Nagyszámítógépek
Nagyszámítógépek
A nagyszámítógépeket a vállalati és intézményi számítóközpontok részére tervezték. A tár, a processzor és a többi számítógépes erőforrás tekintetében – épp ezért – már szinte a kezdet kezdetén igen fejlett konstrukciót alakítottak ki. Nem jelentett ugyanis akadályt az, hogy az áramköri és berendezésépítési technológia 60-as, ill. 70-es évekbeli színvonalán csak horribilis áron (az akkori időkben még igen komoly összegnek számító 500 ezer és 1,5 millió dollár közötti árfekvésben) lehetett egy megfelelő tárkapacitású és processzor-teljesítményű konstrukciót megvalósítani.
A nagyszámítógépek fejlődése szempontjából technikai és piaci mérföldkő volt az 1965-ben megjelent IBM System 360. 16 Mbájtnyi memória címezhetőség, 16 általános regiszter a processzorban, 32 bites műveletvégzési képesség és igen fejlett periferiális átviteli rendszer jellemezte ezt az elvi kialakítást. A gépcsalád egyes modelljeinek ugyanakkor eltérő belső konstrukciója volt. A legnagyobb darabszámban értékesített 30-as és 40-es modellek, például, 8 bites belső felépítéssel valósították meg a nagyigényű külső architektúrát. A programozónak úgy tűnt, hogy valódi 32 bites processzora van, miközben a processzor 8 bites részekben hajtotta végre az egyes műveleteket. Programja elvben 15 Mbájt operatív memória kihasználására is képes volt, jóllehet a modell 40 típusú gépen legfeljebb 385 Kbájtnyi tárterületet vehetett igénybe. És így tovább.
A programozói szintű felépítési rendszer „tágas” kialakítása jó 20 évig biztosította az IBM által kínált nagygépek fejlődésének konstrukciós alapját. Lépést lehetett tartani az újabb berendezésépítési technológiákkal, és az eredeti alapokat változatlanul hagyva, csak az eredeti architektúra kiegészítésére volt menet közben szükség. Az IBM System 360-at a 70-es évek elején követte a vele programszinten összeférő (ún. kompatibilis) System 370, majd a 70-es évek végén két külön rendszer. A legnagyobb felhasználók számítóközponti igényeit a 3000-es termékek sora (line) elégítette ki. A közepes és kisebb méretű vállalati számítóközpontok, valamint a funkcionális részlegeken belüli alkalmazások számára a nagyobb tömegben gyártott és olcsóbb 4300-as sorozat (series) jelent meg a piacon.
A kompatibilitás azt jelentette, hogy az egyik családról a másikra, ill. a 3000-es sor egyik változatáról a másikra és a 4300-as sorozat egyik tagjáról a másikra való átmenetek „simák” voltak. Az eredeti programokat egészen minimálisan kellett csak átírni, vagy egyáltalán nem volt erre szükség. Az eredeti System 360/370 alapok annyira jónak bizonyultak, hogy a legújabb terméksornál, ill. -sorozatnál az IBM eljuthatott a végső kiteljesedést jelentő, igazi 32 bites kialakításig (IBM 3081, ill. 4381). (A gépcsaládelv egyébként az egész számítástechnikát meghatározó, általános termékkoncepció lett az IBM-nek köszönhetően.) 2 Gbájt memóriát címezhet egyetlen program, a korábbi 16 Mbájt helyett. Ezzel a „nagyszámítógépek” is birtokába jutottak a minik által már korábban elért képességnek (l. VAX gépek), éppen időben ahhoz, hogy csak néhány évvel ugyan, de mégis megelőzzék a mikroszámítógépeket (Motorola 68020 és Intel 80386).
A programok irányában mutatott egységes felület lehetővé tette a gépi erőforrások jelentős bővítését is. A System 370 bevezette például az ún. virtuális tárat. Ennek segítségével a mágneslemezes háttértár egy részét az operatív tár kiterjesztéseként használhatták a programok. A 70-es évek legelején nem kevesebb mint 0,5 millió dollárba kerül 1 Mbájt tárbővítés a nagyszámítógépekhez, és a 70-es évek közepére is csak mindössze ennek felére csökkent az ár. Így szinte kizárólag a virtuális tár bevezetésének volt köszönhető, hogy gazdaságosan tudott a nagygépes számítóközpont nagyméretű programokat futtatni, s egyszerre igen sok (akár néhány száz) felhasználót is kiszolgálni.
A számítógépes erőforrások hasonló bővülését jelentette a többprocesszoros konfigurációk bevezetése a 80-as években. Már a System 360-nak is volt kétprocesszoros változata, az igazi többprocesszoros számítógép azonban csak a 3000-es sornál jelent meg. A legújabb, 3090-es gépeknél már hatprocesszoros változat is létezik (3090/600E). Az összegzett processzorteljesítmény ennek eredményeként 79 millió utasítás/másodperc (MIPS) is lehet, szemben az egyetlen 3090-es processzorral elérhető 15,6 MIPS-szel. Az ilyen gépen futó programoknak nem kell természetesen törődniük azzal, hogy hány processzor van a rendszerben, és hogy éppen melyik processzoron futnak. Mindenről a gép működtető szoftvere, az ún. operációs rendszer gondoskodik, melynek a gépi erőforrásokkal való gazdálkodás a feladata. (Az ilyen többprocesszoros nagyszámítógép operációs rendszere természetesen minőségileg összetettebb feladatokat lát el, mint a mindenki által ismert IBM személyi számítógépek DOS nevű rendszere.)
Az alkalmazott elektronika vonatkozásában is óriási fejlődésen mentek keresztül az IBM nagyszámítógépei. Az első félvezető tárak pl. csak 1973-ban jelentek meg. Addig csak az ún. ferritgyűrűs tárakat használták az IBM gépeiben. Olyan parányi mágnesgyűrűkről van szó, amelyek a mágnesezettségi irány formájában tárolták a kétállapotú információt. Ez a technológia igen munkaigényes és drága volt, s a méretek csökkentése szempontjából sem lehetett összehasonlítani a későbbi félvezetős tárolókkal. A System 370-nél 2 Kbites tárlapkákat (DRAM chips) használtak. Az 1979-ben megjelent 4300-as sorozatban már 64 Kbitesek voltak a tárlapkák, míg a napjainkban már minden IBM gépen alkalmazott 1 Mbites lapkák 1976 áprilisában jelentek meg először a 3090-es gépeken. Ennek következtében a tipikus tárkapacitás felső határa elérte a 256 Mbájtot. A processzor és az operatív tár között a hozzáférések jelentős felgyorsítására kialakított, ún. rejtett tárban (cache) a leggyorsabb, statikus típusú tárlapkákat használják. Az 1987-ben megjelent 9370-es sorozat rejtett tára pl. a másodperc 25, ill. 16 milliárdnyi része alatti hozzáférést tesz lehetővé.
A processzorok és a periferiális vezérlés logikai áramköreiben is egyre fejlettebb technológiát (nagyobb integráltság és gyorsabb működés) használt az IBM. A 4300-as sorozat nagyintegráltságú, ún. kaputömb (gate array) áramköröket használt. Egyetlen áramköri lapka (chip) az első technológiai változatban 704, a második változatban 1100 db logikai alapkapcsolást (ÉS, VAGY stb.), ún. kaput tud megvalósítani. A 9370-es sorozat drámai módon javította ezt a technológiát, mivel itt már 11000 db elemi logikai kapcsolást tartalmaz a kaputömb áramkör egyetlen lapkája. A működési sebességek fokozását az ún. hőelvezetési modul (TCM) alkalmazásával érte el az IBM. Először a 308X-es gépeken alkalmaztak olyan modulokat, amelyek egy 3,5 hüvelykes négyzetoldalú kerámialapon valamivel több mint 100 áramköri lapkát tartalmaztak tokozva. Egy rendkívül összetett dugattyús rendszerben héliumot és vizet keringettek a modulban, ami igen nagy hatásfokkal hűtötte az áramköröket. A leghagyományosabb bipoláris áramköröket igen nagy kapcsolási sebességgel működtették, s ez nem jelentett gondot, mivel a keletkező nagy mennyiségű hőt a modul elvonta.
Piaci szempontból 3 kategóriája alakult ki az IBM nagyszámítógépeknek. A csúcskategóriájú rendszereket a nagyvállalatok számítóközpontjaiban használják. E berendezések a központosított adat- és információfeldolgozást szolgálják. Kezdetben a felhasználás helyeivel nem volt kiépített kapcsolata ezeknek a rendszereknek. Az adatokat bizonylatokon juttatták el az adat-előkészítéshez, ott megfelelő szakszemélyzet adathordozóra (lyukkártya, mágnesszalag stb.) rögzítette, és a feldolgozás ún. kötegelten (batch mode) történt. Napjainkban közvetlen (on-line) kapcsolatban vannak a felhasználási helyek a feldolgozó rendszerrel. A munkahelyekre kihelyezett terminálok képernyőjén kirajzolódó elektronikus formákon megjelenő adatbeviteli mezőket tölti ki maga a felhasználó, s a feldolgozás azonnal megtörténik. Ha a felhasználónak információra van szüksége, akkor megfelelő kimutatás-előállító utasításokkal (report generator) közli a rendszerrel igényeit, s a szükséges listát rögtön el is készíti számára a rendszer. Mindezt a központi adatbázisok és a számítóközponttal kiépített adatátviteli kapcsolat teszi lehetővé (database, data communication).
A közepes kategóriájú IBM nagygépeket a közepes méretű vállalatok önálló feldolgozási igényekkel bíró részlegei (division, department stb.) használják. A feldolgozás az előzőekben leírt adatbázis és adatkommunikációs rendszerben történik. A helyi feladatok a könyveléstől a termelésirányításon keresztül számtalan funkcionális területhez tartoznak. A kis kategóriájú nagygépeket kifejezetten a részlegszintű feldolgozásokban alkalmazzák. Ezen rendszerek 0,5 millió dollárnál kevesebbe kerülnek, teljesítményük ma is csak legfeljebb a 2,2 millió utasítás/másodpercet éri el. Az IBM nagyszámítógépes megközelítésében rendre a kiskategóriájú gépeknek kellett megküzdeni a legnagyobb konkurenciával, korábban a minik és szuperminik, napjainkban pedig a mikroszámítógépek részéről is. A csúcskategóriájú számítóközponti gépek igényei szerint kialakított gépcsalád-konstrukció túlzottan drágán volt csak megvalósítható az alsóbb teljesítményeken, így a kiskategóriájú gépek árfekvése túlzottan magas volt lehetőségeikhez képest. A kategóriában legújabb, 9370-es gépek is csak mérsékelt sikert értek el (1987-ben mindössze 5000 darabos eladás a tervezett több 10 ezerrel szemben), épp ilyen okok következtében.
