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作用
80年代以來，網(wǎng)絡化和微型化的日趨明顯，傳統(tǒng)的集中式處理和主機/啞終端模式越來越不能適應人們的需求，在這種情況下，傳統(tǒng)的大型機和小型機都陷入了危機。為了應對危機,一些大型機和小型機改變了原先的一些功能和模式，加入以C/S模式為特點的服務器陣營，重新適應了人們的需求。 在微型計算機、UNIX服務器、集群技術(shù)、工作站的沖擊下,不能適應這種變化的傳統(tǒng)小型機已經(jīng)淘汰,而IBM大型主機卻長盛不衰,這其中主要的原因是：RAS（Reliability, Availability, Serviceability 高可靠性、高可用性、高服務性），I/O處理能力以及ISA。
今日而言，大型主機在MIPS(每秒百萬指令數(shù))已經(jīng)不及微型計算機(microcomputer)，但是它的I/O能力、非數(shù)值計算能力、穩(wěn)定性、安全性卻是微型計算機所望塵莫及的。
大型主機和超級計算機(舊稱巨型機)的主要區(qū)別:
大型主機使用專用指令系統(tǒng)和操作系統(tǒng),超級計算機使用通用處理器及UNIX或類UNIX操作系統(tǒng)(如linux)。
大型主機長于非數(shù)值計算(數(shù)據(jù)處理)，超級計算機長于數(shù)值計算(科學計算)。
大型主機主要用于商業(yè)領(lǐng)域,如銀行和電信,而超級計算機用于尖端科學領(lǐng)域,特別是國防領(lǐng)域。
大型主機大量使用冗余等技術(shù)確保其安全性及穩(wěn)定性,所以內(nèi)部結(jié)構(gòu)通常有兩套。而超級計算機使用大量處理器，通常由多個機柜組成。
為了確保兼容性，大型主機的部分技術(shù)較為保守。
現(xiàn)狀
生產(chǎn)大型主機的企業(yè)有IBM和UNISYS。IBM生產(chǎn)的大型機在其服務器產(chǎn)品線中被列為Z系列。該系列服務器的主機通常為一個大機柜，通過原生和虛擬方式可運行多種操作系統(tǒng)，其中最典型的操作系統(tǒng)是IBM大型機的專用文字界面操作系統(tǒng)Z/OS。IBM大型機的中央處理器是一塊巨大的陶瓷MCM模塊，其內(nèi)部的多層布線基板上貼裝有多個集成電路芯片，使用基于z/Architecture架構(gòu)的CISC指令集。SUN公司和HP公司不生產(chǎn)一般意義上的大型主機,但生產(chǎn)性能和用途類似于IBM大型主機的高端UNIX服務器,這些服務器通常稱作為大型機級服務器。
大型機性能提升
減少大型機CPU消耗是個重要工作。節(jié)約每個CPU周期，不僅可以延緩硬件升級，還可以降低基于使用規(guī)模的軟件授權(quán)費。
IBM Language Environment (LE)編輯器和運行時提供了很多優(yōu)化選項——從而無須修改源代碼。
編譯時間選項
通過LE編譯器優(yōu)化，大型機程序員可以調(diào)整目標代碼，充分發(fā)揮某個處理器家族計算性能。
ARCH(架構(gòu))是一個編輯器選項。ARCH級會指示編譯器生成含有針對目標處理器進行性能優(yōu)化的機器指令目標代碼。ARCH重要性日益增加，因為IBM已經(jīng)推出了數(shù)代服務器，都包含了針對性能優(yōu)化設計的指令集。
另一種選擇是TUNE，告訴編輯器安排機器指令順序，確保能夠利用處理器的指令管道與緩存優(yōu)勢。
程序員需要為生產(chǎn)線上最古老的處理器系列進行優(yōu)化。挑錯ARCH選項，并且操作異常(0C1s)可能會導致壞的TUNE，并降低性能。
雖然這些選項通常來說只專門針對C++編譯器，但IBM已經(jīng)將其擴展到COBOL與PL/1高級語言。
運行時選項
IBM lE同樣提供了多種運行時選項，可以提高大型機性能。
以下是選項指定的層次結(jié)構(gòu)：
運行時選項在程序中調(diào)用中指定
使用用戶選項(UOPT)控制會話(CSECT)連接選項到程序
區(qū)域選秀(ROPT)模塊
CEEPRMxx PARMLIB成員中的全局選項集
CBLPSHOPOPS的常規(guī)處理條件，存儲初始化與堆棧大小是運行時優(yōu)化選項，尤其在CICS環(huán)境中。
CBLPSHPOPS。CBPSHPOPS控制LE在進入或退出COBOL運行時時，是否執(zhí)行PUSH HANDLE與POP HANDLE CICS命令。PUSH HANDLE命令PUSH HANDLE命令用棧保存所有尚未處理的條件，而POP則將句柄條件從前推動。如果任何條件在有未處理句柄的情況下被提出，那么控制會切換到HANDLE命令指定的錯誤運行時。
關(guān)閉CBPSHPOPS選項可以節(jié)約CPU周期，避免額外的PUSH與POP命令。然而，如果沒有CBPSHPOPS，在較低模塊提出的條件可能會滲透到?jīng)]有錯誤準備的高級處理運行時。只有在分析與測試后才改變配置。
存儲初始化。STORAGE選項通一些參數(shù)控制內(nèi)存初始化，例如新申請的堆段參數(shù)，LE釋放的堆段參數(shù)以及初始化?；虍斂刂七M入運行時進行自動存儲。
堆初始化往往是CPU周期方面最廉價的成本。初始化棧存儲則更昂貴，雖然成本取決于子程序調(diào)用次數(shù)。除非你為國家安全局工作，否則不要使用erase-on-free 清除選項。
要避免LE內(nèi)存共同初始化，遵循編程最佳實踐，假定存儲是為初始化的，除非在程序中有另外明確指出。
棧和堆大小。LE有自己的內(nèi)存管理器，其目的是減少程序找操作系統(tǒng)或CICS申請更多存儲的次數(shù)。 LE在大塊中獲得內(nèi)存，再根據(jù)需要細分。當塊無法滿足存儲要求時， LE會調(diào)用操作系統(tǒng)或CICS申請另一個塊。一個初始化堆或棧存儲的明智選擇將減少調(diào)用操作系統(tǒng)內(nèi)存管理次數(shù)并降低CPU使用率。
選擇初始塊大小時一門超越科學的藝術(shù)。分塊過小會增加CPU使用，但分塊過大可能會降低存儲使用。
在大存儲塊中的碎片在混合應用程序中相當麻煩。對于一個虛擬的應用程序，某程序從對存儲塊中申請512KB大小的堆，而另一個程序可能會在相同時間申請從1MB堆塊中獲得32字節(jié)的堆。隨著程序運行，第一個程序獲得512KB并調(diào)用另外那個獲得32字節(jié)的程序。當?shù)谝粋€程序試圖獲得512KB時，LE無法通過現(xiàn)有的塊滿足需求，而必須申請另外一個塊。這意味著有幾乎0，5MB的存儲沒有被使用。
在選擇初始堆和棧大小時，先研究應用程序行為。同樣為CICS在每個用戶存儲分段的開頭與結(jié)尾設置8字節(jié)“崩潰區(qū)”。一個4-K IBM LE事務請求(GETMAIN)實際占用4,112字節(jié)，這將導致CICS存儲碎片。堆CICS來說，使用4,080字節(jié)，非常適合一個4-K頁。LE同樣使用一些新的存儲用來滿足自己使用控制，這也進一步降低了留給程序的可用空間。[1]
第一個采用集成電路工藝的IBM360
1958年，IBM發(fā)布第一臺全部采用晶體管制造的計算機RCA501。1959年，IBM公司相繼推出了7070、7090等大型晶體管計算機和I401、I620等中小型晶體管計算機。1964年，IBM再接再厲，研制成功世界上第一個采用集成電路工藝的IBM360系列計算機。如圖1所示。
圖1 IBM360
這一時期的計算機費用昂貴，基本上只能為國防、金融、交通、能源等國家部門和支柱產(chǎn)業(yè)提供數(shù)據(jù)處理服務。例如IBM360的研制成本高達50億美元，甚至是第一顆原子彈造價 的2.5倍。
為了解決這個問題，當時的學者提出了效用計算（utility computing）的概念，其思想淵源來自于電力行業(yè)。當白熾燈和發(fā)電機問世之后，雖然理論上家家戶戶都可以實現(xiàn)照明了，但是這需要各家各戶都要配置并維護一臺發(fā)電機，顯然無論在經(jīng)濟上還是技術(shù)上都是不可行的。為此，科學家和工程師們又相繼發(fā)明了發(fā)電廠、直流供電系統(tǒng)和交流供電系統(tǒng)，最終電廠和遠距離交流供電系統(tǒng)構(gòu)成了電力行業(yè)的核心技術(shù)并延續(xù)至今。
今天我們打開電燈照明或者啟動空調(diào)取暖時，并不關(guān)心其背后是哪個發(fā)電廠提供的電力能源，只要按照每月電表的讀數(shù)按時繳納用電費用就可以享受電力帶來的服務了。除了電力，我們?nèi)粘Ｉ钪薪?jīng)常用到的管道煤氣、自來水、固定電話等公共服務都采用了這種方式，那么計算服務或者按今天的話來說信息技術(shù)服務能否按照這種方式發(fā)展呢？這就是效用計算的理念。
為了使得一臺大型機能夠同時為多個客戶提供服務，IBM公司在軟件上采用了分時復用和虛擬化的設計思想，使得多個客戶在同時使用同一臺大型機時，就好像將其分割成了多個小型化的虛擬主機，這其實就是效用計算的雛形。
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