Vývoj sálových počítačů

Prvních 17 let po vzniku ÚVT MU představovaly hlavní výpočetní kapacitu univerzity sálové (střediskové) počítače, tzv. mainframes. Během té doby se na ÚVT vystřídalo několik různých počítačů a zařízení vycházejících z technologií firmy IBM:

EC-1033

V létě roku 1979 byl v provizorních prostorách, které si univerzita zapůjčila od VUT v Laboratoři počítacích strojů na Údolní ulici (po vyřazeném počítači MINSK 22), uveden do provozu sovětský sálový počítač EC-1033. Byl to typický představitel první řady tzv. Jednotného Systému Elektronických Počítačů - JSEP zemí RVHP, které byly vlastně implementací řady IBM 360 na součástkové základně "východního bloku". Po dvou letech, po dokončení počítačového sálu ÚVT v areálu přírodovědecké fakulty (vzniklého přestavbou bývalé "velké chemické" posluchárny), jej čekala demontáž, stěhování a několikatýdenní proces (znovu)oživení.

Ve své prvotní podobě byl počítač EC-1033, stejně jako jeho ideový vzor, určen pro čistě dávkový provoz. Dávkový provoz spočíval v tom, že uživatelé své zadání formulovali pomocí balíčku děrných štítků ve speciálním jazyce (tzv. Job Control Language, JCL), balíček odevzdali pracovnici vstupní/výstupní kontroly a po různě dlouhém čase (zpravidla v řádu několika málo hodin až několika hodně dnů) jej dostali zpět spolu s tištěnými výsledky a protokolem o zpracování úlohy.

Pro tento režim byl také sálový počítač patřičné technicky a programově vybaven. Kromě procesoru a paměti (na počátku 512 KB feritové RAM) měl 6 jednotek výměnných disků po 29 MB, 4 jednotky magnetických pásek (šířka pásky byla 1/2", hustota záznamu až 800 bpi), 2 snímače děrných štítků (až 10 štítků/s), 2 řádkové rychlotiskárny (10 řádků/s), snímač a děrovač děrné pásky, souřadnicový zapisovač DIGIGRAF 1008 a elektromechanický psací stroj pro obsluhu.

Spolu s hardwarem byl dodán také operační systém OS/EC, který vznikl u výrobce (tehdy běžným) procesem "osvojování" cizího vzoru, v tomto případě systému IBM OS/360. Tento systém již umožňoval souběžné zpracování menšího počtu úloh (teoreticky až 15, prakticky podle jejich skutečných nároků na operační paměť), jejich prioritní nebo cyklické plánování a výstup do tiskových front místo fyzických tiskáren. Součástí dodaného základního programového vybavení byly mj. standardní překladače programovacích jazyků FORTRAN IV, COBOL, PL/1, RPG, Assembler a také poněkud nepovedený Algol 60. Záhy se také podařilo, již mimo základní dodávku, získat překladač jazyka Pascal.

Podle původních představ měl EC-1033 zajistit potřeby univerzity v oblasti vývoje a provozu ekonomických agend, vědeckotechnické výpočty (pro vědeckou a výzkumnou činnost) a výuku. Pro první dvě oblasti poskytoval tento počítač na svoji dobu celkem přijatelné služby. Pravda, bylo to za cenu povolení přístupu vybraných osob v předem naplánovaných hodinách přímo na sál počítače, aby se dosáhlo zrychlení obratu v cyklu zadání úlohy - zpracování - oprava chyby - zadání úlohy ... Zato pro výuku představoval dávkový režim skutečnou pohromu. Na většině přírodovědných oborů se již tehdy věnovala značná pozornost zvládnutí výpočetní techniky a výuka spočívala především ve výuce programování. Pokud mezi zadáním studentské úlohy a zjištěním, že ve zdrojovém textu je pár syntaktických chyb, uplynul typicky týden, nemohla praktická část výuky mít patřičné výsledky. Naštěstí univerzita záhy získala počítač Digital PDP 11/34, který značnou část výuky převzal a nabízel pro ni efektivnější interaktivní režim práce.

Počítač EC-1033 byl vyroben v Kazani, v tatarské autonomní oblasti Sovětského svazu. Tamtéž absolvovala školení (přímo u výrobce) skupina elektroinženýrů ÚVT a jeden systémový programátor, jejichž úkolem bylo udržovat tento stroj v chodu. Úkol to nebyl zrovna snadný, poruchy byly na denním pořádku a největší problém nastával (dosti často), když se v názoru na zdraví hardwaru rozcházeli nezávislý systém technických testů KPTO na straně jedné a operační systém OS/EC na straně druhé. Zatímco první optimisticky tvrdil, že je vše v pořádku, druhý (lakonicky, ale o to zarputileji) odmítal dokončit úvodní sekvenci zavádění operačního systému, tzv. IPL - Initial Program Loading, bez jakéhokoliv bližšího komentáře. Pak přicházela na řadu schémata na velkých výkresech, početné bedny s náhradními díly, případně specialisté z Kancelářských strojů. Významnou část technické péče představovala tzv. profylaxe, která mimo pravidelného spouštění oněch optimistických testů obsahovala mj. také nastavování čtecích/zapisovacích hlaviček magnetických disků pomocí osciloskopu v intervalu několika týdnů. Bez této činnosti by se rychle ztratila čitelnost nedávno zapsaných dat. I tak se pořizování záložních kopií dat z disků na magnetické pásky musela věnovat trvalá pozornost a obnovení obsahu nečitelného disku bylo také častou a zcela rutinní záležitostí.

Počáteční sestava EC-1033 dosti limitovala jak celkovou propustnost systému, tak zejména snahu po zvýšení produktivity programátorů (a připomeňme si, tehdy byl programátorem prakticky každý uživatel). Proto se postupně, podle finančních možností, rozšiřovala sestava o další sadu diskových jednotek, operační paměť (ve dvou krocích až na finální 2 MB) a nakonec i o komplex lokálních terminálů. Operační systém byl převeden na vyšší verzi s podporou komponenty TSO (TimeSharing Option), která již umožňovala interaktivně upravovat zdrojové texty, spouštět jejich překlad, zadávat úlohy do dávkového zpracování a prohlížet na terminálu jejich výsledky.

Další větví rozšiřování systému byla podpora distribuovaného pořizování dat v rámci MU. Ta spočívala především ve vývoji vlastní softwarové podpory pro čtení velkých disket formátu 8", na které se data zapisovala na zařízeních řady Consul 271x. "Východní" verze operačního systému totiž ještě podporu disket neobsahovaly. Zbrojovka Brno, která počítače Consul vyráběla, souběžně vyvíjela adaptér pro připojení na standardní kanálové rozhraní sálových počítačů. Původní servisní program pro čtení datových souborů z disket přes zařízení Consul byl postupně rozšířen o podporu snímače disket ARITMA EC-5075 (s automatickým podáváním disket), čtení souborů operačního systému CP/M (z osmibitových mikropočítačů) a úpravy operačního systému, umožňující na disketách zadávat i samotné dávkové úlohy. Technická specifikacePočítač: EC-1033: střediskový počítač jednotné řady počítačů JSEP-1 (Jednotný systém elektronických počítačů) zemí RVHP, kopie počítačů řady IBM 360. Výrobce SSSR-Kazaň. První střediskový počítač na univerzitě. Cena: cca 30 miliónů Kčs V provozu na MU: 1979-1990 na ÚVT MU (nejprve instalován v zapůjčených prostorách VUT v Laboratoři počítacích strojů na Třídě Obránců míru, od léta 1981 na sále ÚVT v areálu Přírodovědecké fakulty na Kotlářské ulici). Sloužil jak pro potřeby provozu automatizovaných informačních systémů univerzity, tak i pro vědecko-výzkumné výpočty a výuku programování. Hardware: Počáteční sestava: 1x CPU IBM-360 kompatibilní, 512kB RAM, 6x 29MB výměnné disky, 6x 800 BPI MGP, 2x čtečka děrných štítků, 1x děrovač DŠ, 1x děrovač děrné pásky, 2x tiskárna, 1x velkoplošné kreslící zařízení DIGIGRAF, 2x konzola operátora (el.psací stroj). Pozdější rozšíření: 2MB RAM, 14 disků po 29MB, 2x disketové čtečky, 6 terminálů

Software:

Operační systém OS/MFT, později OS/MVT+TSO; překladače Assembler, Cobol, Fortran IV, PL/1, RPG, Pascal, Algol 60

EC-1027

Podle plánů ministerstva školství byla první vlna sálových počítačů koncem osmdesátých let nahrazována modernějšími modely z řady JSEP II, kompatibilní s rodinou IBM 370. Nová řada sálových počítačů byla zpětně kompatibilní na úrovni strojového kódu se svou předchůdkyní a obsahovala rozšíření směrem k posílení výkonu a zlepšení možností interaktivního provozu. Za všechna jmenujme alespoň implementaci mechanismu virtuální paměti a nový typ řízení rychlých periferií, tzv. blokově multiplexní kanál. Univerzitě byl v rámci plánování přisouzen (a v létě 1989 nainstalován) model EC-1027, vyvinutý ve VÚMS Praha a vyráběný v ZPA Čakovice. Samotná centrální jednotka (procesor, operační paměť, kanály pro řízení periferií) jistě představovala výrazný pokrok oproti starému EC-1033 ve výkonu i spolehlivosti. Problém ovšem znamenal fakt, že tyto počítače byly standardně vybavovány výměnnými disky s kapacitou 100 MB nebo 200 MB bulharské výroby, které byly nechvalně známy svojí nespolehlivostí. Po značném úsilí se však podařilo zařídit dovoz repasovaných pevných disků Memorex (4 jednotky po 317 MB) z "kapitalistické ciziny" a tak zajistit odpovídající úroveň celého systému. Součástí sestavy byla také řídící jednotka sériových synchronních a asynchronních linek (tzv. teleprocesor), určená k řízení vzdálených terminálů, a další komplex lokálních terminálů. Do dodávky se také podařilo "vpašovat" několik nedostatkových počítačů TNS AT (kompatibilní s IBM PC AT, vyráběné v JZD Slušovice z komponent dovážených od asijských výrobců).

Operační paměť 8 MB umožňovala provozovat operační systém SVM (odvozený od IBM VM/370) s podstatně lepšími možnostmi interaktivní práce. Základní myšlenkou tohoto systému bylo vytvořit pro každého uživatele virtuální počítač, který je "k nerozeznání" od hardwarového rozhraní počítače reálného. Interaktivní uživatelé pak ve svých virtuálních počítačích provozovali operační systém pro interaktivní práci PTS (v originále IBM Conversational Monitor System, CMS). V jednom z virtuálních strojů běžel dávkový systém OS SVS pro zpracování rutinních úloh. Principiálně i prakticky bylo možné spustit ve virtuálním stroji i další instanci samotného SVM, např. pro testování vlastností jiné verze. V dodávce programového vybavení byl navíc překladač jazyka Fortran 77, později byl pořízen také překladač jazyka C.

Vlastní vývoj podpůrného programového vybavení se zpočátku soustřeďoval na rozvoj distribuovaného sběru a zpracování dat v rámci MU, od přenášení datových médií na ruční (přesněji nožní) pohon k přenášení dat "po drátech". Přítomnost teleprocesoru v sestavě umožnila vyvinout programy pro přenos dat mezi EC-1027 a PDP 11/34 a mezi EC-1027 a PC, připojeným několika různými způsoby, podle vzdálenosti a případného speciálního vybavení osobního počítače.

Mezitím ovšem události podzimu 1989 uvedly do rychlého pohybu spoustu věcí, včetně výpočetní a komunikační techniky. Pád železné opony s sebou strhl postupně veškerá vývozní omezení na pokročilé technologie, takže některé jinak nevyhnutelné fáze vývoje bylo možno přeskočit. Místo postupného vývoje dálkového přenosu dat z domácích komponent a vlastními silami se začalo pracovat na počítačových sítích z komponent, které se daly poměrně snadno zakoupit. Technická specifikacePočítač: EC-1027: střediskový počítač jednotné řady počítačů JSEP-2 zemí RVHP, kompatibilní s IBM-370. Výrobce ZPA Čakovice, ČSSR. Na univerzitě nahradil počítač EC-1033. Cena: cca 13 miliónů Kčs V provozu na MU: 1989-1993 na ÚVT MU (nejprve instalován na sále ÚVT na Kotlářské ulici, v roce 1991 reinstalován na sále na Burešové). Sloužil jak pro potřeby provozu automatizovaných informačních systémů univerzity, tak i pro vědecko-výzkumné výpočty a výuku programování. Hardware: 1x CPU IBM 370 kompatibilní, 8MB RAM, 2x 100MB výměnné disky Aritma + 6x 317MB pevné disky MEMOREX, 4x 1600 BPI magnetické pásky, 3x tiskárny řetězové s diakritikou, 12x terminály, 2x disketové čtečky, 1x polský teleprocesor (16 linek synchro-asynchro 9600 bps)

Software:

Operační systém SVM+OS/SVS+PTS; překladače Assembler, Cobol, Fortran 77, Pascal, C

IBM-3090

Prvním velmi hmatatelným výsledkem pádu omezení exportu pokročilých technologií byla tzv. Akademické iniciativa IBM v Československu, která demonstrovala možnosti moderních technologií (jakkoli v tehdejším pojetí konkrétního výrobce). Na ČVUT v Praze byl instalován sálový počítač řady IBM-3090 a na čtyřech univerzitách (ČVUT, UK Praha, MU v Brně a SVŠT v Bratislavě) byly umístěny čtyři komplexy po 20 terminálech a 10 osobních počítačích řady IBM PS/2 (s operačním systémem OS/2). Ve své době to byl nejvýkonnější počítač ve východním bloku. Co ale bylo daleko důležitější: byl to pro akademickou komunitu první počítač připojený ke globální datové síti. Ještě se nejednalo o Internet, byla to síť EARN/BITNET, síť sálových počítačů IBM (řady 360 a vyšší, včetně kompatibilních klonů a emulací protokolu), která ve svém největším rozkvětu dosáhla přes 3000 propojených uzlů. I když každý z připojených terminálových komplexů (kromě lokálního na ČVUT) měl k dispozici pouze komunikační linku o kapacitě 9600 bitů/s, význam byl průlomový. Síť umožňovala globální elektronickou poštu a tím nás posouvala nejméně na polovinu cesty z počítačového dávnověku do (tehdejší(!)) současnosti.

Inspirace Akademickou iniciativou IBM samozřejmě vedla k úvaze o připojení sálového EC-1027 k síti EARN/BITNET. První experimenty ovšem nebyly příliš povzbuzující. Spustit na klientském terminálu program na čtení elektronické pošty trvalo dlouhé desítky sekund. Program byl totiž napsán v interpretovaném jazyce REXX, jehož vysoká režie na strojích běžných na západ od Šumavy nepůsobila žádné praktické problémy. Technická specifikacePočítač: Terminálové centrum Školícího a konzultačního střediska IBM na ÚVT MU v Brně připojené na vzdálený střediskový počítač IBM-3090 12J umístěný na ČVUT v Praze. Cena: dar firmy IBM (7.7 miliónu USD - ceníková cena celého komplexu pro 4 VŠ) V provozu na MU: 1991-1995 na ÚVT MU na Burešové ulici. Centrum sloužilo pro náročné vědecko-výzkumné výpočty na vzdáleném počítači IBM-3090, pro osobní výpočetní potřebu zaměstnanců MU na lokálních počítačích, pro elektronickou poštu a přístup do mezinárodních počítačových sítí (EARN/Bitnet, od 13.2.1992 Internet). Hardware: 20x interaktivní terminál 3270 počítače IBM-3090 (10x textový, 10x grafický); 10x osobní počítač PS/2 (8x model 55 s 8MB RAM a 60MB HDD, 2x model 70 s 12MB RAM a 120MB HDD) propojené do LAN Token-Ring; komunikační řadič s modemem 14.4 Kbps pro připojení na vzdálený počítač IBM 3090 přes linku 9.6 kbps; 10x tiskárna IBM ProPrinter IIIXL, 1x laserová tiskárna IBM Laserprinter 4019

Software:

Operační systém VM/XA + CMS na IBM 3090; OS/2 s LAN Manager a PC DOS na PS/2. Překladače C/370, PL/I, VS Pascal, Basic, APL, Cobol, Fortran na IBM 3090; C a Pascal na PS/2. Dále statistické balíky, vědecko-technické knihovny, DB2 relační databáze, textové procesory a kancelářský SW, aj.

HDS 6660

Nedlouho po instalaci terminálového komplexu Akademické iniciativy IBM dostala MU nabídku na bezplatnou dodávku repasované centrální jednotky a diskového subsytému počítače HDS 6660 (výrobce Hitachi Data Systems, kompatibilní s IBM/370). Vzhledem k možnostem, které se nabízely, bylo těžko odmítnout. A realita skutečně naplnila očekávání - počítač měl 16 MB operační paměti (maximum dané "čistou" architekturou IBM/370), byl osmkrát rychlejší než EC-1027 na běžných výpočtech a po doplnění akcelerátoru aritmetiky asi 30x rychlejší na vědeckotechnických výpočtech. Přestože měl za sebou kolem 25.000 provozních hodin, neměl žádné poruchy a umožňoval přejít na nepřetržitý provoz, jak si vyžaduje logika počítačových sítí, tehdy ještě umocněná slabostí komunikačních linek. Bez odmlouvání také strpěl připojení periferních zařízení východní provenience, původní to výbavy EC-1027, jako byly řetězové a bubnové rychlotiskárny, magnetické pásky a hlavně klíčový teleprocesor. Tím se vytvořil pozitivní příklad řešení střednědobé inovace klasického výpočetního centra a patrně se i naplnila očekávání výrobce (a dárce).

Linku Brno-Praha, provozovanou pro terminálový komplex Akademické iniciativy IBM se podařilo vybavit speciálními modemy, které vytvořily dva kanály, každý o původní rychlosti 9600 b/s. V jednom zůstal provoz terminálů, přes druhý se HDS 6660 připojil k síti EARN/BITNET jako uzel CSBRMU11. Interaktivní práce s elektronickou poštou na lokálních terminálech byla samozřejmě řádově rychlejší, než tatáž práce přes slabou linku na (výkonnějším) vzdáleném počítači. Tento kanál také začal zajišťovat transport elektronické pošty do vznikající datové sítě MU. Ta již byla koncipována jako součást Internetu, ale zpočátku jí scházelo páteřní spojení, aby s globální sítí mohla komunikovat přímo.

Přímé spojení MU s Internetem přinesl až projekt CESNET (Czech Educational and Scientific NETwork). Pro HDS 6660 byl současně pořízen nezbytný hardware (adaptér pro připojení k lokální síti Ethernet) a nový operační systém (originální IBM VM/SP-370) s podporou protokolu TCP/IP. Sálový počítač (jako jeden z mála na našem území) se stal součástí Internetu jako uzel vm.ics.muni.cz. Spojení s vnějším světem tak obstarávala linka 64 kb/s, o kterou se v té době dělily vznikající sítě MU a VUT. Vzhledem k tomu, že tyto sítě neměly dnešní tisíce uzlů, ani dnešní "hladové" aplikace, byl to opět pro uživatele příjemný posuv k lepšímu. A navíc, v rámci projektu CESNET se většinou dařilo zvyšovat kapacitu páteřních tras tak, aby uživatelé nebyli bržděni v rozletu.

Rychlý rozvoj schopností výpočetních prostředků "lehké váhy", především následníků někdejších minipočítačů s procesory typu RISC a výkonných variant architektury osobních počítačů způsobil, že potřebné aplikace začaly být zvládnutelné na levnější výpočetní technice. Sálové počítače jako specifická kategorie výpočetní techniky si udržovaly (a udržují dodnes) svou pozici především tam, kde je třeba zajistit extrémní množství transakčního zpracování a kde je nákladově neúnosné (byť jen pomyslet na) přeprogramování rozsáhlých aplikací do jiného prostředí. Nic z toho ale nebyl případ Masarykovy univerzity. Ukončení provozu posledního sálového počítače pak urychlilo stěhování ÚVT do budovy na Botanické 68a na konci roku 1995. Technická specifikacePočítač: HDS 6660: střediskový počítač kompatibilní s IBM-370. Výrobce Hitachi Data Systems, Japonsko. Na univerzitě doplnil a posléze nahradil počítač EC-1027. Cena: dar od Hitachi Data Systems Austria V provozu na MU: 1991-1995 na ÚVT MU (instalován na sále ÚVT na Burešové). Sloužil pro potřeby provozu automatizovaných informačních systémů univerzity, pro vědecko-výzkumné výpočty a zejména jako centrální uzel univerzitní terminálové sítě a gateway pro přístup do mezinárodních počítačových sítí. Hardware: centrální jednotka 1x CPU HDS 6660 (3 MIPS, 16MB RAM, IBM 370 kompat.) s diskovým subsystémem HDS 7360 (celkem 2.4GB). Dodán bez dalších periferních zařízení - k počítači byly postupně připojeny periferie počítače EC-1027 (disky, magnetické pásky, teleprocesor, tiskárny, terminály), později i terminály terminálového centra IBM. Připojení do Internetu přes lokální síť ethernet, zpočátku linkou 64 kbps.

Software:

Operační systém SVM, OS/SVS, později originální IBM VM/ESA s podporou TCP/IP; překladače Assembler, Cobol, Fortran 77, C a různý aplikační software.

--Ciba1719 11. 6. 2010, 08:22 (UTC)