Sistemas Operacionais e Arquitetura Zos

UNIVERSIDADE METODISTA DE SÃO PAULO FACULDADE DE EXATAS E TECNOLOGIA CURSO DE ENGENHARIA DA COMPUTAÇÃO ÊNFASE EM ENGENHARIA DE SOFTWARE

AGNES DAMASCENO BRUNO SAIANI GUILHERME GARCIA MAICON RENAN RAQUEL CALIL

SISTEMAS OPERACIONAIS E ARQUITETURA: Z/OS

SÃO BERNARDO DO CAMPO 2010

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Seminário apresentado no curso de Engenharia da Computação da Universidade Metodista de São Paulo com o objetivo de aplicar os conhecimentos adquiridos nas aulas do tema Sistemas Operacionais e Arquitetura.

SÃO BERNARDO DO CAMPO

















Seminário apresentado no curso de Engenharia da Computação da Universidade Metodista de São Paulo com o objetivo de aplicar os conhecimentos adquiridos nas aulas do tema Sistemas Operacionais e Arquitetura.

Data de Entrega: 21 de Outubro de 2010 Resultado:_____________________ BANCA EXAMINADORA: LAZARO APARECIDO SILVA PINTO ______________________________ Universidade Metodista de São Paulo MARIO GUERRA BORATTI ______________________________ Universidade Metodista de São Paulo

Prof. Prof.















RESUMO O principal foco deste trabalho é a mensuração do conteúdo aplicado nas aulas de Sistemas Operacionais e Arquitetura, através da análise de um mainframe e da atuação do sistema operacional Z/OS. Para isso, analisaremos um ambiente comercial, composto por um sistema ERP, que fornecerá todos os dados da empresa como: dados transacionais, pedidos, informações de estoque, informações de RH, entre outras solicitações. No quesito de mainframe, será abordada sua arquitetura, como a memória, barramentos e processos de I/O. Para o sistema operacional, será tratada sua funcionalidade, como gerenciamento de processos, memória e I/O. Além de trazer um pouco da historia de ambos. Palavras-Chave: Palavras-Chave: Mainframe, SAP, Z/Os, Sistema Operacional, IBM.















ABSTRACT The main focus of this study is the measurement of applied classes of Operating Systems and Architecture, through the analysis of a mainframe and the performance of the operating system Z / OS. For this, we will analyze a business environment, consisting of an ERP system that will provide all corporate data such as transactional data, orders, inventory information, HR information, among other requests. At least in the mainframe, its architecture will be addressed, such as memory, buses, and processes I / O. For the operating system, will be dealt with functionality such as process management, memory and I / O. In addition to bringing a little of the history of both. Keywords: Mainframe, SAP, Z/Os, Operational System, IBM.















LISTA DE FIGURAS FIGURA 1 - ESTRUTURA DE REDES DA EMPRESA MATRIZ ...................................................................................... 10 FIGURA 2 - ESTRUTURA DE REDES ENTRE A MATRIZ E AS FILIAIS.......................................................................... 11 FIGURA 3 - ENDEREÇAMENTO DE MEMÓRIA .......................................................................................................... 17 FIGURA 4 - SEGMENTAÇÃO DASD ................................................... .............................................................................................................. ........................................................... ........... 20 FIGURA 5 – VTOC ................................................................................................................................................. 21 FIGURA 6 - IBM Z10 .............................................................................................................................................. 22 FIGURA 7 - ARQUITETURA DO POWER7 – 8 CORE ................................................................................................ 23 FIGURA 8 – FLASHCOPY ......................................................................................................................................... 26 FIGURA 9 - FLASHCOPY SPACE EFFICIENT ............................................................................................................. 26 FIGURA 10 - POR DENTRO DO MAINFRAME Z10 ................................................... ..................................................................................................... .................................................. 27 FIGURA 11 - BOOK DO MAINFRAME Z10 .................................................... ........................................................... . 27 FIGURA 12 – POWER7 MCM............................................................................................................................... 28 FIGURA 13 - MULTI-CHIP MODULE ........................................................................................................................ 28 FIGURA 14 – POWER7 MCM ......................................................... ........................................................... ........... 29 FIGURA 13 - EVOLUÇÃO DOS SO E ARQUITETURA ................................................................................................. 31 FIGURA 14 – PWS .................................................................................................................................................. 32 FIGURA 15 - FORMATO DAS INSTRUÇÕES ............................................................................................................... 34 FIGURA 16 - INTERRUPÇÃO SVC ...................................................... ........................................................... ........... 36 FIGURA 17 - EXEMPLO DE WAIT E POST ................................................................................................................. 37 FIGURA 18 - ATTACH, LINK E XCTL ....................................................................................................................... 38 FIGURA 19 - LINKAGE CONVERTIONS..................................................................................................................... 39

















SUMÁRIO 1.

2.

INTRODUÇÃO .............................................. ..................................................................... .............................................. ............................... ........ 9 1.1.

OBJETIVO .............................................. ...................................................................... ............................................... .................................. ........... 9

1.2.

.................................................................. .............................................. ............................... ........ 9 JUSTIFICATIVA ...........................................

O PROJETO ............................................ ................................................................... .............................................. ...................................... ............... 9 2.1.

AMBIENTE CORPORATIVO ............................................. .................................................................... .................................. ........... 9

SAP ............................................. .................................................................... .............................................. .............................................. .................................... ............. 12

3.

2.2.

O QUE É SAP? ........................................... .................................................................. .............................................. ............................. ...... 12

2.3.

HISTÓRIA ............................................ ................................................................... .............................................. .................................... ............. 13

ARQUITETURA DO MAINFRAME .............................................................. .............................................................. 15 3.1.

MAINFRAME .............................................. ..................................................................... .............................................. ............................. ...... 15

3.2.

COMPONENTES DO MAINFRAME ........................................... .................................................................. ........................... 16

3.2.1. Memória (Storage) ........................................... .................................................................. ........................................ ................. 16 3.2.2. Unidade de Processamento Processamento Central (CPU) ............................................. ............................................. 18 3.2.3. Subsistema de Canal............................................. .................................................................... .................................... ............. 18 3.2.4. Unidades de I/O e de Controle ............................................ ................................................................. ..................... 19 3.2.5. Recursos de de Operador .............................................. ..................................................................... ................................ ......... 19 3.2.6. Armazenamento Armazenamento ............................................ ................................................................... ............................................ ..................... 19

MAINFRAME IBM Z10 ................................................ ....................................................................... ............................................ ..................... 22 3.2.7. Processador Processador IBM POWER7 ............................................................... ..................................................................... ...... 23 3.2.8. Orientação Política .............................................. ..................................................................... .................................... ............. 24

















4.4.

GERENCIAMENTO DE MEMÓRIA ........................................... .................................................................. ........................... 36

4.5.

GERENCIAMENTO DE PROCESSOS ............................................. .................................................................. ..................... 37

4.5.1. Comunicação entre Processos.......................... Processos................................................. ........................................ ................. 37

4.6.

GERENCIAMENTO DE PROGRAMAS ........................................... ................................................................ ..................... 38

4.7.

GERENCIAMENTO DE E/S............................................... ...................................................................... ................................ ......... 39

APLICAÇÃO DO MAINFRAME COM Z/OS PARA O NEGOCIO ................... ................... 41 GLOSSÁRIO DE TERMOS.............................................. ..................................................................... ........................................ ................. 42 REFERÊNCIA BIBLIOGRÁFICA ............................................................. .......................................................................... ............. 43

















Z/OS

1.

Sistemas Operacionais Operacionais e Arquitetura

INTRODUÇÃO

1.1.

OBJETIVO

O principal objetivo deste trabalho é adquirir conhecimento sobre outros sistemas operacionais existentes, através da análise, de sua arquitetura e do hardware ao qual o mesmo necessita para seu funcionamento; em um ambiente corporativo.

1.2.

JUSTIFICATIVA

Aplicar os conhecimentos adquiridos no módulo de Sistemas Operacionais e Arquitetura, através da análise do sistema operacional z/OS, além de sua estrutura de hardware, em um ambiente corporativo, com o intuito de adquirir conhecimento.

2.

O PROJETO

2.1.

AMBIENTE CORPORATIVO

















Z/OS


Os setores da matriz acessam o sistema através de switchs, instalados em toda empresa. As filiais não possuem acesso direto ao SAP, para elas existem apenas um sistema web interno com integração direta com o SAP localizado na matriz. As filiais devem colocar todos os pedidos nesse sistema web, e depois copiados para o SAP. Isso se deve a uma questão de segurança das informações contidas no SAP, para que os vendedores não vejam os pedidos de venda dos companheiros e nem possa alterá-los. Para a matriz, não há necessidade do sistema web, todos os setores acessam diretamente o sistema SAP, ou seja, os funcionários colocam seus pedidos, que depois são copiados para o SAP. Os únicos que tem acesso ao SAP são o setor administrativo e a gerência. O sistema e-commerce é acessado pelos clientes, que realizam suas compras pela internet e apenas retiram a mercadoria na loja ou recebem em sua residência. Segue abaixo a topologia de rede da matriz.

















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(Autoria Própria) Como pode ser observado na topologia, a matriz possui um Mainframe IBM Z10, responsável responsável pelo processamento processamento das aplicações e dados, além de armazenamento dos mesmos. Conta também com o apoio de um Storage, esse que fica responsável tanto pelo backup das informações, assim como, dispositivo de segurança, caso haja falhas no mainframe, esse Storage é composto por um jogo de RAID’s, viabilizando o armazenamento e recuperação dos dados. Abaixo a topologia de rede da integração da matriz com as filiais.



















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No fim de cada mês é realizado um balanço geral (geralmente ultimo dia do mês), nesse dia nenhuma loja abre, e então é realizada a contagem do estoque (comparação da quantidade física com a quantidade que consta no sistema). A matriz é a ultima loja a fazer esse balanço, já que deve fazer a contabilização de todas as filiais, além o balanço dela própria. Nesse dia também é extraído vários relatórios do SAP, principalmente relatórios de faturamento, além disso, é realizada a comparação entre os dados do sistema web com o SAP, para que não fique nenhuma venda pendente, para um cálculo mais preciso do faturamento.

3.

SAP

3.1.

O QUE É SAP?

O SAP é um Sistema Integrado de Gestão , também conhecido como ERP (Enterprise Resource Planning) destaca-se como um dos principais aplicativos de software empresarial no cenário mundial. É reconhecido como instrumento importante importante para otimização otimização dos diversos diversos processos de uma empresa.



















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Workflow (WF): Liga os módulos de aplicação R/3 integrados do sistema SAP com tecnologias, ferramentas e serviços para todas as aplicações. Solução Setorial (IS): Solução setorial liga os módulos de aplicação do sistema R/3 da SAP com funções adicionais específicas do setor. Recursos Humanos (HR): Planeja, registra e avalia todos os dados relativos aos empregados. Manutenção (PM): Apoia o planejamento, o processamento e a execução de tarefas de manutenção. Administração de Qualidade (QM): Representa um sistema destinado ao controle de qualidade e á informação, apoiando o planejamento de qualidade, o controle de qualidade e o controle de produção e de suprimento. Planejamento de Produção (PP): Aplica-se ao planejamento e ao controle das atividades de produção de uma empresa. Administração de Materiais Materiais (MM): Apoia as funções de de suprimento e de manutenção manutenção de estoques necessárias para os processos empresariais diários. Vendas e Distribuição Distribuição (SD): Apoia a otimização de de todas as tarefas e atividades que ocorrem na venda, no fornecimento e no faturamento.



















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À medida em que novos conceitos iam surgindo no campo da informática, a SAP ia atualizando seu produto, até que em 1989, as primeiras aplicações do SAP R/3 foram apresentadas numa conferência conferência em Hanover na Alemanha. O SAP R/3 é um sistema que oferece um conjunto de módulos com diversas aplicações de negócio. Os módulos são integrados e contém a maior parte das funcionalidades necessárias às grandes corporações, incluindo manufatura, finanças, vendas, distribuição e recursos humanos. Cada módulo é responsável por mais de 1000 processos de negócio, cada um deles baseado em práticas consagradas no mundo dos negócios. A configuração do sistema é tornada possível por 8000 tabelas que administram desde a estrutura corporativa até a política de desconto oferecida aos clientes. O sistema oferece o processamento de informações em verdadeiro tempo real ao longo da empresa onde estiver implementado. Não é a toa que o sistema é um best-seller. Como provam os números a seguir. Em 1995, a SAP SAP AG tinha mais de 6600 colaboradores colaboradores ao redor do mundo. Neste mesmo ano, a SAP liderava o mercado de softwares para ambiente cliente/servidor. Além disso, a SAP ocupava a quinta posição no ranking das empresas de software. Hoje mais de 4000 empresas possuem o produto da SAP implementado. Um dos motivos do sucesso da SAP é o montante investido em pesquisa e desenvolvimento e as alianças estratégicas que



















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4.


ARQUITETURA DO MAINFRAME

4.1.

MAINFRAME

Os Mainframes eram conhecidos como computadores de grande porte e dominavam o mundo do processamento de informação, quando se falava em computadores era o mesmo que falar sobre Mainframes, pois eram os únicos computadores que existiam. O primeiro computador data o início dos anos 40, era uma máquina eletromecânica desenvolvida em parceria com a Universidade de Haward e era conhecido como Automatic Sequence Controlled Calculator (ASCC).

Nos anos seguintes a IBM evoluiu seus computadores, tornando-os mais ágeis, versáteis e com mais capacidade. O grupo Data Processing Division (DPD) foi criado pela IBM com o intuito de desenvolver e colocar mais produtos para Mainframes no mercado, junto com isso, a



















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4.2.


COMPONENTES DO MAINFRAME

4.2.1.

Memória (Storage) (Storage)

Segundo Oliveira (2010), existem três tipos ti pos de memória: Memória central: é acessada diretamente, com isso o acesso e o processamento são rápidos. Seu tamanho depende do modelo da maquina, mas é formada por vários blocos de 4k bytes. Memória expandida: é acessada por meio de instruções especiais que transferem os blocos da memória central para a expandida e vice-versa. Está presente apenas em alguns modelos de mainframes. Memória virtual: é vista como blocos de endereços, que é chamado de paginas. O tamanho de cada pagina é de 4k bytes. Existem três tipos de endereçamento endereçamento de memória, que se distinguem a partir do tipo de tradução utilizada: Endereço absoluto: associa a localização física na memória.





















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Segue abaixo o modelo do endereçamento de memória.



















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4.2.2.


Unidade de Processamento Central (CPU)

A CPU é o gerenciador no sistema, nela encontram-se as ações de interrupções, execução de instruções e a carga inicial de sistema (IPL). As CPU’s podem ter processos em série ou em paralelo, além de processarem números binários inteiros, pontos flutuantes, números decimais e informações lógicas. As instruções processadas por ela se dividem em cinco categorias: Gerais ou de Ponto Fixo, Decimais, Ponto Flutuante e Controle (a diferença entra cada tipo será tratado mais adiante). Na CPU também se localiza os registradores, por exemplo, os registradores gerais e os registradores de controle. Esses registradores estão disponíveis para os programas, mas não



















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4.2.4.


Unidades de I/O e de Controle

As Unidades de I/O nada mais são do que equipamentos externos a máquina, como, impressoras, discos, terminais, etc. As Unidades de Controle são responsáveis por gerenciar todas as operações das unidades de I/O.

4.2.5.

Recursos de Operador

Os Recursos de Operador são responsáveis pelo controle da máquina, são funções de



















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Existe também o VTOC (Volume Table Of Contens), que nada mais é do que o diretório dos arquivos. Cada volume tem seu diretório. É na VTOC que se controla o espaço livre do volume.





















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Mainframe IBM Z10

Em fevereiro de 2008 a IBM anunciou seu mais novo mainframe que suporta o sistema Z\OS: o System S ystem Z10. De acordo a IBM, o Z10, comparado ao seu antecessor, Z9 - lançado em 2005 - é 50%



















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4.2.7.


Processador Processador IBM POWER7

O mainframe IBM z10, se utiliza dos novos processadores IBM POWER7, os mesmos, possuem versões com 4, 6 ou 8 cores, onde cada núcleo dispõe de 4-way multithreading simultânea, o que significa que o 8-core irá apoiar um total de 32 threads simultâneos por soquete. O POWER7 é projetado para sistemas Multisocket que escala até 32 soquetes, o que significa que um sistema de 32-socket com 8-core daria suporte a 1024



















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Segundo Jon Stokes, analista da Ars Techica, o POWER7, possui em cada um dos seus núcleos um conjunto robusto de recursos de execução. Há 12 unidades de execução, no total, repartidos da seguinte forma: •

2 unidades de inteiros



















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4.2.9.


Armazenamento Armazenamento

No quesito armazenamento, o Z10 conta com o DS8000 R3.1, que vem com a nova tecnologia de recuperação recuperação de desastres desastres e novos recursos. recursos. A IBM atualizou as funcionalidades de recuperação de desastre e continuidade de negócios para otimizar o poder do mainframe. Os clientes podem lidar com quatro vezes mais



















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Segue o modelo que demonstra o funcionamento do FlashCopy.





















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Sistemas Operacionais e Arquitetura Zos

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