Composantes Hardware du Mainframe

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  • Les premiers réseaux informatiques étaient architecturés autour d'un ordinateur central, appelé « mainframe ».
    Le mainframe représente ainsi un ordinateur central de grande puissance chargé de gérer les sessions utilisateurs des différents terminaux qui lui étaient reliés. Grâce à cette architecture, il est ainsi possible de consolider, c'est-à-dire de gérer de manière centralisée, l'ensemble des applications métiers de l'entreprise.
    Cependant, dans le modèle mainframe, la performance du système tout entier repose sur les capacités de traitement de l'ordinateur central, c'est la raison pour laquelle ce modèle est parfois qualifié d'« informatique lourde ». Par ailleurs, dans un environnement mainframe, les terminaux du réseau ne peuvent voir que le serveur central.
  • Le debut du mainframe était avec
    Dans les premiers jours S/360 un système a un seul processeur, qui a été également connu comme l'unité centrale de traitement (CPU).
    Le processeur central de traitement contient les processeurs, la mémoire, des circuits de control et les interfaces pour les canaux. Les premiers systèmes ont jusqu'à 16 canaux, les plus grosses machines mainframe au moment de l'écriture peuvent avoir plus de 1000 chaînes.
  • Les technologies de l’informatique ont évolué en plusieurs vagues, chacune étant considérée comme un “nouveau paradigme” et une avancée radicale.
    Plutôt que de rester figé dans le modèle initial, le mainframe a véritablement surfé sur la plupart de ces vagues. Ainsi avec un environnement mainframe à niveau, il est possible de mettre en oeuvre le meilleur de chacune de ces vagues d’innovations informatiques.
  • L’architecture mainframe, tout en assurant les compatibilités nécessaires, a elle-même évolué au cours des différentes décennies :
  • Cette année est connue par la creation du system 360 qui est un système a un seul processeur, qui a été également connu comme l'unité centrale de traitement (CPU).
  • On appelle bus, en informatique, un ensemble de liaisons physiques (câbles, pistes de circuits imprimés, etc.) pouvant être exploitées en commun par plusieurs éléments matériels afin de communiquer. 
    Les bus ont pour but de réduire le nombre de « voies » nécessaires à la communication des différents composants, en mutualisant les communications sur une seule voie de données. C'est la raison pour laquelle la métaphore d'« autoroute de données » est parfois utilisée. 
  • . Beaucoup sont des périphériques externes, tels que disques durs, lecteurs de bandes et lecteurs de cartes perforées, tous concernant aux bornes de l'ordinateur central et contrôlé par le CPU.
  • d’après la vesrion zEnterprise EC12 Lancé en 2012 on trouve :
  • mainframe se classez comme une «unité multi- processeur. "
  • son arrêt (stop), son redémarrage (restart), ou pour demander son état (sense) en vue par exemple de son initialisation (MVS ne démarrant d’abord qu’avec un seul processeur actif, les autres étant activés ensuite par ce
    processeur).
  • MMU (memory management unit
  • Cette figure montre la vue de face intérieure d'un IBM
    System z10 Enterprise Class (z10 EC) modèle qui a:
    • Deux cadres
    • Un cage qui contient un ensemble de processeur central (CPC)
    • Trois cages d'entrée / sortie
  • Les éléments matériels dans les cages d'entrée / sortie constituer le sous-système à grande vitesse qui fournit un chemin entre le mainframe et les périphériques tels que les imprimantes, les directeurs et les unités de stockage.
    La capacité de ce sous-système est mesurée par le nombre de canaux disponibles.
  • Cette technologie fut développée à l'origine par IBM pour l'architecture mainframe dans le milieu des années 1980.
    . Plusieurs LPAR peuvent former un Sysplex ou un Parallel Sysplex. Les LPAR sur mainframe sont certifiées, ce qui équivaut à des machines séparées sans aucune connexion.
  • La virtualisation ne se limite pas au fractionnement de la capacité des processeurs, mais gère également la mémoire et les canaux d’E/S. Il est intéressant de noter qu’ils n’ont pas encore relevé aucune faille de sécurité
    dans cette solution de virtualisation mainframe
  • Le concept est similaire à celui du clustering Unix, sauf qu’il est possible d’ajouter ou de supprimer des LPARs (ou “serveurs”) selon les besoins, alors que les applications continuent à tourner sans interruption. Parallel Sysplex permet un accès simultané aux données depuis chacune des LPARs sans impact sur les performances ou l’intégrité
  • (reprise sur un autre MVS d'une application défaillante) ;
    (plusieurs MVS pupitrés depuis une seule console).
  • Composantes Hardware du Mainframe

    1. 1. Composantes HHaarrddwwaarree dduu MMaaiinnffrraammee Présenté PAR : -Abounasr Meryem - Harkati Wafaa - Rassili Salma - Najihi soukaina - Boujadi Soukaina Proposé PAR : - M.OUAGUERZAMEN
    2. 2. PLAN IInnttrroodduuccttiioonn aauuxx mmaaiinnffrraammee CCoommppoossaanntteess hhaarrddaawwaarree dduu mmaaiinnffrraammee CCPPUUSS// RReessssoouurrccee mméémmooiirree PPéérriipphhéérriiqquueess eennttrrééeess ssoorrttiieess // LLPPAARR CCoonncclluussiioonn
    3. 3. RRAAMM 2200GGOO 64 processeurs (centaines de MHz) disques durs (dizaines de Tera Octets) Mainframe ordinateur doté d'une puissance gigantesque - servir des milliers d'utilisateurs chaque seconde -- traiter de nombreuses opérations simultanément
    4. 4. • Les grands fabricants de mainframes : IBM, HP, Sun, Bull, … • domaines ou les mainframes sont impliqués gouvernement assurance santé finance banque Domaines
    5. 5. Caractéristiques des mainframes 11 22 Alimentation requise 33 44 Vitesse et débit Débit maximisé manipulation de grandes quantités de données au cours des périodes extrêmement courtes. mainframes exigent des alimentations sans interruption qui fournissent constamment de l'énergie propre . Exigences environnementales Les mainframes produisent beaucoup de chaleur , l'air frais doit rester en circulation constante pour éviter d'endommager les composants informatiques critiques SE Mainframes Fonctionnent des systèmes plus grands et plus robustes tels que Z /OS, MVS , VSE et OS/390 . beaucoup plus puissants et plus fiables
    6. 6. Avantages de l’architecture mainframe Fiabilité La fiabilité des mainframes réside dans le fait que : •les temps d'arrêt des mainframes sont minimisés •la capacité de basculement intégré dans le matériel et les systèmes d'exploitation qui les dirigent. Ces facteurs contribuent à l'utilisation des mainframes par les organisations qui ont besoin d’un service sans aucune interruption.
    7. 7. Avantages de l’architecture mainframe Sécurité bonne réputation au niveau de la sécurité : • à ce jour , aucun système d'exploitation mainframe a été piraté ce qui indique un niveau de sécurité élevé. •les systèmes d'exploitation actuels, tels que VM , MVS et z /OS , restent imperméables aux hackers.
    8. 8. Avantages de l’architecture mainframe Systèmes d' exploitation puissant • Les mainframes peuvent exécuter simultanément plusieurs sessions d’un système d’exploitation ou encore différents systèmes d’exploitation. • Un mainframe est capable de faire tourner simultanément plusieurs systèmes d'exploitation en mode virtualisation et offrir ainsi de multiples services applicatifs aux utilisateurs.
    9. 9. Inconvénients de l’architecture mainframe Coût d'acquisition le coût initial de la mise en oeuvre architecture mainframe est peut-être le plus grand inconvénient lié au mainframe . Les ordinateurs centraux coûtes des millions de dollars , qu'ils aient été achetés ou loués .
    10. 10. Inconvénients de l’architecture mainframe Coût des techniciens Les environnements informatiques Mainframe nécessitent du personnel de soutien hautement qualifiés et compétents .
    11. 11. Inconvénients de l’architecture mainframe Coût d’électricité les mainframes consomment beaucoup l'électricité . Ils exigent une énergie plus propre et plus stable , ce qui implique d'alimentation sans coupure qui offrent la climatisation et alimentation de secours sous la forme de piles .
    12. 12. Inconvénients de l’architecture mainframe Coût de Refroidissement le refroidissement des mainframes doit être requis . Ce refroidissement se présente sous la forme de grandes unités de conditionnement d' air et de l'ingénierie du flux d'air sophistiqué .
    13. 13. zENTREPRISE 196 plus économe en énergie Processeurs plus puissant 2010 Historique des mainframes SYSTÈME 390 processeurs à substrat de cuivre (mieux refroidis et donc plus rapides). prise en charge officielle de Linux 1996 SYSTÈME 370 Intégration d’une fonction capitale: la mémoire virtuelle. Les entrées-sorties étaient améliorées grâce aux canaux "block multiplexer", qui permettent un accès rapide aux données sur disque 1970 SYSTÈME 360 premier mainframe official qui a valu 5 milliards de dollars il a introduit la notion de compatibilité entre différents systèmes. 1964
    14. 14. IInnttrroodduuccttiioonn aauuxx mmaaiinnffrraammee CCoonncceeppttiioonn ddeess mmaaiinnffrraammee CCPPUUSS// RReessssoouurrccee mméémmooiirree PPéérriipphhéérriiqquueess eennttrrééeess ssoorrttiieess // LLPPAARR CCoonncclluussiioonn
    15. 15. Architecture mainframe Les premiers réseaux informatiques étaient architecturés autour d'un ordinateur central, appelé « mainframe ». Le mainframe représente ainsi un ordinateur central de grande puissance chargé de gérer les sessions utilisateurs des différents terminaux qui lui étaient reliés. Grâce à cette architecture, il est ainsi possible de consolider, c'est-à-dire de gérer de manière centralisée, l'ensemble des applications métiers de l'entreprise. Cependant, dans le modèle mainframe, la performance du système tout entier repose sur les capacités de traitement de l'ordinateur central, c'est la raison pour laquelle ce modèle est parfois qualifié d'« informatique lourde ». Par ailleurs, dans un environnement mainframe, les terminaux du réseau ne peuvent voir que le serveur central.
    16. 16. La conception ancienne Le Système S/360 avait un seul processeur connu comme l'unité centrale de traitement (CPU). Processeur Central de traitement processeurs la mémoire les circuits de controle les interfaces pour les canaux Les premiers systèmes ont jusqu'à 16 canaux, les plus grosses machines mainframe au moment de l'écriture peuvent avoir plus de 1000 chaînes.
    17. 17. Évolution du mainframe Les technologies de l’informatique ont évolué en plusieurs vagues, chacune étant considérée comme un “nouveau paradigme” et une avancée radicale. Plutôt que de rester figé dans le modèle initial, le mainframe a véritablement surfé sur la plupart de ces vagues. Ainsi avec un environnement mainframe à niveau, il est possible de mettre en oeuvre le meilleur de chacune de ces vagues d’innovations informatiques.
    18. 18. Évolution du mainframe L’architecture mainframe, tout en assurant les compatibilités nécessaires, a elle-même évolué au cours des différentes décennies : Années 1960 Années 2000 Années 1980 Années 2010 Années 1970 mmaaiinnffrraammee Années 1990
    19. 19. Années 1960 System/360 : la genèse.
    20. 20. Années 1970 System/370 : ajout du multitraitement, d’instructions supplémentaires et de la mémoire virtuelle.
    21. 21. Années 1980 S/370-XA (eXtended Architecture) : apparition de l’adressage 31 bits
    22. 22. Années 1990 ESA/390 (Enterprise Systems Architecture) : gestion d’espaces d’adressage multiple.
    23. 23. Années 2000 z/Architecture : lancement de l’adressage 64 bits et des canaux dynamiques.
    24. 24. Années 2010 zEnterprise : premier pas dans l’environnement informatique hybride faisant coexister systèmes d’exploitation mainframe et systèmes distribués. Les applications peuvent être distribuées dans une seule machine gérant les O/S System z et AIX, Linux et Windows.
    25. 25. La conception actuelle des mainframes un ordinateur central a beaucoup de composants pour le traitement des données : système d'exploitation, carte mère, processeur, contrôleurs de périphériques de stockage et canaux…
    26. 26. La conception actuelle des mainframes La carte mère : Elle est constituée d’un circuit imprimé qui permet aux CPU, Ram et d’autres composants matériels de fonctionner ensemble via « Architecture de Bus ». Lorsque les cartes mères des pc utilisent des bus de 32 /64 bits , les mainframes utilisent des bus de 128 bits.
    27. 27. La conception actuelle des mainframes Processeur: C’est le point central de traitement dans l’architecture centrale et comprend une unité arithmétique logique . Il fonctionne comme un contrôleur de bus et gère les demandes de trafic et de données.  La puissance de traitement des ordinateurs centraux est beaucoup plus élevé par rapport aux pc, afin qu’ils peuvent gérer les énormes quantités de données.
    28. 28. La conception actuelle des mainframes Dispositifs de stockage: Ils sont utilisés pour la récupération, le stockage et l’enregistrement des données. Leur capacité de stockage de données peut être cent ou même des milliers de fois supérieur à celui d'un PC.
    29. 29. La conception actuelle des mainframes Contrôleurs de communication: Ils permettent à des ordinateurs distants d’accéder à un ordinateur central à l’aide des réseaux LAN ou WAN. Ils établissent des connexions avec différents appareils, et effectuent la transmission de données sur des canaux de communication et assurent le suivi des utilisateurs dans les terminaux.
    30. 30. La conception actuelle des mainframes Les canaux: Sont des câbles utilisés pour connecter le CPU et la mémoire centrale à d’autre parties du système.
    31. 31. IInnttrroodduuccttiioonn aauuxx mmaaiinnffrraammee CCoommppoossaanntteess hhaarrddaawwaarree dduu mmaaiinnffrraammee CCPPUUSS// RReessssoouurrccee mméémmooiirree PPéérriipphhéérriiqquueess eennttrrééeess ssoorrttiieess // LLPPAARR CCoonncclluussiioonn
    32. 32. Processeur L’unité centrale de traitement ou CPU du mainframe est le cerveau de l'ordinateur central Le point central d‘instructions d' architecture d'ordinateur qui comporte une unité arithmétique et logique pour effectuer des calculs numériques
    33. 33. ZAAP pour l’intégration d’applications Web avec Java ou XML avec des bases de données à accès indirect ZIIP pour le traitement des données, transactions et les charges de travail réseau IFL pour supporter le système Linux. Types de Processeurs
    34. 34. IFP pour la gestion des bus d'extension SAP pour la gestion des sous-systèmes d’entrées/sorties zEnterprise EC12 Types de Processeurs
    35. 35. Multi-processeurs Caratérise par : une mémoire unique,et plusieurs processeurs pouvant communiquer directement entre eux et régis par un système d’exploitation unique Suit un parallélisme dans l’exécution des travaux (n processus pouvant être simultanément actifs sur n processeurs)
    36. 36. La communication entre processeurs la synchronisation des horloges (TOD clocks) de chaque processeur TOD clocks: c’est un moyen matériel de contrôle du temps alloué à un travail • la synchronisation mémoire en cas de traitement concurrent d’une même zone • Le "memory switch" qu’un processeur pouvait interrompre un autre processeur inactif pour lui signaler l’arrivée de travail L’instruction SIGP qui permet à un processeur de s’adresser à un autre pour lui demander de réaliser une fonction
    37. 37. Les Mémoires Réelles Il existe deux types de mémoires réelles :  Mémoire centrale (central storage, real storage, processor storage). • Elle est représentée par un composant interne à la machine • Elle est accéder de manière synchrone par les processeurs eux même  Mémoire auxiliaire (auxiliary storage, paging storage) . • Elle peut être représentée sous différentes formes de support (disque)
    38. 38. Mémoire virtuelle comment utiliser au mieux la mémoire dont on dispose (limitée et chère) étant donné le nombre toujours croissant d’utilisateurs, et sachant que chacun a besoin d’un espace mémoire linéaire pour installer ses données et ses programmes ? Le MVS Multiple Virtual Storage , il applique le principe de la mémoire virtuelle pour traiter différents travaux simultanément sur une machine comprenant un ou plusieurs processeurs
    39. 39. Comment elle fonctionne ? • Les parties inactives d’un programme stocké en mémoire réelle sont descendues en mémoire auxiliaire (espace disque alloué par le système). • Lorsque ces parties de programme sont à nouveau sollicitées, elles sont remontées en mémoire réelle • Un espace-adresse = un espace virtuellement alloué à un utilisateur (16 Mo en adressage 24 bit, 2 Go en adressage 31 bit, 16 exa en z architecture).
    40. 40. IInnttrroodduuccttiioonn aauuxx mmaaiinnffrraammee CCoommppoossaanntteess hhaarrddaawwaarree dduu mmaaiinnffrraammee CCPPUUSS// RReessssoouurrccee mméémmooiirree PPéérriipphhéérriiqquueess eennttrrééeess ssoorrttiieess // LLPPAARR CCoonncclluussiioonn
    41. 41. Les cages Entrée / Sortie Sous les couvertures, le mainframe a un ou deux métaux cadres, contenant un processeur et des cages d'entrée / sortie, comme ainsi que d'autres éléments matériels.
    42. 42. les modèles z10 système peuvent avoir jusqu'à trois cages d'entrée / sortie, qui se composent principalement de fentes pour des adaptateurs d'entrée / sortie.
    43. 43. Gestion des périphériques E/S • VIO (virtual input/output): entrée-sortie virtuelle, privilégiant la mémoire pour éviter les accès aux périphériques. • IOS (input-output supervisor): composant du noyau de MVS chargé de la gestion des opérations d'entrée-sortie. • MIH (missing interrupt handler): composant de l'IOS traitant les entrées-sorties non satisfaites. • TPI (test pending interrupt): instruction destinée à accélérer le traitement des entrées-sorties.
    44. 44. Capacité des E/S Les ordinateurs personnels ont généralement un nombre limité de canaux d'entrée / sortie, mais un seul z10 peut avoir jusqu'à 1 024 canaux individuels. Cette capacité est un facteur qui contribue à l’évolutivité légendaire de mainframe.
    45. 45. Les LPARs Une LLogical PPAARRtition est un sous-ensemble des ressources matérielles de l'ordinateur (dans le domaine de la virtualisation), apparaissant comme un serveur distinct. En effet, une machine physique peut être partitionnée en plusieurs LPAR, chacune possédant son propre système d'exploitation.
    46. 46. Il est possible de créer des partitions logiques (LPAR) pour traiter des groupes d’applications de façon totalement indépendante sur des systèmes d’exploitation distincts partageant un même ensemble de processeurs physiques (CPC).
    47. 47. Parallel Sysplex L’une des premières technologies de clustering. Celle-ci permet d’associer jusqu’à 32 partitions logiques (LPAR) de mainframe opérant comme un seul système.
    48. 48. • Une augmentation de la puissance totale au-delà du millier de MIPS, impossible à obtenir avec un seul ordinateur dans l‘état actuel de la technique • Une amélioration de la disponibilité des systémes • Un suivi des opérations plus simple
    49. 49. Haute disponibilité: peu de tolérance à l’immobilisation d'exécuter plusieurs applications en temps réel et l'accès au système par plusieurs utilisateurs simultanément L'entretien et la réparation peut être effectuée sur un mainframe sans l’arrêter Synthèse
    50. 50. MMeerrccii ppoouurr vvoottrree aatttteennttiioonn ☺

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