IBM システム/360 モデル 67

IBM システム/360 モデル 67

ミシガン大学の IBM System/360 モデル 67-2 (デュプレックス)、1969 年頃
メーカー	インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーション ( IBM )
製品ファミリー	システム/360
発売日	1965年8月16日 ( 1965-08-16 )
メモリ	512 KB～1 MB コア

IBM System/360 Model 67 ( S/360-67 ) は、1960年代後半の重要なIBMメインフレームモデルでした。 ^[1] S/360シリーズの他のモデルとは異なり、このモデルには、仮想メモリ、32ビットアドレッシング、プロセッサ間でチャネルを共有できるようにする2846チャネルコントローラをサポートするダイナミックアドレス変換ユニット(DATボックス)など、タイムシェアリングアプリケーションを容易にする機能が含まれていました。S/360-67は、その他の点ではS/360シリーズの他のモデルと互換性がありました。

S/360-67は、MIT（ IBMのMACプロジェクトが販売面で悪名高い失敗作となった）、ミシガン大学、ゼネラルモーターズ、ベル研究所、プリンストン大学、カーネギー工科大学（後のカーネギーメロン大学）^{[2] 、}海軍大学院など、主要なタイムシェアリング顧客のニーズを満たすことを目的としていました。^[3]

1960年代半ば、多くの組織がタイムシェアリングを使用したインタラクティブコンピューティングサービスの提供に興味を示しました。^[4]当時、コンピュータが実行できる作業は、実際のメモリストレージ容量の不足によって制限されていました。IBMが1960年代半ばにSystem/360ファミリーのコンピュータを発表したとき、この制限に対する解決策は提供されず、IBM内ではタイムシェアリングの重要性とそれをサポートする必要性について相反する意見がありました。

1966年1月、マサチューセッツ工科大学（MIT）で開発された基本的なアイデアを基に、ブルース・アーデン、バーナード・ギャラー、フランク・ウェスターベルト（全員ミシガン大学学術計算センター副所長）、トム・オブライエンによる「タイムシェアリング環境におけるプログラムとアドレス指定構造」と題する論文が出版されました。[5] この論文では、タイムシェアリングを実装するため^に使用できる動的アドレス変換（DAT）を使用した仮想メモリアーキテクチャの概要が説明されました。

1年間の交渉と設計検討を経て、IBMはミシガン大学向けにS/360-65メインフレームコンピュータの独自バージョンを作ることに同意した。S/360-65M ^[4]には、仮想メモリをサポートし、タイムシェアリングをサポートするダイナミックアドレス変換（DAT）機能が搭載される予定だった。当初IBMは、この新しいマシンにタイムシェアリングオペレーティングシステムを提供しないことを決定した。

他の組織もこのプロジェクトについて耳にし、タイムシェアリングのアイディアに興味を持ち、改良された IBM S/360 シリーズ マシンの注文に関心を示しました。この関心の表明を受けて、IBM はコンピューターのモデル番号を S/360-67 に変更し、サポート対象製品にしました。IBM はタイムシェアリングの市場があることに気づき、IBM Time Sharing System (TSS/360) と呼ばれる新しいタイムシェアリング オペレーティング システムを開発し、最初のモデル S/360-67 とほぼ同時期に出荷することに同意しました。

最初のS/360-67は1966年5月に出荷されました。S/360-67は1977年3月15日に撤退しました。^[6]

モデル67の発表前に、IBMはモデル60と62のDATバージョンであるモデル64と66を発表していたが、60と62が65に置き換えられたのとほぼ同時に、これらも67に置き換えられた。^[7]

IBMは1965年8月16日の「ブルーレター」（IBMが製品発表を行う際に使用する標準的な手段）でS/360-67を発表しました。IBMは次のように述べています。^[8]

• 「System/360 Model 67 から特別な入札制限が削除されました」（つまり、現在一般に利用可能）
• これには、最大4つの処理ユニットを備えた「高度なシステム可用性を備えたマルチプロセッサ構成」が含まれていました[最大4つのプロセッサの構成が発表されましたが、実際に構築されたのは1つと2つのプロセッサ構成のみでした] ^[1]
• これには「独自の強力なオペレーティングシステム...タイムシェアリングシステムモニター（TSS）」があり、「マルチプロセッサシステムの独自の機能を活用するために、コンピュータへの事実上即時のアクセスと応答」を提供しました。
• これは、「2067 処理装置の動的アドレス変換機能を使用して問題のあるプログラムを動的に再配置し、数秒以内に多数の同時ユーザーに応答できるようにする」というものでした。

S/360-67 の設計では、仮想メモリを実装するためのコンポーネント「DAT ボックス」(Dynamic Address Translation box) が追加されました。360/67 の DAT は、1966 年のJACM論文で Arden、Galler、Westervelt、O'Brien によって^{概説されたアーキテクチャに基づいており、セグメント テーブルとページ テーブルの両方が含まれていました。モデル 67 の仮想メモリ サポートは、最終的に}System/370ライン全体で標準となった仮想メモリ サポートと非常によく似ていました。

S/360-67 は、^他の S/360 や初期の S/370 システムの厳密に 24 ビットのアドレス空間や、後の S/370 で利用可能な S/370-XA の 31 ビットのアドレス空間とは異なり、24 ビットまたは 32 ビットのアドレス空間を提供しました [1]。S/360-67 の仮想アドレス空間は、セグメント(100 万バイト)にグループ化されたページ(4096 バイト) ^[1]に分割され、ページはプロセッサの実メモリに動的にマップされました。これらの S/360-67 の機能と、ストレージ キーの一部としての参照ビットと変更ビットにより、オペレーティング システムはデマンド ページングを実装できました。メモリにないページを参照するとページ フォールトが発生し、これをオペレーティング システムの割り込み ハンドラがインターセプトして処理できました。

S/360-67 の仮想メモリ システムは、次の 3 つの異なる目標を達成することができました。

• 大きなアドレス空間。物理メモリをより大きな仮想メモリ プールにマッピングし、必要に応じてランダム アクセス ストレージ (通常はディスクまたはドラム ストレージ) から実メモリに動的にスワップインしたりスワップアウトしたりできます。
• 分離された OS コンポーネント。これにより、オペレーティング システムのメモリ フットプリントの大部分をユーザー環境から削除できるようになり、アプリケーションで使用できるメモリが増加し、アプリケーションがオペレーティング システムのデータやプログラムに侵入したり破損したりするリスクが軽減されました。
• 複数のアドレス空間。それぞれ異なるユーザー用に複数の仮想アドレス空間を実装することにより、各ユーザーがプライベートな仮想マシンを持つことができます。

最初の目標は、初期のマシンの大きな制約であった物理ストレージの不足を（少なくとも数十年にわたって）解消することでした。2 つ目の目標は、セキュリティと信頼性の大幅な向上を可能にしました。3 つ目の目標は、真の仮想マシンの実装を可能にしました。当時の文書から、完全なハードウェア仮想化と仮想マシンは S/360-67 の当初の設計目標ではなかったことが明らかになっています。

S/360-67には、すべてのS/360システムで利用可能な標準機能とオプション機能に加えて、次の拡張機能が含まれていました。^[1]

• 16個の制御レジスタ
• セグメントおよびページ テーブル (最大 16 セグメント、各セグメントに最大 256 個の 4096 バイト ページを含む) を使用した 24 ビットまたは 32 ビットの仮想アドレスをサポートする動的アドレス変換 (DAT)
• 追加の割り込みマスク、DATなどを可能にする拡張PSWモード
• 約13マイクロ秒の分解能を持つ高解像度インターバルタイマー
• ストレージ保護キーの一部としてのビットの参照と変更
• 拡張直接制御により、デュプレックス構成のプロセッサが他のプロセッサに外部割り込みを送信できる
• プロセッサ、プロセッサストレージ、およびI/Oチャネルをデュプレックス構成で2つの独立したサブシステムに分割する
• フローティングアドレッシングにより、パーティション化されたデュプレックス構成のプロセッサストレージに連続した実メモリアドレスを割り当てることができる
• IBM 2846 チャネル コントローラは、デュプレックス構成の両方のプロセッサがすべての I/O チャネルにアクセスできるようにし、I/O 操作を開始したプロセッサに関係なく、どちらのプロセッサにも I/O 割り込みを提示できるようにします。
• シンプレックス構成には7つのI/Oチャネルを含めることができ、デュプレックス構成には14のI/Oチャネルを含めることができます。
• 3 つの新しいスーパーバイザ状態命令: 複数制御のロード (LMC)、複数制御のストア (SMC)、実アドレスのロード (LRA)
• 2 つの新しい問題状態命令: 分岐およびレジスタ格納 (BASR) と分岐および格納 (BAS)
• 2つの新しいプログラム中断: セグメント変換例外 (16) とページ変換例外 (17)

S/360-67 は、S/360-65 と同じ 200 ナノ秒の基本内部サイクル時間と 750 ナノ秒の基本磁気コア ストレージ サイクルで動作しました。^[1] 200 ns のサイクル時間により、S/360-67 は S/360 ラインの中間、ローエンドのモデル 30 とハイエンドのモデル 195 の間に位置付けられました。1 から 8 バイト (バイトあたり 8 データ ビットと 1 パリティ ビット) を 1 サイクルでプロセッサ ストレージに読み書きできます。60 ビットの並列加算器により、浮動小数点演算で長い小数点数の処理が容易になりました。8 ビットの直列加算器により、浮動小数点指数演算の同時実行が可能になり、10 進演算と可変フィールド長 (VFL) 命令も処理できました。

S/360-67 には 4 つの新しいコンポーネントが含まれていました。

• 2067 処理装置モデル 1 および 2、
• 2365プロセッサ ストレージ モデル 12、
• 2846 チャネルコントローラ、および
• 2167 構成ユニット。

これらのコンポーネントは、 2365プロセッサ ストレージ モデル 2、2860 セレクタ チャネル、2870 マルチプレクサ チャネル、およびその他の System/360 制御ユニットおよびデバイス とともに、S/360-67 で使用できました。

Carnegie Tech にはIBM 2361 LCSを搭載した 360/67 がありましたが、そのオプションは価格表に記載されておらず、デュプレックス構成では機能しなかった可能性があることに注意してください。

IBM System/360 モデル 67 には、次の 3 つの基本構成がありました。

• シンプレックス - 1 つの IBM 2067-1 プロセッサ、2 ～ 4 つの IBM 2365-2 プロセッサ ストレージ コンポーネント (512K ～ 1M バイト)、最大 7 つのデータ チャネル、およびその他の周辺機器。このシステムは、IBM System/360 モデル 67–1 と呼ばれていました。
• 半二重 - 1 つの IBM 2067-2 プロセッサ、2 ～ 4 つの IBM 2365-12 プロセッサ ストレージ コンポーネント (512K ～ 1M バイト)、1 つの IBM 2167 構成ユニット、1 つまたは 2 つの IBM 2846 チャネル コントローラ、最大 14 のデータ チャネル、およびその他の周辺機器。
• デュプレックス - 2 つの IBM 2067-2 プロセッサ、3 ～ 8 つの IBM 2365-12 プロセッサ ストレージ コンポーネント (768K ～ 2M バイト)、1 つの IBM 2167 構成ユニット、1 つまたは 2 つの IBM 2846 チャネル コントローラ、最大 14 のデータ チャネル、およびその他の周辺機器。

半二重システムは、半二重システムに既に 3 つ以上のプロセッサが搭載されていない限り、1 つの IBM 2067-2 プロセッサと 3 つ目の IBM 2365-12 プロセッサ ストレージを追加することで、現場で二重システムにアップグレードできます。半二重および二重構成は、IBM System/360 モデル 67–2 と呼ばれていました。

1965年8月にS/360-67が発表された際、IBMはタイムシェアリングオペレーティングシステムプロジェクトTSS/360も発表したが、これは1971年にキャンセルされた（1968年にもキャンセルされたが、1969年に延期された）。その後IBMはTSS/360を改良し、TSS/370 PRPQ ^[11]を3回リリースした後キャンセルした。IBMが約束どおりTSS/360を納品できなかったことで、他社がS/360-67の独自機能を利用するオペレーティングシステムを開発する道が開かれた。

MTS（ミシガン端末システム）は、ミシガン大学で開発されたタイムシェアリングオペレーティングシステムで、1967年1月にモデル67で初めて使用されました。仮想メモリのサポートは1967年10月にMTSに追加されました。デュプレックスS/360-67のマルチプロセッササポートは1968年10月に追加されました。^[12]

CP/CMS は、最初の仮想マシンオペレーティング システムでした。MIT 近くの IBM のCambridge Scientific Center (CSC) で開発されました。CP/CMS は、基本的にサポートのない研究システムであり、IBM の主流製品組織から離れて、外部の研究者が積極的に関与して構築されました。時間の経過とともに、完全にサポートされた IBM オペレーティング システム ( VM/370および現在のz/VM ) に進化しました。CP/CMS に基づくVP/CSS は、商用タイムシェアリング サービスを提供するために National CSSによって開発されました。

S/360-67 には重要な遺産がありました。TSS /360の失敗後、IBM は S/360-67 プラットフォーム ( CP/CMS、MTS、MUSIC ) 上でタイムシェアリング コミュニティが開花したことに驚きました。多数の商業、学術、サービス ビューロー サイトがこのシステムを導入しました。IBM のタイムシェアリングに対する中途半端なサポートを利用し、情報とリソース (ソース コードの変更を含む) を共有することで、タイムシェアリング センターの世代を構築し、サポートしました。

S/360-67 のユニークな機能は当初IBM の次の製品シリーズであるSystem/370には引き継がれなかったが、 370/ 145には表向きの目的よりもページングに便利な連想メモリが搭載されていた。 ^{[13]これは主に、}タイムシェアリングとバッチ処理のどちらが優れているかをめぐる IBM 社内での激しく目立った政治的争いの余波によるものであった。少なくとも当初は、タイムシェアリングが負けていた。

しかし、IBMは、タイムシェアリングと仮想メモリ機能に対する顧客の需要の高まりに直面していました。IBMはまた、急速に商業的成功を収めつつあったNational CSS ^{[14] [15]}やInteractive Data Corporation (IDC) ^[16]などの新しいタイムシェアリングベンダー業界を含む、多数のS/360-67タイムシェアリング導入を無視することはできませんでした。

1972年、IBMはS/370シリーズに仮想メモリ機能を追加しました。これは多くの人からS/360-67プロジェクトで行われた作業の正当性を示すものと見られました。370/145のマイクロコードは、仮想アドレス変換に連想メモリを使用するように更新されました。^{[17] IBMの}VMファミリー、そして一般的な仮想化技術の存続と成功も、S/360-67に大きく負っています。

2010年、IBMは最新のメインフレームであるz196の技術説明の中で、ソフトウェア仮想化はSystem/360モデル67から始まったと述べました。^[18]

• 仮想メモリ

• EW Pugh、LR Johnson、John H. Palmer 著『IBM の 360 および初期の 370 システム』、 MIT Press、ケンブリッジ MA およびロンドン、ISBN  0-262-16123-0には、この期間の IBM の製品に関する詳細な (819 ページ) 記述が含まれています。
• メリンダ・バリアン、「VM と VM コミュニティの過去、現在、そして未来」、SHARE 89 セッション 9059–9061、1997 年
• IBM System/360 操作原理(PDF) (第 8 版)。IBM。1968 年 9 月。A22-6821-7。
• IBM System/360 モデル 67 機能特性(PDF) (第 3 版)。IBM。1972 年 2 月。GA27-2719-2。

• A. Padegs、「System/360 とその先」、IBM Journal of Research & Development、第 25 巻第 5 号、 377 ～ 390 ページ、1981 年 9 月
• IBM System/360 システム概要、第13版、1974年1月、IBM出版物GA22-6810-12、6-13ページから6-15ページでは、モデル67について説明しています。
• IBM System/360 モデル 67 リファレンス データ (青いカード)
• 1960 年代後半または 1970 年代前半にミシガン大学の学術計算センターに設置されていたデュアル プロセッサの IBM 360/67 の写真が、ミシガン端末システム(MTS)について説明したDave Mills の記事に掲載されています。
• ニューカッスル大学（英国）の IBM S/360-67 の写真
• TSS/360 コンセプトと設備
• IBM System/360 モデル 67 におけるタイムシェアリング