人类登月不可或缺,款款经典
分类:网络运维

CPU处理器,是整个计算机系统的核心,直接影响着整个机器系统的性能和架构,也根本上影响着基于硬件平台的软件生态系统。当今的平板电脑、安卓手机、iPhone、iPad、甚至是游戏机、智能设备等嵌入式系统,无不需要有一颗稳定而又高效的中央处理器来支撑。可以说,如果没有以前一代代处理器的发展变革,就不会有当今桌面、移动等不同市场的处理器发展。

        近日,美国宇航局NASA关闭了其最后一台大型机,宣告了NASA大型机时代的终结。美国太空计划由于预算的减少而搁置,但是中国的登月计划正如火如荼的展开,实现登月不可或缺的是对于轨道的计算,必然少不了大型机的支持。美国阿波罗计划正是运用了大型机进行人类第一次登月计划中相关的复杂计算。

而作为处理器发展中最为值得关注的历史,当属上个各种“庞然大物”式的计算机的诞生,以及随后大型机和超级计算机的不断涌现。基于此,我们将在本文为大家盘点并介绍IT发展史上具有里程碑意义的商用处理器。

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在阿波罗登月计划中,NASA领用IBM 360大型机系统计算出了阿波罗11号的着陆地点范围。虽然关于大型机明日黄花的论调也由来已久,但真实情况确是大型机一直屹立不倒。2012年一月IBM发布了其大型机战略计划,大型机将会继续以高可靠性、高可用性和高服务性的特点应用在银行等机构中。

在大型机出现之前,IT业界已经出现了数百个服务器处理器。这些芯片驱动着我们整个大型计算机系统的运行,并且推动技术革新并最终促成微处理器的成型。为了让大家了解这段历史,我们将为大家介绍不为大多数人所知的经典处理器,以及它们所起的里程碑式的历史性作用。

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一、1941-1959首个大型机系统

IBM硬件主管罗德在回应大型机渐行渐远的说法时说道,NASA关闭最后一台大型机之所以被关注,原因在于最早的大型机应用系统之一正是帮助将人类运送到月球的制导系统。大型机曾经因为阿波罗登月计划而辉煌,美国宇航局在登月计划中应用了几台IBM早期的大型机系统。帮助其进行复杂的运算,例如轨道计算等等。

自从1945年出现首个现代可编程计算机——Konrad Zuse设计世界上首个完备程控功能的图灵计算机Z3,计算机芯片就爆发式涌出。五年之后,出现了ENIAC(如图所示),该计算机采用了17468个真空管,7200个水晶二极管,1500个中转,70000个电阻器,10000个电容器,1500继电器。

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而在其他的领域,例如银行等企业,大型机依然发挥着重要作用。在科技飞速发展的今天,大型机缘何经历半个世纪依然不倒,它与小型机、x86服务器、甚至是超级计算机又有何分别。接下来就来揭开大型机的神秘面纱。

ENIAC

大型机与超级计算机的区别

UNIVAC——首个商业计算机,采用了主频为2.25MHz的处理器。1954年,贝尔实验室研制成功第一台使用晶体管线路的计算机,取名“催迪克”(TRADIC

  光从名字而言,可能有网友会将大型机与超级计算机混为一谈。超级计算机(旧时又名巨型机),有极强的计算速度,通常用于科学与工程上的计算,这些计算的速度与内存性能大小有关,而大型机的运算任务主要受数据传输与转移、可靠性及并发处理性能所限制。

  • Transistorized Airborne Digital Computer),装有800个晶体管。1959年,IBM 7090是早期晶体管计算机系统最有名的机器,它也被人称为首个大型机。它提供有32K(32768)的寻址空间,在当时的售价高达290万美元,相当于现在的2280万美元。

  大型机更倾向整数运算,如订单数据、银行业务数据等,超级计算机则是更强调浮点计算性能如天气预报,大型机在处理数据的同时需要读写或传输大量信息,如海量的交易信息、航班信息等等。

二、1964-1965:IBM System/360和M65MP

  大型主机和超级计算机的主要区别在于以下几个方面:

在1964年,IBM发布了其System/x 系列System/360。直到现在,该系列产品仍能够支持64位zSeries架构(2000年首次露面 )。System系列也包括于1970年推出的System/370和1990年推出的System/390。

  1.大型主机使用专用指令系统和操作系统,超级计算机使用通用处理器及UNIX或类UNIX操作系统(如linux)。

System/360的首个处理器是M65MP(Model 65)。该处理器采用16-32位通用寄存器,支持24位指令集。其最大性能为每秒 750000的加法运算。IBM System/370则采用了Model 155和165处理器,该处理器的计算周期为80-115 nanoseconds(nanosecond 为十亿分之一秒,代表执行一个指令所花费的时间。)

  2.大型主机长于非数值计算(数据处理),超级计算机长于数值计算(科学计算)。

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IBM大型机处理器4381

3.大型主机主要用于商业领域,如银行和电信,而超级计算机用于尖端科学领域,特别是国防领域。例如我国国防科大研制的天河1-A超级计算机系统。

370和303x、43xx、308x、3090和937x系列出现重大革新,直到邻近1988年,其处理速度发展到了68 nanoseconds,而且hia 包括了32MB的处理器存储空间。System S/390引入了18种不同的ES/9000处理器——其中八种处理器采用水冷、支持6路多线程和高达1GB内存。该系列处理器发展到了2000年的zSeries系列。现在,IBM已经可以提供45nm制程工艺的z196旗舰级大型机处理器(该处理器拥有14亿个晶体管,主频高达5.2GHz)。

  4.大型主机大量使用冗余等技术确保其安全性及稳定性,所以内部结构通常有两套。而超级计算机使用大量处理器,通常由多个机柜组成。

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大型机、小型机、x86服务器的区别

  首先来讲x86服务器,与平常人们所接触的台式机笔记本类似,采用CISC架构处理器。随着英特尔至强处理器的性能不断提升,业内有种说法是x86服务器有抢占小型机市场的趋势。

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Intel推出至强7500系列处理器(例如Nehalem-EX),将至强平台的可靠性、可用性和可维护性(RAS)带到新的高度,此外将原本只为RISC架构专属的诸如机器校验架构(Machine Check Architecture,MCA)等特性的移植,也使至强7500平台在面向高端关键性业务应用时底气更足。至强7500的推出,是Intel志在关键应用市场一展身手的重要一步。

  虽然近年来x86服务器的出货量占整个服务器(包含x86服务器、小型机、大型机)领域的80%左右,但是其市场份额却只有50%。这主要是因为在重要的关键业务应用上,小型机向来都是首选。

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小型机,一种介于PC服务器和大型机之间的高性能计算机,一般认为,传统小型机是指采用RISC、MIPS等专用处理器,主要支持UNIX操作系统的封闭、专用的计算机系统,所以又称RISC服务器或Unix服务器。

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大型机,又名大型主机,使用专用的处理器指令集、操作系统和应用软件。故此,大型机不仅仅是一个硬件上的概念,更是一个硬件和专属软件的有机整体。大型机是上世纪六十年代发展起来的计算机系统。经过四十年的不断更新,其稳定性和安全性在所有计算机系统中是首屈一指的。

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大型机与小型机的区别并不是很明显,他们与x86服务的区别主要是在于RAS、I/O吞吐量以及ISA。

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大型机的特点优势

  现在的大型机的性能,并不能用单一的每秒并行浮点计算能力来体现,大型机相比于其他计算机系统,其主要特点在于其RAS(Reliability, Availability, Serviceability 高可靠性、高可用性、高服务性)。对于一些企业,其关键业务往往需要不间断服务,亚马逊网站宕机一分钟的损失就超过5万美元。力求零宕机的大型机正好符合要求。

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RAS

  大型机一般都在系统内集成了高程度的冗余和错误检查技术,防止系统发生灾难性问题。每个处理器核心都有2个完全的执行通道来同时执行每一条指令。

  如果两天通道的计算结果不一致,CPU的状态就会复原。重新执行该条指令,结果还是不一致的话,一个空闲状态的CPU将会被激活替代当前的CPU。

威尼斯手机娱乐官网 ,  除了CPU,其它的元件例如记忆芯片、内存总线、I/O通道电源等等,都有相应的冗余设计。确保系统的高可靠性。高可用性。

  即使出错,许多组件的热拔插特性也能确保系统的高服务性,在系统运行的同时被更换。

  1990年,IBM还推出了Parallel Sysplex(并行系统综合体),由多个大型机组成一个联合体,最多支持32个系统作为一个系统镜像运行。即使一个独立系统遭受了毁灭性损失,其工作将自动由剩下的系统重新开始。整个系统也不会受到太大影响,

  I/O吞吐量

  除了RAS外,大型机还是被设计用来处理大容量的I/O应用

  大型机的设计中包括一些辅助电脑来管理I/O吞吐量的通道,而让CPU解放出来只处理高速内存中的数据,每一个I/O通道都能同时处理许多I/O操作和控制上千个设备。利用大型机处理数据中心超大数据是十分常见的。

  GB级或是TB级的文件时普通的是。相比于普通的个人电脑,大型机经常是同时处理上千个数据流。并且能保证每一个数据流的高速运转。

  ISA 系统指令架构

  作为大型机市场的绝对霸主,IBM大型机的整体指令集保持了对应用程序的向后兼容。这样客户采用新的硬件就更为容易,只需换上新系统,而无需做额外的软件测试工作。

  大型机的投资回报率,像其它的计算机平台一样,取决于其规模,所支持的工作负载,减少人力资源,保证关键业务应用的不间断服务,和一些其它的风险因素。持续的对系统指令架构的支持对于保持大型机客户也是十分重要的一环。

  与云计算虚拟化技术的兼容

  大型机与当前的技术热点云计算虚拟化都联系十分紧密,所有大型机操作系统中都广泛而深入的采用了虚拟化技术,而云计算技术也是如此,有关人士说到,“云计算”的概念假定了在使用计算资源和软件的同时,不用去管它们从何而来。大部分大型机使用者将意识到,这和大型机系统建造的模型不谋而合。

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大型机市场现状

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