IBM 360

IBM 360 Sistemi (S/360), IBM tarafından ilk kez 7 Nisan 1964 yılında tanıtılan bir tür Anaçatı bilgisayar sistemidir. Bilgisayarın yapısı ve uygulamaları arasında belirli bir fark yaratan ilk bilgisayar türüdür.

Almanya'da bir müzede sergilenen S/360

IBM'in farklı fiyatlarla bir dizi farklı ama uyumlu tasarımlarını piyasaya sürmesini sağlamıştır. Piyasada gerçekten de çok büyük bir başarı elde eden bu sistem, müşterilerin ihtiyaçları arttıkça donanımlarını da arttırabilecekleri küçük sistemler satın almalarını sağlamıştır. Bu tasarım birçok kişi tarafından gelecek yıllarda bilgisayar tasarımlarını etkileyecek olan tarihte gelmiş geçmiş en başarılı bilgisayar olarak görülmüştür. 360 ve onu takip eden sistemler tartışılmaz bir şekilde tarihin en çok kar getiren bilgisayar sistemleri serileridir. S/360'ın baş mimarı Gene Amdahl'dır.

Bilgisayar türleri

Daha önceki uygulamalarından farklı olarak IBM büyükten küçüğe, düşükten yüksek performansa kadar çeşitli değişiklikler gösteren ancak aynı komut sıralamasıyla çalışan (belirli piyasalar için hazırlanmış iki istisna ile beraber) ayrı bir bilgisayar (CPU) serisi piyasaya sürmüştür. Bu başarı, müşterilerin daha düşük fiyatlı bir modeli kullanarak ihtiyaçları arttıkça – zaman harcamadan ve yeniden yazılım yükleme masrafı olmadan daha büyük sistemlere yükseltebilmelerini sağlamıştır. IBM bu uyumluluğu gerçekleştirmek adına mikro kod teknolojisini büyük olanlar hariç tüm modellere geçirerek ilk defa ticari anlamda kullanmıştır. Bu esneklik piyasaya girmedeki engelleri büyük ölçüde düşürmüştür. Diğer satıcılarla beraber (özellikle General Elektrik ayrıcalığıyla) müşteriler geliştirebilecekleri ya da güçlendirebilecekleri (dolayısıyla pahalıya mal olacak) makinalar arasında bir seçim yapmak zorunda kalmışlardır. Bu birçok firmanın sadece bilgisayar satın almadığı anlamına gelmektedir. 360 Sistemi piyasanın gidişatını tamamiyle değiştirmiştir çünkü firmalar artık düşük fiyatlara “alt uç” makineleri kiralayabilmişlerdir. (O zamanlar IBM bilgisayarları satmak yerine kiralamaktaydı.

Modeller

IBM öncelikle altı ana bilgisayar ve kırk adet ortak çevresel bilgisayardan oluşan bir seri piyasaya sürdü. IBM bir tanesi NASA için üretimiş olan çok ender bir model de dahil olmak üzere on dört model satışa sundu. En ucuz olan 360/20 modelinde 8K'lık küçük bir ana hafıza ve 360'larda bulunan on altı adet 32- bit'lik yerine sekiz adet 16-bit'lik sabit disk kullanılmıştır ve ayrıca diğer kategorilerde kullanılan komut kümesinin alt kümesi mevcuttur. (Model 20 daha küçük işletmelerin kullanımlarına uygun olarak üretilmiştir – IBM marka adına ve satış gücüne sahip ancak tüm rakiplerinden üstün özelliklere sahip değildi.)

1964 yılında ilk olarak 30, 40, 50, 60, 62, and 70 Modelleri piyasaya sürülmüştür. İlk üçü IBM 1400 serisini piyasasını amaçlayan düşükten orta düzeye kadar olan sistemlerdi. Her üçü de 1965'in ortalarında nakliye edilmeye başlandı. Son üçü, 7000 serisinin makinaları yerine düşünülmüşlerdi ancak hiç ihraç edilemediklerinden 65 ve 75 ile değiştirildiler, böylelikle sırasıyla Kasım 1965 ve Ocak 1966'da nakliye edilmeye başlandılar.

Daha sonra 20 de dahil olmak üzere alt uçta yapılan ilaveler (yukarıda belirtildiği üzere 1966), 22 (1971) ve 25 (1968) serileridir. 44 (1966) ise yüzeysel noktada bulunan bir donanım ve sınırlı bir komut kümesi ile orta düzeyli bilimsel piyasayı amaçlayan bir değişkendir. Üst uç makinaların devam serileri 67 (1966), 85 (1969), 91 (1967), 95 (1968) ve de 195 (1971) ‘den oluşur. 195 modeli ise Sistem/360 serisi ve devamındaki Sistem/370 aralarındaki boşluğu kapatır.

İlk olarak 1966 yılının Ağustos ayında ihraç edilen 360-67, dinamik adres tercümesi (“DAT”, şu anda daha çok MMU olarak bilinir; önceleri serilerde yer almayan ancak1972 yılında S/370 serisinde yeniden ortaya çıkan DAT donanımı) içeren ilk IBM sistemidir. 360-67 (Ağustos 1965) serisini piyasaya sürerken, IBM aynı zamanda 1971 yılında iptal edilen talihsiz zaman-paylaşımı işletim sistemi projesi TSS/360'ı piyasaya sürmüştür. 360-67'nin oldukça başarılı işletim sistemi özgün sanal makina sistemi olan CP/CMS idi. CP/CMS IBM'in Cambridge Bilim Merkezi'nde Massachusetts Teknoloji Enstitüsü (MIT) araştırmacıları tarafından geliştirilmiştir; dünya çapında bir başarı kazanmıştır ve IBM'in VM/CMS ve bugünün z/VM'lerinin üretilmelerine sebep olmuştur. 1977 yılının sonunda tüm Sistem/360 modelleri piyasadan toplatılmıştır.

Geriye dönük uyumluluk

IBM'in mevcut müşterileri ikinci kuşak makinalara geçen yazılımlara yatırım yapmışlardır. Birçok model müşterilerin önceki bilgisayarlarıyla benzer mikro kod seçenekleri sunmaktaydı (örneğin; 360/30 modelindeki IBM 1400 seri ya da 360/65 modelindeki IBM 7094) böylelikle eski programlar yeni makinalarda çalışabilmekteydiler. Ancak müşteriler bilgisayarı kapatmak, düğmesini açmak ve benzer bir moda girebilmek için yeniden başlatmak zorundalardı. Daha sonra geliştirilen Sistem/370 modelinde de benzer seçenekler mevcuttu ancak ana programların yanında işletim sistemi kontrolünde çalışmalarını sağlamaktaydı.

Takip edenler ve çeşitler

S/360 modeli 1971 yılında daha uyumlu Sistem/370 (Çığır açma fikri 1970'lerin ortalarında maliyet etkinliği ve devamlılık sebeplerinden ötürü vazgeçilen FS Teknolojisi ile gerçekleştirmekti.) daha sonra geliştirilen uyumlu IBM sistemleri 3090, Sistem/390 modeli, z serileri ve bugünün z9 sistemlerinden olumaktadır.

Sistem/360'ın makina kodları ya da yapısı açısından benzer ya da uyumlu bilgisayarları aynı zamanda Amdahl'ın 470 modelini (ve takip eden modelleri), Hitachi ana çerçevelerini, UNIVAC 9200/9300/9400 serilerini ve o zamanlar UNIVAC'a satılan RCA Spectra 70 serileri ile UNIVAC 90/60 modeline dönüştürülen ve daha sonra piyasaya sürülen bilgisayarları kapsamaktadır. Sovyetler Birliği de ES EVM olarak adlandırdığı S/360'ın bir kopyasını üretmişti.

1975 yılında piyasaya sürülen IBM 5100 taşınabilir bilgisayar, donanımsal benzeştirici kullanarak Sistem/360'ın APL/SV program dilini çalıştırma seçeneği sunmuştur. IBM'in bu yaklaşımı kullanmasındaki amacı, maliyetleri ve gecikmeleri engellemek için 5100 modeline özel olarak bir APL versiyonu yaratmaktı.

Özel olarak radyasyonu güçlendirilmiş ve Sistem/4 Pi uçak bigisayarı şeklinde modifiye edilen S/360'lar birçok savaşçı ve bombacı jet uçaklarında kullanılmışlardır. 32-bit'lik tam donanımlı AP-101 versiyonunda, kopyalandıkça bilgisayarda oluşan düğümlere etki edebilen hata-toleranslı uzay mekiği bilgisayar sistemlerindeki (her beş düğümde) 4 Pi makinaları kullanılmıştır. A.B.D. Federal Havacılık İdaresi 1970'ten 1990'lara kadar hava trafiği kontrolü için kullanılan Sistem/360'ın özel bir modifiye versiyonlu modeli IBM 9020'yi kullanmaktadır. (Bazı 9020 yazılımları hala benzeştirici yoluyla ya da daha yeni donanımlarla kullanılmaktadır.)

Teknik tanım

Sistem/360 piyasalara bir takım sınai standartlar getirmiştir, örneğin:

• 8-bit'lik bayt (4 ya da 6 bit'lik azalma için yapılan çalışmalarda mali baskı karşısında)
• Bayt-adreslenebilir hafıza (sözcük-adreslenebilir hafızaya karşılık)
• 32-bit'lik sözcükler
• İkili tamamlayıcı aritmetik
• Mikro kodlu bilgisayarların ticari kullanımları
• IBM Akış Noktası Yapısı (IEEE 754-1985 akış-nokta standardı 20 yıl sonra yürürlükten kalkana kadar)
• EBCDIC özellik dizisi

Yapısal gözden geçirme

Model 20 hariç Sistem/360'ın tüm modelleri 16 adet 32-bit'lik genel amaçlı kullanılan sabit disklere sahiptir (R0–R15). Ayrıca 32-bit'lik ve 64-bit'lik akış noktası işlemcilere göre programlanabilir dört akış nokta sabit diske de sahiplerdir. Sistem/360 8-bit'lik bayt, 32-bit'lik sözcük, 64-bit'lik çift-sözcük ve 4-bit'lik küçük bitler (4'lük bit-nibble) kullanmışlardır. Makina komutları işlenme ile sabit disk numaralarını ya da hafıza adreslerini içeren işlemcilere sahiptir.

Hafıza adresleme temel-artı-uzaklık şeması kullanılarak 1'de F'ye (15) sabit disk ile tamamlanmıştır. Bu uzaklık 12 bit'lik halde kodlanmıştır ve böylelikle adresin göreli konumu temel sabit diske konduğunda 4096-bit'lik uzaklığa (0-4095) yol açar. 0 sabit disk ilk 4 KB'lik hafızada bir adres gösteren “0” olduğundan temel sabit disk olarak kullanılamayabilir. Bu durum da ilk birkaç komut zinciri boyunca temel sabit disk 0'a ayarlanamayacağından IPL (“Başlangıç Program Yükü” ya da önyükleme)’nin ilk defa gerçekleşmesine yol açar.

Sistem/360 makina-kod komutları en azından 1-baytlık acil işlemeyle devam eden her zaman için 1 baytlıktır (8 bit). Komutlar her zaman için 2-baytla sınırlıdırlar. Üç çeşit komut vardır: hiç hafıza işlemcisi gerektirmeyenler (2 baytlık), tek işlemci gerektirenler (4 baytlık) ve iki işlemci gerektirenler (6 baytlık).

Kanallar

Birer ara yüz olan "kanallar" aracılığıyla çevreseller sisteme bağlanırlar. Kanallar bir çevresel ve hafıza arasında veri taşınımı için optimize edilmiş çok özel komut kümesi sahip özel bilgisayarlardır. Çağdaş terimlerle, bunları bir “DMA kanalı” veya (tartışmalı da olsa) “akıllı DMA kanal” olarak adlandırılabilir.

Kart okuyucu ve yazıcılar, hat yazıcıları ve iletişim denetçileri gibi “düşük hızlı” aygıtlara bağlanma amaçlı çoklayıcı kanallar ve disk sürücüleri, teyp sürücüler, veri hücreleri benzeri yüksek hızlı aygıtlara bağlanma amaçlı seçici denetçilerden oluşan iki tür kanal mevcuttur. Tüm 3/360'lar (standart S/360 olarak kabul edilmeyen Model 20 hariç) bir çoklayıcı ve 1 veya daha fazla seçici kanala sahipti.

Çoklayıcı kanal birçok aygıtın G/Ç'lerini aygıtların en yüksek hızında ve aynı anda işlediğinden ötürü bu aygtlardan gelen G/Ç'leri biricik bir veri yolundan ana hafızaya çoğaltan olarak adlandırıldı.

Seçici kanallar yüksek hızlı aygıtlar üzerinde G/Ç'leri mümkün kıldılar. Bu depolama aygıtları bir denetim birimi ve sonrasında bir kanala eklenmişlerdi. Denetim birimi aygıtların kanllara kümeler olarak bağlanabilmelerini olanaklı kıldı. Yük hızlı S/360 modellerindeki paralel veya aynı anda işlem yapabilen birden çok seçici kanal toplam başarımını arttırdı.

Temel Donanım Bileşenleri

Yeni monolitik entegre devrelerin güvenilir ve bulanabilir olmalarındaki belirsizlikten dolayı IBM cam içine yerleştirilmiş transistor ve diyotlar ile seramik bir yüzey üzerinde ipekle kaplı dirençlerden oluşan çipler kullanılan özel karma entegre devrelerle tasarlamayı tercih etti. Bunların birçoğu “Katı Mantık Teknolojisi” (SLT) modülünü yapmak için küçük birçok katmanlı baskılı devre ana devresi üzerine yerleştirildiler. Her bir SLT modülü bilgisayarın arka panelindeki pinlere bağlı olan bir soket barındırıyordu (diğer firmaların modüllerinin yerleştirilmesinin tam tersi).. IBM 1130 Sistem/360 SLT yaklaşımıyla tasarlanmış düşük maliyetli bir bilgisayar sistemiydi. Bu bazen Sistem/360 içerisinde uzaktan iş giriş ünitesi olarak kullanıldı.

İşletim Sistemi Yazılımı

İşletim Sistemi/360 (OS/360) orta-ölçekteki Sistem/360 bilgisayarları için geliştirilmiştir. Daha küçük bilgisayarlar Temel İşletim Sistemi/360 (BOS/360), Teyp İşletim Sistemi (TOS/360) veya Disk İşletim Sistemi (VSE' ye çevrilen DOS/360) ve daha büyükler OS/360 MVT (MVS ye dönüştü) kullanmışlardır. MVT'nin kullanılabilir bir sistem olması için geliştirilmesi oldukça uzun zaman almıştır ve daha az iddialı MFT yaygın bir şekilde kullanılmıştır. TSS/360 (Zaman-Paylaşım Sistemi, bir Multics-etkileşimli sistem) planlanmıştı fakat hiçbir zaman çalışmadı ve CP-67 (yukarıda belirtildiği gibi, S/360 Model 67 üzerinde çalışması için yapıldı), MTS(Michigan Terminal Sistemi) ve diğer bazı zaman-paylaşımlı sistemlerden biri onun yerini aldılar. En nihayetinde geliştirilerek daha sonradan VM/CMS olarak tanınacak olan VM370 ‘e dönüştürüldüler. Bu sistem S/370 kullanıcıları ve sonraki S/360'un son modellerine değin takip edenleri arasında uzun süreler çok popüler uzun ömürlü bir işletim sistemine dönüşmüştür.

S/360 Model 20 basitleştirilmiş ve az kullanılan bir TPS olarak anılan teyp-tabanlı bir sistem (Teyp İşleme Sistemi) ve 2311 disk sürücülere destek sağlayan bir DPS (Disk İşlem Sistemi) pazara sundu. Çoğu müşteri 4K ve CPS(Kart işleme Sistemi) sistemlerini memnuniyetle kullandılar. TPS ve DOS sistemleri ile kart okuyucu (a) çalıştırılacak olan işlerin adreslerinin tanımlanmasında (İş Denetim Dili)) (b) müşteri ödemeleri benzeri veri hareketlerinin kaydedilmesinde kullanılmışlardır. İşletim sistemleri teyp ve diskler üzerinde üzeründe tutulmasına karşın çıktılar (ana dosyalar) da teypler ve sabit diskler üzerinde saklanabilirdi.

Kayıtlı iş işleme küçük ama maceracı bilgisayar kullanıcısı için oldukça ilginç bir olasılık olmaya başlamıştı.

Çevreseller

IBM, S/360 için yeni bir çevresel ekipmanlar serisi geliştirmiştir. CPU listesi ve çevresellere ait bir listeden seçebilen bir bilgisayar sistemi oluşturma yeteneği S/360 yapısının en önemli yeniliği niteliğindedir.

Yeni çevreseller 2 ile başlayan dört basamaklı sayılardan oluşmaktadır. CPU'nun kendi numarası 20 ile başlar ve S/360 Model 20 için olan CPU 2020 olarak numaralanır.

Çevresellerin her türü farklı ikinci bir basamağa sahiptir. (2300s, 2400s, vb.):

• disk sürücüleri ve diğer rastgele erişim aygıtları: IBM 2311, IBM 2314;
• manyetik Teyp sürücüleri : 2401, 2405;
• delikli kart işleme aygıtları : 2501 (kart okuyucu), 2540 (okuyucu), 2560 (MFCM);
• kâğıt teyp okuyucular: 2671; ve,
• İletişim ara yüzleri: 2701, 2705, 2780.

Aynı zamanda S/360 bilgisayarlar, aslında daha önceki IBM 1400 serisi bilgisayarlar için geliştirilen çevreselleri de kullanabilmekteydiler. Bu eski çevreseller IBM 1403 zincir yazıcılar gibi 14 ile başlayan 4 basamaklı numaralara sahiptiler. Çalışma makinesi olarak bir üne sahip olmuş ve son derece güvenilir bir aygıt olan 1403, Sistem/360'a uyarlandığında 1403-N1 olarak satılmaktaydı.

Çoğu sistemler konsol klavye 1052 ile satılmaktaydı. Bu CPU'ya sıkıca entegre edilmişti - klavye, programın kontrolünde fiziksel olarak kapanabilirdi. Bazı üst-uç özellikli makineler seçeneklere bağlı olarak, 2250 ekran grafik kartı 100.000,-ABD Doları maliyete satılabilmekteydi.

Disk ve drum depolama

360 sistemler için ilk disk sürücüler IBM 2311lerdir. Biçimlendirildiğinde her nasılsa azalan 7.25 Megabyte büyüklüğünde teorik kapasiteleri vardı.1966 yılında ilk 2314ler piyasaya sürüldü. Bu aygıt dahili kontrol ünitesi olan 8 disk sürücüye sahipti. Her bir sürücü yaklaşık 28 MB kapasiteli çıkarılabilir disk paketleri için kullanıldı. 2311 ve 2314 disk kalıpları bugünün standartlarına göre devasa fiziksel ölçülerde idiler – ör. 2311 disk kabı 40 cm yarıçapı olan ve merkezi bir kol üzerine 6 farklı daireden oluşmaktaydı.En üste ve en alttaki daire katmanlar bilgi depolama yapmıyorlardı. Veri üst ve alt dairelerin iç yüzeyleri ve içerdeki dairelerin her iki yüzeyini toplam 10 kayıt yüzeyi meydana getiriyordu. 10 yaz/oku kafaları dairelerin yüzeylerinde hareket ederek 200 eşmerkezli iz yaparak biçimlendiriliyordu.