主机技术

引言

几十年来，大型机技术一直是电子行业不可或缺的一部分，并在信息技术的飞速发展中发挥了重要作用。这些有弹性、可靠的平台以前所未有的性能和可管理性加速了从医学到经济学等各行业的关键应用。在本深入调查中，我们将深入探讨大型机技术的复杂性，研究其架构、历史、基本组成部分以及在现代数字世界中的持续适用性。

大型机技术的发展

起源和初步进展

20世纪20年代，计算设备被引入，用于处理复杂的计算和信息处理，大型机技术由此应运而生。20世纪60年代，第一台大型机诞生，例如IBM的System/360，它预示着从打孔卡时代向更强大的编程架构的巨大转变。大型、集中式构建和多功能性是这些计算设备的显著特征。

大型机的现代时代

随着技术的发展，大型机不断进步，增加了虚拟化、更强的处理能力和更大的存储容量。21世纪，大型机与云计算和人工智能等尖端技术相结合，确保了其在快速变化的世界中的持续相关性。

大型机架构

集中的处理能力

大型机设计的集中处理能力是其显著特征之一。与将计算任务分散到多个节点上的分布式系统不同，大型机将操作合并到一个强大的单元中。由于其有效的资源利用架构，大型机非常适合管理要求苛刻且具有任务关键性的应用程序。

工作进展

并行处理，即同时执行多项任务的能力，是大型机的优势。这是通过多个处理器或内核实现的，每个处理器或内核都可以同时处理独立的进程。并行处理通过提高性能来进一步提高性能，从而确保大型机计算能力的最佳利用。

高水平的可靠性

大型机以其卓越的容错能力和可靠性而闻名。基于大型机的程序通过改进的备份系统、冗余组件以及故障检测和修复过程来实现高可用性。这些特性使得大型机在银行和电信等停机时间不可协商的行业中至关重要。

大型机系统的关键组件

CPU 或中央处理器

中央处理器（CPU）是任何计算系统的“大脑”；在大型机的情况下，这是一个强大的机器，用于处理海量计算和事务。由于大型机 CPU 的设计旨在实现高速处理，因此可以快速有效地完成复杂的任务。

RAM 或内存

大型机拥有大量的随机存取存储器 (RAM)，可以同时运行多个程序和进程。这确保了系统能够有效地处理繁重工作负载的需求，并允许快速访问数据。

输入/输出 (I/O) 子系统

I/O 组件支持大型机与各种外部组件（如存储系统、打印机和以太网连接）之间的通信。尽管大型机旨在处理大量输入/输出 (I/O)，但信息传输和设备之间的辅助交互仍然高效。

信息存储系统

大型机通常配备先进的存储系统，例如磁带存储和直接存取存储设备 (DASD)。DASD 可实现对数据的快速随机访问，而磁带存储通常用于归档。通过结合多种存储方法，大型机可以高效地处理海量数据。

操作系统

运行这些机器使用的是专为大型机架构设计的专用操作系统。IBM z/OS、z/VM 和 z/VSE 是三个知名的超级计算机软件操作系统。这些系统提供了调度工作、管理硬件资源以及保证大型机环境整体安全性和稳定性的框架。

大型机应用和行业

金融和银行业

多年来，大型机计算机系统一直是金融领域会计工作的关键组成部分。由于系统在处理海量支付方面具有非凡的可靠性，因此它们对于跟踪账户、处理交易和检测欺诈至关重要。

医疗保健

医疗保健行业高度重视大型机计算系统，因为安全地维护大量的个人身份信息至关重要。这些技术不仅促进了医学研究，还确保了医疗保健信息系统的顺利运行以及电子健康记录 (EHR) 的管理。

航空和交通运输

在航空和交通运输领域，大型机广泛用于预订系统、票务和物流管理等操作。由于其并发处理多笔交易的能力，大型机非常适合这一行业，尤其是考虑到其动态且时间敏感的性质。

管理

政府组织出于多种原因使用大型机，包括管理人口普查数据、社会保障系统和税务处理。由于其弹性和安全性功能，大型机是管理敏感政府数据的绝佳选择。

通讯

在电信行业，大型机用于处理网络运营、计费系统和呼叫处理。

它们提供了管理电信网络产生的海量数据所需的性能和可靠性。

制造业和运输业

大型机负责订单履行、库存控制和生产计划管理，以支持制造运营。

通过确保商品和产品的及时流动，它们有助于优化供应链管理和物流。

大型机与新兴技术

云计算的集成

通过将大型机与基于 Internet 的计算技术近乎无缝地集成，企业现在可以享受物联网的灵活性和适应性，同时仍能保持大型机计算机系统的可靠性和处理能力。通过这种混合方法，企业可以适应不断变化的计算需求，而不会对功能产生负面影响。

人工智能和机器学习

由于其强大的处理能力，大型机非常适合满足与机器学习和人工智能 (ML 和 AI) 相关的应用程序的计算需求。由于能够快速处理和分析海量数据集，大型机在开发和实现 AI 模型方面至关重要。

网络安全

数字时代高度重视安全性，而大型机则以其强大的安全措施而闻名。大型机通过保护敏感数据的完整性和机密性免受日益增长的网络攻击，成为全面网络安全计划的重要组成部分。

挑战和未来趋势

技能差距

技能差距日益扩大是影响大型机领域的问题之一。随着拥有大型机技术经验的劳动力队伍年龄增长，需要新人才来填补这些职位。通过培训计划和教育活动来缩小差距并保证大型机的未来可行性至关重要。

现代化转型

尽管大型机仍然有用，但组织需要更新其大型机基础设施和应用程序。这包括更新用户界面、集成最新技术并确保它们与现代 IT 环境兼容。

环境可持续性

随着可持续性在技术中变得越来越重要，大型机的能源效率正受到质疑。大型机数据中心正在努力减少其对环境的影响并优化能源使用。

持续创新

大型机行业正在不断发展，持续创新是其鲜明特征。软件、硬件设计和与新技术集成方面的进步将塑造大型机的未来，从而确保它们能够灵活地应对数字世界不断变化的需求。

大型机技术的优势

• 可靠性和可用性：大型机以其卓越的可用性和可靠性而闻名。由于停机时间短且服务连续运行，因此非常适合关键业务流程。
• 可扩展性：大型机可以轻松适应不断增长的工作负载。它们非常适合企业级应用程序，因为它们可以处理大量用户和事务。
• 性能：高性能计算是大型机优化的主要重点。它们可以有效地处理海量数据集和复杂事务，从而确保关键业务运营的快速响应时间。
• 安全性：大型机包含强大的安全机制。它们包括先进的加密、访问限制和审计功能，是管理敏感和关键数据的安全选择。
• 遗留系统集成：在许多企业中，大型机程序已经存在了很长时间。通过无缝集成大型机与遗留系统，组织可以利用其软件和基础设施投资。
• 数据管理：大型机非常擅长管理海量数据。它们可以处理复杂的数据管理和存储任务，这使其适用于需要大量数据的应用程序。
• 成本效益：大型机的初始成本可能很高，但从长远来看，其总拥有成本可能会证明是具有成本效益的。它们可以有效地处理重负载，从而降低每次事务的运营成本。
• 批处理：大型机非常适合需要在批次或按计划处理大量数据的情况。
• 事务处理：由于大型机在这方面非常出色，因此它们非常适合需要快速事务处理的应用程序，例如航空公司预订系统和金融机构。
• 虚拟化和整合：由于大型机的虚拟化能力，多个虚拟服务器可以在单个物理计算机上运行。这带来了资源整合和硬件资源的有效利用。

结论

在技术快速发展的环境中，大型机解决方案已展现出灵活性和持久性，使其经久不衰。从20世纪60年代中期问世到如今与云计算和人工智能集成，大型机计算机系统继续在各种领域作为核心的工业基础应用程序发挥作用。为了成功应对数字时代潜在的机遇、风险和挑战，大型机将继续在确保关键任务活动的可靠执行和确保海量数据的有效处理方面发挥至关重要的作用。大型机技术进步的持久遗产为未来提供了信心，在未来，创新和适应将共同创造人类技术历史的下一章。