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09.09.1977

"Durch Hauptspeichererweiterung VM- Nachteile unterlaufen"

Mit Heinz G. Stieffenhofer, Leiter des Rechenzentrums Sparkassen- und Giroverband Saar, sprach CW-Redakteurin Nora Hörmann

- Der Nachteil von Virtuellen Maschinen liegt bekanntlich darin, daß durch das Paging die Performance herabgesetzt wird. Das muß sich um so stärker auswirken, wenn man - wie in Ihrem Haus - zunehmend interaktiv programmieren wird. Welche Erfahrungen haben Sie diesbezüglich gemacht?

Wir haben im letzten Jahr mit der Interaktiven Programmierung begonnen und betreiben sie heute bereits mit 38 Benutzern. In den letzten 12 Monaten traten dadurch so starke Engpässe auf, daß wir uns schnellstens nach einer Möglichkeit umsehen mußten, diese Probleme zu beseitigen.

- War Ihnen von Anfang an klar, wodurch diese Schwierigkeiten aufgetreten sind?

Um eben diese genau zu definieren, wurde eine gezielte Engpaßanalyse durchgeführt, bei der sich tatsächlich herausstellte, daß die Paging-Rate viel zu hoch war: Bei der IBM 3330 Modell 11- kompatiblen Plattenperipherie betrug sie 30 bis 40 Pages pro Sekunde. Demzufolge waren die Plattenperipherie sowie die entsprechenden Kanäle zu stark belegt, was Verzögerungen nicht nur im Programmierbereich, sondern auch in der eigentlichen Produktion hervorrief. Zudem zeigte sich, daß die interne Rechnerkapazität unerwartet hoch war. Die größte Belastung brachte die laufende Neuentwicklung von Programmen. Die wichtigste Forderung beim Interaktiven Programmieren, konsequent modular zu programmieren, muß unbedingt eingehalten werden. Dieser Erkenntnis konnten wir aber bald nicht mehr Rechnung tragen, da wir die Interaktive Programmerstellung in die laufende Programmierung eingebracht hatten.

Ein Beispiel für den enormen Zeitaufwand: Will man in einem großen Programm mit etwa 30 000 Statements auch nur eine kleine Korrektur anbringen ,muß das ganze Paket aus der Programm-Bibliothek geholt und über dem Hauptspeicher bereitgestellt werden.

Die Engpaßanalyse zeigte zudem noch Probleme im Betriebssystem auf: Da innerhalb eines VM-Systems wiederum virtuelle Betriebssystem- DOS oder OS- laufen, ergeben sich eine Unmenge unproduktiver Operationen, da die Adressenumsetzung bei den CWs- Channel Command Words- nicht per Hardware, sondern per Software stattfindet. Nach IBM-Angaben werden bei jedem Start I/0 für diese Adressenumsetzungen rund 4000 zusätzliche Maschinenbefehle ausgeführt.

- Nach diesen Erkenntnissen blieb Ihnen doch nur die Möglichkeit, den Hauptspeicher zu erweitern?

Wir haben zuerst noch andere Möglichkeiten geprüft, die uns für eine Problemlösung geeignet erschienen: Tuning war für uns nicht wirtschaftlich. Es erfordert eine große Summe von Maßnahmen, zusätzliches Personal- das wir nicht hatten - und wird derzeit - wenn es nur um den Hauptspeicher geht - immer uninteressanter, nicht zuletzt durch die Preisreduzierungen speziell in diesem Bereich. Zur Diskussion standen noch Platten mit Festkopfplattenanteil, wie etwa die 3350. Diese Medien aber sind langsam und relativ teuer. Von einer weiteren Möglichkeit, mit reiner Festkopfplatte oder Trommel zu arbeiten, mußten wir ebenfalls absehen, da dieses Verfahren in Deutschland nicht mehr gebräuchlich ist. Blieb also nur noch der Einsatz von Fremdspeichern.

- Sie erwähnten vorhin, daß auch der Marktführer die Speicherpreise erheblich reduziert hat. Warum entschieden Sie sich für Mixed-Hardware?

Ich habe bereits im März 76, als wir die 158 leasten, eine überraschende Entdeckung gemacht: Wir hatten damals die Wahl, anstelle von 1,5 MB gleich auf 2 MB zu gehen. Und dieses halbe Megabyte mehr wurde uns für sage und schreibe 5000 Mark angeboten, ein Preis, mit dem die IBM auch heute noch nicht mithalten kann.

- Können Sie bereits heute - knapp ein halbes Jahr nach der Erweiterung - behaupten, daß alle die vorhin beschriebenen. Probleme gelöst sind?

Das konnten wir bereits nach sehr kurzer Zeit: Die

Paging-Aktivitäten des VM-Gesamtsystems konnten erheblich reduziert werden. Sie betragen jetzt nur noch 20 Prozent der ursprünglichen Rate. Der VM-Overhead, den ich allen VM-Interessenten zur Beachtung empfehlen muß wurde gesenkt und dadurch die ZE stark entlastet.

- Können Sie davon eine Maßnahme näher erläutern?

Ich hatte schon erklärt, daß umfassende Tuning-Maßnahmen für uns nicht durchführbar waren. Wir hatten uns deshalb die unseres Erachtens lohnenswerteste Aufgabe herausgepickt- die DOS-Produktionsmaschine- und uns drei Ziele formuliert:

1. Reduzierung der Paging-Rate auf nahe 0,

2. Wegfall der zweiten Adreßübersetzung, die VM bei DOS nochmals durchführt,

3. Wegfall der ersten Adreßübersetzung, die DOS bei virtueller Hauptspeichertechnik auf jedem 370- System durchführt.

- Was haben Sie getan, um diese Zielsetzung zu erreichen?

Wir stellen der DOS-Produktionsmaschine aus dem nun reichlich vorhandenen realen Hauptspeicher 900 K real zur Verfügung, der damit nicht mehr der Disposition des VM-Kontroll-Programmes unterliegt. Mit diesem großen Hauptspeicher haben wir die Paging-Rate des DOS dem genannten Ziel genähert. Mit der Zuordnung des Hauptspeichers als realen Hauptspeicher übernimmt VM auch nicht mehr die genannte zweite Adreß-Umsetzung, und so wurde Ziel 2 erreicht.

Die genannten 900 K für die DOS-Maschine sind den Partitionen in unterschiedlicher Größe wiederum real fest zugeordnet. Hierbei haben wir uns an den bei uns durchzuführenden Arbeiten orientiert, das heißt, es gibt dafür kein Rezept. Dadurch erreichen wir, daß zu einem sehr hohen Grade die Anwenderprogramme real ablaufen.

- Haben Sie sich nicht dadurch die Einschränkungen wie bei einem 360- Betrieb ins Haus geholt?

Nein. Das war aber nur durch eine Programm-Routine erreichbar, die unsere Systemprogrammierung "geschaffen hat". Die DOS-Partitions sind virtuell sehr groß definiert, so daß alle, auch die wirklich großen Programme, auf jeden Fall laufen können. Beim Programmladen sind aber Programmgröße, Partition, in der das Programm laufen soll, sowie der zur Verfügung stehende reale Hauptspeicher der Partition bekannt. Alle Programme, die nicht größer als dieser reale Hauptspeicher sind, werden durch diese Routine für den Programmlauf auf V = R gesetzt. In diesem Falle unterläßt DOS die genannte erste Adreßumsetzung. Ziel drei ist damit erreicht.

- Können Sie diese Vorteile quantifizieren ?

Da die DOS-Maschine der größte VM-Benutzer ist, sind die Einsparungen erheblich Unsere Schätzungen liegen bei 15 Prozent der CPU-Kapazität für die DOS-Arbeiten, und diese 15 Prozent auf die gesamte Zentraleinheit bezogen, entsprechen einem Umbau von Modell 1 auf Modell 3.

- Können Sie uns abschließend noch sagen, wie Sie in Zukunft Hardware einkaufen werden? Bleiben Sie bei dem Konzept des Leasing und Mixens?

Gott sei Dank ist es noch nicht so weit, daß die IBM diese Anbieter unterbietet. Viele IBM- Treuen werden den Preisverfall aber als Bestätigung dafür werten, daß sie bis jetzt die Finger von solchen "Experimenten" gelassen haben. Unsere Konsequenz aus den Preisreduzierungen: Neue Preisverhandlungen mit den Mixed-Hardware-Anbietern.