OS/360 y sus sucesores

El Programa de Control Primario (PCP) estaba diseñado para máquinas con poca memoria. Es similar a MFT ^{[ NB 7 ]} con una partición . La experiencia indicaba que no era recomendable instalar OS/360 en sistemas con menos de 128  KiB de memoria, aunque era posible un uso limitado en producción en máquinas mucho más pequeñas, como las de 48  KiB de memoria. IBM eliminó la opción PCP en las versiones finales de OS/360, dejando solo MFT II y MVT, que requerían más memoria.

También se le denominaba SYS=MIN en expansiones de macros que dependían del sistema.

La multiprogramación con un número fijo de tareas (MFT) se concibió como una solución provisional hasta que la multiprogramación con un número variable de tareas (MVT), la configuración objetivo de OS/360, estuviera disponible en 1967. Las primeras versiones de MVT presentaban numerosos problemas, por lo que la más sencilla MFT se siguió utilizando durante muchos años. Tras la introducción de las nuevas máquinas System/370 con memoria virtual en 1972, IBM desarrolló MFT  2 para OS/VS1 , el último sistema de esta línea.

La primera versión de MFT ^{[ 14 ]} compartía gran parte del código y la arquitectura con PCP, y estaba limitada a cuatro particiones . Era muy engorroso gestionar múltiples particiones. Muchas instalaciones utilizaban Houston Automatic Spooling Priority (HASP) para mitigar esta complejidad.

MFT Versión II (MFT-II) ^{[ 15 ]} compartía gran parte del código del Programa de Control y del Planificador con MVT, y era mucho más flexible en su ejecución. El número máximo de particiones aumentó a 52.

Las modificaciones posteriores de MFT-II añadieron la subtarea , de modo que el número fijo de tareas dejó de ser fijo, aunque el número de particiones siguió siendo una limitación.

La experiencia indicó que no era aconsejable instalar MFT en sistemas con menos de 256  KiB de memoria, ^{[ 16 ]} lo cual en la década de 1960 era una cantidad bastante grande.

También se le denominaba SYS=INT en expansiones de macros que dependían del sistema.

La multiprogramación con un número variable de tareas (MVT) ^{[ 17 ]} era la más sofisticada de las tres configuraciones disponibles del programa de control de OS/360 , y una de las dos configuraciones disponibles en las versiones finales. ^{[ 18 ]} MVT estaba destinada a las máquinas más grandes de la familia System/360. Introducida en 1964, no estuvo disponible hasta 1967. Las primeras versiones presentaban muchos problemas y la más sencilla MFT se siguió utilizando durante muchos años. La experiencia indicaba que no era recomendable instalar MVT en sistemas con menos de 512  KiB de memoria.

MVT trataba toda la memoria no utilizada por el sistema operativo como un único pool del que se podían asignar regiones contiguas según fuera necesario, por un número ilimitado ^{[ NB 8 ]} de programas de aplicación y de sistema simultáneos. Este esquema era más flexible que el de MFT y, en principio, utilizaba la memoria de forma más eficiente, pero era propenso a la fragmentación : después de un tiempo, se podía encontrar que, aunque había suficiente memoria libre en total para ejecutar un programa, estaba dividida en bloques separados, ninguno de los cuales era lo suficientemente grande. ^{[ 11 ]} System/360 carecía de hardware de reubicación de memoria, por lo que no se podía utilizar la compactación de memoria para reducir la fragmentación. Una función llamada Rollout/Rollin podía intercambiar un trabajo en ejecución con el almacenamiento secundario para que su memoria estuviera disponible para otro trabajo. Sin embargo, el trabajo desplegado tendría que ser desplegado de nuevo a las ubicaciones de memoria originales cuando estas volvieran a estar disponibles. ^{[ 19 ]}

En 1971, la opción de tiempo compartido (TSO) para su uso con MVT se agregó como parte de la versión 20.1. TSO se popularizó en el desarrollo de programas porque proporcionaba un editor, la capacidad de enviar trabajos por lotes, recibir notificaciones de su finalización y ver los resultados sin esperar informes impresos, además de depuradores para algunos de los lenguajes de programación utilizados en System/360. TSO en OS/360 ^{[ NB 9 ]} se comunicaba con terminales mediante el método de acceso de telecomunicaciones (TCAM). El nombre de TCAM sugiere que IBM esperaba que se convirtiera en el método de acceso estándar para las comunicaciones de datos, pero de hecho, TCAM en OS/VS2 se usó casi exclusivamente para TSO y fue reemplazado en gran medida por el método de acceso de telecomunicaciones virtual (VTAM) a mediados y finales de la década de 1970.

También se le denominaba SYS=VMS en las invocaciones de algunas macros que dependían del sistema.

PCP, MFT y MVT ofrecen facilidades similares desde el punto de vista de los programas de aplicación:

• La interfaz de programación de aplicaciones (API) y la interfaz binaria de aplicaciones (ABI) son las mismas, por lo que los programas de aplicación se pueden transferir entre MFT y MVT sin necesidad de modificarlos, volver a ensamblarlos o recompilarlos .
• El mismo JCL (Job Control Language, para iniciar trabajos por lotes), que era más flexible y fácil de usar, aunque más complejo, que el de DOS/360 .
• Las mismas facilidades ( métodos de acceso ) para leer y escribir archivos y para comunicaciones de datos:
  • Los conjuntos de datos secuenciales normalmente se leen o escriben registro por registro, de principio a fin, utilizando BSAM o QSAM . Esta era la única técnica que se podía usar para unidades de cinta , lectores/perforadores de tarjetas e impresoras.
  • En los archivos indexados ( ISAM ), una sección específica de cada registro se define como una clave que se puede utilizar para buscar registros específicos.
  • En los archivos de acceso directo ( BDAM ), el programa de aplicación debe especificar el número de bloque relativo, la pista y el registro relativos (TTR) o la ubicación física real (MBBCCHHR) ^{[ NB 10 ]} en un dispositivo de almacenamiento de acceso directo (DASD) de los datos a los que quería acceder, o el punto de partida para una búsqueda por clave. La programación de BDAM no era fácil y la mayoría de las organizaciones nunca la usaron por sí mismas; pero era la forma más rápida de acceder a los datos en discos y muchas empresas de software la usaban en sus productos, especialmente sistemas de gestión de bases de datos como ADABAS , IDMS y DL/I de IBM . También está disponible en OS/360 Fortran. Los conjuntos de datos BDAM no están bloqueados, con un registro lógico por registro físico.
  • Se utiliza principalmente una estructura de archivos adicional, el método de acceso y partición ( BPAM ), para gestionar las bibliotecas de programas. Si bien los archivos particionados deben comprimirse para recuperar espacio libre, esto tiene un impacto menor que un requisito similar para la biblioteca de imágenes principales de DOS/360 , ya que MFT y MVT permiten múltiples conjuntos de datos particionados y cada proyecto generalmente tiene al menos uno.
  • Los grupos de datos de generación (GDG) se diseñaron originalmente para admitir procedimientos de copia de seguridad de abuelo-padre-hijo : si se modificaba un archivo, la versión modificada se convertía en el nuevo hijo, el hijo anterior en el padre, el padre anterior en el abuelo y el abuelo anterior se eliminaba. Sin embargo, se podían configurar GDG con más de 3 generaciones, y algunas aplicaciones los utilizaban para recopilar datos de un gran número variable de fuentes y alimentar la información a un solo programa; cada programa de recopilación creaba una nueva generación del archivo y el programa final leía todo el grupo como un único archivo secuencial (sin especificar una generación en el JCL).
  • BTAM , un sistema de comunicaciones de datos, era primitivo y difícil de usar según los estándares actuales. Sin embargo, podía comunicarse con casi cualquier tipo de terminal, lo que representaba una gran ventaja en una época en la que apenas existía estandarización de los protocolos de comunicación.
• El sistema de nombres de archivos permite gestionarlos como jerarquías con nombres de hasta 8 caracteres en cada nivel, por ejemplo, PROYECTO.USUARIO.NOMBRE DE ARCHIVO. Esto está vinculado a la implementación del catálogo del sistema (SYSCTLG) y los volúmenes de control (CVOL), que utilizaban registros con claves de 8 bytes.

Algunas funciones solo estaban disponibles para MFT y MVT:

• Una función de SPOOLing para MFT II y MVT (de la que carecía inicialmente DOS/360, pero que posteriormente fue proporcionada por la aplicación POWER).
• Las aplicaciones en MFT (versión 19 y posteriores) y MVT podían crear subtareas, lo que permitía la multitarea ( multihilo ) dentro de un mismo trabajo.
• Procesamiento de trabajos gráficos
• Procesamiento de trabajos gráficos satelitales
• Entrada a trabajos remotos
• Método de acceso a telecomunicaciones en cola (QTAM)
• Método de acceso a las telecomunicaciones (TCAM)

IBM proporcionó una opción OS/360 SYSGEN para la compatibilidad con S/370, que no admitía DAT pero sí:

• Registros de control de soporte
• Soporte para E/S mejorada ^{[ NB 12 ]}
• Proporcionar un manipulador de verificación de máquina S/370
• Proporcionar soporte limitado para las nuevas funciones de temporizador.

OS/VS1 es el sucesor de MFT y ofrece funcionalidades similares con varias adiciones, por ejemplo, RES y memoria virtual. VSAM (véase más abajo) estuvo disponible inicialmente como una versión de componente independiente (ICR) y posteriormente se integró en la base de OS/VS1. ^{[ 11 ]}

IBM diseñó OS/VS1 para gestionar una carga de trabajo de tamaño medio (para la década de 1970) que consistía únicamente en aplicaciones de procesamiento por lotes , ejecutándose dentro de un número fijo de particiones del sistema operativo mediante el sistema de gestión de trabajos por lotes Job Entry Subsystem 1 (JES1) , que sustituyó a las funciones de cola de impresión de OS/360. Sin embargo, OS/VS1 podía, y a menudo lo hacía, admitir aplicaciones y usuarios interactivos ejecutando el monitor de procesamiento de transacciones CICS de IBM como un trabajo dentro de una de sus particiones. ^{[ 24 ]}

IBM lanzó mejoras menores para OS/VS1 hasta 1983, y en 1984 anunció que no habría más. AIX/370 , AIX/ESA , DPPX , IX/370 , OS/VS1 y TSS/370 son los únicos sistemas operativos System/370 que no tienen descendientes modernos.

OS/VS2 versión 1 era simplemente MVT más memoria virtual y VSAM (ver más abajo). ^{[ 11 ]} Esta versión fue posteriormente renombrada como OS/VS2 SVS , por Single Virtual Storage, cuando se introdujo OS/VS2 versión 2, también conocida como MVS, por Multiple Virtual Storage. SVS se concibió como un paso intermedio entre MVT y MVS, y hoy en día solo tiene interés histórico.

En 1974, IBM lanzó lo que describió como OS/VS2 Release 2, pero que en realidad era un nuevo sistema operativo compatible con OS/VS2 Release 1. El Supervisor del nuevo sistema se había reescrito en gran medida en un nuevo dialecto de BSL, PL/S ; ^{[ 25 ] [ 26 ]} BSL y PL/S eran dialectos de PL/I con extensiones diseñadas para transcribir código de lenguaje ensamblador , incluidas las instrucciones privilegiadas necesarias para controlar la computadora en su conjunto. Los componentes del sistema operativo sensibles al tiempo, como el OS Dispatcher y el IOS , notablemente, entre muchos otros, permanecieron codificados en lenguaje ensamblador , que se había mejorado para OS/VS en el ensamblador IFOX00 ^{[ NB 13 ]} (del ensamblador IEUASM más antiguo de OS/360).

La característica más notable de la nueva versión fue que admitía múltiples espacios de direcciones virtuales: diferentes aplicaciones creían que estaban usando el mismo rango de direcciones virtuales, pero las instalaciones de memoria virtual del nuevo sistema las asignaban a diferentes rangos de direcciones de memoria reales. El espacio de direcciones de cada aplicación consta de 3 áreas: sistema operativo (una instancia compartida por todos los trabajos); un área de aplicación que era única para cada aplicación; área virtual compartida utilizada para varios propósitos, incluida la comunicación entre trabajos. IBM prometió que las áreas de aplicación siempre serían de al menos 8 MB. Este enfoque eliminó el riesgo de fragmentación de memoria que estaba presente en MVT y SVS, y mejoró la seguridad interna del sistema. ^{[ 11 ]} El nuevo sistema rápidamente se conoció como " MVS " (Multiple Virtual Storages), el OS/VS2 original se conoció como "SVS" (Single Virtual Storage) e IBM misma aceptó esta terminología y etiquetó a los sucesores de MVS como "MVS/ xxx ". ^{[ 27 ]}

MVS introdujo un nuevo enfoque para la gestión de la carga de trabajo, permitiendo a los usuarios definir objetivos de rendimiento para los trabajos por lotes de alta prioridad. Esto permitió a los usuarios asignar más trabajo a sus sistemas que antes sin afectar el rendimiento de los trabajos de máxima prioridad. ^{[ 28 ]}

MVS fue el primer sistema operativo convencional de IBM en el System/370 ^{[ NB 14 ]} que admitía lo que IBM denominó multiprocesamiento estrechamente acoplado , en el que 2 (más tarde, hasta 12, para mainframes de IBM, y hasta 16, para mainframes de Amdahl ) CPU compartían acceso concurrente a la misma memoria (y una sola copia del sistema operativo y los dispositivos periféricos), lo que proporcionaba mayor potencia de procesamiento y un grado de degradación gradual si fallaba una CPU (lo que, afortunadamente, se convirtió en un evento cada vez más raro, a medida que el tiempo de actividad del sistema aumentaba de horas a días y, luego, a años ).

Inicialmente, MVS venía con un gestor de colas de trabajo llamado JES2 (Job Entry Subsystem 2), derivado de HASP ( Houston Automatic Spooling Priority ), que también admitía la entrada remota de trabajos desde estaciones de trabajo ubicadas en otros lugares. JES2 solo puede gestionar trabajos para una CPU (que podría ser un sistema multiprocesador estrechamente acoplado). En 1976, IBM ofreció otra opción, JES3 (Job Entry Subsystem 3), derivado de ASP ( Attached Support Processor ), que permite que una CPU gestione una única cola de trabajo que alimenta de trabajo a varias CPU físicamente distintas, y por lo tanto permite que la consola de un operador gestione el trabajo de todas esas CPU. ^{[ 29 ]} Nota: JES1 era el gestor de colas de trabajo para OS/VS1 (véase más arriba).

IBM esperaba que el método de acceso de almacenamiento virtual (VSAM) reemplazara sus métodos anteriores de acceso secuencial, indexado y directo, ya que proporcionaba versiones mejoradas de estos: ^{[ 30 ] [ 31 ]}

• Los conjuntos de datos secuenciados por entrada (ESDS) ofrecen funcionalidades similares a las de los conjuntos de datos secuenciales y BDAM (directos), ya que se pueden leer de principio a fin o directamente especificando un desplazamiento desde el inicio.
• Los conjuntos de datos secuenciados por clave (KSDS) representan una mejora significativa con respecto a ISAM de IBM: permiten claves secundarias con valores no únicos y claves formadas mediante la concatenación de campos no contiguos en cualquier orden; reducen considerablemente los problemas de rendimiento causados ​​por los registros de desbordamiento utilizados para gestionar las inserciones y actualizaciones en ISAM; y disminuyen notablemente el riesgo de que un fallo de software o hardware durante una actualización del índice pueda corromperlo. VSAM proporciona una interfaz ISAM/VSAM que permite a las aplicaciones basadas en ISAM utilizar VSAM KSDS sin necesidad de reprogramación. ^{[ 32 ]}
• Los conjuntos de datos de registros relativos (RRDS) reemplazan a los conjuntos de datos de acceso directo ( BDAM ), permitiendo que las aplicaciones accedan a un registro especificando un número de registro relativo. A diferencia de ESDS y KSDS, RRDS no admite registros de longitud variable.

Estos formatos VSAM se convirtieron en la base de los sistemas de gestión de bases de datos de IBM , IMS/VS y DB2 (normalmente ESDS para el almacenamiento de datos propiamente dicho y KSDS para los índices).

VSAM también proporciona una nueva implementación de la función de catálogo que permite a las aplicaciones acceder a los archivos por nombre, sin necesidad de saber en qué unidad(es) de disco se encuentran. Los conjuntos de datos VSAM deben definirse en un catálogo VSAM antes de su uso, y los conjuntos de datos que no son VSAM también pueden listarse en un catálogo VSAM. El catálogo maestro de MVS debe ser un catálogo VSAM. ^{[ 31 ]} Los catálogos se proporcionaban originalmente en OS/360 en forma de CVOL; MVS añadió una estructura de catálogo separada para VSAM; posteriormente, IBM añadió un tercer tipo de catálogo conocido como catálogo ICF. ^{[ 33 ]} (IBM eliminó la compatibilidad con los catálogos CVOL y VSAM a partir del año 2000, ya que no eran compatibles con el efecto 2000; por lo tanto, en z/OS, solo se admiten los catálogos ICF). ^{[ 34 ]}

En 1974, IBM anunció Systems Network Architecture (SNA) , cuyo objetivo era reducir el coste de operar grandes redes de terminales, principalmente mediante un uso mucho más eficiente de las líneas de comunicación. Esta solución solo está disponible para los sistemas operativos de memoria virtual de IBM, ya que su componente de software para mainframes, VTAM , solo es compatible con estos sistemas operativos.

OS/360 asigna procesadores a las tareas, que son análogas a los procesos ligeros o hilos de otros sistemas. Cada tarea tiene un Bloque de Control de Tareas (BCT) y una pila de Bloques de Solicitud ^{[ NB 15 ]} (RB). Una tarea puede ser despachable o no despachable ^{[ NB 16 ]} y un RB puede estar en espera ^{[ NB 17 ]} o no estar en espera. El Despachador selecciona la tarea despachable de mayor prioridad cuyo RB actual no esté en espera.

MVS asigna procesadores a espacios de direcciones , que son análogos a procesos, y a bloques de solicitud de servicio (SRB) y tareas dentro de esos espacios de direcciones. Cada espacio de direcciones tiene un bloque de control de espacio de direcciones (ASCB), una cola de SRB y una cola de TCB.

En OS/360, todo el almacenamiento es visible para todo el código, aunque la protección de búsqueda puede impedir el acceso de código no privilegiado a algunos bloques de control o entre trabajos. El almacenamiento principal para MVT se divide en un área del sistema ( fija ) en la parte inferior del almacenamiento real, un área común en la parte superior y un área privada en el medio. Estas contienen las siguientes áreas.

Área fija

Esta área comienza en la ubicación absoluta 0 y contiene

El núcleo.

Esta es una sección de almacenamiento en la ubicación 0, cargada desde SYS1.NUCLEUS(IEANUCxx), donde xx es normalmente 01. Para el modelo 65 MP (M65MP), hay una copia separada del prefijo (ubicaciones 0-4095) para cada procesador ^{[ 36 ] : 72} y el término dirección absoluta se refiere a la dirección realmente enviada a la memoria después de cualquier prefijo, mientras que el término dirección real se refiere a la dirección antes de que se aplique cualquier prefijo. El núcleo contiene manejadores de interrupciones, bloques de control, rutinas SVC de tipo 1 y tipo 2 , área transitoria SVC, rutinas que pueden ser llamadas directamente por código no privilegiado y rutinas que solo pueden ser llamadas por código privilegiado.

Área de cola del sistema (SQA).

Esta es un área desde la cual el sistema adquiere almacenamiento compartido entre trabajos.

Zona privada.

Esta es un área desde la cual MVT adquiere almacenamiento para las regiones. Los tipos de regiones incluyen:

Trabajo

Asignado por el Iniciador para trabajos por lotes enviados por, por ejemplo, lector de tarjetas, CRJE, RJE, TSO.

Primer plano

Contiene una sesión TSO intercambiada . Creada por la tarea de Control de Tiempo Compartido (TSC).

Montar

Asignado por el Control de Tareas Iniciadas (STC) para el comando MOUNT del operador .

Tarea iniciada

Asignado por el Control de Tareas Iniciadas (STC) para el comando START del operador .

Área común

'Esta es una sección de almacenamiento en la dirección física más alta. Contiene

Zona residencial BLDL

Esta es un área que almacena en caché las entradas de directorio seleccionadas.

Región del planificador maestro

El planificador maestro y la tarea de comunicación se ejecutan en esta región, que es asignada por NIP .

Área de paquetes de enlaces ^{[ NB 18 ]} (LPA)

Esta es un área en la que MVT carga rutinas de métodos de acceso reentrante y otros programas en el momento del IPL que posteriormente pueden ser compartidos por todos los trabajos.

OS/360 almacena la cola de trabajos del sistema como registros de 176 bytes en SYS1.SYSJOBQE. ^{[ 38 ] [ 39 ]} Aparte de los bloques de control utilizados para JCL y mensajes, el procesamiento SPOOL de OS/360 utiliza conjuntos de datos DASD temporales normales a los que apuntan los bloques de conjunto de datos (DSB) en la cola de trabajos.

Un trabajo puede tener conjuntos de datos de entrada del sistema ( SYSIN ) asociados creados por el lector/intérprete a partir de datos en flujo en tarjetas, DASD o cinta, yArchivos de salida del sistema ( SYSOUT ) creados por el trabajo; el término SYSOUT también incluye los mensajes asociados con el trabajo. Un trabajo puede tener SYSOUT en varias clases de salida, y el escritor de salida del sistema procesa cada clase de salida por separado. ^{[ 38 ] [ 39 ]}

El soporte en OS/VS2 R1 (SVS) es esencialmente el mismo. Los programas Attached Support Processor (ASP) y Houston Automatic Spooling Priority (HASP) ^{[ 40 ]} usurpan las funciones de spooling de OS/360 y SVS, manteniendo los conjuntos de datos SYSIN y SYSOUT con sus propios mecanismos SPOOL.

En OS/VS1, los conjuntos de datos SYSIN y SYSOUT son gestionados por el subsistema de entrada de trabajos 1 (JES1), que conserva muchos de los mismos comandos de operador, pero reemplaza el mecanismo SPOOL.

En MVS , OS/VS2 R2 y versiones posteriores, los conjuntos de datos SYSIN y SYSOUT son gestionados por un subsistema de entrada de trabajos (JES2 o JES3), que conserva muchos de los comandos de operador HASP o ASP y proporciona sus propios mecanismos SPOOL.

Cuando los operadores seleccionan inicialmente LOAD, el sistema envía un READ IPLcomando al dispositivo seleccionado, leyendo 24 bytes del cilindro 0, pista 0, registro 1, en la ubicación de almacenamiento 0. ^{[ 36 ] : 22} bytes 8-23 leídos y transferidos al registro de arranque ^{[ 41 ]} cilindro 0, pista 0, registro 2, que a su vez lee y transfiere al cargador IPL. El cargador IPL realiza el mantenimiento inicial, localiza el núcleo solicitado y lo carga con reubicación; el csect del controlador de interrupción siempre está en la ubicación 0 y el csect de inicialización del núcleo siempre es el último, para que pueda ser descartado eventualmente. El programa de inicialización del núcleo (NIP) inicializa varios componentes del sistema.

Inicialmente, NIP debe proporcionar los servicios que necesita. Sin embargo, a medida que inicializa diversas funciones del sistema operativo, comienza a utilizar servicios estándar; por ejemplo, utiliza la OBTAINmacro para leer un bloque de control de conjunto de datos (DSCB) de una tabla de contenido de volumen (VTOC).

NIP lee los miembros del SYS1.PARMLIBconjunto de datos para obtener diversos datos operativos. Estos miembros pueden especificarse por defecto, por el operador o mediante parámetros en otros miembros.

Finalmente, NIP crea una región de planificación maestra a partir del área privada y la transfiere a IEEVIPL para inicializar el planificador maestro y la tarea de comunicación, lo que completa la inicialización del sistema.

Además de los trabajos por lotes, OS/360 admite varias categorías de trabajo que gestiona de forma similar. En todos los casos, el sistema debe procesar JCL, asignar una región, asignar dispositivos e iniciar el programa del paso del trabajo. Para un trabajo por lotes, el lector/intérprete procesa JCL desde un dispositivo externo; para STARTcomandos MOUNTy TSOLOGON , el sistema genera JCL invocando un procedimiento catalogado.

Para cada unidad de trabajo, el lector/intérprete convierte el JCL en bloques de control ( tablas ) en SYS1.SYSJOBQE (cola de trabajos del sistema) y el iniciador utiliza esos bloques de control para ejecutar el trabajo. Los detalles que se describen a continuación corresponden a MVT y SVS; PCP no admite el almacenamiento temporal y el manejo de particiones MFT difiere ligeramente del manejo de regiones MVT.

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