System i5 (früherer Name AS/400 oder eServer iSeries) ist eine Computer-Reihe der Firma IBM. Sie gehört zu den Minirechnern, wird hauptsächlich kommerziell verwendet und bietet eine breite Schicht an Anwendungsprogrammen. Der Begriff Minirechner ist heute (2006) irreführend, es gibt jedoch den Begriff Midrange-Rechner, der sich Mitte der 1980er Jahre bis Ende der 1990er Jahre etablierte. Hiermit ist die Größe zwischen PCs und Mainframes gemeint. Die aktuellen Systeme i5 sind skalierbar, das heißt man kann diese als relativ kleine Maschine betreiben aber auch mit Großrechner-Größe. Dabei laufen Anwendungen, die mehrere tausend Benutzer bedienen können. Das im Jahre 2006 grösste verfügbare System i5 kann bis zu 64 Power5-Prozessoren enthalten, bis zu 2 TB RAM haben und bis zu 381 TB Plattenspeicher verwalten..
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Preisbeispiele
Beispiel 1 (2004): Der Preis für ein i595-System Standard-Edition ohne RAM, ohne Festplatten, ohne Betriebssystem mit 16 aktiven Prozessoren (und 16 Prozessoren weitere zuschaltbar (CUoD)) war 990.000,00€ Listenpreis.
Beispiel 2 (2006): Der Preis für ein i595-System Standard-Edition mit 1974 GB Plattenspeicher, 64 GB RAM, 16 Power5-Prozessoren, i5/OS für alle Prozessoren betrug Anfang 2006 rund 2.190.000, €.
Geschichte
1986 initiierte IBM das Projekt "Silverlake" unter Leitung von Frank G. Soltis, Chef-Entwickler bei IBM in Rochester und Professor für Computer-Engineering an der Universität von Minnesota. Soltis entwickelte die fünf fundamentalen Design-Konzepte der AS/400 (siehe unter "Eigenschaften").
Die AS/400 (AS = Amazon Series) wurde am 20. Juni 1988 als gemeinsame Weiterentwicklung von System/S36 und System/38 auf den Markt gebracht. Genauer gesagt handelte es sich um den Nachfolger der S/38 und war zu dieser sogar objektcodekompatibel, d.h. bisherige S/38-Anwendungen konnten ohne oder mit nur geringen Modifikationen wiederverwendet werden. Die /36-Anwendungen konnten in einem speziellen Modus unverändert laufen (Befehl: STRS36), was aber zu Geschwindigkeitseinbußen führen konnte, jedoch viele Anwender dazu bewog, auf die AS/400 zu wechseln. Im Jahre 2000 wurde die AS/400 in iSeries umbenannt, im Jahre 2003/4 wurde der Name iSeries i5 geprägt, und seit 2006 gibt es die Modelle IBM System i5. Die neuen Modelle haben auch wesentlich erweiterte Möglichkeiten, wie z.B. den Betrieb von Linux und Unix (AIX), Lotus Domino, Java, den Einsatz als Web-Server. Fast alle TCP/IP-Server können auch unter i5/OS laufen (wie z.B. SNMP, FTP, DNS, Telnet, SMTP, POP3, LDAP, VPN).
Die ersten Modelle waren die sogenannten B-Modelle (B10, B20, B30, B35, B40, B50), danach folgten die D-, E- und F-Modelle. IBM ging danach zu numerischen Modellbezeichnungen über. In der Neuen Deutschen Pinakothek in München befindet sich ein Modell 520, welches im Jahre 2000 einen Design-Preis erhielt.
Eigenschaften
Alle Programme, die 1988 liefen, laufen auch heute noch, obwohl sich die Hardware und die Software (Betriebssystem) gravierend veränderten. Erreicht wurde dies durch fünf grundlegende Konzepte der AS/400:
Objektbasiertheit
Objektbasiert ist nicht in jedem Falle gleichzusetzen mit dem Begriff objektorientiert, wie er bei Programmiersprachen häufig gebraucht wird. Grundsätzlich wird jedes Element im System - ob Bibliothek, Benutzerprofil, Gerätekonfiguration etc. - als Objekt mit bestimmten Funktionen und Attributen angesehen. Ein Objekt gliedert sich in einen Header und in die eigentlichen Informationen, wobei der Header das Objekt allgemein beschreibt (z.B. durch Eigentumsrechte, Name, Objektart, Schnittstellen). So wird durch den Header z.B. definiert, auf welche Art und Weise das Objekt bearbeitet werden kann. So verfügen Objekte über Eigenschaften (oder Parameter), die verändert werden können. Nicht definierte Eigenschaften können nicht angelegt oder geändert werden. Beispielsweise kann einem Objekt "Benutzerprofil" nicht die Eigenschaft "Farbe" angehängt oder modifiziert werden. Dateien sind ebenso stets ein Objekt. Reine Textdateien gibt es nur zur Emulation von Kompatibilitäten mit anderen Betriebssystemen; in der Regel ist eine AS/400-Datei aber ein Datenbankobjekt.
Relationale Datenbank DB2/400
Die relationale Datenbank ist fest in das Betriebssystem integriert. Es gilt: "ohne Betriebssystem keine Datenbank und umgekehrt". Die DB2/400 bietet eine hohe Funktionalität und Leistung, weshalb sie zu den führenden Datenbanksystemen gehört. Durch die feste Integration ist keine weitere Berechtigungsverwaltung nötig. Durch die permanente Weiterentwicklung durch IBM ist diese Datenbank heute auch für eine Vielzahl von externen Schnittstellen, wie JDBC (Java), ODBC, FTP o.ä. offen.
Die Datenbank hatte am Anfang (1988) gar keinen Namen, wurde später DB2/400 genannt und heißt seit iSeries DB2/UDB (Universal Database).
Einstufiger Speicher
Der Arbeitsspeicher und der Festplattenspeicher werden zu einem großen virtuellen Speicher zusammengefasst, das heißt, der Adressraum ist durchgängig beschreibbar.
Somit gibt es keine Segmentierung des Adressraums, die Programme nutzen während der Ausführung absolute Adressen. Wenn ein Objekt bearbeitet wird, existiert keine vollständige Kopie im Arbeitsspeicher, sondern es werden nur Teile (sog. "Pages") geladen. Wird ein Objekt gelöscht, markiert das System den darauf zeigenden Pointer als ungültig und nicht wiederverwendbar, so dass hier das Ausnutzen von Sicherheitslücken unterbunden wird.
Kenner der Windows- oder Unix-Systeme müssen sich das Konzept so vorstellen: Der Hauptspeicher wird als Read-Cache für die Festplatten verwendet, alle Festplatten stellen eine Art "Auslagerungsdatei" dar, in der alle Objekte (temporär oder permanent) abgelegt werden. Diese Daten werden beim Systemstart nicht gelöscht, so dass "permanente" Objekte wieder zur Verfügung stehen.
Durch die einstufige Speicherverwaltung ist für den Anwender (und auch für das Betriebssystem) nicht nachvollziehbar, welche Objekte auf welcher Platte abgelegt werden. Vorteilhaft ist, dass sich der Anwender nicht um eine Aufteilung des Plattenplatzes kümmern muss. Bei geringem Plattenspeicher muss dieser nur erweitert werden, um die Verteilung der Daten kümmert sich das System. Die AS/400 hatte von Anfang an das sogenannte RAID-Prinzip integriert. Bei Ausfall einer Platte kann das System durch die checksum-Methode fehlende Daten innerhalb des Plattenstapels ermitteln. Bei Ausfall von mehr als einer Platte ist allerdings diese Berechnung nicht mehr möglich. Daher ist für Hochverfügbarkeitsumgebungen eine Plattenspiegelung ratsam, welche auch Controller- und Bus-übergreifend möglich ist. Defekte Magnetplatten konnten seit der Betriebssystemversion 3.2 während des laufenden Betriebs gewechselt werden. Dies wird auch als Hot-Swapping bezeichnet.
Die iSeries war von Anfang an auf einen 128-Bit-Adressraum ausgelegt. Die ersten Prozessoren (CISC-Eigenentwicklungen von IBM) waren 48-Bit-Bipolar-Systeme, Ende 1994 stieg IBM auf die 64-Bit-POWER-Prozessoren um. Derzeit werden im Betriebssystem 80 Bit für die Adressierung verwendet (unabhängig von der CPU-Architektur), ein Umstieg auf 128 Bit ist mit einfachen Mitteln machbar.
Der 128-Bit-Adressraum erlaubt eine direkte Adressierung von 18 Quintillionen Bytes. Bei einem Wechsel der Prozessorarchitektur auf 128-Bit-CPUs ist durch das objektbasierte Konzept und dem Vorhandensein von Objektcode in den Programmen ein problemloser Umstieg möglich, siehe nachfolgendes Kapitel. Systemintern sind alle Pointer 16 Byte breit.
Lizenzierter Interner Code
Der lizenzierte interne Code (auch LIC genannt) ist das Herzstück jeder AS/400, da diese Software-Komponente zwischen der Hardware und der Anwendungssoftware vermittelt (das Betriebssystem OS/400 wird hier als Anwendungssoftware angesehen). Nur dieser LIC kann eine Hardware direkt ansprechen, und er bietet der Anwendungssoftware alle nötigen Programmierschnittstellen zur Verwendung. Es kann keine Funktion unter Umgehung dieser APIs verwendet werden, und diese prüfen neben Plausibilität auch Berechtigungen. Dies ist auch ein Grund, warum OS/400 auf der gleichen Hardware minimal langsamer als beispielsweise AIX ist, da diese Prüfungen Rechenzeit benötigen.
Bei einem Hardware-Wechsel ändert IBM diesen internen Code, behält die Schnittstellen aber bei, so dass die Anwendungsprogramme nicht modifiziert werden müssen. Bei gravierenden Änderungen in der Hardware (Wechsel der CPU-Architektur) wird weiterhin auf die in den Programmen üblicherweise vorhandene Zwischencode-Schicht zurückgegriffen. In einem Programmobjekt ist nicht nur ein (fast) direkt ausführbarer Code enthalten, sondern auch ein Objektcode. Ruft man ein Programm auf, welches für eine andere CPU erstellt wurde, erkennt dies das Betriebssystem und wandelt das Programm automatisch um. Auf diese Weise wurde auf der iSeries der Wechsel von proprietären 48-Bit-CISC-Prozessoren auf 64-Bit-RISC-Prozessoren vollzogen. Die Anwender haben auf dem alten System alle Programme auf ein Band gesichert und auf dem neuen System zurückgeladen. Den Rest erledigte das Betriebssystem.
Übrigens kann dieser hardwareunabhängige Objektcode aus dem Programmobjekt entfernt werden, um Speicherplatz zu sparen. Dann muss aber das Programm unter Verwendung des Quellcodes neu umgewandelt werden, wenn es eine neue Hardware-Architektur gibt.
Diese Möglichkeit der hardwareunabhängigen Software ist in der IT-Branche recht einzigartig, da hier nicht ein menschenlesbarer Quelltext mit der (oft ja kommerziell vertriebenen) Software mitgegeben werden muss.
Hardware Integration
Spezielle Aufgaben werden nicht vom Hauptprozessor direkt, sondern von Spezialprozessoren durchgeführt, was den Durchsatz extrem erhöht:
- IOP (Input/Output-Prozessor)
Die entsprechenden Adapterkarten (IOAs) für Netzwerk, Festplatten etc. werden über diese IOPs angesteuert und entlasten somit den Hauptprozessor. Aufgrund der steigenden Prozessorleistung und schnellerer Busssysteme (z.B. PCI-X) geht IBM wieder dazu über, IOPless IOAs anzubieten.
- Kryptografie Co-Prozessoren (optional)
Für die Ver-/Entschlüsselung gibt es eigene Co-Prozessoren auf PCI oder PCI-X Adapterkarten, welche ebenfalls den Vorgang beschleunigen und den Hauptprozessor entlasten.
Betriebssystem OS/400 - i5/OS
Das OS/400 (OS = Operating System), ab Version 5 Release 3 (V5R3) i5/OS genannt, ist ein herstellerspezifisches (andere Bezeichnung: proprietäres) Betriebssystem, das grundsätzlich nur auf dieser Hardware von IBM lauffähig ist. Es kann aber auch in einer Partition auf einem eServer pSeries (p5) betrieben werden. Neben dem integrierten Datenbankverwaltungssystem bietet das OS/400 u.a. integrierte Sicherheitsfeatures und Netzwerkunterstützung. Viele Systemelemente sind hier in einer Umgebung zusammengefasst. Das i im Namen der iSeries bedeutet laut IBM integrated, da die Integration verschiedener Software-Elemente wie Datenbank, Sicherheitsverwaltung, Betriebssystem, Programmierumgebung etc. die Anwendung und Administration vereinfacht.
Die iSeries gilt als ein sehr stabiles System; in vielen Firmen laufen diese Systeme rund um die Uhr ohne Systemabstürze. Gemeinsam mit der vergleichsweise hohen Bedienerfreundlichkeit ergibt das einen niedrigen TCO-Wert. Über Viren- und Trojanerangiffe ist bisher nichts bekannt. In großen Unternehmen betreut oft ein einziger Administrator eine iSeries, die mehreren Tausend Anwendern Daten und Programme bereitstellt.
Neben dem Betriebssystem OS/400 laufen auch GNU/Linux und AIX nativ auf der iSeries. Zusätzlich ist es möglich, über sogenannte IXS-Karten (Integrated xSeries Server for iSeries) sowie IXA-Adapter (Integrated xSeries Adapter) und deren x86-Architektur Windows auf die Hardware-Ressourcen der Maschine zuzugreifen zu lassen.
Hardwarefakten
Prozessoren in AS/400, iSeries, i5
Die iSeries verwendet heutzutage IBM POWER-Prozessoren. Dieser RISC-Mikroprozessor hat eine Verarbeitungsbreite von 64-Bit und stammt ursprünglich von IBM. Später wurden Derivate dieser Prozessorarchitektur auch von anderen Firmen lizenziert bzw. weiterentwickelt (u.a. Apple). Die Prozessormodelle SStar und POWER 5/5+ sind hyperthreadfähig (nicht POWER4!), d.h. sie können simultan zwei Threads abarbeiten. Die POWER 4/5/5+-Modelle enthalten zwei Prozessorkerne in Core. Sie sind darüber hinaus auch als Multichip-Module (MCM) erhältlich und haben hier 4 POWER-Prozessoren (8 Cores) bzw. 8 POWER-Prozessoren (16 Cores) auf einem MCM.
| Prozessorbezeichnung | Jahr | Prozessortakt | Server-Modelle |
|---|---|---|---|
| Cobra (A10) | Seit 1995 | 55 oder 75MHz | Modell: 4xx, 5xx |
| Muskie (A25/A30) | Seit 1995 | 125 oder 154MHz | Modell: 53x |
| Apache (RS64) (A35) | Seit 1997 | 125MHz | Modell: 6xx, 150 |
| NorthStar; (RS64 II) | Seit 1998 | 200, 255 oder 262MHz | Modell: 170, 250, 7xx |
| Pulsar (RS64 III) | Seit 1999 | 450MHz | Modell: 270, 820 |
| IStar | Seit 2000 | 400, 500, 540 oder 600MHz | Modell: 820, 830, 840, SB2, SB3 |
| SStar (RS64 IV) | Seit 2001 | 540, 600 oder 750MHz | Modell: 270, 800, 810, 820, 830, 840 |
| POWER 4 | Seit 2002 | 1,3 GHz | Modell: 890 |
| POWER 4 | Seit 2003 | 1,1 oder 1,3GHz | Modell: 825, 870 |
| POWER 5 | Seit 2004 | 1,5 oder 1,65 GHz | Modell: i5-520; i5-550; i5-570; i5-595 |
| POWER 5 | Seit 2006 | 1,9 GHz | Modell: i5-595 |
| POWER 5+ | Seit 2006 |
1,9 GHz 2,2 GHz |
Modell: i5-520, i5-550 Modell: i5-570 |
Modelle der AS/400, iSeries, i5 Systeme
Die IBM hat ihre Maschinen immer in Modellen gruppiert, die jedes Jahr leistungsstärker wurden. Die Modellbezeichnung änderte sich im Laufe der Jahre von Buchstabenbeginnen in reine Zahlen. Die Prozessorgruppe ist hier mit aufgeführt, weil sie Aufschluss über die Kosten des Betriebssystems und der Lizenzprogramme gibt. Je höher die Zahl, umso teuerer auch das Betriebssystem. Der CPW-Wert ist die Masseinheit der Leistungsfähigkeit einer AS400. Je höher die Zahl, umso schneller und leistungsfähiger ist der Rechner. Das Release ist eine Mindestanforderung auf der entsprechenden Hardware. Neuere Releases funktionieren oft bis zu einem gewissen Grad.
| Modellbezeichnung | Jahr | Prozessorgruppe | Base - CPW | OS/400 Release | ||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| B10,B20,B30,B35,B40,B45,B50,B60,B70 | 1988, 1989 | P10, P20 | 2,9 - 20 | V1R1 - V2R1 | ||||||
| C04,C06,C10,C20,C25 | 1990 | P10 | 3,1 - 6,1 | V1R1 - V2R1 | ||||||
| D02,D04,D06,D10,D20,D25,D35,D45,D50,D60,D70,D80 | 1991 | P10,P20,P30 | 3,8 - 56,6 | ? | V2R2, V2R3 | E02,E04,E06,E10,E20,E25,E35,E45,E50,E60,E70,E80,E90,E95 | 1992 | P10,P20,P30,P40 | 4,5 - 116,6 | ? |
| F02,F04,F06,F10,F20,F25,F35,F45,F50,F60,F70,F80,F90,F95,F97 | 1993 | P05,P10,P20,P30,P40 | 5,5 - 177,4 | ? | V2R3 | P01, P02, P03 | 1993, 1994, 1995 | P05 | 7,3 - 16,8 | ? |
| 150 | 1996 | P05 | 10,9 - 35,0 | V4R1 | ||||||
| S10, S20, S30, S40 | 1997 | P05, P10, P20, P30, P40, P50 | 45,4 - 4550 | V4R1, V4R2, V4R3 | ||||||
| SB1, SB2, SB3 | 1997, 2000 | P30, P40 | 1794 - 16500 | V4R1, V4R3 | ||||||
| 10S, 100, 135, 140 | 1995, 1993 | P05, P10, P20 | 17,1 - 65,6 | ? | ||||||
| 170 | 1998 | P05,P10,P20, | 30 - 1090 | V4R2 | ||||||
| 200, 20S, 236 | 1994 | P05, P10 | 7,3 - 17,1 | V3R0M5 (bei Modell 236:V3R2) | ||||||
| 250 | 2000 | P05 | 50 - 75 | V4R5 | ||||||
| 270 | 2000 | P05, P10, P20 | 50 - 2350 | V4R5 oder V5R1 | ||||||
| 300, 30S, 310 | 1994 | P10,P20,P30,P40 | 11,6 - 177,4 | V3R0M5 - V3R2 | ||||||
| 400, 40S, 436 | 1995 | P05, P10 | 13,8 - 91,0 | V3R6 | ||||||
| 500, 50S, 510, 530, 53S | 1995 | P10, P20, P30, P40 | 18,7 - 650 | V3R6 - V4R3 | ||||||
| 600, 620, 640, 650 | 1997 | P05, P10, P20, P30, P40, P50 | 22,7 - 4550 | V4R1 - V4R3 | ||||||
| 720 | 1999 | P10,P20,P30 | 240 - 1600 | V4R3 - V5R1 | ||||||
| 730 | 1999 | P20,P30,P40 | 560 - 2890 | V4R3 - V5R1 | ||||||
| 740 | 1999 | P40,P50 | 3660 - 4550 | V4R3 - V5R1 | ||||||
| 800 | 2003 | P05,P10 | 300 - 950 | V5R2 | ||||||
| 810 | 2003 | P10, P20 | 750 - 2700 | V5R2 | ||||||
| 820 | 2000, 2001 | P05,P10,P20,P30,P40 | 100 - 3700 | V4R5, V5R1 | ||||||
| 825 | 2003 | P30 | 3600 - 6600 | V5R2 | ||||||
| 830 | 2000, 2002 | P20,P30,P40,P50 | 1850 - 7350 | V4R5, V5R1 | ||||||
| 840 | 2000,2001,2002 | P40, P50 | 10000 - 20200 | V4R5, V5R1 | ||||||
| 870 | 2002 | P40,P50 | 7700 - 20000 | V5R2 | ||||||
| 890 | 2002 | P50, P60 | 20000 - 37400 | V5R2 | ||||||
| 520 | 2004 - 2006 | P05, P10, P20 | 500 - 7100 | V5R3, V5R4 | ||||||
| 550 | 2004 - 2006 | P20 | 3300 - 14000 | V5R3, V5R4 | ||||||
| 570 | 2004 - 2006 | P30, P40 | 3300 - 58500 | V5R3, V5R4 | ||||||
| 595 | 2004 - 2006 | P50, P60 | 24500 - 184000 | V5R3, V5R4 |