DOS/360 および後継機種

Disk Operating System/360、別名DOS/360、あるいは単にDOS は、 IBM System/360、System/370およびそれ以降のメインフレーム向けのオペレーティングシステムの最初のメンバーで、現在は廃止されています。IBM によって1964年の最終日に発表され、1966 年 6 月に初めて提供されました。 ^[1] 当時、DOS/360 は世界で最も広く使用されていたオペレーティングシステムでした。^[2]

基本オペレーティングシステム（BOS）は、DOSとTOSの初期バージョンであり、8KBのメインストレージと1つの2311ディスクドライブを備えたシステムで使用可能な機能を提供できました。^[3]

TOS/360 (Tape Operating System/360、厳密には DOS ではなく、そのように呼ばれることもありませんでした) は、System/360用のIBM オペレーティング システムであり、1965 年頃の初期の頃にSystem/360 Model 30および同様のプラットフォームを サポートするために使用されていました。

TOS は、その名前の「テープ」の通り、テープドライブを必要としました。コードベースの大部分^[4]と一部のマニュアル^{[5] [6]}はIBM の DOS/360 と共通でした。

TOSは14回のリリースを経て、System/360の時代にIBM 2311やIBM 2314などのディスクがより手頃な価格になったため^{[7] [検証に失敗] 、製造が中止されました。[8] [検証に失敗]一方、} IBM 7090では高価な贅沢品でした。

DOS/360 は、ほとんどの小規模から中規模の S/360 インストールの主要なオペレーティング システムでした。

DOS/VS は1972 年にリリースされました。最初の DOS/VS リリースは、DOS/360 からの段階的なアップグレードであることを示すために「リリース 28」と番号が付けられました。^[9]新しいSystem/370シリーズ ハードウェアをサポートするために仮想メモリが追加されました。すべてのパーティションを合わせて最大 16 MB の 単一のアドレス空間をマップする固定ページ テーブルを使用しました。

DOS/VSでは、パーティション（別々の同時プログラム）の数が3つ（バックグラウンド、フォアグラウンド1、フォアグラウンド2）から5つ（BGとF1からF4）に増加し、システム全体で合計15のサブタスクが可能になりました。^{[10] ：pp.24–28}

DOS/VS は、z/VSEを経て DOS/VSE に引き継がれました。

DOS/VSEは、新しい4300プロセッサをサポートするために、DOS/VSの「拡張」バージョンとして1979年に導入されました。^[11] 4300 システムには、プロセッサとI/Oチャネルの両方に単一レベルのストレージを提供するECPS:VSEと呼ばれる機能が含まれていました。^[12] DOS/VSEはECPS:VSEをサポートしていましたが、その機能のないSystem/370でも実行できました。VSEはDOSの最後の無料バージョンでした。

1983年に出荷が予定​​されていたVSE/Advanced Functions ^[13] (VSE/AF)は、DOS/VSEに新しいデバイスのサポートと機能を追加しました。多くのインストールでは、DOS/VSE、VSE/AF、およびその他のさまざまな製品を組み合わせたVSE System Installation Productivity Option/Extended (VSE System IPO/E)などの製品を使用してVSE/AFを実行していました。

SSX/VSE ("Small System Executive") は、OS と最も人気のある製品を含む事前生成されたシステムを提供することで、IBM が VSE の購入とインストールを簡素化しようとした試みでした。^[14] SSX は 1982 年にリリースされ、^[15]後に VSE/SP に置き換えられました。SSX は、14 のコンポーネント製品 (Advanced Functions/VSE、VSE/POWER、ACF/VTAME、VSE/VSAM、CICS/DOS/VS、DOS/VS、Sort/Merge、VSE/ICCF、VSE/OCCF、VSE/IPCS、DOS/COBOL、Back Up/Restore、Space Management、VSE/DITTO) のバンドルとして IBM によって販売され、当初はRPQ を介して個々の製品を個別に提供することのみに同意していましたが、バンドルは独占禁止法に違反していると主張する ISV からの圧力を受けて、IBM は後にそれらの製品を個別に価格表に追加することに同意しました。^[16]

1986年にIBMは9370プロセッサの発表に合わせてVSE/SP （「システム製品」）をリリースした。VSE/SPはSSX/VSEに代わるもので、VSE/AF、 ACF/VTAM、CICS、POWER/VSなどの最も人気のあるVSEプログラム製品にVSEをバンドルした。^[17] VSE/SPは、顧客からのXA（31ビット）バージョンの提供の要望にもかかわらず、24ビットアドレスのみをサポートしていた。

VSE/ESA は 31 ビットの DOS/VSE バージョンで、1990 年にリリースされ、最大 384 MB の実記憶をサポートしていました。最大 12 の静的パーティションが提供され、VSE/POWER と ACF/VTAM をプライベート アドレス空間で実行できました。また、それぞれ独自のアドレス空間で最大 150 の同時ジョブを実行できる、動的パーティションと呼ばれる新機能が導入されました。 ^[18]バージョン 1 は ESA モードと 370 モードのどちらでも実行でき、ESA モードでは制限付きで XA ハードウェアもサポートされていました。バージョン 2 (1995) では、ESA ハードウェアでのみ ESA モードをサポートしていました。バージョン 2 では、新しいTurbo Dispatcherによるマルチプロセッシングのサポートが追加され、異なるパーティションを異なるプロセッサで同時に実行できるようになりました。パーティションは一度に 1 つのプロセッサでしか実行できないため、マルチプロセッシングはマルチタスクに限定されることが多いです。理論上は最大 10 個のプロセッサがサポートされていますが (「許容」)、実際に利用されるのは最大 4 個です。^{[19] [20]}これらの制限は最新のz/VSEにも残っています。^[21]

IBM は 2005 年に z/VSE 3.1 をリリースしました。この名称変更は、IBM のメインフレーム製品ラインの新しい「System z」ブランドを反映したものですが、それ以前の VSE/ESA 2.7 からのアーキテクチャの根本的な変更を表すものではありませんでした。特に、新しい 64 ビット z/Architecture をサポートしておらず、64 ビット対応マシンでも 31 ビット モードでしか実行できませんでした。2007 年にリリースされた z/VSE 4.1 では、最大 8 GB のメモリを備えた 64 ビット実アドレスのサポートが導入されました。ただし、スーパーバイザの一部は 64 ビット モードで実行されますが、問題のある状態のアプリケーションには 31 ビットの仮想アドレス空間しか提供されません。2011 年時点で、z/VSE を使用しているサイトの数は約 4,000 と推定されています。^[22]

IBM は、統合型System/360 (または S/360) コンピュータの新しいハードウェア世代を開発する際に、当初はローエンド マシンとも互換性のある単一のオペレーティング システムOS/360を提供することを約束していました。しかし、ハードウェアはすでに利用可能であり、OS/360 プロジェクトはスケジュールからどんどん遅れていきました。これはFred BrooksがThe Mythical Man-Monthで詳しく説明しています。IBM は、次の 4 つの追加システムを急いで開発せざるを得ませんでした。

• 少なくとも8KBのコアメモリとパンチカードリーダーを備えたマシン用のBPS/360、
• 少なくとも8KBのメモリとディスクドライブを備えたマシン用のBOS/360、
• 少なくとも16KBのメモリとディスクドライブを備えたマシン用のDOS/360 、
• 少なくとも 16 KB のメモリとテープ ドライブを備えたマシン用の TOS/360 。^{[NB 1]}

1 年遅れでようやく OS/360 がリリースされたが、最低でも 64 KB のメモリが必要だった。DOS はメモリをほとんど使用しないように設計されており、16 KB のマシンで実行できた。これは、ローエンドのS/360 モデル 30で利用可能な構成である。OS/360 とは異なり、DOS/360 は当初はシングルジョブ システムであり、マルチタスクをサポートしていなかった。マルチタスクをサポートし、最大 3 つのメモリ パーティションをサポートするバージョンが後にリリースされ、必要なメモリは 32​​ KB になった。その制限にもかかわらず、DOS/360 は 256 KB 未満のメモリを搭載したプロセッサで最も広く使用されるオペレーティング システムとなった^{[引用が必要]。}その理由は、System/360 ハードウェアの販売が非常に好調であったこと、中規模組織が購入できる System/360 プロセッサで DOS/360 が良好に動作したこと、およびこれらの顧客が以前に使用していた「オペレーティング システム」よりも優れていたことなどである。

DOS/360 は、System/360 の発表から、当初予定されていたオペレーティング システムである OS/360 が利用可能になるまでの期間を埋めたオペレーティング システムでした。遅延の結果、多くの顧客が DOS システムを実装し、それを実行するために多額の投資をしました。IBM は、DOS/360 ユーザーがすぐに OS/360 にアップグレードすると予想していましたが、それらの投資の結果、ユーザーはそのような移行に消極的でした。その後、IBM は DOS/360 を追加のオペレーティング システムとして提供し続ける必要がありました。Hacker 's Jargon File には、 GECOS (GCOS とも呼ばれる) が DOS/360 からコピーされたと誤って記載されていますが、これは事実ではありません。ただし、Xerox Data Systems Xerox オペレーティング システム(XOS) は、プログラムの移植を簡素化するために意図的に DOS に似せていました。

DOS/360 には、標準命令セット (10 進および浮動小数点命令セットはオプション) を備えた System/360 CPU (モデル 25 以上) が必要でした。最小メモリ要件は 16 KB でした。ストレージ保護は、マルチプログラミングを使用する場合のみ必要でした。1052モデル 7 ^{[NB 2]}プリンタ キーボード、セレクタまたはマルチプレクサチャネル、および少なくとも 1 つのディスク ドライブが必要でした (当初は7.25 MB を保持する2311 )。カード リーダー、カード パンチ、ライン プリンタが通常含まれていましたが、磁気テープ ドライブで代用することもできました。^{[23] : p.10}

一般的な構成は、32KB のメモリと 10 進命令セットを備えた S/360 モデル 30、IBM 2540カード リーダー/カード パンチ、IBM 1403プリンター、2 台または 3 台の IBM 2311 ディスク、2 台の IBM 2415 磁気テープ ドライブ、および 1052-7 コンソールで構成されます。

以下の説明は、特に明記されていない限り、DOS/360 に適用されます。それ以降のバージョンでは、追加機能が提供されます。

DOS/360 は System/360 のローエンド モデルで動作するように設計されていたため、メモリ使用量が懸念事項でした。オペレーティング システムの常駐部分であるDOSスーパーバイザを5902 バイトという小さなサイズで生成することが可能でした。 ^{[23] : p.297}詳細なチャートには、各sysgenオプション のメモリ要件が記載されており、100 バイトという小さなサイズであることも少なくありませんでした。最小のシステムでは、単一のバッチ パーティションに 10 KB 強のストレージが使用可能で、ユーティリティと、 COBOL、PL/I、および完全なFORTRAN IV を除くすべてのコンパイラを実行するのに十分でした。メモリ使用量をできるだけ小さくするために、DOS は完全にアセンブリ言語でコーディングされていました。

一時領域の概念は、Mythical Man-Monthにおけるメインメモリの設計と使用に関する議論の一部です。^[24]メモリ使用量をさらに削減するために、スーパーバイザは、必要に応じて2つの予約された一時領域のいずれかに読み込まれるトランジェントと呼ばれるオーバーレイを採用しました。

• 物理的なトランジェントは、ハードウェア エラー (ERP) を処理し、IJSYSRC にエラー固有のデータ (OBR/MDR) を記録し、エラー メッセージを発行するために、556 バイトの A-Transient 領域にロードされました。すべての A-Transient モジュール名は$$Aで始まりました。
• 論理トランジェントは、LIOCS の OPEN や CLOSE などの共通プログラム サービスを提供するために、1200 バイトの B-Transient 領域にロードされました。すべての B-Transient モジュール名は$$Bで始まりました。

$$Aおよび$$Bプレフィックスを使用すると、その名前がディレクトリに最初に保存されるため、トランジェントの迅速な読み込みが保証されます。

DOS/VS では、マシン チェック ハンドラとチャネル チェック ハンドラが追加されました。これらは、すべて$$RASTで始まり、リカバリ トランジェント領域で実行される別のトランジェント セットです。これは、 System/370の信頼性、可用性、保守性 (RAS) 拡張機能の一部として行われました。この追加が行われる前は、エラー発生時に、マシン チェックによって実行中のプログラムが終了し、チャネル チェックによってデバイスにアクセスしているプログラムが終了していました。

OS/360と同様に、DOS の初期リリースでは、一度に 1 つのプログラムしか実行できませんでした。その後のバージョンの「本物の」DOS では、よりスケーラブルな OS/360 オペレーティング システムと同じハードウェア メモリ保護機能によってサポートされ、別々のメモリ パーティションで最大 3 つのプログラムを同時に実行できました。これらは、BG (バックグラウンド)、F1 (フォアグラウンド 1 )、F2 (フォアグラウンド 2 ) として識別されました。マルチプログラミングは、DOS/360 のオプション機能で、システム生成時に選択できました。^{[23] : p.34} 後の SYSGEN オプションでは、いずれかの FG パーティションでバッチ操作を実行できました。それ以外の場合は、フォアグラウンド プログラムをコンピュータ オペレータが手動で開始する必要がありました。

DOS/VS では最大 7 つの同時プログラムが許可されていましたが、通常 DOS システムをホストするハードウェアの規模が小さいため、5 または 6 が一般的な数でした。DOS と DOS/VS の両方で、IBM のブート ロードの用語であるIPL (Initial Program Load) でパーティションの数を設定できます。

実行可能プログラムは、コア イメージ ライブラリに格納されました。実行中は、プログラムが削除されたり、新しいバージョンに置き換えられたりしても、DOS はスペースを再利用できませんでした。コア イメージ ライブラリがいっぱいになると、ユーティリティ プログラムで圧縮する必要があり、これにより、完了するまで開発作業が停止することがありました。多くのショップでは、変更を 1 日間凍結し、CIL を「オフライン」で圧縮し、営業日の初めに新しいコア イメージ ライブラリを使用して IPL を実行しました。リンク可能なオブジェクト プログラム用の再配置可能ライブラリと、アセンブラ マクロおよびインクルード テキスト用のソース ステートメント ライブラリもサポートされていました。インストールでは、他のディスク ボリューム上に追加のプライベート再配置可能ライブラリとソース ステートメント ライブラリ を定義できました。

DOS/360 には、一連のユーティリティ プログラム、アセンブラ、FORTRAN、COBOL 、そして最終的にはPL/I用のコンパイラがあり、使用しやすいようにアクセス メソッドを備えたさまざまなファイル構成をサポートしていました。

• シーケンシャル データ セットは、最初から最後まで、一度に 1 つのレコード ブロックのみ読み取りまたは書き込みが行われました。
• インデックス ( ISAM ) ファイルでは、各レコードの指定されたセクションがキーとして定義され、特定のレコードを検索するために使用できます。
• 直接アクセス ( BDAM ) ファイルでは、アプリケーション プログラムはアクセスするデータのディスク上の物理的な場所を指定する必要がありました。BDAM プログラミングは簡単ではなく、ほとんどの顧客は自分で使用しませんでしたが、ディスク上のデータにアクセスする最も速い方法であり、多くのソフトウェア会社が自社製品、特にADABAS、IDMS、 IBM のDBOMPおよびDL/Iなどのデータベース管理システムで使用していました。

シーケンシャル ファイルと ISAM ファイルには、固定長レコードまたは可変長レコードのいずれかを保存でき、すべてのタイプが複数のディスク ボリュームを占有できます。

DOS/360 は、基本通信アクセス方式 ( BTAM ) とキュー通信アクセス方式 ( QTAM ) を提供しました。BTAM は原始的で、後の標準では使いにくかったのですが、ほぼすべての種類の端末と通信することができ、通信プロトコルの標準化がほとんど行われていなかった当時としては大きな利点でした。API が単純だったため、外部通信プロセッサとのインターフェイスも比較的容易で、DOS/360 マシンを大規模組織の多層ネットワークのノードにすることが容易になりました。逆に、QTAM は OPEN/CLOSE/GET/PUT マクロを使用して論理レベルで動作するため、QTAM ユーザーは個々のデバイスについてそれほど多くの知識を必要としませんでした。

すべての DOS ジョブ制御ステートメントは、カードの列 1 と 2 で「 // 」で始まります。ただし、ジョブの終了は「/&␢」、データの終了は「/*␢」、コメントは「*␢」です。(以下の説明では、文字「␢」は 1 つの空白を表します。)

• このJOB ステートメントは、「ジョブの制御情報の始まり」を示します。形式は次のとおりです。 <jobname> は、ジョブを識別するための 1 ～ 8 文字の英数字でなければなりません。 <comments>は無視されます。// JOB <jobname> <comments>
• ステートメントは、ジョブステップEXEC として実行されるプログラムを識別します。ステートメントが読み込まれる前に、「実行に必要なすべての制御ステートメントが処理される必要があります」。形式は次のとおりです。EXEC// EXEC <program>
• ステートメントPAUSE は、「ジョブ ステップ間のオペレータ アクションを可能にするために使用できます。」 形式は です。コメントは、オペレータにメッセージを提供するために使用されます。// PAUSE <comment>
• このcomments ステートメントは、オペレータにメッセージを表示するために使用できます。形式は です* <comment>。
• データ終了ステートメントは、入力ストリーム内のデータの終了を示します。形式は です/*。ステートメント内の空白に続くデータはすべて無視されます。
• ジョブ終了ステートメントはジョブの終了を示し、ジョブが異常終了した場合にフラッシュされるデータの終了を示すこともあります。形式は です/&。空白に続くステートメント上のデータはすべて無視されます。
• このOPTION ステートメントは、このジョブに適用されるシステム オプションの値を指定します。形式は です。// OPTION <option1>[,<option2>...]
• ステートメントASSGN は、「論理 I/O ユニットを物理デバイスに割り当てるために使用されます。」 形式は です。SYSxxx は、SYS001 や SYSIPT などの論理ユニットを示します。<device>は、物理デバイス (チャネルとユニット) を示す「X'cuu'」、無視する場合は「IGN」、未割り当ての場合は「UA」のいずれかです。 <tape option> は、密度、パリティなどのテープ モード設定、または代替デバイスを示す「ALT」を指定します。// ASSGN SYSxxx,<device>[,<tape option>]
• このRESET ステートメントは、指定された I/O ユニットの割り当てを永続的な値にリセットします。形式は です。 <option>は、すべてのシステム論理ユニットの割り当てをリセットする場合は "SYS"、すべてのプログラマー割り当てをリセットする場合は "PROG"、すべての割り当てをリセットする場合は "ALL"、論理ユニット "SYSxxx" の割り当てをリセットする場合は "SYSxxx" (例: SYS002) です。// RESET <option>
• このLISTIO ステートメントは、現在有効なすべての指定された I/O 割り当てのリストを出力するようにシステムに指示します。形式は です。 <option>は、すべてのシステム割り当てをリストする場合は "SYS"、バックグラウンドまたは指定されたフォアグラウンド パーティションのすべての割り当てをリストする場合は "PROG"、"F1"、または "F2"、割り当てられたすべてのユニットをリストする場合は "ALL"、"SYSxxx"、"X'cuu'"、"UNITS"、割り当てられていないすべてのユニットをリストする場合は "UA"、または動作不能としてマークされているすべてのユニットをリストする場合は "DOWN" です。// LISTIO <option>
• このMTC ステートメントは、磁気テープ装置にコマンドを発行します。形式は です。 <opcode>は、1 つのファイルを進めるための "FSF" や、テープを巻き戻すための "REW" などの機能です。 <nn>は、2 つのファイルを進めるためのスペースなど、操作を実行する回数を指定できる数値です。// MTC <opcode>,SYSxxx[,<nn>]
• このVOL ステートメントは、標準ラベル チェック用のディスクまたはテープ ボリューム ラベル情報を提供します。形式は次のとおりです。// VOL SYSxxx,<volume>
• DOS は当初、TPLAB テープ ラベル情報用の ステートメントと、ディスク ラベルおよびエクステント情報用のDLAB およびXTENT ステートメントを提供していました。少なくとも 1968 年には、ステートメントは に 、 ステートメントは にTPLAB 置き換えられていました。これらのステートメントは多数の位置パラメータを使用し、情報密度がかなり高かったです。TLBLDLABDLBL

^[25]

DOS JCL は解析速度とシンプルさを重視して設計されましたが、その結果得られた位置構文は OS/360 のキーワード駆動型ジョブ制御よりもかなり難解なものになりました。

初期の DOS には、パンチ カードとライン プリンタのI/O の効率を向上させるスプーリングサブシステムが含まれていませんでした。1960 年代後半までに、IBM とアフターマーケット ベンダーの両方がこの空白を埋め始めました。IBM のスプーラはPriority Output Writers, Execution Processors and Input Readers (POWER)と呼ばれるオプションであり、独立系ソフトウェア会社の Software Design, Inc. はGRASPと呼ばれるスプーラを販売していました。

DOS/360 には再配置ローダーがなかったため、プログラマーは、プログラムが実行される可能性のある各パーティションまたはアドレス空間ごとに、各プログラムの個別の実行可能バージョンをリンク編集する必要がありました。代わりに、アセンブラ言語プログラムを自己再配置として記述することもできますが、これにより複雑さが増し、サイズも小さくても増加しました。複数のマシンと複数のパーティションレイアウトを持つ大規模な DOS ショップでは、この問題を回避するために独自の再配置ローダーを作成することがよくありました。

DOS/360アプリケーション プログラミング インターフェイスは、 OS/360 と互換性がありませんでした。DOS 用に作成された高級言語プログラムは、OS/360 で使用する前にコンパイルしてリンクする必要がありました。DOS と OS のコンパイラ間のわずかな違いにより、プログラムに変更が必要になることがありました。ただし、逆方向の移植はより困難でした。OS/360 の API では大幅に多くの機能がサポートされているため、DOS に移植されるプログラムからそれらの機能を削除する必要がありました。これは、COBOLなどの高級言語で作業するプログラマにとってはそれほど問題ではありませんでした。 一方、アセンブラプログラムは、まさにそれらの機能をより頻繁に使用する傾向があり、通常、DOS で実行するには大幅な変更が必要でした。

• オペレーティングシステムのタイムライン

• Bitsavers.org の DOS マニュアル
• VintageBigBlue.org の DOS/VS セクション