(0),22)), * UNITADD=((00,016)),LINK=((CSS(0),01)),CUADD=0, * UNIT=3490 IODEVICE ADDRESS=(F100,016),CUNUMBR=(F100),STADET=Y,UNIT=3490 * UNIT=2107 CNTLUNIT CUNUMBR=CF00,PATH=((CSS(0),B0)),UNIT=OSA IODEVICE ADDRESS=(CF00,015),CUNUMBR=(CF00),UNIT=OSA IODEVICE ADDRESS=CF0F,UNITADD=FE,CUNUMBR=(CF00),UNIT=OSAD

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Outros Equipamentos

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O que compreende E/S.

Compreende todo hardware, excluindo a memória principal e o(s) Processador(es) central(is). Categorias: • Dispositivos de bloco: Sempre armazenam informações em blocos de tamanho fixo, cada um com seu próprio endereço. Característica principal: se pode ler ou escrever em cada bloco de forma independente dos demais. Exemplo: Discos. • Dispositivos a caracter: Enviam ou recebem uma cadeia de caracteres sem nenhuma estrutura. Característica principal: Não são endereçáveis e a manipulação é seqüencial. Exemplos: terminais, impressoras, mouse

Gerenciamento de Entrada/Saída (E/S)

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200A

Canal CU

Dispositivo-Device

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