z/Architecture

الموسوعة الحرة

معمارية z/Architecture ، التي كانت تُعرف في البداية لفترة وجيزة باسم ESA Modal Extensions ( ESAME )، هي معمارية مجموعة تعليمات حاسوبية معقدة 64 بت (CISC) من إنتاج شركة IBM ، وتُستخدم في حواسيبها المركزية . وقد طرحت IBM أول نظام قائم على معمارية z/Architecture، وهو z900 ، في أواخر عام 2000. [ 1 ] وتشمل أنظمة z/Architecture اللاحقة: IBM z800، وz990، وz890، و System z9 ، و System z10 ، و zEnterprise 196 ، و zEnterprise 114 ، و zEC12 ، و zBC12 ، وz13 ، و z14 ، و z15 ، وz16 ، و z17 .

تحافظ بنية z/Architecture على التوافق مع الإصدارات السابقة من بنية ESA/390 ذات 32 بت للبيانات و31 بت للعنونة، بالإضافة إلى البنى السابقة لها وصولاً إلى بنية System/360 ذات 32 بت للبيانات و24 بت للعنونة . يُعدّ IBM z13 آخر خادم من خوادم z Systems يدعم تشغيل نظام تشغيل في وضع بنية ESA/390. [ 2 ] مع ذلك، لن تتأثر برامج التطبيقات ذات حالة المشكلة، سواءً ذات 24 بت أو 31 بت، والمكتوبة أصلاً للعمل على بنية ESA/390، بهذا التغيير.

سمات

تتضمن بنية z/Architecture جميع ميزات ESA /390 تقريبًا ، وتضيف إليها بعض الميزات الجديدة. ومن بين ميزات z / Architecture ما يلي :

نظام فرعي للقنوات ذو بنية تم تقديمها بواسطة S/370-XA
تم تقديم تعليمات التفرع النسبي بواسطة ESA/390، مع إزاحات نصف كلمة موقعة 16 بت
تعليمات طويلة نسبياً، مع إزاحات نصف كلمة موقعة 32 بت
عناوين ثلاثية الأنماط (24/31/64 بت)
16 سجل وصول 32 بت (ARs) تم تقديمها بواسطة ESA/370
16 سجلًا عامًا (GRs) سعة 64 بت، و32 بت في البنى القديمة
16 سجل تحكم 64 بت (CRs) تم تقديمها بواسطة System/370 كـ 32 بت
16 مسجلاً للفاصلة العائمة 64 بت (FPRs)
32 سجل متجهي (VRs) سعة 128 بت؛ تحتوي البتات من 0 إلى 63 من VR0 إلى VR15 على FPR0 ​​إلى FPR15
1 سجل تحكم الفاصلة العائمة 32 بت (FPC)
كلمة حالة البرنامج [ c ] (PSW) ذات 128 بت ، والتي تتضمن عنوان تعليمات 64 بت
منطقة تخزين بادئة بحجم 8 كيلوبايت (PSA)
مرفق التشفير
تمت إضافة تعليمات الفاصلة العائمة الثنائية وفقًا لمعيار IEEE بواسطة ESA/390
تعليمات IEEE العشرية ذات الفاصلة العائمة

للحصول على معلومات حول تاريخ تقديم كل ميزة، راجع مبادئ التشغيل. [ 3 ] [ 5 ]

مرفق فوري ممتد

تضيف خاصية المعاملات الفورية الممتدة تعليمات مع معاملات فورية موقعة وغير موقعة 32 بت، وإيجاد أقصى اليسار، وتعليمات تحميل متنوعة، على سبيل المثال، التحميل والاختبار، وتحميل بايت، وتحميل حرف منطقي.

تعليمات عامة - مرفق التمديد

تتيح خاصية توسيع التعليمات العامة إضافة 36 تعليمات، بما في ذلك

  • مقارنة التعليمات وتفرعها
  • قارن واكتشف التعليمات
  • تعليمات التحميل، على سبيل المثال التحميل والاختبار (LT)
  • تعليمات التخزين

مرفق عالي المستوى

توفر خاصية الكلمة العليا تعليمات تعمل على الكلمة العليا من سجل عام 64 بت.

مرفق الإزاحة الطويلة

تضيف خاصية الإزاحة الطويلة تعليمات بإزاحة موقعة 20 بت، على سبيل المثال، LAY.

مرفق امتدادات التعليم المتنوع 1

تضيف منشأة التمديدات التعليمية المتنوعة رقم 1

  • قارن بين المنطق والفخ (CLT و CLGT)
  • قم بتدوير ثم أدخل البتات المحددة (RISBGN)

مرفق 2 للتعليم المتنوع

تضيف المنشأة 2 الخاصة بتوسيعات التعليمات المتنوعة

  • الفرع غير المباشر بشرط (BIC)
  • تعليمات جديدة للجمع والضرب والطرح

مرفق 3 للتعليم المتنوع

مرفق التمديدات التعليمية المتنوعة 3

  • ومع المكمل (NCRK، NCGRK)
  • التحرك من اليمين إلى اليسار (MVCRL)
  • ليس و (NNRK، NNGRK)
  • غير حصري أو (NXRK، NXGRK)
  • ليس أو (نورك، نوغرك)
  • أو مع المكمل (OCRK، OCGRK)
  • حدد (SELR، SELGR)
  • اختر عالي (SELFHR)

مرفق ناقل البيانات

قدّم نظام z13 وحدة SIMD مضغوطة 128 بت تُسمى "وحدة المتجهات" [ ] ، والتي وُثّقت لأول مرة في الإصدار 11 من كتاب "مبادئ تشغيل z/Architecture". [ 6 ] تُضيف هذه الوحدة 32 مسجلاً للمتجهات، عرض كل منها 128 بت؛ وتُركّب مسجلات الفاصلة العائمة الـ 16 الموجودة مسبقًا فوق مسجلات المتجهات الجديدة. تُضيف البنية الجديدة أكثر من 150 تعليمة جديدة للتعامل مع البيانات في مسجلات المتجهات، بما في ذلك أنواع البيانات الصحيحة، والفاصلة العائمة، والسلاسل النصية. يتضمن تطبيق z13 وحدتي SIMD مستقلتين للتعامل مع بيانات المتجهات. [ 7 ] وحدة معالجة المتجهات القديمة، التي طُرحت لأول مرة في IBM 3090، والتي كانت مدعومة أيضًا في ES/9000، غير مدعومة في z/Architecture. [ 8 ]

مرفق مساعدة معالجة الشبكات العصبية

قدّم معالج z16 ميزة مساعدة معالجة الشبكات العصبية، [ 9 ] [ 10 ] والتي تتضمن عدة تعليمات تُجري عمليات على أنواع بيانات تعتمد على النموذج. بالنسبة لمعالج z16، فإن هذا النوع من البيانات هو تنسيق NNP-Data-Type-1 ذو 16 بت.

The new instructions include tensor operations useful for AI and neural network applications.

السجلات

يحتوي كل معالج على هذه السجلات

سجلات الوصول

تحتوي كل وحدة معالجة مركزية على 16 سجل وصول 32 بت. [ 11 ] [ 17 ] عندما يحدد برنامج يعمل في وضع AR السجل 1-15 كسجل أساسي أو كمعامل سجل يحتوي على عنوان، تستخدم وحدة المعالجة المركزية سجل الوصول المرتبط أثناء ترجمة العنوان.

سجل عناوين الأحداث العاجلة (BEAR)

يحتوي سجل BEAR ذو 64 بت [ 12 ] [ 18 ] على عنوان آخر تعليمة أوقفت التنفيذ التسلسلي للتعليمات؛ ويخزن المقاطعة سجل BEAR في الكلمة المزدوجة عند العنوان الحقيقي 272 ( 110 16 ). بعد تنفيذ فرع، يحتوي سجل BEAR على عنوان التنفيذ، وليس عنوان الفرع.

سجلات التحكم

توفر سجلات التحكم الستة عشر ذات 64 بت إمكانية التحكم في وحدة المعالجة المركزية وحالتها، باستثناء المعلومات الموجودة في سجل حالة النظام (PSW). وهي تُعدّ تحسينًا تطوريًا لسجلات التحكم في نظام ESA/390 السابق على معالجات IBM S/390 . لمزيد من التفاصيل حول الحقول التي تعتمد على ميزات محددة، يُرجى الرجوع إلى مبادئ التشغيل. [ 19 ] نظرًا لأن بنية z/Architecture توسّع سجلات التحكم من 32 بت إلى 64 بت، فإن ترقيم البتات يختلف عن ترقيمها في نظام ESA/390.

سجلات التحكم في وضع z/Architecture
CRأجزاءمجال
08التحكم في تنفيذ المعاملات
09تجاوز تصفية مقاطعة البرنامج أثناء تنفيذ المعاملات
010التحكم في إشارة مقارنة الساعة
013مكافحة التشفير
014التحكم في امتداد أدوات قياس نشاط المعالج
015التحكم في تفويض استخراج عداد القياس
030قناع الفئة الفرعية لمسار التحذير
032التحكم في ساعة TRACE TOD
033قمع SSM
034التحكم في مزامنة الساعة TOD
035التحكم في الحماية منخفضة العنوان
036مراقبة سلطة الاستخراج
037التحكم في الفضاء الثانوي
038التحكم في تجاوز حماية الجلب
039التحكم في تجاوز حماية التخزين
040التحكم المحسن في تمكين DAT
043التحكم في تمكين حماية تنفيذ التعليمات
044التحكم في إعادة استخدام ASN وLX
045التحكم في سجل AFP
046التحكم في تمكين المتجهات
048قناع فئة فرعية للتنبيه من الأعطال
048قناع فئة فرعية للتنبيه من الأعطال
049قناع الفئة الفرعية لإشارة الطوارئ
050قناع فئة فرعية للاستدعاء الخارجي
052قناع فئة فرعية لمقارن الساعة
053قناع فئة فرعية لمؤقت وحدة المعالجة المركزية
054قناع فئة فرعية لإشارة الخدمة
056تمت تهيئته إلى 1
057قناع فئة فرعية لمفتاح المقاطعة
058قناع فئة فرعية للتنبيه بالقياس
059قناع الفئة الفرعية للتنبيه الزمني
061التحكم في العملات المشفرة
10–51عنصر التحكم الأساسي في مساحة العناوين (ASCE) أصل جدول المنطقة الأساسي أصل جدول القطاع الأساسي أصل رمز المساحة الحقيقية الأساسي
154التحكم في مجموعة الفضاء الفرعي الأساسي
155التحكم الأساسي في المساحة الخاصة
156حدث تغيير التخزين الأساسي
157التحكم الرئيسي في أحداث مفتاح المساحة
158التحكم الأساسي في الفضاء الحقيقي
160-61التحكم في نوع التعيين الأساسي
162-63طول الجدول الأساسي
233–57أصل جدول التحكم في الوحدة القابلة للإرسال
259التحكم في تمكين مرافق التخزين المحمية
261نطاق تشخيص المعاملات
262-63التحكم التشخيصي للمعاملات
30–31رقم مثيل إدخال الجدول الثاني ASN الثانوي
332-47قناع مفتاح PSW
348–63رقم تعريف النظام الثانوي
40–31رقم مثيل إدخال الجدول الثاني لـ ASN الأساسي
432-47مؤشر التفويض
448–63رقم النظام المستقل الأساسي
533–57الأصل - إدخال الجدول الثاني لرقم النظام المستقل الأساسي
632-39قناع فئة فرعية لمقاطعة الإدخال/الإخراج
70–51عنصر التحكم في مساحة العناوين الثانوية (ASCE) أصل جدول المنطقة الثانوية أصل جدول القطاعات الثانوية أصل رمز المساحة الحقيقية الثانوية
754التحكم في مجموعة الفضاء الفرعي الثانوي
755التحكم الثانوي في المساحات الخاصة
756التحكم في أحداث تغيير التخزين الثانوي
758التحكم الثانوي في الفضاء الحقيقي
760-61التحكم في نوع التسمية الثانوية
762-63طول الطاولة الثانوية
816-31أقنعة شاشة محسّنة
832-47مؤشر التفويض الموسع
848–63أقنعة مراقبة
932قناع حدث التفرع الناجح
933قناع حدث جلب التعليمات
934قناع حدث تغيير التخزين
935قناع حدث تغيير مفتاح التخزين
936قناع حدث التخزين باستخدام العنوان الحقيقي
937قناع حدث اكتشاف العنوان الصفري
938قناع حدث نهاية المعاملة
939قناع حدث إلغاء جلب التعليمات
940التحكم في عنوان الفرع
941التحكم في كبح الأحداث لكل دورة
943التحكم في مساحة التخزين والتغيير
100–63لكل عنوان بداية
110–63لكل عنوان نهائي
120التحكم في تتبع الفروع
121التحكم في تتبع الوضع
122-61عنوان إدخال التتبع
1262التحكم في تتبع ASN
1263التحكم في التتبع الصريح
130–51عنصر التحكم في مساحة عنوان الصفحة الرئيسية (ASCE) أصل جدول منطقة الصفحة الرئيسية أصل جدول مقطع الصفحة الرئيسية أصل رمز المساحة الحقيقية للصفحة الرئيسية
1355التحكم في المساحة الخاصة بالمنزل
1356تخزين المنزل - تعديل - حدث
1357التحكم في أحداث مفتاح المساحة المنزلية
1358التحكم الثانوي في الفضاء الحقيقي
1360-61التحكم من نوع تحديد المنزل
1362-63طول طاولة المنزل
1432تم ضبطه على 1
1433تم ضبطه على 1
1434التحكم الموسع في منطقة الحفظ (وضع التوافق مع ESA/390)

فقط)

1435قناع الفئة الفرعية المعلقة لتقرير القناة
1436قناع فئة فرعية للتعافي
1437قناع الفئة الفرعية للتدهور
1438قناع الفئة الفرعية للأضرار الخارجية
1439قناع الفئة الفرعية للتحذير
1442تجاوز التحكم في ساعة TOD
1444التحكم في ترجمة ASN
1445-63أصل جدول ASN الأول
150–60عنوان إدخال مكدس الارتباط

سجل التحكم في الفاصلة العائمة (FPC)

يحتوي سجل FPC على أقنعة المقاطعة (IM)، وعلامات الحالة (SF)، ورمز استثناء البيانات (DXC)، ووضع التقريب العشري (DRM)، ووضع التقريب الثنائي (BRM). لا يتم تخزين رمز استثناء البيانات (DXC) إلا إذا كان بت التحكم في سجل AFP (سجل الفاصلة العائمة الإضافي)، البت 13 من سجل التحكم 0، يساوي واحدًا. وعلى الرغم من أن بتات رمز استثناء البيانات (DXC) الفردية عادةً ما تكون ذات دلالة، إلا أنه يُفضل أن تتعامل البرامج معه كعدد صحيح من 8 بتات بدلاً من الاستعلام عن البتات الفردية.

حقول FPC
اسم البايتأجزاءاسم الحقليستخدم
الكمامات0IMiقناع IEEE-invalid-operation
الكمامات1IMzقناع القسمة على صفر وفقًا لمعايير IEEE
الكمامات2ولاية إيموقناع تجاوز سعة IEEE
الكمامات3IMuقناع التدفق السفلي IEEE
الكمامات4IMxقناع IEEE غير الدقيق
الكمامات5IMqقناع الاستثناء الكمي
الأعلام8SFiعلامة IEEE-invalid-operation
الأعلام9SFzقسمة IEEE على صفر
الأعلام10SFoعلامة تجاوز سعة IEEE
الأعلام11SFuعلامة IEEE-underflow
الأعلام12المؤثرات الصوتيةعلامة IEEE-غير الدقيقة
الأعلام13SFqعلامة الاستثناء الكمي
دي إكس سي16-23دي إكس سيرمز استثناء البيانات
دي إكس سي16أناعملية غير صالحة وفقًا لمعايير IEEE
دي إكس سي17zقسمة IEEE على صفر
دي إكس سي18oIEEE-overflow
دي إكس سي19uقناع التدفق السفلي IEEE
دي إكس سي20xقناع IEEE غير الدقيق
دي إكس سي21y/qقناع الاستثناء الكمي
25-27إدارة الحقوق الرقميةوضع التقريب DFP
29-31بي آر إموضع تقريب BFP

سجلات الفاصلة العائمة

تحتوي كل وحدة معالجة مركزية على 16 مسجلاً للفاصلة العائمة 64 بت؛ تشغل المسجلات من FP0 إلى FP15 البتات من 0 إلى 63 من المسجلات المتجهة VR0 إلى VR15. وبغض النظر عن مسجلات المتجهات، يمكن أن تكون بيانات الفاصلة العائمة بأحد ثلاثة تنسيقات وبأحد ثلاثة أحجام. يدعم نظام z/Architecture

السجلات العامة

تحتوي كل وحدة معالجة مركزية على 16 سجلاً عاماً سعة 64 بت، تعمل كمراكمات وسجلات أساسية وسجلات فهرسة . تعمل التعليمات المصنفة كـ Grandé على جميع البتات الـ 64؛ وتعمل بعض التعليمات المضافة بواسطة Extended-Immediate Facility على أي نصف كلمة أو كلمة كاملة في السجل؛ أما معظم التعليمات الأخرى فلا تغير البتات من 0 إلى 31 أو تستخدمها .

سجل البادئة

يُستخدم سجل البادئة في ترجمة العنوان الحقيقي إلى عنوان مطلق. في وضع z/Architecture، يبلغ حجم سجل البادئة صفحتين (8 كيلوبايت). تكون البتات من 0 إلى 32 ومن 51 إلى 63 أصفارًا دائمًا. إذا كانت البتات من 0 إلى 50 من العنوان الحقيقي أصفارًا، فسيتم استبدالها بالبتات من 0 إلى 50 من سجل البادئة؛ وإذا كانت البتات من 0 إلى 50 من العنوان الحقيقي مساوية للبتات من 0 إلى 50 من سجل البادئة، فسيتم استبدالها بأصفار.

كلمة حالة البرنامج (PSW)

يحتوي سجل حالة البرنامج (PSW) على عنوان التعليمات وحقول أخرى تعكس حالة البرنامج قيد التشغيل حاليًا على وحدة المعالجة المركزية. كما تتأثر حالة البرنامج بمحتويات سجلات التحكم .

سجلات المتجهات

تحتوي كل وحدة معالجة مركزية على 32 سجلًا متجهيًا سعة 128 بت؛ [ 20 ] بت من 0 إلى 63 من VR0-15 هي أيضًا FPR0-15. قد يحتوي السجل المتجهي على 16 حقلًا سعة 8 بت، أو 8 حقول سعة 16 بت، أو 4 حقول سعة 32 بت، أو حقلين سعة 64 بت، أو حقل واحد سعة 128 بت.

ذاكرة

تصنف شركة IBM الذاكرة في z/Architecture إلى وحدة تخزين رئيسية ووحدة تخزين موسعة .

يتم الوصول إلى وحدة التخزين الرئيسية باستخدام بايتات 8 بت ( ثمانيات )، مع مجموعات [ f ] أكبر محاذية :

نصف كلمة
بايتان
16 بت
كلمة
أربعة بايتات
32 بت
كلمة مزدوجة
8 بايت
64 بت
كلمة رباعية
16 بايت
128 بت
صفحة
4096 بايت

على الرغم من أن z/Architecture يسمح بالعناوين الحقيقية والافتراضية من 0 إلى 264-1 ، إلا أن القيود الهندسية تحد من النماذج الحالية والمخطط لها إلى أقل من ذلك بكثير.

يتم الوصول إلى التخزين الموسع في كتل بحجم 4 كيلوبايت، مع أرقام كتل تتراوح من 0 إلى 232 .

معالجة

أنواع عناوين التخزين الرئيسية

يوجد ثلاثة أنواع من عناوين التخزين الرئيسية في z/Architecture

عنوان افتراضي
العنوان كما تراه برامج التطبيقات. وهو عبارة عن إزاحة في مساحة عنوان، ويخضع لترجمة العنوان عبر جداول الصفحات والقطاعات.
العنوان الحقيقي
العنوان بعد ترجمة العناوين، أو العنوان الذي يراه أحد مكونات نظام التشغيل عند تعطيل الترجمة. وهو قابل للإضافة قبل العنوان.
العنوان المطلق
العنوان بعد إضافة بادئة للإشارة إلى الصفحتين الأوليين [ g ] عبر سجل البادئة.

ترميز العنوان

تستخدم بنية z/Architecture نفس نظام العنونة المقتطعة المستخدم في ESA، مع بعض تنسيقات التعليمات الإضافية. وكما هو الحال في ESA، في وضع AR، يرتبط كل سجل أساسي غير صفري بسجل أساسي يحدد مساحة العنوان. وبحسب التعليمات، قد يُقدَّم العنوان بتنسيقات مختلفة.

R
العنوان موجود في سجل عام
نسبي
إزاحة نصف كلمة موقعة مكونة من 16 بت من التعليمات الحالية.
طويل نسبياً
إزاحة نصف كلمة موقعة من 32 بت من التعليمات الحالية.
آر إس
سجل أساسي وإزاحة 12 بت
RSY
سجل أساسي وإزاحة 20 بت؛ والمعروف رسميًا باسم الإزاحة الطويلة، والمعروف عاميًا باسم "Yonder".
وصفة طبية
سجل أساسي، وسجل فهرسة، وإزاحة 12 بت
RXY
سجل أساسي، وسجل فهرس، وإزاحة 20 بت؛ والمعروف رسميًا باسم الإزاحة الطويلة، والمعروف عاميًا باسم "Yonder".
سي واي
سجل أساسي، وإزاحة 20 بت؛ والمعروف رسميًا باسم الإزاحة الطويلة، والمعروف عاميًا باسم "Yonder".

أنماط العنونة

بالإضافة إلى نمطي العنونة اللذين يدعمهما كل من S/370-XA و ESA ، يتميز نظام a/Architecture بنمط عنونة موسع بعناوين افتراضية 64 بت. ويتم التحكم في نمط العنونة بواسطة البتات EA (البت 31) وBA (البت 32) في PSW. والتركيبات الصالحة هي:

  • عنونة 24 بت 00
  • 01 عنونة 31 بت
  • 11 عنونة 64 بت

أنماط الترجمة

يدعم z/Architecture أربعة أوضاع ترجمة افتراضية ، يتم التحكم فيها بواسطة [ 21 ] البت 5، بت وضع DAT، والبتات 16-17، بتات التحكم في مساحة العنوان (AS)، من PSW .

وضع الفضاء الأساسي
تستخدم جميع مراجع التخزين جداول الترجمة لمساحة العنوان الأساسية
وضع تسجيل الوصول
تستخدم جميع مراجع التخزين جداول الترجمة المحددة بواسطة سجل الوصول المرتبط بالسجل الأساسي.
وضع الفضاء الثانوي
تستخدم جميع مراجع التخزين جداول الترجمة لمساحة العناوين الثانوية
وضع المساحة المنزلية
تستخدم جميع مراجع التخزين جداول الترجمة لمساحة عنوان المنزل

دعم نظام التشغيل

أنظمة التشغيل z/OS و z/VSE و z/TPF و z/VM من IBM هي إصدارات من MVS و VSE و Transaction Processing Facility (TPF) و VM تدعم بنية z/Architecture. استمرت الإصدارات القديمة من z/OS و z/VSE و z/VM في دعم أنظمة 32 بت؛ بينما تتطلب الإصدارات 1.6 وما بعدها من z/OS، والإصدار 4 وما بعدها من z/VSE، والإصدار 5 وما بعدها من z/VM بنية z/Architecture.

يدعم نظام لينكس أيضًا بنية z/Architecture مع نظام لينكس على جهاز IBM Z.

يدعم نظام z/Architecture تشغيل أنظمة تشغيل وتطبيقات متعددة في وقت واحد، حتى وإن كانت تستخدم أحجام عناوين مختلفة. وهذا يتيح لمطوري البرامج اختيار حجم العنوان الأمثل لتطبيقاتهم وهياكل بياناتهم.

في 7 يوليو 2009، أعلنت شركة IBM ضمنيًا، بمناسبة إصدار نسخة جديدة من أحد أنظمة تشغيلها، عن وجود مجموعة مستوى البنية 4 ( ALS 4 ) وتطبيقها على نظام z10 والأجهزة اللاحقة. [ 22 ] [ 23 ] كما تم تحديد ALS 4 في LOADxx على أنها ARCHLVL 3 ، بينما كانت أنظمة z900 وz800 وz990 وz890 وSystem z9 السابقة تُحدد ARCHLVL 2. واكتفت الإعلانات السابقة عن نظام z10 بالإشارة إلى أنه يُطبق بنية z/Architecture مع بعض الإضافات: أكثر من 50 تعليمة جديدة للآلة،  وإطارات صفحات بحجم 1 ميجابايت، ووحدة معالجة الفاصلة العائمة العشرية للأجهزة (HDFU). [ 24 ] [ 25 ]

تُقيّد معظم أنظمة التشغيل الخاصة ببنية z/، بما فيها z/OS ، تنفيذ التعليمات البرمجية عمومًا بأول 2 جيجابايت (31 بتًا للعنوان، أو 2 ^31 بايتًا قابلة للعنونة) من كل مساحة عنوان افتراضية، وذلك لأسباب تتعلق بالكفاءة والتوافق، وليس بسبب قيود معمارية. بينما يسمح نظام لينكس على IBM Z بتنفيذ التعليمات البرمجية ضمن نطاقات عناوين 64 بت. 

z/OS

يبلغ حجم كل مساحة عنوان z/OS ، والتي تسمى مساحة عنوان 64 بت، 16 إكسابايت .

مساحات مشفرة (أو مختلطة)

يُعد تطبيق لغة البرمجة جافا في نظام التشغيل z/OS استثناءً. يدعم تطبيق الذاكرة الافتراضية في نظام التشغيل z/OS أنواعًا متعددة من الذاكرة الافتراضية.مساحات عناوين بسعة 2  جيجابايت ، مما يسمح بأكثر من2  جيجابايت من التعليمات البرمجية للبرنامج المقيم في نفس الوقت.

مساحات مخصصة للبيانات فقط

مساحات البيانات فقط هي مناطق ذاكرة يمكن القراءة منها والكتابة إليها، ولكن لا يمكن استخدامها كشفرة تنفيذية. (على غرار بت NX في المعالجات الحديثة الأخرى). بشكل افتراضي، يتم فهرسة مساحة ذاكرة z/Architecture بواسطة مؤشرات 64 بت، مما يسمح برؤية ما يصل إلى 16 إكسابايت من الذاكرة للبرنامج قيد التنفيذ.

مساحات البيانات والمساحات الفائقة

يمكن للتطبيقات التي تحتاج إلى مساحة عناوين بيانات تزيد عن 16 إكسابايت استخدام تقنيات عنونة موسعة ، وذلك باستخدام مساحات عناوين إضافية أو مساحات مخصصة للبيانات فقط. تُسمى المساحات المخصصة للبيانات فقط والمتاحة لبرامج المستخدم ما يلي: 

  • مساحات البيانات (يشار إليها أحيانًا باسم "مساحات البيانات") [ 26 ] [ 27 ] و
  • المساحات فائقة الأداء (المساحات عالية الأداء). [ 28 ] [ 29 ]

تتشابه هاتان المساحتان في كونهما منطقتين للتخزين الافتراضي يمكن للبرنامج إنشاؤهما، ويمكن أن تصل سعتهما إلى 2 جيجابايت . على عكس مساحة العناوين، تحتوي مساحة البيانات أو المساحة الفائقة على بيانات المستخدم فقط؛ ولا تحتوي على كتل تحكم النظام أو المناطق المشتركة. لا يمكن تشغيل كود البرنامج في مساحة البيانات أو المساحة الفائقة. [ 30 ] 

تختلف مساحة البيانات عن المساحة الفائقة في أن مساحات البيانات قابلة للعنونة بالبايت، بينما المساحات الفائقة قابلة للعنونة بالصفحة.

سعة تخزين موسعة لأجهزة الكمبيوتر المركزية من IBM

تقليديًا، كانت الذاكرة قابلة للعنونة بالبايت في أجهزة IBM System/360 الرئيسية وخلفائها، بما في ذلك أجهزة z/Architecture الرئيسية. يُطلق على هذا النوع من الذاكرة اسم "التخزين المركزي". دعمت معالجات أجهزة IBM الرئيسية خلال معظم فترتي الثمانينيات والتسعينيات نوعًا آخر من الذاكرة: التخزين الموسع. وقد طُرح لأول مرة مع سلسلة أجهزة IBM 3090 الرئيسية المتطورة في عام 1985. [ 31 ]

يُمكن الوصول إلى البيانات في وحدة التخزين الموسعة باستخدام صفحات بحجم 4 كيلوبايت. عندما يرغب تطبيق ما في الوصول إلى البيانات في وحدة التخزين الموسعة، يجب أولاً نقلها إلى وحدة التخزين المركزية. وبالمثل، يتم نقل البيانات من وحدة التخزين المركزية إلى وحدة التخزين الموسعة على شكل  صفحات من مضاعفات 4 كيلوبايت. في البداية، كان يتم نقل الصفحات باستخدام تعليمات مكلفة نسبيًا، وذلك عبر نظام فرعي للصفحات.

تم تقليل العبء الإضافي لنقل الصفحات المفردة ومجموعات الصفحات بين التخزين المركزي والتخزين الموسع مع إدخال تعليمات MVPG (نقل الصفحة) وقدرة ADMF (مرفق نقل البيانات غير المتزامن).

يتم استدعاء تعليمات MVPG وADMF بشكل صريح - عادةً بواسطة برامج وسيطة في z/OS أو z/VM (وربما ACP أيضًا) - للوصول إلى البيانات في وحدة التخزين الموسعة. ومن بين استخداماتها:

  • يتم استخدام MVPG بواسطة إدارة مجموعة المخازن المؤقتة للموارد المشتركة المحلية (LSR) في VSAM للوصول إلى المخازن المؤقتة في مساحة فائقة في التخزين الموسع.
  • يستخدم IBM Db2 كلاً من MVPG وADMF للوصول إلى مجموعات التخزين المؤقتة (Hiperpools). مجموعات التخزين المؤقتة هي أجزاء من مجموعة تخزين مؤقتة موجودة في مساحة تخزين مؤقتة (Hiperspace).
  • التخزين المؤقت للقرص المصغر للآلة الافتراضية.

حتى منتصف التسعينيات، كانت الذاكرة المركزية والذاكرة الموسعة منطقتين منفصلتين فعليًا في المعالج. ومنذ ذلك الحين، أصبحت الذاكرة المركزية والذاكرة الموسعة مجرد خيارات لتخصيص الذاكرة الأساسية للمعالج. وقد تم اختيار هذه الخيارات بناءً على استخدامات محددة متوقعة؛ فعلى سبيل المثال، الذاكرة الموسعة مطلوبة لوظيفة Hiperbatch (التي تستخدم تعليمة MVPG للوصول إلى مساحاتها الفائقة).

بالإضافة إلى حالات المساحة الفائقة والترقيم المذكورة أعلاه، هناك استخدامات أخرى للتخزين الموسع، بما في ذلك:

  • كانت وظيفة الإدخال/الإخراج الافتراضي (VIO) إلى وحدة التخزين الموسعة تخزن مجموعات البيانات المؤقتة في أجهزة محاكاة في وحدة التخزين الموسعة. (تم استبدال هذه الوظيفة بوظيفة الإدخال/الإخراج الافتراضي في وحدة التخزين المركزية).
  • التخزين المؤقت للقرص المصغر للآلة الافتراضية.

أزال نظام التشغيل z/OS دعم التخزين الموسّع. أصبحت جميع الذاكرة في z/OS الآن وحدة تخزين مركزية. يفي نظام z/VM 6.4 بتوجيهات بيان التوقف عن دعم استخدام التخزين الموسّع بشكل كامل.

MVPG و ADMF

أفضل لاعب في المباراة

وصفت شركة IBM تقنية MVPG بأنها "تنقل صفحة واحدة ولا يمكن للمعالج المركزي تنفيذ أي تعليمات أخرى حتى يكتمل نقل الصفحة". [ 32 ]

تمت مقارنة تعليمة MVPG في الحواسيب المركزية [33] (نقل صفحة، رمز العملية X'B254') بتعليمة MVCL ( نقل حرف طويل ) ، حيث تستطيع كلتاهما نقل أكثر من 256 بايت داخل الذاكرة الرئيسية باستخدام تعليمة واحدة. لا تتوافق هاتان التعليمتان مع تعريفات الذرية ، على الرغم من إمكانية استخدامهما كتعليمة واحدة ضمن قيود التوقيت وعدم التداخل الموثقة. [ 34 ] : ملاحظة 8، الصفحات 7-27 [ 35 ]

لطالما تمّت معالجة الحاجة إلى نقل أكثر من 256 بايت داخل الذاكرة الرئيسية باستخدام البرمجيات [ 36 ] (حلقات MVC)، وMVCL [ 37 ] التي طُرحت مع إعلان نظام System/370 عام 1970 ، وMVPG التي حصلت على براءة اختراع [ 38 ] وأعلنت عنها شركة IBM عام 1989، ولكل منها مزاياها. [ 39 ]

ملف ADM

تتجاوز ADMF (مرفق نقل البيانات غير المتزامن)، الذي تم تقديمه في عام 1992، قدرات تعليمات MVPG (نقل الصفحة)، والتي تقتصر على صفحة واحدة، [ 40 ] ويمكنها نقل مجموعات من الصفحات بين التخزين المركزي والتخزين الموسع.

يمكن استخدام تعليمة ماكرو تُسمى IOSADMF، والتي وُصفت بأنها واجهة برمجة تطبيقات تتجنب "الاستخدام المباشر والمنخفض المستوى لـ ADMF"، [ 41 ] لقراءة [ h ] أو كتابة البيانات من وإلى مساحة تخزين فائقة. [ 42 ] تُنشأ مساحات التخزين الفائقة باستخدام الأمر DSPSERV CREATE.

ولتوفير إمكانية إعادة الدخول ، يتم استخدام IOSADMF مع "نموذج القائمة" و"نموذج التنفيذ". [ 43 ]

تطبيقات غير تابعة لشركة IBM

كانت شركة Platform Solutions Inc. (PSI) تُسوّق سابقًا خوادم تعتمد على معالجات Itanium وتتوافق مع بنية z/Architecture. استحوذت IBM على PSI في يوليو 2008، ولم تعد أنظمة PSI متوفرة. [ 44 ] كما تُطبّق برامج FLEX-ES و zPDT ومحاكي Hercules بنية z/Architecture. وتُطبّق أجهزة Hitachi المركزية التي تعمل بإصدارات أحدث من نظام التشغيل VOS3 تعليمات ESA/390 بالإضافة إلى تعليمات خاصة بوحدة المعالجة المركزية من Hitachi، بما في ذلك بعض التعليمات ذات 64 بت. على الرغم من أن Hitachi تعاونت رسميًا مع IBM في معالجات z900-G2/z800 التي طُرحت في عام 2002، إلا أن أجهزة Hitachi غير متوافقة مع بنية z/Architecture.

ملحوظات

  1. ↑ لا تتوفر في بنية z/Architecture ميزات ESA asynchronous-pageout وasynchronous-data-mover وprogram-call-fast و ESA/390 vector. وقد استُبدلت ميزة المتجهات في z/Architecture بميزة متجهات مختلفة تمامًا بدءًا من z13 .
  2. ↑ للاطلاع على القائمة الكاملة، انظر الفصل 1. مقدمة في مبدأ التشغيل. [ 3 ] [ 4 ]
  3. ↑ على الرغم من أن PSW في z عبارة عن كلمة رباعية وفي البنى القديمة كلمة مزدوجة، إلا أن IBM لطالما استخدمت تسمية Program-Status Word لهذا السجل.
  4. ↑ على الرغم من التشابه في الاسم، فإن Vector Facility for z/Architecture غير متوافق مع Vector Facility على 3090 .
  5. 1 2 باستثناء السجل العام 0.
  6. ↑ تسمح بعض التعليمات بالإشارة إلى البيانات غير المتوافقة.
  7. ↑ تشير المراجع إلى الصفحة الأولى في وضع ESA، ولكن هذا غير متوفر في الطرازات الحالية.
  8. ↑ AREAD – نقل البيانات من مساحة فائقة إلى مساحة العنوان الأساسية للبرنامج.

مراجع

z-0
مبادئ تشغيل بنية z (ملف PDF) (الطبعة الأولى ). شركة IBM . ديسمبر 2000. SA22-7832-00 . تاريخ الاسترجاع: 11 أغسطس 2025 .
z-1
مبادئ تشغيل بنية z (ملف PDF) (الطبعة الثانية ). شركة IBM . أكتوبر 2001. SA22-7832-01 . تاريخ الاسترجاع: 11 أغسطس 2025 .
z-2
مبادئ تشغيل بنية z (ملف PDF) (الطبعة الثالثة ). شركة IBM . يونيو 2003. SA22-7832-02 . تاريخ الاطلاع: 11 أغسطس 2025 .
z-3
مبادئ تشغيل بنية z (ملف PDF) (الطبعة الرابعة ). شركة IBM . مايو 2004. SA22-7832-03 . تاريخ الاطلاع: 11 أغسطس 2025 .
z-6
مبادئ تشغيل بنية z (ملف PDF) (الطبعة السابعة ). شركة IBM . فبراير 2008. SA22-7832-06 . تاريخ الاطلاع: 11 أغسطس 2025 .
z-7
مبادئ تشغيل بنية z (ملف PDF) (الطبعة الثامنة ). شركة IBM . فبراير 2009. SA22-7832-07 . تاريخ الاطلاع: 11 أغسطس 2025 .
z-8
مبادئ تشغيل بنية z (ملف PDF) ( الطبعة التاسعة). شركة IBM . أغسطس 2010. SA22-7832-08 . تاريخ الاطلاع: 11 أغسطس 2025 .
z-9
مبادئ تشغيل بنية z (ملف PDF) (الطبعة العاشرة ). شركة IBM . سبتمبر 2012. SA22-7832-09 . تاريخ الاطلاع: 11 أغسطس 2025 .
z-10
مبادئ تشغيل بنية z (ملف PDF) ( الطبعة الحادية عشرة). شركة IBM . مارس 2015. SA22-7832-10 . تاريخ الاطلاع: 11 أغسطس 2025 .
z-11
مبادئ تشغيل بنية z (ملف PDF) ( الطبعة الثانية عشرة). شركة IBM . سبتمبر 2017. SA22-7832-11 . تاريخ الاطلاع: 11 أغسطس 2025 .
z-12
مبادئ تشغيل بنية z (ملف PDF) ( الطبعة الثالثة عشرة). شركة IBM . سبتمبر 2019. SA22-7832-12 . تاريخ الاطلاع: 11 أغسطس 2025 .
z-13
مبادئ تشغيل بنية z (ملف PDF) ( الطبعة الرابعة عشرة). شركة IBM . مايو 2022. SA22-7832-13 . تاريخ الاطلاع: 11 أغسطس 2025 .
z-14
مبادئ تشغيل بنية z (ملف PDF) ( الطبعة الخامسة عشرة). شركة IBM . أبريل 2025. SA22-7832-14 . تاريخ الاطلاع: 3 يوليو 2025 .
z
مبادئ تشغيل بنية z (ملف PDF) ( الطبعة الخامسة عشرة). شركة IBM . أبريل 2025. SA22-7832-14 . تاريخ الاطلاع: 3 يوليو 2025 .
  1. ↑ "تطوير وخصائص بنية z" (ملف PDF) . مجلة IBM للبحوث والتطوير . 45 (4/5). يوليو–سبتمبر 2002. مؤرشف (ملف PDF) من النسخة الأصلية بتاريخ 12-12-2013.
  2. ↑ "توفير وظائف لخادم z13 سيتم إيقافها في الخوادم المستقبلية" . آي بي إم . 25 يونيو 2015. مؤرشف من الأصل في 15 سبتمبر 2017. تم الاطلاع عليه في 18 سبتمبر 2017 .
  3. 1 2 z-14 ، الصفحات 1-2–1-7، أبرز معالم العمارة الأصلية z/Architecture .
  4. ↑ z-14 ، الصفحات 1-7–1-31، إضافات إلى z/Architecture .
  5. ↑ z-4 ، الصفحات 1-7–1-31، إضافات إلى z/Architecture . خطأ في sfn: لا يوجد هدف: CITEREFz-4 ( مساعدة )
  6. ↑ z-10 ، ص. xxviii ، ملخص التغييرات في الطبعة الحادية عشرة. 
  7. ↑ "دليل تحسين معالج أنظمة IBM z" (ملف PDF) . IBM .
  8. ↑ z-0 ، ص. 1 - 6، قاعدة ESA/390 .
  9. ↑ z-14 ، ص. 1-23، مرفق مساعدة معالجة الشبكة العصبية .
  10. ↑ z-14 ، الصفحات 26-1–26-126 ، الفصل 26. تعليمات المساعدة الوظيفية المتخصصة .
  11. 1 2 z ، ص. 5-50، مساحات العناوين المحددة بواسطة سجل الوصول .
  12. 1 2 z ، ص. 4-46 ، سجل عنوان حدث الكسر. 
  13. ↑ z ، الصفحات 4-9–4-11، الشكل 4-5. تعيين حقول سجل التحكم .
  14. ↑ z ، الصفحات 3-22–3-23، البادئة في z/Architecture النمط المعماري .
  15. ↑ z ، الصفحات 4-5–4-8، تنسيق حالة البرنامج بالكلمات .
  16. ↑ z ، ص 4-8، تنسيق PSW المختصر .
  17. ↑ z ، الصفحات 6-15–6-16، سجلات الوصول .
  18. ↑ z ، ص. 4-46 4-46 ، سجل عنوان حدث الكسر.
  19. ↑ z ، الصفحات 4-9–4-12 ، سجلات التحكم. 
  20. ↑ z ، الصفحات 2-5–2-6، سجلات المتجهات .
  21. ↑ z ، الصفحات 3-41، 3-42 ، الشكل 3-15. أنماط الترجمة. 
  22. ↑ معاينة: IBM z/VM V6.1 – أساس لنمو المحاكاة الافتراضية في المستقبل. مؤرشف بتاريخ 28 أكتوبر 2021 في Wayback Machine ، إعلان برمجيات IBM الولايات المتحدة رقم 209-207، بتاريخ 7 يوليو 2009
  23. ↑ كان ALS 1 هو 9672 G2؛ وكان ALS 2 هو 9672 G5؛ وكان ALS 3 هو بنية z/Architecture الأصلية: "جدول معالجات IBM CMOS" . 18 نوفمبر 2008. مؤرشف من الأصل في 10 ديسمبر 2013. تم الاطلاع عليه في 18 أكتوبر 2012 .
  24. ↑ "دليل مرجعي لنظام IBM z10 Business Class (z10 BC)" (ملف PDF) . IBM . 2008. مؤرشف (ملف PDF) من النسخة الأصلية بتاريخ 4 مارس 2011. تم الاطلاع عليه بتاريخ 18 أكتوبر 2012 .
  25. ↑ "مبادئ تشغيل z/Architecture" (ملف PDF) . مؤرشف (ملف PDF) من الأصل بتاريخ 30 نوفمبر 2020. تم الاطلاع عليه بتاريخ 15 يناير 2016 .
  26. ↑ هوسكينز، جيم؛ فرانك، بوب (2002). استكشاف خوادم IBM Eserver Zseries وS/390 . ماكسيموم برس. ص 26. ISBN  1885068913أُرشف من المصدر الأصلي بتاريخ 27 أبريل 2021. تم الاطلاع عليه بتاريخ 19 أكتوبر 2017. بنية مساحات بيانات الأجهزة الافتراضية قياسية في جميع معالجات System/390.
  27. ↑ "شركة كمبيوتر أسوشيتس إنترناشونال تدافع عن سياسة VSE". InformationWeek . 21 أكتوبر 1991. ص 15. تقدم شركة كمبيوتر أسوشيتس إنترناشونال الآن تقنية مساحة البيانات لمستخدمي VSE/ESA أو System/370. 
  28. ↑ "تحليل البيانات في الذاكرة" . شركة آي بي إم.
  29. ↑ هيمانث نانداس (15 أكتوبر 2007). "ما هي المساحة الفائقة؟ ما هو أول نظام تشغيل يدعمها؟" . مجموعة الأخبار : ibmmainframes.com . مؤرشف من الأصل في 2 فبراير 2017. تم الاطلاع عليه في 25 يناير 2017 . مساحة الأداء العالي أو "مساحة البيانات عالية الأداء" (المؤلف أنوج داوان، نفس التاريخ)
  30. ↑ "ورقة الغش رقم 54: zTidBits - عنونة موسعة لنظام التشغيل z/OS" (ملف PDF) . مؤرشف من النسخة الأصلية (ملف PDF) بتاريخ 6 مايو 2023. تم الاطلاع عليه بتاريخ 17 يوليو 2022 .
  31. ↑ ساكاكي، م.؛ ساموكاوا، هـ.؛ هونجو، ن. (1988). "الاستخدام الفعال لسعة التخزين الافتراضية الكبيرة في جهاز IBM 3090 في الحسابات المكثفة عدديًا للمدارات الجزيئية الأولية" . مجلة أنظمة IBM . 27 (4): 528-540 . doi : 10.1147/sj.274.0528 . ISSN 0018-8670 . 
  32. ↑ براءة الاختراع الأمريكية رقم 5442802: طريقة ووسائل نقل البيانات باستخدام معالج مساعد غير متزامن 
  33. ↑ "HLASM – MVPG = MoVe PaGe" . مؤرشف من الأصل بتاريخ 2013-10-06 . تم الاطلاع عليه بتاريخ 2017-01-24 .
  34. ↑ انظر الملاحظة رقم 8 في قسم "التحرك الطويل". "GA22-7000-10، نظام IBM/370، مبادئ التشغيل" (ملف PDF) . مؤرشف (ملف PDF) من النسخة الأصلية بتاريخ 11 أبريل 2021. تم الاطلاع عليه بتاريخ 11 أكتوبر 2021 .
  35. ↑ «تُنجز الأمور فورًا، ولا مجال لأن تُستكمل التعليمات جزئيًا أو أن تُقاطعها تعليمات أخرى. تُستخدم هذه العبارة تحديدًا للدلالة على أن العملية لا يمكن مقاطعتها.» «ذري من FOLDOC» .
  36. ↑ "$MVCL - نقل أكثر من 256 بايت من مساحة التخزين" . شركة IBM . 20 سبتمبر 2014. مؤرشف من الأصل في 2 فبراير 2017. تم الاطلاع عليه في 24 يناير 2017 .
  37. ↑ "التحرك على المدى الطويل" . مؤرشف من الأصل بتاريخ 27-04-2017 . تم الاطلاع عليه بتاريخ 24-01-2017 .
  38. ↑ براءة الاختراع الأمريكية رقم 5237668: عملية تستخدم العنونة الافتراضية في تعليمات غير مميزة للتحكم في نسخ صفحة من البيانات في وسائط متعددة أو بينها 
  39. ↑ "هل MVPG أسرع من MVCL في محاذاة الصفحات؟" . IBM-MAIN (قائمة بريدية). مؤرشف من الأصل بتاريخ 22-01-2011 . تم الاطلاع عليه بتاريخ 24-01-2017 .
  40. ↑ يصف براءة اختراع IBM رقم EP0549924A1 برنامج MVPG بأنه "ينقل صفحة واحدة".
  41. ↑ سيليستيني، آرت (20 أغسطس 1997). "admf" . قائمة بريدية IBM-MAIN . مؤرشفة من الأصل بتاريخ 22 يناير 2011. تم الاطلاع عليها بتاريخ 24 يناير 2017 عبر مجموعات جوجل.
  42. ↑ برمجة z/OS MVS: دليل إمكانية العنونة الموسعة – SA23-1394-00
  43. ↑ "IOSADMF — نقل بيانات الفضاء الفائق" . شركة IBM . 7 فبراير 2015. مؤرشف من الأصل في 2 فبراير 2017. تم الاطلاع عليه في 24 يناير 2017 .
  44. ↑ «شركة IBM تستحوذ على شركة Platform Solutions» (بيان صحفي). IBM. 2008-07-02. مؤرشف من الأصل بتاريخ 2008-09-05 . تم الاطلاع عليه بتاريخ 2008-09-06 .

للمزيد من القراءة