Unidad central de IBM

Los mainframes de IBM son grandes sistemas informáticos producidos por IBM desde 1952. Durante las décadas de 1960 y 1970, IBM dominó el mercado de las grandes computadoras. Las computadoras mainframe actuales en la línea de computadoras comerciales de IBM son desarrollos del diseño básico del IBM System/360.

Primera y segunda generación

IBM 704 mainframe en NACA en 1957

Desde 1952 hasta fines de la década de 1960, IBM fabricó y comercializó varios modelos de computadoras grandes, conocidos como la serie IBM 700/7000. Los 700 de primera generación se basaron en válvulas de vacío, mientras que los 7000 posteriores de segunda generación usaban transistores. Estas máquinas establecieron el dominio de IBM en el procesamiento electrónico de datos ('EDP'). IBM tenía dos categorías de modelos: uno (701, 704, 709, 7030, 7090, 7094, 7040, 7044) para ingeniería y uso científico, y uno (702, 705, 705-II, 705-III, 7080, 7070, 7072, 7074, 7010) para uso comercial o de procesamiento de datos. Las dos categorías, científica y comercial, generalmente usaban periféricos comunes pero tenían conjuntos de instrucciones completamente diferentes y había incompatibilidades incluso dentro de cada categoría.

IBM inicialmente vendió sus computadoras sin ningún software, esperando que los clientes escribieran las suyas propias; los programas se iniciaban manualmente, uno a la vez. Más tarde, IBM proporcionó compiladores para los lenguajes de programación de alto nivel recientemente desarrollados Fortran, COMTRAN y más tarde COBOL. Los primeros sistemas operativos para computadoras IBM fueron escritos por clientes de IBM que no querían tener sus costosas máquinas ($2M USD a mediados de la década de 1950) inactivas mientras los operadores configuraban los trabajos manualmente. Estos primeros sistemas operativos eran esencialmente colas de trabajo programadas. En general, se piensa que el primer sistema operativo utilizado para el trabajo real fue GM-NAA I/O, producido por General Motors' División de investigación en 1956. IBM mejoró uno de los sucesores de GM-NAA I/O, el sistema operativo SHARE, y lo proporcionó a los clientes con el nombre IBSYS. A medida que el software se volvió más complejo e importante, el costo de soportarlo en tantos diseños diferentes se volvió oneroso, y este fue uno de los factores que llevaron a IBM a desarrollar System/360 y sus sistemas operativos.

Los productos de segunda generación (basados en transistores) fueron un pilar del negocio de IBM e IBM continuó fabricándolos durante varios años después de la introducción de System/360. (Algunos IBM 7094 permanecieron en servicio hasta la década de 1980).

Máquinas más pequeñas

IBM 1401 está siendo restaurado en el Museo de Historia Informática

Antes de System/360, IBM también vendía computadoras de menor escala que no se consideraban mainframes, aunque seguían siendo voluminosas y caras según los estándares modernos. Estos incluyeron:

• IBM 650 (Lógica de tubo vacío, arquitectura decimal, memoria de tambor, negocio y científico)
• IBM 305 RAMAC (lógica del tubo de vacío, primer ordenador con almacenamiento de disco; ver: Almacenamiento de disco IBM temprano)
• Serie IBM 1400 (procesamiento de datos comerciales; muy exitoso y muchos 1400 periféricos se utilizaron con los 360s)
• IBM 1620 (arquitectura decimal, ingeniería, ciencia y educación)

IBM tuvo dificultades para lograr que los clientes actualizaran de las máquinas más pequeñas a los mainframes porque había que reescribir mucho software. El 7010 se introdujo en 1962 como un 1410 del tamaño de un mainframe. Los sistemas posteriores 360 y 370 podían emular las máquinas 1400. Una máquina del tamaño de un escritorio con un conjunto de instrucciones diferente, la IBM 1130, se lanzó al mismo tiempo que la System/360 para abordar el nicho ocupado por la 1620. Usaba la misma codificación de caracteres EBCDIC que la 360 y estaba mayormente programada en Fortran, que era relativamente fácil de adaptar a máquinas más grandes cuando era necesario.

IBM también introdujo máquinas más pequeñas después de S/360. Estos incluyeron:

• IBM System/7 (semiconductor de memoria, control de procesos, reemplazo incompatible para IBM 1800
• IBM Series/1
• IBM 3790
• IBM 8100
• IBM System/3 (Introduced 96 column card)

Computadora de rango medio es una designación utilizada por IBM para una clase de sistemas informáticos que se encuentran entre los mainframes y las microcomputadoras.

Sistema IBM/360

IBM System/360 Model 50

Todo eso cambió con el anuncio del System/360 (S/360) en abril de 1964. El System/360 era una serie única de modelos compatibles para uso comercial y científico. El número "360" sugirió un "360 grados," o "todo alrededor" sistema informático. System/360 incorporó funciones que antes solo estaban presentes en la línea comercial (como la aritmética decimal y el direccionamiento de bytes) o en la línea científica y de ingeniería (como la aritmética de punto flotante). Algunas de las unidades aritméticas y funciones de direccionamiento eran opcionales en algunos modelos del System/360. Sin embargo, los modelos eran compatibles hacia arriba y la mayoría también lo eran hacia abajo. El System/360 también fue la primera computadora de uso generalizado en incluir provisiones de hardware dedicadas para el uso de sistemas operativos. Entre estos se encontraban programas e instrucciones de modo supervisor y de aplicación, así como funciones de protección de memoria integradas. Se proporcionó protección de memoria de hardware para proteger el sistema operativo de los programas de usuario (tareas) y las tareas de usuario entre sí. La nueva máquina también tenía un espacio de direcciones más grande que los mainframes anteriores, 24 bits que direccionaban bytes de 8 bits frente a 18 bits típicos que direccionaban palabras de 36 bits.

Los modelos más pequeños de la línea System/360 (por ejemplo, el 360/30) estaban destinados a reemplazar la serie 1400 y, al mismo tiempo, proporcionar una ruta de actualización más fácil a los 360 más grandes. Para suavizar la transición de la segunda generación a la nueva línea, IBM utilizó la capacidad de microprogramación de 360 para emular los modelos más antiguos más populares. Por lo tanto, los 360/30 con esta característica de costo adicional podrían ejecutar 1401 programas y los 360/65 más grandes podrían ejecutar 7094 programas. Para ejecutar programas antiguos, el 360 tuvo que detenerse y reiniciarse en modo de emulación. Muchos clientes continuaron usando su antiguo software y una de las características del posterior System/370 fue la capacidad de cambiar al modo de emulación y volver a estar bajo el control del sistema operativo.

Los sistemas operativos para la familia System/360 incluían OS/360 (con PCP, MFT y MVT), BOS/360, TOS/360 y DOS/360.

El System/360 más tarde se convirtió en el System/370, el System/390 y las máquinas zSeries, System z y zEnterprise de 64 bits. System / 370 introdujo capacidades de memoria virtual en todos los modelos, excepto en los primeros modelos System / 370; la variante OS/VS1 de OS/360 MFT, la variante OS/VS2 (SVS) de OS/360 MVT y la variante DOS/VS de DOS/360 se introdujeron para usar las capacidades de memoria virtual, seguidas de MVS, que, a diferencia de los sistemas operativos de memoria virtual anteriores, ejecutaba programas separados en espacios de direcciones separados, en lugar de ejecutar todos los programas en un solo espacio de direcciones virtuales. Las capacidades de memoria virtual también permitieron que el sistema admitiera máquinas virtuales; el hipervisor VM/370 ejecutaría una o más máquinas virtuales que ejecutan los sistemas operativos estándar System/360 o System/370 o el Sistema de monitoreo conversacional (CMS) de un solo usuario. Un sistema de VM de tiempo compartido podría ejecutar varias máquinas virtuales, una por usuario, con cada máquina virtual ejecutando una instancia de CMS.

Sistemas de hoy

IBM System z800

La familia zSeries, presentada en 2000 con el z900, incluía la z/Architecture de 64 bits de nuevo diseño de IBM.

Unidades de procesador

Los diferentes procesadores en los mainframes actuales de IBM son:

• CP, Procesador Central: Procesador para fines generales
• IFL, Instalación integrada para Linux: dedicada a sistemas operativos Linux (opcionalmente bajo z/VM)
• ICF, Integrated Coupling Facility: designed to support Parallel Sysplex operations
• SAP, System Assist Processor: diseñado para manejar diversas operaciones de contabilidad, gestión y canal I/O
• zAAP, System z Application Assist Processor: actualmente limitado a ejecutar sólo Java y procesamiento XML
• zIIP, System z Procesador Integrado de Información: dedicado a ejecutar cargas de trabajo específicas incluyendo IBM Db2, XML e IPSec

Tenga en cuenta que estos son esencialmente idénticos, pero se distinguen por el control de costos de software: todos menos CP están ligeramente restringidos, por lo que no se pueden usar para ejecutar sistemas operativos arbitrarios y, por lo tanto, no cuentan en los costos de licencia de software (que generalmente se basan en el número de CP). Hay otros procesadores compatibles que normalmente se instalan dentro de los mainframes, como los aceleradores criptográficos (CryptoExpress), el procesador de red OSA-Express y los procesadores de E/S de disco FICON Express.

Software que permite a los usuarios ejecutar programas "tradicionales" Neon Enterprise Software comercializó brevemente las cargas de trabajo en zIIP y zAAP como "zPrime" pero fue retirado del mercado en 2011 tras una demanda de IBM.

Sistemas operativos

Los principales sistemas operativos en uso en los mainframes actuales de IBM incluyen z/OS (que siguió a MVS/ESA y OS/390 en el linaje OS/360), z/VM (que siguió a VM/ESA y VM/XA SP en el linaje CP-40), z/VSE (que está en el linaje DOS/360), z/TPF (un sucesor de Transaction Processing Facility en el linaje del Programa de Control de Aerolíneas) y Linux en IBM Z (por ejemplo, Debian, Red Hat Enterprise Linux, SUSE Linux Enterprise Server). Algunos sistemas ejecutan MUSIC/SP, así como UTS (Mainframe UNIX). En octubre de 2008, Sine Nomine Associates presentó OpenSolaris en System z; desde entonces ha sido descontinuado.

Middleware

Los mainframes actuales de IBM ejecutan todos los principales entornos y bases de datos de procesamiento de transacciones empresariales, incluidos CICS, IMS, WebSphere Application Server, IBM Db2 y Oracle. En muchos casos, estos subsistemas de software pueden ejecutarse en más de un sistema operativo de mainframe.

Emuladores

Existen emuladores basados en software para el hardware System/370, System/390 y System z, incluido FLEX-ES, que se ejecuta en UnixWare o Linux, y el Hercules disponible gratuitamente, que se ejecuta en Linux, FreeBSD, Solaris., macOS y Microsoft Windows. IBM ofrece un emulador llamado zPDT (System z Personal Development Tool) que se ejecuta en Linux en máquinas x86-64.