布爾喬亞
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#1 [分享]IBM大型主機誕生四十週年
從System 360/370/390到z900「Freeway」大型主機的發展
1964年，IBM推出System 360，也是世界上第一臺大型主機（Mainframe）。這麼多年來，S/360系統一直都是IBM在金融市場的主力，也是藍色巨人的金雞母，相較於RISC架構的RS/6000系列，地位有過之而無不及，其他大型主機廠商更是瞠乎其後。現在，我們就來回顧S/360四十年來輝煌的發展史－這可謂近代電腦發展的縮影。
奠定近代電腦基礎的S/360
只要有念過計算機組織結構教科書的人，多少都知道S/360在計算機發展史上舉足輕重的地位。諸多今日習以為常的電腦特色，原來都是S/360所開創的。不過，由於S/360的畫時代的突破實在是太多了，所以我們僅提出重要性較高者。
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2005-9-8 09:31 PM |
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#2
「計算機結構」一詞與二進位指令執行碼相容性
「計算機結構」（Computer Architecture）這個名詞，是由IBM在1964年創造給S/360用的，藉由這個名詞來表示「程式設計者可以看到的指令集」。換言之，指令集架構相同的不同電腦可以執行相同的軟體。雖然這種想法對我們而言是理所當然的，例如英特爾和AMD的處理器都可以執行x86指令集所撰寫出來的程式碼，但是這在當時卻是非常新奇的觀念，因為那時候每種電腦都擁有不同的指令集，發展一臺新電腦就需要重新發展軟體。以當時的IBM而言，在S/360之前，竟然有五種不同的指令集架構，所以希望將IBM的六個商用電腦部門聯合起來發展共同的架構。後來，二進位指令可執行檔的相容性也成為日後所有電腦的基礎。
值得一題的是，S/360在指令集發展之初，基於可長可久的考量，所以非常重視實作上的簡易性。S/360指令集雖然一直被歸類至CISC，但是無論是定址模式和指令格式上，都非常的簡潔有條理，也擁有相當大的暫存器群和保留日後擴展定址空間的設計。也因此，當代RISC大師David Patterson和John Hennessy一直對S/360有著極高的評價（尤其拿來和10年後的x86作對照）。很不幸的，指令集架構和實作之間的互動在1980年代RISC萌芽之時才普遍受到重視，但是很多像x86之類設計不良的指令集已經無法拋棄了，這足以證明S/360設計上的前瞻性。S/360優秀的指令集架構，就是其可以存活超過四十年的基礎。
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#3
微碼控制單元
在VLSI技術尚未成熟的1960年代，設計功能強大的指令集是一個相當困難的工作，所以也導致透過微碼（Microcode）所組成的微程式產生控制訊號的設計方式。微碼控制單元的想法原先是在1958年由Maurice Wilkes所提出的，得到了IBM高層的重視。IBM在思考微碼的可能性之後，透過微碼系統將IBM 7090的軟體移植至S/360之上，也建立了「模擬」（Emulation）一詞。微碼控制單元對日後的指令集設計有著極為深遠的影響，也直接促成1970年代諸多「恐龍化」的指令集架構（如VAX和x86）以及今日Transmeta Code Morphing之類軟體模擬系統的誕生。
由8位元所組成的位元組
在今天，「1 Byte（位元組）=8 Bits（位元）」已經算是一個常識，不過這在S/360之前並不存在。以1965年的CDC 6600超級電腦為例，就是以6位元組成一個位元組。從S/360開始，這才成為一個約定俗成的「工業標準」。S/360也是第一臺以8位元位元組為定址基本單位的電腦。
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#4
聚集式十進位及字元資料型態
這可以說是位元組的實際應用。在每一個位元組內，儲存兩個十進位數字的十進位表示法，便稱為包裝式十進位（Packed Decimal）。另外，計算機的發明原本是用來處理數字的，不過後來因為商業應用的關係被擴充成可以處理（Character），透過8位元位元組予以儲存。這兩項也都是S/360所開創的。
[showtoreply]
軟碟機
IBM在率先發展全世界第一臺硬碟機的同時，也在1970年研發出全世界第一臺軟碟機，首先應用於S/370系統，用來做為儲存微碼之用。在十年後，軟碟機逐漸成為個人電腦上常見的裝置。
快取記憶體
快取記憶體（Cache）已經是提升系統效能不可或缺的技術，1968年的S/360 Model 85系統就是世界上第一臺實作快取記憶體的電腦，而IBM在當年所發表分析快取記憶體效能的論文，也是該名詞的起源。
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#5
非循序指令執行及分支指令預測執行能力
在今日的處理器設計中，為了達成有效的指令管線化和更高的IPC（Instruction Per Cycle），非循序指令執行能力就是必備的需求。Robert Tomasulo在1967年提出了暫存器重新命名（Register Renaming）的技術（Tomasulo演算法），也包括了分支預測機制的使用，這些也都成為S/360 Model 91的技術重點。很多在360/91中的想法在逐漸消失了25年後，在1990年代再度復活，奠定了今日先進處理器設計的基礎。
老兵不死，而且繼續茁壯
雖然近年來市場一直充滿著「大型主機將死」的說法，可是事實並不盡然如此。根據市場調查機構Gartner的研究報告，在25萬美元以上的伺服器領域中，IBM的大型主機營收在2003年第四季增加了30%，達到18億美元規模。相較之下，同一等級的伺服器市場僅成長了8%，達到49億美元。在這個價格範圍內，大型主機主導了整個IBM伺服器的營收，佔了當季28.3億美元中的18億美元，就全年度而言，大型主機銷售增加20%，達68億美元。
為了反駁競爭對手宣稱大型主機已經是「絕種恐龍」的說法，IBM將最新的z990大型主機命名為T-Rex(暴龍)，投入了1200人力，四年的時間以及10億美金的開發經費。為了趕上時代潮流，IBM將許多主流運算技術用到大型主機上，例如Sun的Java以及Linux等等，也將隨選運算納入應用之中。這些動作，導致在業界技術人員之中「暴龍依舊位於食物鏈頂端」的說法不脛而走。
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#6
目前看來，IBM的做法已經得到了成效，尤其數十年來以大型主機為主要系統的金融界相當的捧場。對金融界而言，他們要的就是封閉規格的安全性和可靠性，也不會輕易的更換系統，這也就是IBM的RISC體系產品雖然技術上如此強勢、卻無法取代自家大型主機的主因。在未來，只要四十年來累積的軟體資源一直存在，這些大型主機還是會繼續在伺服器市場扮演著重要的角色，在計算機發展史上佔有舉足輕重的地位。對於長期學習計算機結構的人來說，這些上古時代的活化石，更是最值得參考學習的最佳教材。
IBM 801 RISC明年將滿三十歲
在IBM為了大型主機誕生四十周年而大肆慶祝的同時，RISC的始祖：John Cocke所主導的IBM 801（1975）也在不知不覺中將滿三十歲。雖然大多數人提到RISC，都第一個想到David Patterson的Berkeley RISC I和John Hennessy的Stanford MIPS，但其實IBM 801才是最早進行的RISC計畫（1965年由Seymour Cray設計的CDC 6600則是公認的RISC概念起源），而且奠定了日後RS/6000「America」以及Power/PowerPC處理器的技術基礎，John Cocke本人更因為對RISC發展的貢獻以及發明超純量（Superscalar）架構，在1987年得到資訊工業界的最高榮譽獎項－ACM Turing Award。如果IBM沒有這麼健忘，明年應該又有大肆慶祝的理由了。
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IBM「e-Server」命名方式
IBM從e-Server開始，將伺服器區分為四大系列：i-Series、x-Series、p-Series和z-Series，意義分別為「Integration」、「x86」、「Performance」和「Zero downtime」，相信讀者應該已經了解這四個名詞背後所代表的市場區隔了。
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2005-9-8 09:32 PM |
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PTS
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#7
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2005-9-9 07:58 AM |
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formosa888
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2005-9-28 08:47 AM |
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2006-11-14 10:19 AM |
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