30.10.2015 iBelieve Europe Tour 2015 mit dem „Vater“ der AS/400

Dr. Frank Soltis: „Modernize or Die!“

Von: Berthold Wesseler

Die iBelieve-Tour machte wieder einmal Halt in ausgewählten Städten Europas - erstmals auch in Deutschland. Denn in diesem Jahr unterstützte die Axsos AG die Tour, so dass einige Größen der Power-i-Szene am 27. Oktober nach Düsseldorf und am 5. November nach Stuttgart kamen – allen voran Dr. Frank Soltis, der Vater der AS/400. Sein Referat stand unter der Überschrift: „IBM i: Modernize or Die“.

  • Dr. Frank Soltis, der ehemalige Chefwissenschaftler der IBM, während seiner Präsentation in Düsseldorf

  • Großaufnahme von Memristor-Speichern auf einem 300-mm-Silicon-Wafer, mit denen die „Einspeicher-Architektur“ in Hardware gegossen werden soll – eine Idee, die erstmals im IBM System /38 realisiert wurde.

Soltis ist im wirklichen Leben sechsfacher Großvater und längst in Rente, fühlt sich aber wie ein richtiger Vater immer noch verantwortlich für „sein Baby“ – heute IBM i genannt. Deshalb engagiert er sich sehr dafür und steht im permanenten Kontakt mit User Groups, IBM-Partnern und auch IBM selbst, die diese Plattform seiner Meinung nach stiefmütterlich behandelt. Denn für Soltis ist IBM i alles andere als ein Dinosaurier, sondern im Gegenteil eine ultramoderne Plattform.

Das ehrgeizige Entwicklungsprojekt „The Machine“

Das machte er an einem plakativen Beispiel deutlich: dem ehrgeizigen Entwicklungsprojekt „The Machine“, mit dem HP (im Jahr 2020?) mit einer vollkommen neuen Rechnerarchitektur die IT-Branche revolutionieren will. Als eine der wichtigsten Innovationen dabei führt HP den „Unified Memory“ an, der dem Betriebssystem praktisch unbeschränkt viel Hauptspeicher zur Verfügung stellt. Dieser Hauptspeicher ist zudem nicht mehr „flüchtig“ wie heute, sondern speichert die Daten permanent, so dass die bisher übliche zeitraubende Sicherung des Hauptspeichers auf Festplatten – Paging oder Swapping – überflüssig wird.

„Unified Memory“ hebt die derzeit allgemein übliche Trennung von Hauptspeicher und Massenspeicher auf. Damit gilt „The Machine“ als ultramodern, weil sie nicht auf der klassischen Von-Neumann-Architektur für Computer basiert, gemäß der seit jeher praktisch alle Computer gebaut werden. Damit ist automatisch auch IBM i ultramodern, denn das Betriebssystem arbeitet schon seit seiner Einführung 1988 so, konstatiert Soltis. „Wir nennen es nur anders, nämlich Single Level Storage“, so Soltis weiter. „Und im Unterschied zu ‚The Machine’ greift IBM i auch auf Festplatten zurück, ohne sich jedoch darum kümmern zu müssen.“

Auch IBM i hat Zugriff auf einen praktisch unbeschränkten Hauptspeicher, denn ein Adressübersetzer bildet diesen „virtuellen“ Speicher auf den realen Hauptspeicher und den externen Speicher ab, heute entweder Plattenspeicher, SSD oder SAN-Systeme. Das Betriebssystem „weiß“ nicht, ob die Daten physikalisch im schnellen Hauptspeicher oder im langsameren Plattenspeicher sind – und muss es auch nicht wissen.

Warum „Unified Memory“?

Das Argument für diese Variante der Architektur des „Unified Memory“ liegt auf der Hand: Hauptspeicher ist teuer – und bis heute auch flüchtig. Das heißt: Wird der Rechner ausgeschaltet, sind die Daten im Hauptspeicher verloren. Das will HP mit „The Machine“ durch sogenannte Memristoren ändern, mit denen man schon seit 2008 experimentiert. Dabei handelt es sich um passive Bauelemente, deren Dateninhalt erhalten bleibt, auch wenn kein Strom mehr zugeführt wird. Diese Module werden laut HP eine Umschaltzeit im Bereich von wenigen Pico-Sekunden haben. Allerdings gibt es bisher nur Prototypen davon. Außerdem dürften die Bauteile zumindest anfangs so teuer sein, dass HP mittlerweile zurückrudert, die Architektur von „The Machine“ geändert hat und beim „Unified Memory“ ebenfalls auf externe Speicher zurückgreifen wird.

Man darf gespannt sein, wann HP dieses innovative Konzept in erste taugliche Produkte ummünzt. Denn innovativ ist es allemal, wenn HP „The Machine“ jenseits der klassischen Computer-Architekturen konzipiert. Ist die Maschine dann überhaupt noch ein Computer? Solche Fragen musste seinerzeit auch Soltis beantworten, als er den ersten Rechner mit „Single Level Storage“ für IBM baute. „Das war nicht die AS/400, sondern deren Vorgänger – das System /38“, geht Soltis noch eine Dekade weiter in der Zeit zurück. „Als wir 1977 – ein Jahr vor der Markteinführung – intern die Dokumentation zum Review verteilten, kamen massive Bedenken“, erinnert sich Soltis. Das sei kein Computer – das könne nicht funktionieren.

Vielsagende Anekdoten

Letztlich kam es im IBM-Werk Rochester zu einem Hearing, bei dem Soltis und sein Team die S/38 gegen Forscher, Entwickler und Marketiers der IBM zwei Wochen lang verteidigen mussten. Die Anerkennung kam letztlich in einem Moment, den Soltis heute als Anekdote erzählt, damals aber in höchster Anspannung durchlebte. Die Performance war an einem 1.000 Instruktionen umfassenden kleinen Beispielprogramm demonstriert worden. Diese Performance fanden auch die Mainframer in Ordnung, doch die S/38 sei ja eine Multiuser-Maschine. „Was passiert, wenn der Prozessor einen anderen User bedienen soll?“, habe ein Mainframer gefragt. „Dann müssen ja wieder 1.000 Instruktionen durchgeführt werden – und die Performance halbiert sich!“

Etwa 1.000 Instruktionen waren damals beim Mainframe für den Wechsel des User-Adressraums – die „Dynamic Address Translation“ – notwendig. Der Mainframer stellte daher die Frage: „Wie viele Instruktionen benötigt die S/38 für den Wechsel des Adressraums. „Eine!“, antwortete Soltis. „Einen einzigen Branch-Befehl.“ Ungläubiges Staunen – ein Moment, in dem die Zeit stillzustehen scheint. Das war der Anfang der Akzeptanz.

Man hatte den Unterschied verstanden. Der Unterschied ist, dass nicht wie beim Mainframe die Adressräume aller User auf den dafür viel zu kleinen Hauptspeicher abgebildet werden, sondern dass sich alle User den gesamten Adressraum des Systems teilen und ihre Daten und Programme einfach nebeneinander im „Single Level Storage“ liegen. Das macht es für das Betriebssystem sehr einfach, die CPU dem nächsten User zuordnen; es muss nur auf die aktuelle Instruktion des neuen Users verzweigen und die Registerinhalte austauschen. Das ist ein regelrechter Turbo für die Transaktionsverarbeitung.

Gute Ideen veralten nicht

Die Idee ist also alt, aber gut. Und gute Ideen bleiben immer modern. HPs Entwicklungschef Martin Fink hat sie aufgegriffen – und plant, 500 Mio. Dollar in das Projekt zu stecken. „The Machine“ sollte ursprünglich in einem einzigen 19-Zoll-Rack bis zu 160 Petabyte Speicher mit Zugriffzeiten von 250 Nanosekunden unterbringen und dabei nur einen Bruchteil der elektrischen Leistung herkömmlicher Systeme benötigen.

Allerdings gibt es bei der Umsetzung der guten Idee Probleme; der Markteintritt verzögert sich immer wieder und ist aktuell für das Jahr 2020 avisiert. Unklar ist beispielsweise noch heute, ab wann HP überhaupt genügend Memristoren zu vernünftigen Preisen fabrizieren kann. Deswegen lautet Finks aktuelles Entwicklungsziel nur noch „Memory-driven Computer Architecture“ – mit klassischem DRAM-Hauptspeicher, der irgendwann durch Memristoren ersetzt werden könnte.

Vor diesem Hintergrund ist auch die HP-Ankündigung vom 8. Oktober zu sehen, gemeinsam mit dem Speicherkarten-Hersteller Sandisk neue Technologien für „Memory-Driven Computing Solutions“ entwickeln zu wollen. Im Mittelpunkt dieser Kooperation stehen Memristoren und der „Resistive RAM“ (ReRAM). Dieser nichtflüchtige Speichertyp gilt ebenfalls als potentielle Alternative zum Flash-Speicher. Beide Hersteller sind hier auch durch die Ankündigung von 3D XPoint durch Intel und Micron unter Handlungsdruck geraten. Das ist ebenfalls eine nichtflüchtige Speichertechnik, die ohne Transistoren auskommt und ebenfalls um den Faktor 1.000 schneller sowie haltbarer sein wird als NAND-Flash. Und hier gibt es – anders als bei HP und Sandisk – auch schon ein Timing, denn erste Produkte mit 3D XPoint sollen schon 2016 auf den Markt kommen.

Warum wirkt IBM i angestaubt?

Dass IBM i zwar modern ist, aber als veraltet gilt, hat für Soltis viele Ursachen. Die Plattform würde oft von Leuten beurteilt, die sie gar nicht richtig kennen. IBM tue zu wenig, die Vorteile und Alleinstellungsmerkmale von IBM i herauszuarbeiten. Die Konkurrenz mache IBM i außerdem noch ständig schlecht – und es gebe zu wenige Verfechter dieser Plattform, die aktiv dagegen halten. Deshalb unterstütze er auch iBelieve.

Den wichtigsten Grund dafür, dass IBM i als veraltet gilt, sieht Soltis aber in einer der größten Stärken: der Stabilität dieser Architektur. Das „Technology Independent Machine Interface“ (TIMI) sorgt dafür, dass auch heute noch S/38-Programme aus den 70er Jahren auf einer Hardware ablaufen können, die auch den Supercomputer Watson antreibt. Denn IBM i arbeitet nicht direkt mit der Hardware zusammen, sondern läuft als virtuelle Maschine auf diesem TIMI.

Diese stabile, weil zukunftsorientiert gestaltete Architektur hat die Umstellung von S/38 auf die AS/400 oder den Wechsel von 48-Bit-CISC-Prozessoren auf 64-Bit-Risc-Prozessoren ebenso abgefedert wie die Zusammenführung der damaligen iSeries mit der Unix-Rechnerfamilie pSeries zum Power System im Jahr 2007. Das bedeutet im Vergleich zur Windows- oder Unix-Welt einen unglaublichen Investitionsschutz. Das wird auch so bleiben, versichert Soltis. Er macht das am Beispiel Speicher deutlich: Derzeit werden im Betriebssystem 80 Bit für die Adressierung verwendet, ein Umstieg auf bis zu 128 Bit ist mit einfachen Mitteln machbar.

Schon seit S/38-Zeiten sind 128 Bit für die Adressierung vorgesehen; systemintern verwenden daher alle Pointer 16 Byte. Dieser 128-Bit-Adressraum erlaubt eine direkte Adressierung von 18 Quintillionen Bytes. Das ist mehr Speicher, als auf absehbare Zeit insgesamt auf der ganzen Welt verfügbar ist. Ein Wechsel der Prozessorarchitektur auf 128-Bit-CPUs wäre dank TIMI und wegen des objektbasierten Konzeptes dennoch jederzeit problemlos möglich.

Diese enorme Stabilität verführt aber auch dazu, nach dem Motto „Never touch a running System“ die bewährten Anwendungen überhaupt nicht zu modernisieren. Das führe dann dazu, dass gute Anwendungen auf einem ultramodernen Server noch mit einem Green-Screen-Terminal bedient werden. Das mag zwar sogar ergonomischer und effizienter sein als die gewohnten GUI- und Web-Oberflächen, wirkt aber altbacken und angestaubt – und ist damit letztlich Wasser auf die Mühlen der Kritiker. Zumal die Kenner viel zu oft stumm bleiben und das schiefe Bild nicht gerade rücken. Was Dr. Frank Soltis letztlich zum Titel seiner Keynote führte: „Modernize or Die!“

Die iBelieve-Tour

Die iBelieve-Tour ist eine eintägige Konferenz und wurde 2013 von Look Software ins Leben gerufen. Auf einer Tournee rund um die Welt stellen Experten die Vorteile der Serverplattform IBM i vor. Im Fokus der diesjährigen Tour stehen neue Ansätze und Betrachtungsweisen in Bezug auf die erfolgreiche Planung und Implementierung von Projekten.

Frank Müller, Vorstand der Axsos AG, holt mit gutem Grund die Tour zum ersten Mal nach Deutschland. „In der Tour sehe ich vor allem die Möglichkeit, den Teilnehmern die Vorteile der Plattform aufzuzeigen, von denen auch unsere Kunden überzeugt sind. Denn IBM i ist bislang die zuverlässigste und letztlich kostengünstige Serverplattform.“ Wer sich persönlich darüber informieren möchte, hat noch einmal Gelegenheit dazu, denn die iBelieve-Tour kommt ein zweites Mal nach Deutschland: Diese Konferenz findet am 5. November ab 8:30 Uhr bis ca. 16 Uhr im Hotel Pullman Stuttgart Fontana statt.

Bildquelle: Axsos / HP

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