IBM System/360 Model 67

IBM System/360 Model 67

IBM System/360 Model 67-2 (duplex) у Мічиганському університеті, приблизно 1969 рік
Виробник	International Business Machines Corporation (IBM)
Сімейство	System/360

IBM System/360 Model 67 (S/360-67) — важливий варіант мейнфрейму IBM System/360, що першим у даній серії містив апаратні засоби для полегшення реалізації систем з розподілом часу, такі як модуль керування пам'яттю («DAT box», від англ. dynamic address translation) для підтримки віртуальної пам'яті і 32-бітної адресації.^[1] У всьому іншому модель S/360-67 була сумісною з іншими машинами серії 360.

Метою створення S/360-67 було задовольнити потреби ключових замовників систем розподілу часу, таких як MIT (де IBM зазнала тотального фіаско при спробі участі як постачальних апаратури у проекті MAC), Мічиганський університет, General Motors, Bell Labs, Принстонський університет і Технологічний університет Карнегі (що став пізніше Університетом Карнегі-Меллон).^[2]

В середині 1960-х все більшої популярності набувала ідея інтерактивних комп'ютерних сервісів, і як наслідок, багато організацій почали виявляти інтерес у системах розподілу часу, де реалізація таких сервісів стала б можливою.^[3] Комп'ютери тих часів, як правило, мали обмежені можливості керування пам'яттю, слабко пристосовані для роботи багатокористувацьких і багатозадачних систем. Поява лінії System/360 у 1964 році не відзначилася наявністю таких засобів (власне, архітектура системи проектувалася під пакетну обробку завдань), а всередині самої IBM важливість систем з розподілом часу усвідомлювалася досить слабко.

Перед анонсом моделі 67 IBM такою оголосила про майбутні моделі 64 and 66, що мали бути відповідниками моделей 60 і 62 відповідно, але обладнані DAT-пристроєм. Втім, майже одразу модель 67 замінила 64 і 66, одночасно з заміною анонсованих 60 and 62 на модель 65.^[4]

Анонс моделі 67 IBM відбувся 16 серпня 1965 року у формі «синього листа» (стандартний механізм, використовуваний IBM для оголошення про доступність нових продуктів). У анонсі, зокрема, зазначалося:^[5]:17

• «З машин System/360 моделі 67 знято спеціальні обмеження на продаж» (іншими словами, машина доступна для придбання)
• Наявність як опції «мультипроцесорної конфігурації з високим степенем доступності системи», з кількістю процесорів до чотирьох (втім, ця цифра була лише анонсом — насправді будувалися лише комп'ютери з максимум двома процесорами)^[1]
• Підтримка «власної потужної операційної системи … — системного монітора для розподілу часу» (англ. Time Sharing System monitor, TSS), що може надавати «практично миттєвий доступ і відгук комп'ютера» і завдяки якому можна скористатися «унікальними можливостями мультипроцесорної системи»
• Реалізація «динамічного переміщення прикладних програм завдяки наявності у процесорі 2067 засобів динамічної трансляції адрес пам'яті, що дозволяє швидкий доступ (в межах секунд) для багатьох користувачів одночасно»

Радикальною зміною, доданою до архітектури System/360, у моделі 67 став так званий DAT-блок (англ. Dynamic Address Translation box) — апаратне розширення, за допомогою якого реалізувалася віртуальна пам'ять. Архітектура DAT базувалася на публікації 1966-го року у Journal of the ACM^[6], і містила як сегментацію, так і таблиці сторінок. Реалізація віртуальної пам'яті у моделі 67 стала основою для пізнішої лінійки машин IBM System/370.

Адресний простір у моделі 67 міг бути як 24-розрядним (сумісним з іншими моделями), так і 32-розрядним.^[1] Віртуальний адресний простір поділявся на сторінки розміром 4096 байт, які групувалися у «сегменти» розміром 1 мегабайт. Відображення сторінок на фізичну пам'ять здійснювалося динамічно. Наявність у атрибутах сторінок бітів «reference» і «change» дозволила реалізувати підкачування на вимогу^[en]: звернення до сторінки, яка не відображена на реальну пам'ять, викликає обробник виняткової ситуації «сторінка відсутня»^[en] (частина супервізора операційної системи), який може завантажити вміст сторінки з зовнішнього пристрою, «вивантаживши» туди яку-небудь-іншу сторінку, не потрібну у даний момент.

Система віртуальної пам'яті S/360-67 дозволила досягти наступних важливих цілей:

• Збільшений простір адрес пам'яті, з динамічним відображенням на сторінки фізичної пам'яті. Механізм «підкачування» на вимогу завантажував сторінки з пристрою зберігання даних (диск або магнітний барабан), і це відбувалося без участі прикладних програм.
• Ізоляція компонентів ОС. Це дозволило вивільнити додатковий простір адрес, що раніше належав супервізору ОС, для потреб прикладних програм, і унеможливити руйнування ділянок пам'яті ОС з програм користувачів.
• Множинні адресні простори, які потенційно дозволяли імплементувати для кожного користувача віртуальну машину, хоча повна апаратна віртуалізація не була ціллю створення моделі 67.

Для System/360 Model 67 було запропоновано три базових конфігурації машини:

• Симплексна — один процесор IBM 2067-1, від двох до чотирьох блоків феритової пам'яті IBM 2365-2 (загальний об'єм від 0,5 до 1 мегабайта), до семи каналів, інша периферія. Назва цієї системи була IBM System/360 Model 67-1.
• Напівдуплексна — один процесор IBM 2067-2, від двох до чотирьох блоків пам'яті IBM 2365-12 (0,5 … 1 мегабайт загалом), один блок конфігурації IBM 2167, один або два канальних контролера IBM 2846, до 14 каналів, інша периферія.
• Дуплексна —два процесори IBM 2067-2, від чотирьох до шести блоків пам'яті IBM 2365-12 (об'єм від 768 кілобайт до 2 мегабайт), блок конфігурації IBM 2167, один або два канальних контролера IBM 2846, до 14 каналів, інша периферія.

На замовлення користувача напівдуплексну систему було можна модернізувати без демонтажу комп'ютера: додавався ще один процесор IBM 2067-2 і третій блок пам'яті 2365-12. Напівдуплексні і дуплексні конфігурації називалися IBM System/360 Model 67-2.

Модель 67 суттєво вплинула на подальший розвиток комп'ютерів. Після невдачі з TSS/360, IBM з подивом спостерігала за розквітом інших операційних систем з розподілом часу на платформі S/360-67, таких як CP/CMS, MTS і MUSIC/SP). Комп'ютер було встановлено у відносно великій кількості комерційних, академічних і муніципальних установ, які, користуючись прохолодним ставленням IBM до ОС з розподілом часу, створювали такі системи самостійно — не в останню чергу завдяки спільній роботі і спільному доступу до інформації, ресурсів і сирцевих кодів.

Унікальні особливості S/360-67 не знайшли свого продовження у перших системах лінії System/370 (модель 370/145 мала так звану асоціативну пам'ять, що за дизайном більш підходила для підкачування сторінок).^[7] Такі рішення були наслідком довгих (і видимих ззовні) «політичних битв» всередині самої IBM, що ніяк не могла дійти внутрішньої згоди про важливість систем розподілу часу, у порівнянні з традиційними пакетними системами. Принаймні на початку підтримка розподілу часу програвала.

Втім, попит на системи з розподілом часу і віртуальною пам'яттю невпинно зростав. Зрештою, IBM не змогла далі ігнорувати велику кількість інсталяцій S/360-67 з системним програмовим забезпеченням сторонніх виробників (наприклад, National CSS^{[8] [9]} або Interactive Data Corporation (IDC)^[5]:24), що швидко розвивали комерційний успіх.

У 1972 році IBM додала підтримку віртуальної пам'яті до машин серії System/370 — крок, що розглядався багатьма^[ким?] як продовження ідей проекту S/360-67. Розвиток операційної системи VM також великою мірою завдячує платформі S/360-67.

У 2010 році IBM у описі свого найновішого мейнфрейму z196 зазначила, що підтримка віртуалізації почалася з машини System/360 Model 67.^[10]

• Pugh, E.W.; Johnson, L.R.; Palmer, John H. IBM's 360 and early 370 systems (англ.). Cambridge, MA and London: MIT Press. ISBN 0-262-16123-0.