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IBM Z [1] es un nombre de familia utilizado por IBM para todos sus ordenadores mainframe z/Architecture . En julio de 2017, con otra generación de productos, la familia oficial se cambió a IBM Z de IBM z Systems; la familia IBM Z ahora incluye el modelo más nuevo, el IBM z16, así como el z15, el z14 y el z13 (lanzados bajo los nombres IBM z Systems/IBM System z), los modelos IBM zEnterprise (de uso común, el zEC12 y el z196), los modelos IBM System z10 (de uso común, el z10 EC), los modelos IBM System z9 (de uso común, el z9EC) y los modelos IBM eServer zSeries (de uso común, se refiere solo a las generaciones z900 y z990 de mainframe).
Las familias zSeries, zEnterprise, System z e IBM Z recibieron su nombre por su disponibilidad ( z significa tiempo de inactividad cero ) . Los sistemas están construidos con componentes de repuesto capaces de realizar conmutaciones por error en caliente para garantizar operaciones continuas. [2]
La familia IBM Z mantiene una compatibilidad completa con versiones anteriores . En efecto, los sistemas actuales son los descendientes directos y lineales del System/360 , anunciado en 1964, y del System/370 de la década de 1970. Muchas aplicaciones escritas para estos sistemas todavía pueden ejecutarse sin modificaciones en el sistema IBM Z más nuevo. [3]
La virtualización es necesaria de forma predeterminada en los sistemas IBM Z. La virtualización de primera capa la proporciona el Administrador de recursos del procesador y del sistema (PR/SM) para implementar una o más particiones lógicas ( LPAR ). Cada LPAR admite una variedad de sistemas operativos. También se puede ejecutar un hipervisor llamado z/VM como virtualización de segunda capa en las LPAR para crear tantas máquinas virtuales (VM) como recursos haya asignados a las LPAR para admitirlas. La primera capa de virtualización de IBM Z (PR/SM) permite que una máquina z ejecute una cantidad limitada de LPAR (hasta 80 en IBM z13). Estos se pueden considerar servidores virtuales "bare metal" porque PR/SM permite que las CPU se dediquen a LPAR individuales. Las LPAR z/VM asignadas dentro de las LPAR PR/SM pueden ejecutar una gran cantidad de máquinas virtuales siempre que haya recursos de CPU, memoria y E/S adecuados configurados con el sistema para el rendimiento, la capacidad y el rendimiento deseados. [ cita requerida ]
Los atributos de hardware y PR/SM de IBM Z permiten cambiar dinámicamente los recursos de cómputo para satisfacer las demandas de carga de trabajo. Los recursos de CPU y memoria se pueden agregar al sistema sin interrupciones y las LPAR pueden asignarlos, reconocerlos y utilizarlos dinámicamente. Los recursos de E/S, como los puertos IP y SAN, también se pueden agregar dinámicamente. Se virtualizan y comparten entre todas las LPAR. El componente de hardware que proporciona esta capacidad se denomina subsistema de canal. Cada LPAR se puede configurar para que "vea" o "no vea" los puertos de E/S virtualizados para establecer la "compartición" o el aislamiento deseados. Esta capacidad de virtualización permite una reducción significativa de los recursos de E/S debido a su capacidad de compartirlos y aumentar la utilización. [ cita requerida ]
PR/SM en IBM Z obtuvo la certificación de seguridad Common Criteria Evaluation Assurance Level (EAL) 5+, [4] y z/VM obtuvo la certificación Common Criteria EAL4+. [5]
También se ha portado el hipervisor KVM de Linux . [6]
Desde que se abandonó el nombre System/390, se han lanzado varios modelos IBM Z. Estos pueden agruparse en familias con características arquitectónicas similares.
El procesador Telum II del mainframe IBM z17 se presentó en Hot Chips 2024. [7] Se espera que la nueva arquitectura se centre en la aceleración y optimización de la IA. El chip de transistores 43B del Telum II cuenta con una DPU en chip y ofrece mejoras marginales con respecto al procesador Telum del z16, con una arquitectura similar, incluido el soporte para OpenCAPI . [7]
El mainframe IBM z16 [8] , basado en el procesador Telum , se presentó el 5 de abril de 2022. [9] Las instrucciones para IA y redes neuronales se describen en una nueva edición [10] de los Principios de funcionamiento de z/Architecture.
El z14 de doble marco, lanzado en julio de 2017, [14] y el de marco único lanzado en abril de 2018, [15] se basan en el chip z14 , un procesador de 10 núcleos de 5,2 GHz. [16] [17] Un sistema z14 puede tener un máximo de 240 núcleos de unidad de procesamiento (PU), 170 de los cuales se pueden configurar según las especificaciones del cliente para ejecutar aplicaciones y sistemas operativos, y hasta 32 TB de matriz redundante utilizable de memoria independiente (RAIM), algunos de los cuales se pueden configurar como memoria flash virtual (VFM). Cada PU se puede caracterizar como un procesador central (CP), procesador de firmware integrado (IFP), procesador de instalación integrada para Linux (IFL), procesador de información integrada (zIIP), procesador de instalación de acoplamiento interno (ICF), procesador de asistencia del sistema (SAP) adicional o como repuesto. El enfoque de los sistemas IBM Z es el cifrado generalizado, ya que el procesador z14 tiene muchas funciones de criptografía asistida por hardware (AES, DES, TDES, SHA, generador de números aleatorios). [17]
Lanzado el 13 de enero de 2015, [18] [19] el z13 se basa en el chip z13 , un procesador de 8 núcleos de 5 GHz. Un sistema z13 puede tener un máximo de 168 núcleos de Unidad de Procesamiento (PU), 141 de los cuales se pueden configurar según las especificaciones del cliente para ejecutar aplicaciones y sistemas operativos, y hasta 10,144 TiB (utilizables) de matriz redundante de memoria independiente (RAIM). Cada PU se puede caracterizar como un procesador central (CP), procesador de firmware integrado (IFP), procesador de instalación integrada para Linux (IFL), procesador de información integrada z (zIIP), procesador de instalación de acoplamiento interno (ICF), procesador de asistencia del sistema (SAP) adicional o como repuesto. La característica del procesador de asistencia de aplicaciones z (zAAP) de los procesadores z/Architecture anteriores es ahora una parte integrada del zIIP del z13. [20]
El z Systems z13s (serie 2965) se presentó el 17 de febrero de 2016 [21]
Los z13 y z13s introducen una nueva arquitectura vectorial y son los últimos servidores de z Systems que admiten la ejecución de un sistema operativo en modo de arquitectura ESA/390. [22]
Esta línea tiene dos generaciones: la primera generación, lanzada en 2010/2011 con 114 modelos de un solo rack ("clase empresarial") y 196 ("clase empresarial"); y la segunda generación lanzada en 2012/2013, denominada generación 12 de la línea principal, y lanzada con dos líneas de modelos: zBC12 de un solo rack y zEC12 de dos racks.
El 8 de abril de 2014, en honor al 50 aniversario del mainframe System/360, IBM anunció [23] el lanzamiento de su primera solución de infraestructura convergente basada en tecnología mainframe. Apodada IBM Enterprise Cloud System, [24] esta nueva oferta combina hardware, software y almacenamiento de mainframe de IBM en un solo sistema y está diseñada para competir con ofertas competitivas de VCE , HP y Oracle . Según IBM, es el servidor Linux más escalable disponible con soporte para hasta 6000 [23] máquinas virtuales en un solo espacio. En junio de 2014, IBM anunció [25] que había enviado su primer Enterprise Cloud System a Vissensa, un proveedor de servicios administrados con sede en el Reino Unido.
zEnterprise Business Class 12: el zBC12 es una solución de un solo rack de nivel básico que se presentó en julio de 2013 y está disponible en dos modelos de hardware, el H06 y el H13. Está diseñado para servir al segmento empresarial de gama media y se puede configurar para que sea un servidor de virtualización Linux, en una versión denominada Enterprise Linux Server. El H13 tiene 18 núcleos de procesador, de los cuales se pueden configurar hasta 13. El H06 tiene nueve, de los cuales se pueden configurar hasta seis.
El zEnterprise BC12, presentado en julio de 2013, se basa en un z114 mejorado, que ejecuta 18 procesadores zEC12 a 4,2 GHz y hasta 489 GB de RAM. Está disponible en dos modelos, el H06 y el H13 con uno y dos cajones de procesamiento respectivamente. El zBC12 se puede conectar al sistema de expansión zBX. IBM ofrece una versión especial del zBC12 llamada Enterprise Linux Server [26] , que ejecuta solo hosts Linux sobre su hipervisor z/VM, y está orientado a migraciones de gran tamaño desde instalaciones Linux basadas en x86 .
zEnterprise Enterprise Class 12 : el zEC12 es una solución de doble bastidor de alta gama y está disponible en cinco modelos de hardware: H20, H43, H66, H89 y HA1. [27] El número de modelo se basa en la cantidad de núcleos disponibles para las cargas de trabajo del cliente. Los núcleos adicionales se reservan como repuestos, SAP e IFP.
El zEnterprise EC12 , presentado en agosto de 2012, se basa en el chip zEC12 , un procesador z/Architecture basado en CISC fuera de servicio de 8 núcleos y 5,5 GHz. El zEC12 puede tener un máximo de 120 núcleos, 101 de los cuales son configurables por el cliente para ejecutar sistemas operativos y aplicaciones. [28] La cantidad máxima de núcleos disponibles en un modelo particular del zEC12 se denota por el nombre del modelo. Por ejemplo, el H20 tiene hasta 20 núcleos que se pueden pedir para uso directo del cliente, más uno de repuesto y un tipo de núcleo de procesador de E/S especial, el procesador de asistencia del sistema. Cada núcleo se puede caracterizar como un procesador central (CP), un procesador de instalación integrada para Linux (IFL), un procesador de asistencia de aplicaciones z (zAAP), un procesador de información integrada z10 (zIIP), un procesador de instalación de acoplamiento interno (ICF) o un procesador de asistencia del sistema (SAP) adicional. El zEnterprise EC12 permite hasta 3 TB (utilizables) de matriz redundante de memoria independiente (RAIM).
El EC12 tiene un 50% más de capacidad total que el z196 (hasta 78.000 MIPS) y admite Transactional Execution y Flash Express: SSD integrados que mejoran la paginación y cierto rendimiento de E/S.
El sistema zEnterprise, anunciado en julio de 2010 con el modelo z196, fue diseñado para ofrecer tecnologías de mainframe y de servidor distribuido en un sistema integrado. El sistema zEnterprise consta de tres componentes: [29]
zEnterprise está diseñado para ampliar las capacidades del mainframe (eficiencia de gestión, asignación dinámica de recursos, capacidad de servicio) a otros sistemas y cargas de trabajo que se ejecutan en AIX en POWER7 y Microsoft Windows o Linux en x86. [30]
La extensión zEnterprise BladeCenter (zBX) es un componente de infraestructura que aloja servidores IBM BladeCenter de uso general y optimizadores de carga de trabajo similares a dispositivos, que pueden administrarse como si fueran un único mainframe. El zBX admite una red interna privada de alta velocidad que lo conecta al complejo de procesamiento central, lo que reduce la necesidad de hardware de red y proporciona una seguridad inherentemente alta.
IBM zEnterprise Unified Resource Manager integra los recursos de System z y zBX como un único sistema virtualizado y proporciona una gestión unificada e integrada en todo el sistema zEnterprise. Puede identificar cuellos de botella o fallos del sistema entre sistemas dispares y, si se produce un fallo, puede reasignar dinámicamente los recursos del sistema para evitar o reducir los problemas de las aplicaciones. Unified Resource Manager proporciona supervisión y gestión de la energía, gestión de recursos, mayor seguridad, redes virtuales y gestión de la información desde una única interfaz de usuario.
zEnterprise 114 – El z114 es una solución de un solo rack de nivel básico, disponible en dos modelos de hardware: M05 y M10. Presentado en julio de 2011, este sistema está diseñado para extender los beneficios del sistema zEnterprise al segmento empresarial de gama media. Al igual que el z196, el z114 es totalmente compatible con el zBX y el URM y también cuenta con elementos de diseño de servidor de misión crítica. El z114 cuenta con hasta 14 núcleos (hasta 10 configurables) con una velocidad de reloj de 3,8 GHz. El z114 tiene físicamente aproximadamente la mitad del tamaño del z196.
Este modelo puede contener hasta 14 procesadores z/Architecture basados en CISC fuera de servicio z196 que funcionan a 3,8 GHz. El z114 ofrece 130 configuraciones de capacidad en dos modelos y está diseñado para ofrecer las capacidades híbridas del sistema zEnterprise con una capacidad menor, un menor consumo de energía y un precio menor. [31] Cada núcleo se puede caracterizar como un procesador central (CP), un procesador Integrated Facility for Linux (IFL), un procesador de asistencia a aplicaciones z (zAAP), un procesador de información integrada z10 (zIIP), un procesador de Internal Coupling Facility (ICF) o un procesador de asistencia al sistema (SAP) adicional. El z114 admite hasta 248 GB (utilizables) de matriz redundante de memoria independiente (RAIM).
zEnterprise 196 : el z196 es una solución de doble bastidor de alta gama y está disponible en cinco modelos de hardware: M15, M32, M49, M66 y M80. El número de modelo se basa en la cantidad de núcleos disponibles para las cargas de trabajo de los clientes. [32] Los núcleos adicionales se reservan como repuestos y como SAP.
El microprocesador del 196 es el chip z196 , un procesador z/Architecture basado en CISC de cuatro núcleos fuera de servicio a 5,2 GHz. El z196 puede tener un máximo de 24 procesadores, lo que da un total de 96 núcleos, 80 de los cuales están directamente disponibles para ejecutar sistemas operativos y aplicaciones. [33] La cantidad de núcleos disponibles en un modelo particular del z196 se denota por el nombre del modelo. Por ejemplo, el M15 tiene 15 núcleos disponibles para uso directo del cliente, más núcleos de procesador de repuesto y de servicio. Cada núcleo se puede caracterizar como un procesador central (CP), procesador Integrated Facility for Linux (IFL), procesador de asistencia a aplicaciones z (zAAP), procesador de información integrada z10 (zIIP), procesador de instalación de acoplamiento interno (ICF) o procesador de asistencia al sistema (SAP) adicional. El zEnterprise también admite blades x86 o Power ISA conectados a través de la extensión zEnterprise BladeCenter Extension (zBX). El zEnterprise 196 permite hasta 3 TB (utilizables) de matriz redundante de memoria independiente (RAIM).
El zEnterprise z196 tiene el doble de capacidad de memoria que el z10 y un 60 % más de capacidad total que el z10 (hasta 52 GIPS). Es compatible con BladeCenter Extension (zBX) y Unified Resource Manager.
Esta generación de servidores Z admitía más memoria que los sistemas de la generación anterior y podía tener hasta 64 procesadores centrales (CP) por cuadro. El rendimiento del procesador z10 de velocidad máxima era hasta un 62 % más rápido que el del servidor z9, según el anuncio z10 de IBM, e incluía estas otras características:
Los modelos específicos de esta familia incluyen:
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En julio de 2005, IBM anunció una nueva familia de servidores, la familia System z9 , con los servidores IBM System z9 Enterprise Class (z9 EC) y IBM System z9 Business Class (z9 BC). Los servidores System z9 ofrecían:
Los modelos específicos de esta familia incluyen:
Anunciado el 3 de octubre de 2000 y disponible el 18 de diciembre, el eServer zSeries 900 ( z900 para abreviar) fue el primero en presentar la extensión z/Architecture de 64 bits de la arquitectura S/360 , conservando el soporte para los programas de direccionamiento de 31 y 24 bits desde 1964.
Los 12 o 20 procesadores Blue Flame [35] del sistema , de los cuales hasta 16 podrían usarse como procesadores centrales, están contenidos en un módulo multichip con 101 capas de vitrocerámica y 4226 pines de E/S. Cada procesador tiene 47 millones de transistores en 177 mm2 . En comparación con el S/390 G6 anterior, la caché L1 del Blue Flame se duplica al dividirla en 256+256 KB I+D y la caché L2 se duplica a 32 MB. El ancho de banda de E/S periférica se ha triplicado a 24 GB/s, mientras que la memoria principal tiene un ancho de banda de 70 GB/s, una latencia de 150 ns y hasta 64 GB de capacidad. [36] Con un proceso de siete etapas, el Blue Flame alcanzó inicialmente 769 MHz con un proceso masivo de 180 nm, y tras el cambio a silicio sobre aislante en mayo de 2002 alcanzó 917 MHz, en el que consume 38 vatios. [37] [38]
En 2002, IBM lanzó el z800 , un mainframe de gama baja que incluía cinco Blue Flames con una velocidad de reloj de 625 MHz, de los cuales hasta cuatro pueden ser procesadores centrales, todos ellos compartiendo una caché L2 de 8 MB. El ancho de banda de E/S es de 6 GB/s y la capacidad de memoria es de hasta 32 GB. [39]
Los mainframes z990 totalmente rediseñados para la gama media y alta estuvieron disponibles en junio y octubre de 2003, respectivamente. [40] Con los primeros procesadores mainframe CMOS superescalares de IBM , un chip de doble núcleo contenía 121 millones de transistores en 266 mm2 , y fue fabricado en un proceso de 130 nm, consumiendo 55 vatios a 1,2 GHz en el z990. [41] Cada núcleo contenía un coprocesador criptográfico compatible con el estándar de cifrado de datos y SHA-1 . [42] [41]
El z990 contenía hasta 48 núcleos, de los cuales hasta 32 estaban habilitados como procesadores centrales. Para soportar este aumento, el z990 fue el primer mainframe de IBM con un acceso de memoria no uniforme , ya que sus procesadores y memoria se agruparon en hasta cuatro módulos "libro", cada libro también contenía una caché L2 de 32 MB. [43] También fue el primero en ser capaz de desambiguación especulativa de memoria . [41] El ancho de banda máximo de E/S y la capacidad de memoria se cuadruplicaron, a 96 GB/s y 256 GB respectivamente, al igual que el número de canales de E/S mediante la introducción de los subsistemas de canal lógico cuádruples (LCSS). Cada instancia de un sistema operativo no puede acceder a más de un LCSS, preservando así el límite de 256 canales por sistema operativo. [44] El número de particiones lógicas se duplicó a 30, y la distancia máxima de Parallel Sysplex aumentó a 100 km. Pasó algún tiempo hasta que un único sistema operativo utilizara por completo el z990, ya que z/OS y z/VM solo obtuvieron soporte para 24 procesadores en septiembre de 2004, y para 32 procesadores en junio de 2005 para z/OS y junio de 2007 para z/VM. [45] [46]
En mayo de 2004, el z800 fue reemplazado por el z890 . La capacidad de memoria y el número de núcleos no cambiaron con respecto al z800, pero los procesadores fueron los mismos que en el z990, excepto que funcionaban a 1,0 GHz. El tamaño de la caché L2 era de 32 MB y el subsistema de E/S admitía dos LCSS y 16 GB/s de ancho de banda. [39]
En 2004, IBM amplió la idea de los procesadores restringidos de menor costo (introducidos por primera vez en 2000 en forma de IFL , para uso exclusivo de Linux en IBM Z ) a los que no se les permite ejecutar los sistemas operativos mainframe tradicionales ( z/OS , z/VM , z/VSE y z/TPF ), mediante la adición del z Application Assist Processor dedicado al procesamiento de Java y XML . El IFL y el zAAP son físicamente iguales a los procesadores centrales, pero IBM cobra tarifas más bajas por su uso. En 2006, se agregó otro tipo de procesador restringido, el z Integrated Information Processor , en el System z9 .
Los sistemas IBM zSeries se basaban en chips z/Architecture , procesadores multinúcleo z/Architecture basados en CISC fuera de servicio . El número máximo de núcleos disponibles en un modelo particular del zEC12 se indica mediante el nombre del modelo. Por ejemplo, el H20 tiene hasta 20 núcleos que se pueden pedir para uso directo del cliente, más uno de repuesto y un tipo de núcleo de procesador de E/S especial, el procesador de asistencia del sistema. Cada núcleo se puede caracterizar como procesador central (CP), procesador de instalación integrada para Linux (IFL), procesador de asistencia de aplicaciones z (zAAP), procesador de información integrada z10 (zIIP), procesador de instalación de acoplamiento interno (ICF) o procesador de asistencia del sistema (SAP) adicional.
Un libro de procesadores es una tarjeta modular en los mainframes de IBM que contiene procesadores, memoria y conexiones de E/S. [47] [48] En el modelo z196, se suelda un módulo multichip a cada libro de procesadores. [49]
El proceso de pedido típico de un mainframe IBM Z moderno parece una compra de servicio [50] o un arrendamiento; [51] el mainframe es un complejo de programa/hardware que se alquila por una carga de trabajo del sistema y (en la mayoría de los casos) se pueden desbloquear capacidades adicionales del sistema después de un pago adicional.
Los z15, z14, z13, zEC12, zBC12, z114 y z196 son compatibles con los sistemas operativos de IBM: z/OS , z/VM , z/VSE y z/TPF . Otros sistemas operativos disponibles incluyen Linux en IBM Z , como Red Hat Enterprise Linux 6 y SUSE Linux Enterprise Server 11. [ 52] En noviembre de 2011, IBM presentó soporte para Microsoft Windows Server 2008 a través de blades basados en procesadores x86 que se conectan a zEnterprise BladeCenter Extension (zBX) de IBM. El zBX también es compatible con IBM WebSphere DataPower Integrated Appliance XI50 para zEnterprise (DataPower XI50z).
El sistema zEnterprise admite una extensión zEnterprise BladeCenter (zBX) opcional. Esta infraestructura complementaria admite conmutadores de la parte superior del rack redundantes, fuentes de alimentación redundantes, ventiladores adicionales y chasis IBM BladeCenter . Este chasis complementario permite que los servidores blade POWER7 y x86 se integren con el mainframe y se administren desde él. [53] Una instalación de un sistema de juegos en Hoplon Infotainment es un ejemplo de un mainframe híbrido.
El zBX admite hasta 112 módulos blade. [54] El zBX y el servidor System Z están conectados mediante una conexión Ethernet redundante y segura de 10 Gigabit , lo que proporciona una red de datos privada. También hay una conexión Ethernet de 1 Gigabit para administración.
El administrador de recursos unificado de zEnterprise (zManager) permite virtualizar las plataformas zBX compatibles en un único sistema para su gestión. También permite priorizar determinadas cargas de trabajo en el sistema. El administrador de recursos puede supervisar las distintas plataformas en busca de signos de cuellos de botella o fallos y modificar el sistema general para recuperarse, manteniendo un nivel de calidad de servicio específico . [55]
Los zEC12 y z196 admiten refrigeración líquida externa. Los clientes tienen la opción de comprar su mainframe con un intercambiador de calor refrigerado por agua. [56]
Cada PU (unidad de procesamiento) adquirida se caracteriza por ser de uno de los siguientes tipos:
También es posible ejecutar una carga de trabajo apta para zAAP en procesadores zIIP si no hay ninguno habilitado. IBM no aplica ningún cargo de software sobre el trabajo que se envía a procesadores zAAP y zIIP.
La adición de IFL, zAAP, zIIP, ICF, SAP o IFP no cambia la configuración de capacidad del sistema ni su clasificación MSU , solo lo hacen los CP.
Existen latencias adicionales y restricciones de ancho de banda cuando una CPU accede a la memoria en un libro no local. Esto lo entienden las aplicaciones que fueron diseñadas para un entorno de acceso a memoria no uniforme (NUMA)
El modelo ZR1 z14 y LinuxONE Rockhopper II incorporan las capacidades de los sistemas mainframe Z14 de IBM anunciados el año pasado en un diseño de un solo marco de 19 pulgadas, estándar de la industria....
