Mainframe@Home - Exam

Aufgabe 1)

Die Geschichte und Entwicklung von Mainframes umfasst mehrere Epochen, beginnend mit den 1950er Jahren bis hin zur heutigen Zeit. Mainframes haben sich von den ersten kommerziellen Computern, wie dem IBM 701 in den 1950er Jahren, über die universelle Architektur des System/360 in den 1960er Jahren, bis hin zu modernen, energieeffizienten und vernetzbaren Computern entwickelt, die in kritischen Bereichen wie Banken, Versicherungen und Telekommunikation zum Einsatz kommen. Zu wichtigen Entwicklungen zählen die Einführung der CMOS-Technologie in den 1980er Jahren, die Nutzung von Parallelverarbeitung und Clustering in den 1990er Jahren und die Integration in verteilte Netze und Cloud-Computing ab den 2000er Jahren.

a)

Erkläre die Bedeutung der System/360-Serie von IBM in den 1960er Jahren für die Mainframe-Architektur. Was war neu an dieser Serie und wie hat sie die Entwicklung der Computertechnologie beeinflusst?

Lösung:

Die Bedeutung der System/360-Serie von IBM in den 1960er Jahren

Die IBM System/360-Serie stellte einen bedeutenden Meilenstein in der Geschichte der Mainframes und der Computertechnologie dar. Hier sind die wichtigsten Punkte zur Bedeutung und den Neuerungen dieser Serie:

• Universelle Architektur: Die System/360-Serie führte eine universelle Architektur ein. Das bedeutete, dass dieselbe Software auf verschiedenen Modellen der Serie laufen konnte, unabhängig von ihrer Hardware-Ausstattung. Dies war revolutionär, da vorher jede Rechnergeneration typischerweise eine eigene, inkompatible Architektur hatte.
• Kompatibilität und Skalierbarkeit: Die System/360-Architektur ermöglichte es Unternehmen, ihre Computer für unterschiedliche Anforderungen und Budgets zu konfigurieren, ohne dabei die Kompatibilität mit ihrer bestehenden Software zu verlieren. Die Skalierbarkeit der Systeme erleichterte es den Unternehmen, ihre Hardware aufzurüsten und auszubauen, ohne umfassende Neuerungen oder Softwareanpassungen vornehmen zu müssen.
• Einführung des Mikroprogrammierens: Ein weiteres Novum der System/360-Serie war die Einführung des Mikroprogrammierens. Diese Technik erlaubte es, verschiedene Maschinenbefehle flexibel und effizient zu steuern, was zu einer besseren Leistung und Zuverlässigkeit führte.
• Förderung der Standardisierung: Mit der Einführung der System/360-Serie setzte IBM Standards für die gesamte Computerindustrie. Dies half dabei, die Fragmentierung des Marktes zu reduzieren und förderte die Entwicklung von Standardsoftware und -hardware, die in verschiedenen Industriebranchen eingesetzt werden konnte.
• Langfristige Auswirkungen: Die Konzepte und Techniken, die mit der System/360-Serie eingeführt wurden, hatten langfristige Auswirkungen auf die Weiterentwicklung der Computertechnologie. Viele davon, wie die Idee der universellen Architektur und die Verwendung von Mikroprogrammierung, sind auch heute noch in modernen Computersystemen relevant.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die IBM System/360-Serie die Art und Weise, wie Computer gebaut und verwendet werden, tiefgreifend verändert hat. Sie legte den Grundstein für die Mainframe-Architektur, wie wir sie heute kennen, und hatte einen nachhaltigen Einfluss auf die Entwicklung der Computertechnologie insgesamt.

b)

Berechne die potenzielle Leistungssteigerung, wenn ein Mainframe von einer Einzelverarbeitung zu Parallelverarbeitung übergeht. Angenommen, ein Mainframeprozessor kann sequentiell 500 MIPS (Million Instructions Per Second) ausführen und wird durch ein System ersetzt, das in der Lage ist, parallel 4 Prozesse gleichzeitig mit derselben Rate zu bearbeiten. Welche Gesamtleistung ergibt sich in MIPS?

Lösung:

Berechnung der potenziellen Leistungssteigerung bei Parallelverarbeitung

Um die potenzielle Leistungssteigerung zu berechnen, wenn ein Mainframe von einer Einzelverarbeitung zu Parallelverarbeitung übergeht, folgen wir diesen Schritten:

• Annahme: Sequentielle Verarbeitung Der Mainframeprozessor kann sequentiell 500 MIPS (Million Instructions Per Second) ausführen.
• Annahme: Parallelverarbeitung Das neue System kann parallel 4 Prozesse gleichzeitig mit derselben Rate von 500 MIPS pro Prozess ausführen.

Um die Gesamtleistung in MIPS bei Parallelverarbeitung zu berechnen, multiplizieren wir die Anzahl der parallel verarbeiteten Prozesse mit der MIPS-Rate pro Prozess.

Das ergibt:

• 4 parallele Prozesse × 500 MIPS pro Prozess = 2000 MIPS

Daher ergibt sich bei der Umstellung von Einzelverarbeitung auf Parallelverarbeitung eine Gesamtleistung von 2000 MIPS.

c)

Wie hat die Einführung der CMOS-Technologie in den 1980er Jahren die Energieeffizienz und Miniaturisierung von Mainframe-Computern beeinflusst? Diskutiere spezifische Vorteile und eventuelle Nachteile dieser Technologie.

Lösung:

Die Einführung der CMOS-Technologie in den 1980er Jahren: Einfluss auf Energieeffizienz und Miniaturisierung von Mainframe-Computern

Die Einführung der CMOS-Technologie (Complementary Metal-Oxide-Semiconductor) in den 1980er Jahren war ein bedeutender Fortschritt in der Entwicklung von Mainframe-Computern. Diese Technologie brachte mehrere spezifische Vorteile, aber auch einige mögliche Nachteile mit sich.

Vorteile der CMOS-Technologie

• Energieeffizienz: Einer der größten Vorteile der CMOS-Technologie ist ihre hohe Energieeffizienz. CMOS-Schaltkreise verbrauchen deutlich weniger Strom im Vergleich zu den früher verwendeten Technologien wie Bipolartransistoren. Dies liegt daran, dass CMOS-Schaltkreise nur dann Strom verbrauchen, wenn sie zwischen verschiedenen Zuständen wechseln, und nicht im Ruhezustand. Dadurch sank der Gesamtenergiebedarf von Mainframe-Computern drastisch.
• Wärmeentwicklung: Ein geringerer Energieverbrauch führt zu einer reduzierten Wärmeentwicklung. Dies ist besonders wichtig für Mainframe-Computer, da sie in der Regel in dicht gepackten Rechenzentren betrieben werden. Weniger Wärmeentwicklung bedeutet weniger Kühlbedarf, was wiederum die Betriebskosten senkt und die Lebensdauer der Hardware erhöht.
• Miniaturisierung: CMOS-Technologie erlaubte es, die Größe der Schaltkreise erheblich zu verkleinern. Dies ermöglichte die Integration von mehr Transistoren auf einem Chip, was zu leistungsfähigeren und kompakten Mainframe-Computern führte. Die Miniaturisierung förderte auch die Entwicklung leichterer und portablerer Systeme.
• Zuverlässigkeit: CMOS-Schaltungen sind weniger anfällig für elektrische Störungen und Strahlungseffekte, was ihre Zuverlässigkeit erhöht. Dies ist ein wichtiger Faktor in kritischen Anwendungen wie Banken und Versicherungen.

Nachteile der CMOS-Technologie

• Geschwindigkeit: Ein möglicher Nachteil der frühen CMOS-Technologie war, dass sie im Vergleich zu einigen anderen Technologien, wie ECL (Emitter Coupled Logic), in Bezug auf Schaltgeschwindigkeit etwas langsamer war. Dies konnte die Leistung in bestimmten Hochgeschwindigkeitsanwendungen beeinträchtigen.
• Komplexität der Fertigung: Die Herstellung von CMOS-Chips ist komplexer und erfordert präzisere Techniken als andere Technologien. Dies kann die Produktionskosten erhöhen, insbesondere in den Anfangsphasen der Technologieeinführung.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Einführung der CMOS-Technologie in den 1980er Jahren einen erheblichen positiven Einfluss auf die Energieeffizienz und Miniaturisierung von Mainframe-Computern hatte. Die Vorteile, wie reduzierte Energie- und Kühlkosten sowie verbesserte Zuverlässigkeit und Kompaktheit, überwiegen die Nachteile, wie geringere Schaltgeschwindigkeit und erhöhte Komplexität der Fertigung. Diese Fortschritte ebneten den Weg für moderne, leistungsfähige und kosteneffiziente Mainframe-Systeme, die weiterhin in vielen kritischen Bereichen eingesetzt werden.

d)

Diskutiere die Rolle von Mainframes im modernen Cloud-Computing. Wie haben Mainframes zur Entwicklung von Cloud-Infrastrukturen beigetragen und welche Vorteile bieten sie in diesem Kontext?

Lösung:

Die Rolle von Mainframes im modernen Cloud-Computing

Mainframes spielen auch im modernen Cloud-Computing eine wesentliche Rolle und haben in vielerlei Hinsicht zur Entwicklung von Cloud-Infrastrukturen beigetragen. Hier sind die wichtigsten Punkte dazu:

Beiträge zur Entwicklung von Cloud-Infrastrukturen

• Skalierbarkeit und Zuverlässigkeit: Mainframes sind bekannt für ihre immense Skalierbarkeit und hohe Zuverlässigkeit. Diese Eigenschaften sind auch im Cloud-Computing von entscheidender Bedeutung, da Clouds dynamisch skaliert werden müssen, um den Anforderungen der Nutzer gerecht zu werden, und hohe Verfügbarkeit erfordern, um eine unterbrechungsfreie Dienstleistung zu gewährleisten.
• Virtualisierung: Mainframes haben lange vor dem Zeitalter des Cloud-Computings fortschrittliche Virtualisierungstechniken entwickelt und genutzt. Diese Techniken ermöglichen es, mehrere Betriebssysteme und Anwendungen auf derselben physischen Hardware parallel laufen zu lassen. Diese Fähigkeit ist ein Grundpfeiler der Cloud-Technologie, da sie die effiziente Nutzung von Ressourcen und die Isolation von Workloads gewährleistet.
• Workload-Management: Mainframes verfügen über ausgeklügelte Workload-Management- und Partitionierungstechnologien, die es ihnen ermöglichen, eine Vielzahl von Anwendungen und Benutzeranfragen effizient zu verwalten und zu verteilen. Dies ist im Cloud-Computing besonders wichtig, um die Ressourcen optimal zu nutzen und die Leistung zu maximieren.
• Sicherheit: Sicherheit ist ein kritischer Faktor in jeder Cloud-Infrastruktur. Mainframes bieten robuste Sicherheitsfunktionen, einschließlich Verschlüsselung, Zugriffskontrollmechanismen und Überwachungsfunktionen, die dazu beitragen, die Datenintegrität und -sicherheit in der Cloud zu gewährleisten.

Vorteile von Mainframes im Cloud-Computing

• Hochverfügbarkeit und Disaster Recovery: Mainframes sind für ihre hohe Zuverlässigkeit und Verfügbarkeit bekannt. Diese Eigenschaften sind ideal für Cloud-Umgebungen, die kontinuierlichen Service ohne Ausfallzeiten anbieten müssen. Auch die Disaster-Recovery-Fähigkeiten von Mainframes tragen dazu bei, Datenverluste zu minimieren und schnelle Wiederherstellungen zu ermöglichen.
• Leistungsfähigkeit: Mainframes bieten außergewöhnliche Rechenleistung und Kapazität, wodurch sie in der Lage sind, große Datenmengen und komplexe Transaktionen effizient zu verarbeiten. Dies ist besonders vorteilhaft für die Cloud, da diese oft massive Datenverarbeitungsanforderungen hat.
• Kosteneffizienz: Durch ihre hohe Effizienz und Fähigkeit zur Konsolidierung können Mainframes letztlich kosteneffizienter sein als viele dezentrale Serverlösungen. Dies ist ein bedeutender Vorteil im Cloud-Computing, wo die Kostenkontrolle eine wichtige Rolle spielt.
• Integration mit Legacy-Systemen: Viele Unternehmen haben immer noch Legacy-Anwendungen, die auf Mainframes laufen. Die Integration dieser Systeme in eine moderne Cloud-Umgebung ist einfacher, wenn Mainframes weiterhin als zentrale Plattform dienen.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Mainframes durch ihre fortschrittlichen Technologien und zuverlässigen Eigenschaften maßgeblich zur Entwicklung und Effizienz heutiger Cloud-Infrastrukturen beigetragen haben. Auch im modernen Cloud-Computing bieten sie durch ihre Skalierbarkeit, Sicherheit, Leistungsfähigkeit und nahtlose Integration mit bestehenden Systemen erhebliche Vorteile.

Aufgabe 2)

Betrachten wir ein typisches Mainframe-System in einem modernen Rechenzentrum. Ein solches System besteht aus mehreren Kernkomponenten wie CPU, Speicher, I/O-Subsystemen, Datenspeicher, Netzwerkkomponenten und einer Systemsteuerungseinheit. Diese Komponenten müssen reibungslos zusammenarbeiten, um große Datenmengen effizient zu verarbeiten und höchste Zuverlässigkeit zu gewährleisten.

a)

Befehlsausführung und Leistung: Erläutere die Rolle der CPU in einem Mainframe-System und beschreibe, wie der Mainframe leistungsstarke Prozessoren für die Ausführung von Befehlen nutzt. Nimm an, dass die CPU eines Mainframes mit einer Taktrate von 5 GHz arbeitet und pro Taktzyklus 4 Befehle ausführen kann. Berechne die maximale Anzahl an Befehlen, die die CPU in einer Sekunde ausführen kann:

• Gib die Formel zur Berechnung der Anzahl der Befehle an
• Berechne die Anzahl der Befehle

Lösung:

Rolle der CPU in einem Mainframe-System:

In einem Mainframe-System übernimmt die CPU (Central Processing Unit) die zentrale Rolle der Verarbeitung und Steuerung. Sie ist für die Ausführung von Befehlen, Berechnungen und die Gesamtkoordination der Systemkomponenten verantwortlich. Aufgrund der großen Datenmengen und der Anforderungen an Zuverlässigkeit und Effizienz im Mainframe-Betrieb werden besonders leistungsstarke Prozessoren eingesetzt.

Die Prozessoren im Mainframe sind darauf ausgelegt, viele Befehle gleichzeitig zu verarbeiten und so die Gesamtleistung des Systems erheblich zu steigern. Diese hohe Effizienz wird durch mehrere Faktoren erreicht, einschließlich einer hohen Taktrate und der Fähigkeit, mehrere Befehle pro Taktzyklus auszuführen.

Befehlsausführung und Leistung:

Die CPU eines Mainframes arbeitet beispielsweise mit einer Taktrate von 5 GHz und kann pro Taktzyklus 4 Befehle ausführen. Um die maximale Anzahl von Befehlen zu berechnen, die die CPU in einer Sekunde ausführen kann, verwenden wir die folgende Formel:

• Formel zur Berechnung der Anzahl der Befehle:

Die Formel lautet:

\[\text{Anzahl der Befehle pro Sekunde} = \text{Taktrate (in Hz)} \times \text{Anzahl der Befehle pro Taktzyklus}\]

• Berechnung der Anzahl der Befehle:

Gegeben:

• Taktrate: 5 GHz = 5 × 10⁹ Hz
• Anzahl der Befehle pro Taktzyklus: 4

Setzen wir die Werte in die Formel ein:

\[\text{Anzahl der Befehle pro Sekunde} = (5 \times 10^9 \text{ Hz}) \times 4 = 20 \times 10^9 \text{ Befehle/Sekunde}\]

Die CPU eines Mainframes kann somit bei einer Taktrate von 5 GHz und der Fähigkeit, 4 Befehle pro Taktzyklus auszuführen, maximal 20 Milliarden (20 × 10⁹) Befehle pro Sekunde ausführen.

b)

Speichermanagement: Beschreibe die Bedeutung des RAM in einem Mainframe-System und wie große Datenmengen effizient verwaltet werden. Angenommen, ein Mainframe verfügt über 128 GB RAM und die durchschnittliche Ladezeit eines Speicherblocks beträgt 20 Nanosekunden. Berechne, wie viele Speicherzugriffe pro Sekunde der RAM bewältigen kann:

• Gib die Formel zur Berechnung der Zugriffsrate an
• Berechne die Zugriffsrate für den gegebenen RAM

Lösung:

Bedeutung des RAM in einem Mainframe-System:

Der RAM (Random Access Memory) spielt eine entscheidende Rolle in einem Mainframe-System. Er dient als Hauptspeicher, in dem Daten und Programme, die von der CPU aktuell bearbeitet werden, vorübergehend gespeichert werden. Die hohe Geschwindigkeit des RAM ermöglicht es, dass die CPU schnell auf die benötigten Informationen zugreifen kann, was die Gesamtleistung des Systems verbessert. Besonders in Mainframe-Systemen, die große Datenmengen verarbeiten müssen, ist ein effizient verwalteter und leistungsfähiger RAM unerlässlich.

Der RAM erleichtert das schnelle Laden und Speichern von Daten, was für die Verarbeitung großer Datenmengen und das gleichzeitige Ausführen mehrerer Aufgaben in einem Mainframe wichtig ist. Die Effizienz des Speichermanagements im RAM beeinflusst direkt die Leistungsfähigkeit des gesamten Systems.

Speicherzugriffsrate:

Angenommen, ein Mainframe verfügt über 128 GB RAM, und die durchschnittliche Ladezeit eines Speicherblocks beträgt 20 Nanosekunden. Um zu berechnen, wie viele Speicherzugriffe pro Sekunde der RAM bewältigen kann, verwenden wir die folgende Formel:

• Formel zur Berechnung der Zugriffsrate:

Die Formel lautet:

\[\text{Zugriffsrate} = \frac{1}{\text{Ladezeit}}\]

• Berechnung der Zugriffsrate für den gegebenen RAM:

Gegeben:

• Durchschnittliche Ladezeit eines Speicherblocks: 20 Nanosekunden = 20 × 10^-9 Sekunden

Setzen wir die Werte in die Formel ein:

\[\text{Zugriffsrate} = \frac{1}{20 \times 10^{-9} \text{ Sekunden}} = \frac{1}{20} \times 10^9 \text{ Zugriffe/Sekunde}\]

\[\text{Zugriffsrate} = 0.05 \times 10^9 \text{ Zugriffe/Sekunde} = 50 \text{ Millionen Zugriffe/Sekunde}\]

Daher kann ein RAM in einem Mainframe mit einer durchschnittlichen Ladezeit von 20 Nanosekunden maximal 50 Millionen Speicherzugriffe pro Sekunde bewältigen.

c)

I/O-Subsystem und Netzwerkleistung: Erkläre die Funktion des I/O-Subsystems und seine Bedeutung bei hoher Datenrate. Angenommen, ein Mainframe hat ein I/O-Subsystem, das eine maximale Datenrate von 2 GB/s verarbeiten kann. Berechne die Zeit, die benötigt wird, um eine Datei mit einer Größe von 10 TB zu übertragen:

• Gib die Formel zur Berechnung der Übertragungszeit an
• Berechne die benötigte Zeit zur Übertragung einer 10 TB Datei

Lösung:

I/O-Subsystem und Netzwerkleistung:

Das I/O-Subsystem (Input/Output-Subsystem) eines Mainframes spielt eine wesentliche Rolle bei der Verarbeitung und Verwaltung von Datenströmen zwischen den verschiedenen Systemkomponenten und externen Geräten. Es stellt sicher, dass die Daten effizient gelesen und geschrieben werden, und ermöglicht den schnellen und zuverlässigen Datenaustausch. Die Bedeutung des I/O-Subsystems steigt mit der Menge der zu verarbeitenden Daten und ist entscheidend für die Gesamtperformance des Mainframes.

Eine hohe Datenrate ist besonders wichtig, um Engpässe zu vermeiden und den Datentransfer so schnell wie möglich zu gestalten. Junge profitieren besonders stark von einem leistungsfähigen I/O-Subsystem, da damit große Datenmengen in kurzer Zeit übertragen werden können.

Berechnung der Übertragungszeit:

Angenommen, ein Mainframe hat ein I/O-Subsystem, das eine maximale Datenrate von 2 GB/s verarbeiten kann. Um die Zeit zu berechnen, die benötigt wird, um eine Datei von 10 TB zu übertragen, verwenden wir die folgende Formel:

• Formel zur Berechnung der Übertragungszeit:

Die Formel lautet:

\[\text{Übertragungszeit} = \frac{\text{Dateigröße}}{\text{Datenrate}}\]

• Berechnung der benötigten Zeit zur Übertragung einer 10 TB Datei:

Gegeben:

• Dateigröße: 10 TB = 10 \times 10^3 GB
• Maximale Datenrate: 2 GB/s

Setzen wir die Werte in die Formel ein:

\[\text{Übertragungszeit} = \frac{10 \times 10^3 \text{ GB}}{2 \text{ GB/s}} = \frac{10 \times 10^3}{2} \text{ Sekunden}\]

\[\text{Übertragungszeit} = 5 \times 10^3 \text{ Sekunden}\]

\[\text{Übertragungszeit} = 5000 \text{ Sekunden}\]

Die benötigte Zeit zur Übertragung einer 10 TB Datei bei einer Datenrate von 2 GB/s beträgt daher 5000 Sekunden, was etwa 83 Minuten und 20 Sekunden entspricht.

Aufgabe 3)

Architektur und Struktur von z/OSDas z/OS ist ein grundlegendes Betriebssystem für IBM Mainframes. Es ist konzipiert für hohe Zuverlässigkeit, Verfügbarkeit und Skalierbarkeit und unterstützt sowohl Batch- als auch Transaktionsverarbeitung. Zu den wichtigsten Bestandteilen gehören:

• Job Entry Subsystem (JES): Verarbeitet Eingabe- und Ausgabedaten für Batch-Jobs.
• Supervisor Call (SVC): Schnittstelle zur Betriebssystemfunktionalität.
• Multi-Programming: Unterstützt gleichzeitige Ausführung mehrerer Prozesse.
• Virtual Storage: Nutzt virtuelle Speicherverwaltung, um größere Adressräume bereitzustellen.
• Data Management: ISMF, DFSMS für komplexe Datenverwaltung.
• Sysplex: Cluster-Architektur für hohe Verfügbarkeit und Lastverteilung.
• Security: RACF für Zugriffssteuerung und Sicherheitsmanagement.

a)

Erkläre die Funktionsweise des Job Entry Subsystems (JES) und wie es die Verarbeitung von Batch-Jobs unterstützt. Erläutere dabei insbesondere die Rolle der Eingabe- und Ausgabeverarbeitung.

Lösung:

Funktionsweise des Job Entry Subsystems (JES)Das Job Entry Subsystem (JES) ist ein integraler Bestandteil des z/OS und spielt eine entscheidende Rolle bei der Verwaltung und Verarbeitung von Batch-Jobs. Es ist darauf ausgelegt, Eingabedaten zu empfangen, Jobs zur Ausführung vorzubereiten und die Ausgabedaten nach der Jobausführung zu verwalten. Hier sind die wesentlichen Funktionen und Prozesse von JES detailliert beschrieben:

• Job-Eingabe: JES empfängt Job-Definitionen, die in JCL (Job Control Language) geschrieben sind. Diese Jobs können von verschiedenen Quellen kommen, einschließlich Terminals, Dateisystemen oder Netzwerken.
• Job-Konvertierung: Nach dem Empfang eines Jobs konvertiert JES die JCL in ein internes Format, das vom Betriebssystem verarbeitet werden kann. Dieser Prozess stellt sicher, dass alle erforderlichen Ressourcen und Informationen korrekt identifiziert werden.
• Job-Warteschlange: JES verwaltet eine Warteschlange von Jobs, die auf ihre Ausführung warten. Diese Warteschlange wird basierend auf vordefinierten Prioritäten und Ressourcenverfügbarkeit organisiert.
• Job-Dispatching: Nach der Vorbereitung und Warteschlangenverwaltung übergibt JES den Job zur Ausführung an den z/OS-Betriebssystemkern. Es sorgt dafür, dass alle erforderlichen Ressourcen, wie Speicher und CPU-Zeit, zur Verfügung stehen.
• Job-Ausgabe: Nach Abschluss eines Jobs sammelt JES alle Ausgabedaten und bereitet sie zur Weiterleitung an die entsprechenden Ausgabegeräte oder Dateisysteme vor. Diese Ausgabeverarbeitung stellt sicher, dass die Resultate des Jobs korrekt und effizient bereitgestellt werden.
• Spooling: Ein wesentlicher Bestandteil von JES ist das Spooling (Simultaneous Peripheral Operations On-line). Hierbei werden die umfangreichen Eingabe- und Ausgabedaten auf Festplatten zwischengespeichert, um die Effizienz und Geschwindigkeit der Verarbeitung zu steigern. Spooling ermöglicht die parallele Verarbeitung von Eingabe- und Ausgabedaten, während der Job läuft.
• Fehlerbehandlung: JES hat robuste Mechanismen zur Fehlerbehandlung. Es kann Jobs bei Auftreten von Fehlern neu starten oder an andere Stellen zur Diagnose und Korrektur weiterleiten.

Zusammenfassend unterstützt das Job Entry Subsystem (JES) die Verarbeitung von Batch-Jobs durch Effizienz in der Eingabe- und Ausgabeverarbeitung, Management von Jobs in der Warteschlange und Bereitstellung einer robusten Fehlerbehandlung. JES stellt sicher, dass Jobs reibungslos von der Einspeisung bis zur finalen Ausgabe verarbeitet werden.

b)

Multi-Programming ist ein zentrales Merkmal von z/OS. Berechne und beschreibe, wie eine effektive Speicherverwaltung im Multi-Programming erfolgt. Verwende ein Beispiel mit drei Prozessen (A, B, und C), die Ressourcen in folgender Reihenfolge benötigen:A: 100 MB -> 200 MB (nach 2 Sekunden)B: 300 MB -> 150 MB (nach 3 Sekunden)C: 50 MB -> 400 MB (nach 4 Sekunden)Gehe von einer maximal verfügbaren Speicherkapazität von 500 MB aus. Implementiere eine einfache Alokations-Strategie und zeige, wie die Ressourcen über die Zeit verteilt werden.

Lösung:

Multi-Programming und effektive SpeicherverwaltungMulti-Programming in z/OS ermöglicht die gleichzeitige Ausführung mehrerer Prozesse, indem der verfügbare Speicher effizient verwaltet wird. Dies ist besonders wichtig, um sicherzustellen, dass die Ressourcen optimal genutzt werden. Um dies zu veranschaulichen, betrachten wir drei Prozesse (A, B und C), die nacheinander verschiedene Speicheranforderungen haben.

• Initiale Anforderungen:
  • Prozess A: 100 MB
  • Prozess B: 300 MB
  • Prozess C: 50 MB
• Veränderungen nach bestimmten Zeitspannen:
  • Prozess A benötigt nach 2 Sekunden zusätzlich 100 MB (insgesamt 200 MB)
  • Prozess B gibt nach 3 Sekunden 150 MB frei (benötigt dann nur noch 150 MB)
  • Prozess C benötigt nach 4 Sekunden zusätzlich 350 MB (insgesamt 400 MB)

Verfügbare Speicherkapazität: 500 MBUm die Ressourcenverteilung über die Zeit darzustellen, verwenden wir die folgende einfache Alokations-Strategie:Initialzeitpunkt (t=0):

• Prozess A erhält 100 MB
• Prozess B erhält 300 MB
• Prozess C erhält 50 MB
• Verbleibender Speicher: 500 MB - 100 MB - 300 MB - 50 MB = 50 MB

Nach 2 Sekunden (t=2):

• Prozess A benötigt zusätzlich 100 MB. Verfügbarer Speicher = 50 MB + 100 MB (von Prozess B, der freigibt) = 150 MB.
• Prozess A erhält die zusätzlichen 100 MB (insgesamt nun 200 MB).
• Verbleibender Speicher: 150 MB - 100 MB = 50 MB

Nach 3 Sekunden (t=3):

• Prozess B gibt 150 MB frei (benötigt nur noch 150 MB).
• Prozess C bleibt bei 50 MB.
• Verbleibender Speicher: 50 MB (verbleibend von vorher) + 150 MB (von Prozess B) = 200 MB

Nach 4 Sekunden (t=4):

• Prozess C benötigt zusätzlich 350 MB (insgesamt 400 MB).
• Im Speicher sind 200 MB vorhanden, somit brauchen wir zusätzlich 200 MB mehr, um den Bedarf zu decken.
• Da keine weiteren Prozesse mehr Speicher freigeben können, und unser Prozessor eine Maximalgrenze von 500 MB hat, wird der Prozess C nicht vollständig bedient. Ein bestimmtes Management (vielleicht durch Swap oder ähnliches) wäre hier notwendig.

In unserem Beispiel zeigt sich die Bedeutung einer effizienten Speicherverwaltung. Um Konflikte zu vermeiden, könnte eine komplexe Strategie wie Virtualisierung oder Speicherswapping implementiert werden, um die Speicheranforderungen dynamischer zu verwalten.

Aufgabe 4)

Betrachten Sie das folgende JCL-Skript und beantworten Sie die darauf basierenden Fragen:

//JOB2 JOB (123),'PROJEKT JOB',CLASS=B,MSGCLASS=Y,NOTIFY=&SYSUID//STEP2 EXEC PGM=SORT//SORTIN  DD  DSN=INPUT.DATASET,DISP=SHR//SORTOUT DD  DSN=OUTPUT.DATASET,DISP=(NEW,CATLG,DELETE),//          SPACE=(TRK, (5,2)), UNIT=VIO

a)

• Erläutere die Bedeutung jedes Teils der JOB-Anweisung in dem gegebenen JCL-Skript
• Gib die Funktion der EXEC-Anweisung in diesem Kontext an

Lösung:

Betrachten Sie das folgende JCL-Skript und beantworten Sie die darauf basierenden Fragen:

//JOB2 JOB (123),'PROJEKT JOB',CLASS=B,MSGCLASS=Y,NOTIFY=&SYSUID//STEP2 EXEC PGM=SORT//SORTIN  DD  DSN=INPUT.DATASET,DISP=SHR//SORTOUT DD  DSN=OUTPUT.DATASET,DISP=(NEW,CATLG,DELETE),//          SPACE=(TRK, (5,2)), UNIT=VIO

• Erläutere die Bedeutung jedes Teils der JOB-Anweisung in dem gegebenen JCL-Skript:

• //JOB2 JOB (123), 'PROJEKT JOB': Dies startet einen neuen JCL-Job mit dem Namen JOB2. '123' ist die Abrechnungsinformation und 'PROJEKT JOB' ist die Jobbeschreibung.
• CLASS=B: Gibt an, dass der Job zur Klasse B gehört. Dies betrifft typischerweise die Priorität und die Ressourcen, die dem Job zugeteilt werden.
• MSGCLASS=Y: Bestimmt, wohin die Nachrichten des Jobs gesendet werden. MSGCLASS=Y könnte bedeuten, dass die Ausgaben an die Konsole oder an einen bestimmten Drucker gehen.
• NOTIFY=&SYSUID: Veranlasst das System, den Benutzer, der den Job eingereicht hat (angegeben durch &SYSUID), zu benachrichtigen, sobald der Job abgeschlossen ist.

• Gib die Funktion der EXEC-Anweisung in diesem Kontext an:

• //STEP2 EXEC PGM=SORT: Diese Anweisung führt das Programm SORT aus. 'STEP2' ist der Name dieses Schrittes im Job. Jeder Job kann aus mehreren Schritten bestehen, die jeweils durch eine EXEC-Anweisung gekennzeichnet sind.

b)

• Beschreibe die Parameter, die in der DD-Anweisung SORTOUT verwendet werden
• Berechne die Gesamtzahl der Tracks, die für die Ausgabe reserviert werden, wobei zu berücksichtigen ist, dass jeder Primärbereich 5 Tracks und jeder Sekundärbereich 2 Tracks umfasst

Lösung:

Betrachten Sie das folgende JCL-Skript und beantworten Sie die darauf basierenden Fragen:

//JOB2 JOB (123),'PROJEKT JOB',CLASS=B,MSGCLASS=Y,NOTIFY=&SYSUID//STEP2 EXEC PGM=SORT//SORTIN  DD  DSN=INPUT.DATASET,DISP=SHR//SORTOUT DD  DSN=OUTPUT.DATASET,DISP=(NEW,CATLG,DELETE),//          SPACE=(TRK, (5,2)), UNIT=VIO

• Beschreibe die Parameter, die in der DD-Anweisung SORTOUT verwendet werden:

• DSN=OUTPUT.DATASET: Dies gibt den Datensatznamen für die Ausgabe an.
• DISP=(NEW, CATLG, DELETE): Gibt an, dass der Datensatz neu erstellt wird (NEW), im Katalog gespeichert wird, wenn der Job erfolgreich ist (CATLG), und gelöscht wird, falls der Job fehlschlägt (DELETE).
• SPACE=(TRK, (5,2)): Reserviert Speicherplatz für den Datensatz in Tracks. Der Primärbereich besteht aus 5 Tracks, und jeder Sekundärbereich aus 2 Tracks.
• UNIT=VIO: Gibt das Gerät an, auf dem der Datensatz gespeichert wird. 'VIO' steht für 'Virtual I/O'.

• Berechne die Gesamtzahl der Tracks, die für die Ausgabe reserviert werden, wobei zu berücksichtigen ist, dass jeder Primärbereich 5 Tracks und jeder Sekundärbereich 2 Tracks umfasst:

• Der Primärbereich umfasst 5 Tracks.
• Jeder Sekundärbereich umfasst 2 Tracks.

Schritte zur Berechnung:

1. Der primäre Speicherbereich: 5 Tracks.
2. Die sekundären Speicherbereiche werden hinzugefügt, wenn mehr Platz benötigt wird. Anzahl der erforderlichen sekundären Speicherbereiche ist variabel und hängt von der Gesamtmenge des benötigten Speicherplatzes ab.
3. Wenn beispielsweise 3 Sekundärbereiche benötigt werden: Gesamtzahl der Tracks = Primärbereich + 3 Sekundärbereiche
4. Gesamtzahl der Tracks = 5 + (3 * 2) = 5 + 6 = 11 Tracks