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1、IBMAS400教程完整版AS/400教程完整版第一章AS/400系统概况1.1 AS/400发展历史 1.1.1 AS/400发展历史 Figure 1-1. AS/400的发展历史 为了深入了解一个系统，必须熟悉它发展的历史和背景。多数的计算机系统是从原有的系统基础上发展起来的。AS/400的发展历史： 1969年6月发布System/3（Batch machine） 1975年1月发布System/32 (用于小型商务办公环境) 1977年4月发布System/34 1978年10月发布System/38（第一代AS/400，商业上失败，技术上成功） 1983年5月发布System/36

2、（商业上非常成功） 1988年6月发布AS/400 B型号（Application System/400，第二代AS/400） 1994年5月发布AS/400先进系列/服务器（Advanced System/400，第三代AS/400） 1995年6月发布AS/400 Power PC 先进系列/服务器 1997年8月发布AS/400e系列 1999年2月发布AS/400 e 服务器170、7XX 1999年7月发布AS/400e Domino 专用服务器（莲花宝箱） 2000年10月发布iSeries 400,包括270、820、830、840及IBM莲花宝箱（DSD） 1.2 iSerie

3、s 400的特点 1.2.1 iSeries 400的特点 Figure 1-2. iSeries400 iSeries 400通过紧密集成硬件、软件、中间件和操作系统提供能够满足不同业务需求的高性能、可靠和易于使用特性。从e系列开始，在电子商务大舞台上开始扮演更为重要的角色。它可以提供扩展业务确保电子商务优势所需的技术和工具。它的突出特点有： 卓越的性能，不断获得各种荣誉和认可，全面实现64位处理，先进的体系结构，最领先的SOI芯片技术； 卓越的可靠性和可用性，系统可提供99.97%的可用性,使iSeries成为商业关键事务处理的首选服务器平台； 高度集成的系统环境，使用户不需要太多的系统管

4、理员就能保证其应用平稳地运行； 严密的安全防范系统，荣获美国联邦政府定义的商业计算机最高安全性级别C2级认证，堪称世界上最安全的计算机系统。从来没有发现过病毒。 开放标准兼容性，使用户把运行在不同平台上的业务系统和数据平滑地连接在一起； 简单易用，使用户（尤其是新用户）很快就能掌握它的系统管理和应用程序开发。 允许在一台服务器上安装Linux、Java、Windows2000和Domino等多种应用。 在系统中可以配备16台PC服务器Netfinity，可以运行多种不同的操作系统，并公享主机系统的资源。 是唯一一种能直接（固有）支持多种不同文件结构，如PC文件、Unix文件、Netware文件

5、、Domino文件、ASCII文件、EDBCID文件的系统。 13 AS/400先进的体系结构 1.3.1 TIMI结构 Figure 1-3. AS/400的先进体系结构 面向处理机的体系结构 面向处理机的体系结构 Figure 1-5. 面向处理机的体系结构 面向处理器的体系结构(Processor-Centric Architecture)如上图所示，程序员可以直接地访问硬件界面来编写应用程序。比如HP的PA-RISC和Digital的Alpha结构。这种体系结构的缺点是一旦硬件有所修改，几乎所有的应用程序都必须重写。 面向API的体系结构 面向API的体系结构 Figure 1-6.

6、面向API的体系结构 由于在面向处理机的体系结构中应用程序过分地依赖硬件，而硬件技术的发展非常之快，就使应用程序的编写相当的复杂，需要随硬件的升级不断地改写。因此，许多软硬件开发商和标准化组织联合起来创建了面向API(Application Programming Interface)的结构。该结构（如上图所示）定义了一个通信界面，所有的应用程序都可以通过（但不是必须）这个界面访问操作系统提供的各种服务。这样程序员在编写应用程序时就可以避开直接访问特定的硬件。 操作系统的功能简单而言就是管理系统的资源并提供编写应用程序的基本环境。这些基本的操作系统的功能可以通过API提供给程序员。一个API可

7、以通过对操作系统的调用来执行某一项功能。如应用程序可以通过调用API来要求操作系统执行一个I/O操作，磁盘读操作。显然，应用程序不需要了解I/O设备内部是如何工作的，只要应用程序是通过API来完成I/O操作的，就可以保证应用程序独立于底层的硬件结构。 如果不同的计算机生产商能够提供相同的API集，那么任何一个使用这些API集来编写的应用程序便可以很方便地从一种机器移植到另一种机器上。一个比较著名的API集是POSIX(a portable operating system interface based on Unix)，这是一个UNIX风格的操作系统界面。 由于API还没有完全标准化，且不完

8、整，在许多情况下应用程序需绕过API界面直接访问系统硬件界面。一旦出现这种情况，则应用程序就不再是与底层的硬件与软件无关的了。 高级机器的体系结构 ：如果在定义API集时不仅仅是针对某些特定的应用程序，而是为所有的应用程序定义一个通用的API界面，并且保持这个界面的充分可扩展性，这样则可以真正地实现应用程序对于硬件的独立。这就是高级机器的体系结构(High-Level Machine Architecture) ，AS/400就是采用这种先进应用体系结构，在系统中为应用程序定义了完整的API集合，这个集可以不断的扩充，并且不允许应用程序绕过这个API界面去访问硬件界面，将这个API集称为TIM

9、I(Technology-Independent Machine Interface)，或简称为MI。 在八十年代初，AS/400的研制者，设计师们就预见到计算机技术的发展将会一日千里，用户对计算机需求也将永无止境，因此设计出来的计算机不是功能应如何齐全，实际上也不可能设计这样一个可永远满足用户需求的计算机，而是应设计一个无限灵活的计算机，它可以随时跟上计算机前沿的发展，容易接纳计算机领域的新技术，同时又不会丢掉老用户已有的投资，使升级后的计算机系统真正做到百分之百地兼容在旧系统上已开发的应用程序。这样的计算机才会经久不衰，具有生命力、竞争力。什么样的计算机才能达到这个要求呢，那就是满足这种要

10、求的计算机，应该有一种高级的接口，这种接口既独立于硬件，又独立于软件，是一个逻辑上的（而不是物理上的）系统接口。任何新技术的添加，只是这种接口的延伸和接口内部实现的改变，而不会对使用这种接口的程序产生什么影响，这就是AS/400体系结构的设计初衷。TIMI技术就是这个高级接口的具体实现。 从上图可以看出TIMI层（以下简称MI层）是一个真正的独立层，它将OS/400，应用程序与MI层下方的硬件以及与硬件有关的软件（LIC层）完全隔离开来。底层硬件技术的更新完全被MI层下方的软件所吸收，不会对MI层上方软件产生影响，MI层上方软件可以不加任何改变，就可受益于MI层下方更新的硬件新技术。 MI层面

11、实际上是为AS/400中所有应用程序和OS/400系统软件的接口作了一种形式化的定义，提供了一个完整的API集（APIs），所谓完整体现在任何一个MI层上方的应用程序或系统程序都不可能绕过这个APIs直接去访问MI层下方的软件和硬件。另外这个APIs是可以扩充的，可随时加入一些标准化组织（例如POSIX）指定的API，并且这种扩充是没有限制的。例如，在OS/400 V3R1中加入了支持Single UNIX Specification API的功能，这样一些UNIX的应用程序就可以被移植到AS/400上。当AS/400采用一些先进的硬件技术时，可能要修改或增加一些相关的API，修改也只是在MI

12、层下方的实现。在MI层从不执行删除API这一操作，旧的API被完整的保留下来，正因为如此，一些十年前开发的应用程序可以不加任何修改地运行在当今AS/400系列计算机上，TIMI技术使得AS/400成为当今计算机领域中保护用户投资的典范。 MI层提供的APIs，我们称为MI指令。这些MI指令是不能直接执行的，要先将它们编译成机器指令，也不能将MI指令集算成一种高级语言，而应看做是高级语言编译之后生成的中间结果，如下图所示。 Figure 1-4. MI指令 MI指令的操作数有两类：立即数和对象（Object）。立即数即传统的位和字节操作数，对象是一种数据结构，是一个封闭的整体。在使用对象时，只有

13、将对象视为一个整体进行操作的指令才是有效的。因此应用程序和MI上方的系统软件完全不必了解对象的内部细节（这些细节都被封装在对象内部，对外界透明），对象的内部细节有任何改变也不会影响到那些对其进行操作的MI上方软件，这就使得这些软件独立于底层的数据结构。 与常规的机器界面指令不同，在MI指令的操作数中虽保留了立即数，但却没有了寄存器，物理内存空间，I/O空间等概念，倒是多了对象这个些概念。在MI中定义了许多种对象类型，其中大部分都是一些结构复杂的数据结构。一个最重要的MI对象类型称为Space，Space可以简单的理解为一组与硬件无关的字节序列。当一个AS/400程序要使用内存时，它可以使用Sp

14、ace。例如，AS/400的编译器（Compiler）在创建一个程序模板（Program template）时，必须要把这个程序模板放在某一个地方，这时就把它放在一个Space中。 正是有了这种TIMI技术，使得AS/400可以最及时地采用计算机业界的先进技术，成为IBM公司展示自己新技术的橱窗。例如，AS/400是第一个采用4M位 16M位内存芯片，第一个采用N-Way处理器技术，第一个采用RAID-5磁盘保护技术，第一个采用光纤连结等。从CISC到PowerPC RISC处理器，寻址能力从48位到64位，不久的将来会扩展到128位，处理器芯片从Gobra到Apache到Northstar，

15、处理器数量从1路到12路，几年来AS/400历经了几次大的硬件更新换代，但对原来的AS/400用户并没有带来什么冲击，相反却感觉到了AS/400新技术带来的性能上的巨大飞跃，用户一旦投资AS/400，就可以终身享受信息产业的新技术。在这一点上，同其它行业同类产品相比，AS/400是最具竞争力的。因为其它公司许多应用程序并没有完全独立于硬件，因此在硬件升级，尤其是芯片从CISC过渡到RISC结构时，这些程序需要重新改写，代价十分昂贵。例如DEC公司在推出Alpha芯片时有15%20%的应用程序要重写。AS/400没有这种困扰，在AS/400从48位升级到64位时，好多应用程序甚至不需重新编译就可

16、移植到新的AS/400上，AS/400是首家实现从硬件到操作系统到应用程序全部是64位的系统。由于AS/400的这种独特的TIMI技术给AS/400所带来的良好的灵活性，可扩充性，兼容性， 因此我们有理由相信，无论计算机技术如何变化，AS/400都将永远保持它在业界的领先地位。 1.3.2 系统集成 Figure 1-7. AS/400功能划分 集成是指将完成不同功能的程序模块集合在一个有机的整体中。在这个整体中除含有操作系统功能外还有网络通信功能，数据库管理功能，语言支持功能等。将它们作为一个整体来设计的优点是代码量少，执行效率高，安全性好，易于安装、维护和使用，同时也避免了功能上的重复和不

17、同厂商产品之间的缝隙问题引起的一些争端。当然这种集成性所引起的不利因素也是有的，那就是系统的灵活性会有所下降。 AS/400是一个最典型的集成的商用计算机，它把计算机系统通常要用到的一些功能如网络通信功能，数据库管理功能，安全管理功能完全集成在AS/400操作系统中。这种集成系统的整体功能远远胜于各部分功能的简单迭加。使用各种功能的用户接口都是一致的，因此在AS/400上开发应用会节省更多的人力资源、财力资源。需要的维护人员也比其它计算机系统少，这是AS/400在业界获得成功原因之一。AS/400集成系统中含有对各种网络通信协议和通信设备的支持，如TCP/IP协议，异步传输控制协议（ASYNC

18、），二进制同步传输协议（BSC），同步数据链路控制协议（SDLC），高级数据链路控制协议（HDLC），.25协议等几乎所有目前在市场上流行的通信协议及各种网络通信适配器。AS/400支持几乎所有的TPC/IP应用，Internet应用。 在OS/400中还含有一个功能强大的数据库管理系统DB2/400，这是一个全功能的开放性的关系数据库系统，是IBM DB2家族中的一个成员，目前这个DB2/400已升级到DB2 UDB for AS/400，它除了支持原有DB2/400数据库中存储过程(store procedure)，参照完整性(referential Integraty )，触发器(tri

19、gger)，二阶段提交(two-way commitment)等重要功能外，还增加了对于多媒体信息，对象型DBMS，试算表，虚拟文件等方面的支持。另外在OS/400 V4R4版本中还增强了数据库查询性能，SQL连接能力，并行处理能力等。 由于AS/400的操作系统是由OS/400与LIC组合而成，整个集成的系统所提供的功能根据其与硬件的关系不同，使用频率不同，对安全的要求不同而被分别放在不同的层面上。上图显示了各功能模块所处的位置。上图中可以看出，CL部分是直接面向用户的，完全处于MI上方；工作管理（work management）的职责主要是对作业的管理，与硬件关联不大，所以大部分位于OS/

20、400中；设备管理部分有些和硬件关系十分密切，如设备的驱动程序等要放在LIC层，而那些对设备进行监控的部分放在OS/400中实现；安全部分虽然与硬件完全独立，但为了提供更高级别的安全保护，还是把它的大部分功能放到LIC层实现。此外有些功能与硬件并无多大关系，但对系统性能举足轻重，也将其放在LIC层实现。还有一些功能是分散在OS/400和LIC中的。由于数据传输部分与磁盘驱动方式和数据传输方式密切相关故在LIC中实现，文件定义部分与硬件无关在OS/400中实现，文件中的成员（member）定义与磁盘有一定关联在LIC中实现更好些。有些功能很难确定在LIC中还是在OS/400中实现更合适，AS/4

21、00总是尽可能地进行层次划分。 1.3.3 单级存储结构 Figure 1-8. AS/400的单级存储结构 AS/400又一特征就是它的存储管理方法。它采用了单级存储（Single-level store）结构对存储器进行管理。它将系统中所有的存储器，即所有主存(main storage )和辅存 (Auxiliary storage )看成是一个大的存储器，这个大存储器提供的存储空间相当于机器的寻址能力，从开始的48位寻址空间到今天的64位寻址空间，近几年内渴望实现128位寻址空间。这个诺大的虚地址空间给用户尤其是程序员带来了极大的方便，他们所面对的就是一个盛装对象（Objects）的大容

22、器，只要知道了一个对象的名称和类型就可以访问这个对象，完全不必关心所访问的对象存放在哪个盘上，也不必考虑存储管理等繁琐问题。至于内外存之间信息如何交换以及为提高对象的访问效率而将一个对象的内容分散存放到几个硬盘上，对用户是完全透明的。 事实上，在MI上方的任何程序（包括OS/400，应用程序，编译器等）都看不到这个单级存储结构中的实存部分（内存和外存），呈现在他们面前的只是一个偌大的虚存， 每个AS/400 对象占用这个虚存中的一些虚地址。当用户使用对象的名字和类型访问它时，MI层上方的程序可以快速地将这个对象的名字映射成它的虚地址。由于MI层上方用户编程时，不再区分内存和外存，只是针对这个虚

23、存编写程序，因此可使得编写程序所需的指令数目大大减少。当然，负责系统性能管理的人员用WRKSYSSTS命令或WRKDSKSTS命令还是可以看到一些关于磁盘的信息的，例如磁盘的使用率，忙闲情况，缺页率（page Fault）等。 对象总是要存储在磁盘上，并且在使用时需将其装入内存的。如何将对象的虚地址映射到磁盘上的实地址或内存的实地址是在MI层下方实现的。AS/400将内存分为大小相等的一些页面帧(page frame)，在64位AS/400系统中，页面帧的大小为4096字节（4KB），存储在磁盘上的对象被划分为一个个大小与页面帧相等的页面（page）。一个大的对象由许多页面组成，这些页面在虚存

24、中占用一些连续的地址，但在实际存放时，可能被分散到几个硬盘上，这样做可以提高对对象的读写速度。当处理机要访问的一个对象时，可以将该对象的部分页面从磁盘装入内存的页面帧中，MI下方的地址转换机构通过查询驻留在内存中的一个页表(page table)实现虚实地址转换，如果发现一个虚地址对应的页面不在内存中，就报告页故障(page fault)，然后由内存管理程序负责将这个页面从磁盘调入内存。硬件在查询页表时使用的是Hashing算法。 总之，AS/400的单级存储结构不仅给编程用户提供了一个相当大的存储空间，同时也将用户从繁琐的存储管理中解放出来，减轻了用户负担，提高了工作效率。 在OS/400

25、V4R3及其以后版本中，已把AS/400的单级存储的单一地址空间由原来的内存、硬盘推广到磁带库，系统的存储管理功能可按用户自定义的规则，自动透明地管理分布在磁盘与磁带库中的数据。 1.3.4 AS/400硬件系统 Figure 1-9. AS/400的硬件体系结构 AS/400是一个多CPU系统。一个系统处理器模块包含多个CPU，分别用于系统管理、内存管理、进程管理等，每个CPU都包含一个微内核，将多个CPU合起来作为一个处理器，通过微内核间的通讯可以平衡各个CPU间的工作量。现在的CPU采用Power Pc技术。 I/O采用I/O通道技术。I/O总线主要采用SPD总线标准，总线传输速率为26

26、6Mbps或1Gbps（对RISC机）。系统可以连接多达19条SPD总线，每条SPD总线最大可连接32个I/O设备。SPD总线可以是排线，也可以是光纤。排线采用32位data lines,4位parity lines，和若干位控制信息线。异步传输。而光纤则采用单线串行传输。 BCU （Bus Control Unit）主要用于控制SPD总线，负责总线仲裁、优先权判断等。IOBU(I/0 Bus Unit)实际上是一个IOP，负责处理所有的I/O功能，而且本身包含内存，实际上是一个微机系统，可以运行不同的操作系统（如，OS/2,Windows,WNT,DOS）。如果把系统处理器也看作是一个IOP

27、的话，那么系统中任何两个IOP都可以进行通讯，形成主从多CPU系统。发起通讯的CPU为master,被呼叫的CPU为slave.任何两个IOP之间都可以进行消息传输。除消息操作以外，还可以进行存储器操作。存储器操作只能在主存和IOP内存之间进行，而不能在一个IOP内存和另一个IOP内存之间进行。存储器操作都采用DMA方式。 总结： AS/400之所以成为全球使用最广泛的中型商用计算机，一个重要的原因是其先进的体系结构能够不断地吸引融合最新的技术。本章主要介绍了AS/400的先进的体系结构-TIMI、集成性和单级存储技术，揭示了AS/400成功的奥秘。同时也对AS/400的特性和发展历史做了介绍

28、。本章内容不在认证考试范围之内。 第二章 系统接口 有两种类型的AS/400用户接口，一种是字符界面的接口，通常称为绿屏(Green Screen)接口；另一种是在PC机上实现的图形用户接口(GUI) - Operations Navigator。 绿屏接口是OS/400传统的用户接口，在AS/400的字符终端上只能使用这种接口。在绿屏接口中,在命令一级用户可使用AS/400提供的两种接口访问系统功能:菜单(Menu)和CL(Command Language)命令。如果用户非常熟悉Windows X界面，希望也能像操作Windows界面一样对AS/400进行操作，而不必像在绿屏方式下需记忆太多

29、的内容，就可以通过在PC机上使用Operations-Navigator 功能来实现所求。通过Operations Navigator，用户完全可以用鼠标拖曳或点击方式实现对OS/400的控制和管理请求。本课程主要介绍前者的功能，后者的使用比较简单，几乎不作介绍。 本章内容是操作AS/400系统的基础入门知识，包括系统接口，CL命令和帮助功能等内容。 2.1 接口概述 2.1.1 System Operator Environment Figure 2-1. System Operator Environment 系统操作员应该了解连接在系统上的每一个东西，并了解发生在系统上的所有活动。作为系

30、统操作员，主要操作设备有控制台、磁带机及系统打印机。 对于AS/400系统，系统控制台System console不是一个特定的设备，而是离系统单元最近的一个工作站，系统操作员消息队列QSYSOPR分配给这个工作站，用于监视系统、回应消息及对设备（如系统打印机，磁带机等）进行操作。 系统操作员应该具有以下职责： 1.启动和停止系统。 2.是操作打印机的专家。 3.回答系统操作消息及来自其他用户的操作消息。 4.运行作业及监控作业。 5.诊断故障及处理故障。 6.定期备份系统。 2.1.2 Software Overview Figure 2-2. Software Overview Opera

31、ting System (OS/400) Operating System/400 (OS/400) Figure 2-3. Operating System/400 (OS/400) You can think of OS/400 as the brain of the AS/400 system. It is a group of system programs that control the overall operation of the AS/400 system. OS/400 is provided by IBM and comes pre-installed on your AS/400 system. Although not all OS/400 functions are needed in every installation, the full range of functions is avaible on every AS/400 system. Programming Support: AS/400 Languages Programming Suppor