IBM Z

La virtualización es obligatoria por defecto en los sistemas IBM Z. La virtualización de primera capa la proporciona el Administrador de recursos del sistema y del procesador (PR/SM) para desplegar una o más particiones lógicas ( LPAR ). Cada LPAR admite diversos sistemas operativos. También se puede ejecutar un hipervisor llamado z/VM como virtualización de segunda capa en las LPAR para crear tantas máquinas virtuales (VM) como recursos estén asignados a las LPAR para soportarlas. La primera capa de virtualización de IBM Z (PR/SM) permite que az machine ejecute un número limitado de LPAR (hasta 85 en el IBM z17). Estas pueden considerarse servidores virtuales "bare metal" porque PR/SM permite dedicar CPU a LPAR individuales. Las LPAR de z/VM asignadas dentro de las LPAR de PR/SM pueden ejecutar un gran número de máquinas virtuales siempre que haya recursos de CPU, memoria y E/S adecuados configurados en el sistema para el rendimiento, la capacidad y el ancho de banda deseados.

Los atributos de hardware y PR/SM de IBM Z permiten modificar dinámicamente los recursos informáticos para satisfacer las demandas de la carga de trabajo. Los recursos de CPU y memoria se pueden agregar al sistema sin interrupciones y las particiones lógicas (LPAR) los asignan, reconocen y utilizan dinámicamente. Los recursos de E/S, como los puertos IP y SAN, también se pueden agregar dinámicamente. Estos se virtualizan y se comparten entre todas las LPAR. El componente de hardware que proporciona esta capacidad se denomina subsistema de canales. Cada LPAR se puede configurar para que "vea" o "no vea" los puertos de E/S virtualizados, estableciendo así el nivel de compartición o aislamiento deseado. Esta capacidad de virtualización permite una reducción significativa de los recursos de E/S gracias a su capacidad para compartirlos y aumentar su utilización.

PR/SM en IBM Z ha obtenido la certificación de seguridad Common Criteria Evaluation Assurance Level (EAL) 5+, ^{[ 4 ]} y z/VM ha obtenido la certificación Common Criteria EAL4+. ^{[ 5 ]}

El hipervisor KVM de Linux también ha sido portado. ^{[ 6 ]}

El procesador Telum II del mainframe IBM z17 se presentó en Hot Chips 2024. ^{[ 7 ]} Se espera que la nueva arquitectura se centre en la aceleración y optimización de la IA. El chip de transistores 43B del Telum II cuenta con una DPU integrada ^{[ 8 ]} y ofrece mejoras marginales con respecto al procesador Telum del z16, con una arquitectura similar, incluyendo soporte para OpenCAPI . ^{[ 7 ]}

El mainframe IBM z16 ^{[ 9 ]} , basado en el procesador Telum , se presentó el 5 de abril de 2022. ^{[ 10 ]} Las instrucciones para IA y redes neuronales se describen en la decimocuarta edición ^{[ 11 ]} de los Principios de Operación de z/Architecture y ediciones posteriores.

• El mainframe IBM z15 (8561), basado en el chip z15, se presentó el 12 de septiembre de 2019. ^{[ 12 ]}
• Introducción técnica del IBM z15 ^{[ 13 ]}
• Guía técnica de IBM z15 ^{[ 14 ]}

El chasis doble z14, lanzado en julio de 2017, ^{[ 15 ]} y el chasis único lanzado en abril de 2018, ^{[ 16 ]} se basan en el chip z14 , un  procesador de 10 núcleos a 5,2 GHz. ^{[ 17 ] [ 18 ]} Un sistema z14 puede tener un máximo de 240 núcleos de Unidad de Procesamiento (PU), 170 de los cuales pueden configurarse según las especificaciones del cliente para ejecutar aplicaciones y sistemas operativos, y hasta 32 TB de matriz redundante de memoria independiente  (RAIM) utilizable , parte de la cual puede configurarse como Memoria Flash Virtual (VFM). Cada PU puede caracterizarse como un Procesador Central (CP), Procesador de Firmware Integrado (IFP), Procesador de Instalación Integrada para Linux (IFL), Procesador de Información Integrado (zIIP), Procesador de Instalación de Acoplamiento Interno (ICF), Procesador de Asistencia del Sistema (SAP) adicional o como repuesto. El enfoque de los sistemas IBM Z es el cifrado generalizado, ya que el procesador z14 cuenta con numerosas funciones de criptografía asistida por hardware (AES, DES, TDES, SHA, generador de números aleatorios). ^{[ 18 ]}

Lanzado el 13 de enero de 2015, ^{[ 19 ] [ 20 ]} el z13 se basa en el chip z13 , un  procesador de 8 núcleos a 5 GHz. Un sistema z13 puede tener un máximo de 168 núcleos de Unidad de Procesamiento (PU), 141 de los cuales se pueden configurar según las especificaciones del cliente para ejecutar aplicaciones y sistemas operativos, y hasta 10,144  TiB (utilizables) de matriz redundante de memoria independiente (RAIM). Cada PU puede caracterizarse como un Procesador Central (CP), Procesador de Firmware Integrado (IFP), Procesador de Instalación Integrada para Linux (IFL), Procesador de Información Integrado z (zIIP), Procesador de Instalación de Acoplamiento Interno (ICF), Procesador de Asistencia del Sistema (SAP) adicional o como repuesto. La función Procesador de Asistencia de Aplicaciones z (zAAP) de los procesadores z/Architecture anteriores ahora es una parte integrada del zIIP del z13. ^{[ 21 ]}

El z Systems z13s (serie 2965) se presentó el 17 de febrero de 2016 ^{[ 22 ].}

Los z13 y z13s introducen una nueva arquitectura vectorial y son los últimos servidores de z Systems que admiten la ejecución de un sistema operativo en modo de arquitectura ESA/390. ^{[ 23 ]}

Esta línea tiene dos generaciones: la primera generación, lanzada en 2010/2011 con 114 modelos de un solo rack ("clase empresarial") y 196 ("clase empresarial"); y la segunda generación, lanzada en 2012/2013, denominada generación 12 de la línea principal, y lanzada con dos líneas de modelos: zBC12 de un solo rack y zEC12 de doble rack.

zEnterprise gen2 (zBC12 y zEC12)

El 8 de abril de 2014, en honor al 50 aniversario del mainframe System/360, IBM anunció ^{[ 24 ]} el lanzamiento de su primera solución de infraestructura convergente basada en tecnología mainframe. Denominada IBM Enterprise Cloud System, ^{[ 25 ]} esta nueva oferta combina hardware, software y almacenamiento de mainframe de IBM en un solo sistema y está diseñada para competir con las ofertas de VCE , HP y Oracle . Según IBM, es el servidor Linux más escalable disponible con soporte para hasta 6000 ^{[ 24 ]} máquinas virtuales en un solo espacio físico. En junio de 2014, IBM anunció ^{[ 26 ]} que había enviado su primer Enterprise Cloud System a Vissensa, un proveedor de servicios gestionados con sede en el Reino Unido.

zEnterprise Business Class 12: El zBC12 es una solución de nivel básico para rack único, presentada en julio de 2013 y disponible en dos modelos de hardware: el H06 y el H13. Está diseñado para el segmento empresarial de gama media y puede configurarse como servidor de virtualización Linux, en una versión denominada Enterprise Linux Server. El H13 cuenta con 18 núcleos de procesador, de los cuales 13 son configurables. El H06 cuenta con nueve, de los cuales seis son configurables.

Presentado en julio de 2013, el zEnterprise BC12 se basa en una versión mejorada del z114, con 18 procesadores zEC12 a 4,2  GHz y hasta 489  GB de RAM. Está disponible en dos modelos, el H06 y el H13, con uno y dos módulos de procesamiento respectivamente. El zBC12 puede conectarse al sistema de expansión zBX. IBM ofrece una versión especial del zBC12 llamada Enterprise Linux Server , ^{[ 27 ]} que ejecuta únicamente hosts Linux sobre su hipervisor z/VM, y está dirigida a grandes migraciones desde instalaciones Linux basadas en x86 .

zEnterprise Enterprise Class 12 : El zEC12 es una solución de gama alta de doble rack y está disponible en cinco modelos de hardware: H20, H43, H66, H89 y HA1. ^{[ 28 ]} El número de modelo se basa en la cantidad de núcleos disponibles para las cargas de trabajo del cliente. Los núcleos adicionales se reservan como repuestos, SAP e IFP.

Presentado en agosto de 2012, el zEnterprise EC12 se basa en el chip zEC12 , un procesador z/Architecture de  5,5 GHz con 8 núcleos y ejecución fuera de orden basado en CISC . El zEC12 puede tener un máximo de 120 núcleos, 101 de los cuales son configurables por el cliente para ejecutar sistemas operativos y aplicaciones. ^{[ 29 ]} El número máximo de núcleos disponibles en un modelo particular del zEC12 se indica mediante el nombre del modelo. Por ejemplo, el H20 tiene hasta 20 núcleos que se pueden solicitar para uso directo del cliente, además de núcleos de repuesto y un tipo especial de núcleo de procesador de E/S, el Procesador de Asistencia del Sistema. Cada núcleo puede caracterizarse como un Procesador Central (CP), un procesador de Instalación Integrada para Linux (IFL), un Procesador de Asistencia de Aplicaciones z (zAAP), un Procesador de Información Integrada z10 (zIIP), un procesador de Instalación de Acoplamiento Interno (ICF) o un Procesador de Asistencia del Sistema (SAP) adicional. El zEnterprise EC12 permite hasta 3 TB (utilizables) de memoria redundante de matriz independiente (RAIM). 

El EC12 tiene una capacidad total un 50 % superior a la del z196 (hasta 78.000 MIPS) y es compatible con la ejecución transaccional y Flash Express, unidades SSD integradas que mejoran la paginación y cierto rendimiento de E/S.

Esta generación de servidores Z admitía más memoria que los sistemas de la generación anterior y podía tener hasta 64 procesadores centrales (CP) por bastidor. El rendimiento del procesador z10 de velocidad completa era hasta un 62 % más rápido que el del servidor z9, según el anuncio de IBM sobre el z10, e incluía estas otras características:

• Un 50 % más de rendimiento y un 70 % más de capacidad útil. El nuevo  procesador de 4,4 GHz se diseñó para gestionar cargas de trabajo intensivas en CPU y admitir la consolidación de servidores a gran escala en el mainframe.
• Gestión y capacidad justo a tiempo: monitorización de múltiples sistemas basada en las definiciones de Capacity Provisioning y Workload Manager (WLM). Cuando se cumplen las condiciones definidas, z/OS puede sugerir cambios de capacidad para su activación manual desde la consola de az/OS, o bien el sistema puede añadir o eliminar capacidad temporal automáticamente y sin intervención del operador. ^{[ 35 ]}

Entre los modelos específicos de esta familia se incluyen:

• El Z10 Business Class (serie 2098) se presentó el 21 de octubre de 2008.
• z10 Enterprise Class (serie 2097), presentado el 26 de febrero de 2008.

En julio de 2005, IBM anunció una nueva familia de servidores, la familia System z9 , con los servidores IBM System z9 Enterprise Class (z9  EC) e IBM System z9 Business Class (z9  BC). Los servidores System z9 ofrecían:

• Mayor flexibilidad en los servidores de clase empresarial para personalizar y dimensionar la capacidad de los procesadores de propósito general (CP) que residen en el servidor. Los  servidores z9 EC ofrecían cuatro configuraciones de subcapacidad diferentes cuando se ejecutaban con ocho o menos procesadores de propósito general.
• Motores zIIP . El zIIP está diseñado para que un programa pueda trabajar con z/OS y ​​enviar todo o una parte de su trabajo de Bloque de Solicitud de Servicio (SRB) al zIIP para ayudar a liberar capacidad en el procesador de propósito general, lo que puede dejarlo disponible para su uso por otras cargas de trabajo que se ejecutan en el servidor.
• MIDAW (Modified Indirect Data Address Word) ofrece una alternativa para la creación de programas de canal. Está diseñado para mejorar el rendimiento de las aplicaciones FICON nativas que utilizan conjuntos de datos de formato extendido (incluidos DB2 y VSAM), optimizando la utilización del canal, reduciendo la sobrecarga y mejorando los tiempos de respuesta de E/S.
• CP Assist for Cryptographic Functions (CPACF) viene preinstalado en todos los procesadores CP e IFL para admitir el cifrado de clave abierta. CPACF se mejoró para los procesadores System z9 para incluir compatibilidad con el Estándar de Cifrado Avanzado (AES) para claves de 128 bits, el Algoritmo de Hash Seguro-256 (SHA-256), y ofrece DES, Triple DES y SHA-1.

Entre los modelos específicos de esta familia se incluyen:

• z9 Business Class (serie 2096), sucesor de los modelos z890 y z990 (el más pequeño de 2006).
• La serie z9 Enterprise Class (serie 2094), presentada en 2005, inicialmente como z9-109, dio inicio a la nueva línea System z9.

Anunciado el 3 de octubre de 2000 y disponible el 18 de diciembre, el eServer zSeries 900 (o z900, para abreviar) fue el primero en incorporar la extensión z/Architecture de 64 bits de la arquitectura ESA/390 , manteniendo la compatibilidad con los programas de direccionamiento de 31 y 24 bits de la arquitectura System/360 de 1964.

Los 12 o 20 procesadores Blue Flame ^{[ 36 ]} del sistema , de los cuales hasta 16 podrían usarse como procesadores centrales, están contenidos en un módulo multichip con 101 capas vitrocerámicas y 4226 pines de E/S. Cada procesador tiene 47 millones de transistores en 177 ^mm²  . En comparación con el S/390 G6 anterior, la caché L1 del Blue Flame se duplica al dividirla en 256+256 KB I+D y la caché L2 se duplica a 32 MB. El ancho de banda de E/S periféricas se ha triplicado a 24 GB/s, mientras que la memoria principal tiene un ancho de banda de 70 GB/s, una latencia de 150 ns y una capacidad de hasta 64 GB. ^{[ 37 ]} Con una arquitectura de 7 etapas, el Blue Flame inicialmente alcanzó 769 MHz con un proceso de 180 nm, y tras el cambio a silicio sobre aislante en mayo de 2002 llegó a 917 MHz, con un consumo de 38 vatios. ^{[ 38 ] [ 39 ]}   

En 2002, IBM lanzó el z800 , un mainframe de gama baja con cinco procesadores Blue Flame a 625  MHz, de los cuales hasta cuatro pueden ser procesadores centrales, todos compartiendo una caché L2 de 8 MB. El ancho de banda de E/S es de 6 GB/s y la capacidad de memoria es de hasta 32 GB. ^{[ 40 ]}

Los mainframes z990 completamente rediseñados para la gama media y alta estuvieron disponibles en junio y octubre de 2003, respectivamente. ^{[ 41 ]} Con los primeros procesadores CMOS superescalares para mainframes de IBM , un chip de doble núcleo contenía 121 millones de transistores en 266 mm ² y se fabricó en un proceso de 130 nm, consumiendo 55 vatios a 1,2 GHz en el z990. ^{[ 42 ]} Cada núcleo contenía un coprocesador criptográfico compatible con el Estándar de Cifrado de Datos y SHA-1 . ^{[ 43 ] [ 42 ]}   

El z990 contenía hasta 48 núcleos, de los cuales hasta 32 estaban habilitados como procesadores centrales. Para soportar este aumento, el z990 fue el primer mainframe de IBM con un acceso a memoria no uniforme , ya que sus procesadores y memoria se agruparon en hasta cuatro módulos "book", cada uno de los cuales también contenía una caché L2 de 32 MB. ^{[ 44 ]} También fue el primero en ser capaz de desambiguación de memoria especulativa . ^{[ 42 ]} El ancho de banda máximo de E/S y la capacidad de memoria se cuadruplicaron, a 96 GB/s y 256 GB respectivamente, al igual que el número de canales de E/S mediante la introducción de los subsistemas de canal lógico cuádruples (LCSS). Cada instancia de un sistema operativo puede acceder a no más de un LCSS, preservando así el límite de 256 canales por sistema operativo. ^{[ 45 ]} El número de particiones lógicas se duplicó a 30, y la distancia máxima de Parallel Sysplex aumentó a 100  km. Un sistema operativo tardó un tiempo en aprovechar al máximo el z990, ya que z/OS y ​​z/VM solo obtuvieron soporte para 24 procesadores en septiembre de 2004, y para 32 procesadores en junio de 2005 para z/OS y ​​en junio de 2007 para z/VM. ^{[ 46 ] [ 47 ]}

En mayo de 2004, el z800 fue sucedido por el z890 . La capacidad de memoria y el número de núcleos se mantuvieron sin cambios con respecto al z800, pero los procesadores eran los mismos que en el z990, excepto que funcionaban a 1,0  GHz. El tamaño de la caché L2 era de 32 MB, y el subsistema de E/S admitía dos LCSS y un ancho de banda de 16 GB/s. ^{[ 40 ]}

En 2004, IBM amplió la idea de procesadores restringidos de menor costo (introducidos por primera vez en 2000 en forma de IFL , para uso exclusivo de Linux en IBM Z ) que no tienen permitido ejecutar los sistemas operativos tradicionales de mainframe ( z/OS , z/VM , z/VSE y z/TPF ), con la adición del z Application Assist Processor dedicado al procesamiento de Java y XML . El IFL y el zAAP son físicamente iguales a los procesadores centrales, pero IBM cobra tarifas más bajas por su uso. En 2006, se agregó otro tipo de procesador restringido, el z Integrated Information Processor , en el System z9 .

Los sistemas IBM zSeries se basaban en los chips z/Architecture , los procesadores multinúcleo z/Architecture basados ​​en CISC con ejecución fuera de orden . El número máximo de núcleos disponibles en un modelo específico del zEC12 se indica mediante el nombre del modelo. Por ejemplo, el H20 dispone de hasta 20 núcleos que se pueden solicitar para uso directo del cliente, además de núcleos de reserva y un tipo especial de núcleo de procesador de E/S, el Procesador de Asistencia del Sistema. Cada núcleo puede clasificarse como Procesador Central (CP), Procesador de Instalación Integrada para Linux (IFL), Procesador de Asistencia de Aplicaciones z (zAAP), Procesador de Información Integrada z10 (zIIP), Procesador de Instalación de Acoplamiento Interno (ICF) o Procesador de Asistencia del Sistema (SAP) adicional.

Los z15, z14, z13, zEC12, zBC12, z114 y z196 admiten los sistemas operativos de IBM: z/OS , z/VM , z/VSE y z/TPF . Otros sistemas operativos disponibles incluyen Linux en IBM Z , como Red Hat Enterprise Linux 6 y SUSE Linux Enterprise Server 11. [ ^{53 ] En} noviembre de 2011, IBM introdujo la compatibilidad con Microsoft Windows Server 2008 a través de blades basados ​​en procesadores x86 que se conectan a IBM zEnterprise BladeCenter Extension (zBX). El zBX también admite IBM WebSphere DataPower Integrated Appliance XI50 para zEnterprise (DataPower XI50z).

El sistema zEnterprise admite una extensión opcional zEnterprise BladeCenter (zBX). Esta infraestructura adicional admite conmutadores de rack redundantes , fuentes de alimentación redundantes, ventiladores adicionales y chasis IBM BladeCenter . Este chasis adicional permite integrar y administrar servidores blade POWER7 y x86 desde el mainframe. ^{[ 54 ]} Una instalación de gameframe en Hoplon Infotainment es un ejemplo de mainframe híbrido.

El zBX admite hasta 112 módulos blade. ^{[ 55 ]} El zBX y el servidor System Z están conectados mediante una conexión Ethernet de 10 Gigabit segura y redundante , que proporciona una red de datos privada. También hay una conexión Ethernet de 1 Gigabit para la administración.

El Administrador de Recursos Unificado de zEnterprise (zManager) permite virtualizar las plataformas zBX compatibles en un único sistema para su gestión. También permite priorizar ciertas cargas de trabajo en el sistema. El Administrador de Recursos puede supervisar las distintas plataformas en busca de cuellos de botella o fallos y modificar el sistema general para su recuperación, manteniendo un nivel de calidad de servicio especificado . ^{[ 56 ]}

Los modelos zEC12 y z196 admiten refrigeración líquida externa. Los clientes tienen la opción de adquirir su mainframe con un intercambiador de calor refrigerado por agua. ^{[ 57 ]}

Cada PU (unidad de procesamiento) adquirida se caracteriza por pertenecer a uno de varios tipos:

• CP : Procesador central; Los procesadores estándar. Para su uso con cualquier sistema operativo y aplicaciones de usuario compatibles.
• IFL : Instalación integrada para Linux ; utilizada por Linux y para el procesamiento de z/VM en apoyo de Linux. No es posible iniciar sistemas operativos distintos de z/VM o Linux en una IFL.
• zAAP : Procesador de asistencia a aplicaciones ; se utiliza en z/OS para cargas de trabajo específicas, incluidas las funciones de IBM JVM y XML System Services. A partir del z13, la funcionalidad zAAP se integra con los procesadores zIIP (zAAP en zIIP).
• zIIP : Procesador de información integrado ; utilizado en z/OS para cargas de trabajo específicas, que incluyen varios servicios del sistema XML, descarga de IPSec, ciertas partes de IBM DB2 DRDA, esquema en estrella, IBM HiperSockets para mensajes grandes y la arquitectura escalable IBM GBS para informes financieros.
• ICF : Instalación de acoplamiento interno ; se utiliza para la agrupación en clústeres de z/OS, ejecutando exclusivamente el código de control de la instalación de acoplamiento (CFCC).
• SAP : Procesador de asistencia del sistema ; descarga y gestiona las operaciones de entrada/salida.
• IFP : Procesador de firmware integrado; reservado para la gestión de la nueva generación de adaptadores PCIe desde zEC12/zBC12.
• Repuestos : reservados exclusivamente para proporcionar conmutación por error en caso de fallo de un procesador (CP, IFL, zAAP, zIIP, ICF, SAP o IFP).

También es posible ejecutar una carga de trabajo compatible con zAAP en procesadores zIIP si no hay zAAP habilitados. IBM no aplica cargos de software a las tareas que se ejecutan en procesadores zAAP y zIIP.

La adición de IFL, zAAP, zIIP, ICF, SAP o IFP no cambia la configuración de capacidad del sistema ni su clasificación MSU , solo lo hacen los CP.