Архитектура zSeries
Базовая архитектура zSeries
Основными компонентами z/Architecture [2.1, 2.2] серверов zSeries на уровне программистской модели являются (рис. 2.1):
- один или несколько центральных процессоров (Central Processor - CP);
- основная память (Main Storage - MS);
- расширенная память (Expanded Storage - ES);
- внешний таймер (External Time Reference - ETR);
- канальная подсистема (Channel Subsystem - CSS);
- контроллеры (Control Unit - CU) периферийных устройств (I/O Device - D)
- канальные пути или каналы, соединяющие канальную подсистему с CU периферийных устройств, и средства их коммутации (S).
Различные генерации моделей z/Architecture отличаются качественными и количественными характеристиками перечисленных компонентов. Основными направлениями развития архитектуры являлись: увеличение производительности, распараллеливание вычислительного процесса, расширение адресного пространства памяти, увеличение пропускной способности подсистемы ввода-вывода, повышение надежности и др. При этом на всем протяжении развития z/Architecture сохранялась полная программная совместимость "снизу-вверх".
Процессоры разных генераций отличаются физической реализацией, быстродействием и другими параметрами, но имеют единую программистскую модель, являющуюся базовой платформой программной совместимости всех моделей. Основу такой модели составляет универсальная регистровая модель и единая система команд процессоров. По мере развития регистровая модель расширялась путем введения новых и расширения разрядности использовавшихся ранее регистров. Пополнялся и список команд, реализуемых процессором, с сохранением программной совместимости "снизу-вверх". В зависимости от моделей процессор дополнялся криптографическими и другими возможностями, встроенными как на уровне команд, так и в виде внешнего сопроцессора.
Каждый из процессоров z/Architecture взаимодействует с основной памятью, где хранятся команды и данные исполняемых программ. Подключение процессоров к памяти выполняется по симметричной схеме, соответствующей SMP-архитектуре. Расширенная память также программно доступна для процессоров и используется для буферизации страниц при обмене с дисковой памятью. Ко всем процессорам может быть подключен внешний таймер для согласованного отсчета времени.
Взаимодействие процессоров и памяти с периферийными устройствами осуществляется через канальную подсистему ввода-вывода, включающую канальные пути разного типа. Основными типами канальных путей являются различные последовательные каналы, параллельный канал, аналогичный использовавшимся в системах S/360, S/370, а также универсальный интерфейс PCI (Peripheral Component Interconnect) [2.3]. К канальным путям подключаются контроллеры CU, через которые осуществляется связь с периферийными устройствами. Последовательные каналы могут быть подключены к устройствам через коммутаторы (S) каналов, что позволяет создавать множественные канальные пути к устройствам. В зависимости от требований пользователя в подсистеме ввода-вывода может быть использовано разное количество канальных путей и CU с различными способами их подключения.