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25.08.1978

Verdrängen Halbleiter virtuelle Speicher?

In seinem heutigen Beitrag diskutiert Charles P. Lecht Perspektiven der virtuellen Systemtechnologie. Der Autor vertritt die Ansicht, daß virtuelle Speicher, Prozessoren, E/A Komponenten und Terminal gerade in den benutzerorientierten Computersystemen der nächsten Rechnergeneration eine entscheidende Rolle spielen. Als "Brückenschlag" in Richtung auf diese neue Rechnergeneration sieht Lecht das

IBM-System 3033.

Virtuelle Speicher wurden erstmals 1956 entwickelt - im Rahmen der Atlas Computerprojekte der University of Manchester. Die Funktion der neuen Technologie war von Anfang an eindeutig: Virtuelle Speicherungssysteme sollten eine wirtschaftliche Alternative zu teuren physikalischen Hauptspeichern bieten. Hier hat sich inzwischen einiges geändert, und zwar verliert mit der fortschreitenden Verbilligung von Halbleiterspeichern seit Mitte der 70er Jahre das Kostenargument zunehmend an Gewicht.

Daraus ergibt sich nun eine wichtige Frage: Wird die Halbleitertechnogie virtuelle Speichersysteme bereits gegen Ende dieses Jahrzehntes überflüssig machen?

Vom Kostenstandpunkt aus läßt sich diese Frage immer noch mit einem klaren "nein" beantworten. Dies wird in absehbarer Zeit auch so bleiben - selbst wenn die MOS-Technologie weitere Verbilligungen bringt. Hinzu kommt, daß virtuelle Speicher und Systemtechniken für die Arbeit des Programmierens inzwischen äußerst wichtig geworden sind.

Das virtuelle Speichersystem im IBM 370 arbeitet noch relativ unwirtschaftlich: Bei E/A Operationen müssen nämlich alle Channel Controll Words (CCWs) und Pufferadressen gleich zweimal übersetzt werden - einmal virtuell-real und dann wieder real-virtuell. Das Resultat ist ein CPU-Overhead von rund 15 Prozent der wiederum von der Anzahl der CCWs mitbestimmt wird.

Das IBM Betriebssystem Virtual Maschine 370 ist bereits das achte Betriebssystem der 370 Familie. Die Virtual Maschine 370 steuert gleichzeitig mehrere virtuelle Systeme - jedes davon ist wiederum mit eigener Benutzer-Software ausgestattet.

Das VM 370 Betriebssystem bildet zusammen mit bestimmten Mikrocode-Features die Grundlage für die Entwicklung leistungsfähiger, virtueller Systemressourcen. Damit könnte IBM die Arbeit am Computer entscheidend vereinfachen. Im Rahmen eines solchen virtuellen Systemkonzepts nutzen beispielsweise mehrere Benutzer gleichzeitig und dabei völlig unabhängig voneinander bestimmte Softwaresubsets. Dabei ist eine optimale Datensicherheit gewährleistet - der einzelne Benutzer merkt gar nicht, daß er "seine" Software eigentlich mit anderen teilt.

Mit dem VM 370 braucht sich der Programmierer nicht mehr mit technischen Speicherdetails herumzuschlagen. Er verfügt praktisch über unbeschränkte Speicherkapazitäten und kann sich voll auf seine Arbeit konzentrieren. (Natürlich ist auch die virtuelle Speicherkapazität begrenzt - die Grenze liegt bei 16 MB.) Damit lassen sich komplexe Programme wesentlich schneller schreiben. Das IBM System /80 bildet sozusagen das "Hardwarefundament" für die neuen Möglichkeiten, die virtuellen Systemressourcen heute eröffnen - ergänzt durch Fortschritte in der Hard-, Firm- und Softwaretechnologie.

Virtuelle Techniken bieten IBM und anderen innovationsfreudigen Herstellern zudem die Möglichkeit, mehr Datensicherheit in ihre Systeme einzubauen. Sicherheit und Vertraulichkeit der Daten werden bei neuen Rechnersystemen eine wichtige Rolle spielen. Ein Beispiel: VS 370 überwacht automatisch den gesamten Datenabruf. Kritische Daten werden nur ausgegeben, wenn gleichzeitig mit dem Ausgabebefehl die entsprechende Ermächtigung vorliegt.

In dezentralisierten Systemen - ganz gleich ob lokal oder remote-Betrieb - sind die Zugriffsmöglichkeiten der verschiedenen Benutzer genau festgelegt. Jedem stehen immer nur die eigenen Daten zur Verfügung.

Neue, bessere Werkzeuge

Virtuelle Speicher, Prozessoren, E/A Komponenten und Terminals machen das Computersystem zu einem bediener- und benutzerfreundlichen Werkzeug.

Neben der Programmierarbeit werden virtuelle Systeme auch die Fehlerdiagnose (...)sentlich erleichtern. Und (...) noch wichtiger ist: Systemänderungen müssen für den Benutzer transparent sein. Der Benutzerzugriff auf Systemressourcen muß bis zu einem gewissen Grad "hardwareunabhängig" sein. Das heißt konkret: Ablauffähige Programme dürfen durch etwaige Änderungen in der Systemkonfiguration nicht in ihrer Funktionsfähigkeit beeinträchtigt werden. Bei Systemerweiterungen, oder wenn "systemfremde" Hardware zum Einsatz kommt, ist diese Eigenschaft von größter Bedeutung.

Systemingenieure brauchen objektive Leistungsstandards zur Bewertung der Arbeitsleistung eines Rechnersystems unter bestimmten Umweltbedingungen. Objektive Bewertungskriterien sind unabdingbar für die Zusammenstellung der optimalen Systemkonfiguration.

Mit Hilfe neuer Bewertungstechniken sind Leistungsprofile des Gesamtsystems, der einzelnen Komponenten und der verschiedenen Betriebsarten zu erstellen. Verfeinerte Methoden der Leistungsanalyse dürften auch die Auswirkung verschiedener Systemenviroments erstmals exakt meßbar machen.