本文最初是作为IEEE之星程序。
引用
1964年4月发布的IBM System/360在内容上是革命性的，在范围上也是前所未有的。它使用新的混合集成电路技术和新的8位字节体系结构，用一个严格兼容的系列取代了IBM的所有五个（6位字节）计算机产品线。六种处理器型号提供了50倍的性能范围，配有54种不同的外围设备，具有开创性的标准接口，提供了完全的互换性。该软件包包括通信网络功能、16种不同的语言编译器和一个分级功能、多道程序、基于磁盘的操作系统。System/360的创新很快成为事实上的标准，重塑了计算机行业并促进了其持续快速增长。
介绍
1964年4月7日，IBM System/360的发布预示着一个新的计算机家族的到来，它重塑了IBM和整个计算机行业。System/360的起源可以追溯到1959年。
大家都说，1959年对IBM来说是又一个好年景。汤姆·沃森对其在电子计算机方面的成功特别感兴趣，因为他在1946年从军队服役归来时被赋予了发展电子业务的责任。在他的领导下，IBM很快成为穿孔卡片系统电子计算机的主要供应商，1956年，当Tom取代他的父亲成为IBM首席执行官时，IBM刚刚超过雷明顿·兰德成为大型电子存储程序计算机的主要供应商。
重组以取得成功
1959年，汤姆·沃森关注的是未来的问题，而不是过去的成功。技术和市场需求的快速变化过度扩展了公司数据处理部门的能力。需要进行重大变革。
沃森的解决方案是从该部门中取消数据处理产品的所有责任，销售和服务除外。市场规划、开发和制造的责任将交给两个新部门。数据系统部在纽约波基普西设有工厂和实验室，将专注于大型计算机系统，通常每月租金超过10000美元。通用系统部主要在纽约恩迪科特和加利福尼亚州圣何塞设有工厂和实验室，将专注于较小的系统。
这两个师都将向T·文森特·莱尔森汇报，他身高6英尺6英寸，气势雄伟，以洞察力强、好斗和果断著称。他是沃森唯一认为自己足够聪明、足够坚强，能够理解和管理计算机业务的高管。
寻求兼容性
计算机供应商及其客户面临的一个日益严重的问题是培训足够的服务人员，并为许多不同的计算机产品提供和维护软件支持。在竞争产品之间，甚至在IBM自己的产品之间，硬件或软件几乎没有互换性。1959年，IBM支持五种不同的计算机产品线。
在他的新职位上，李森设想恩迪科特制造的电脑产品与波基普西制造的兼容，反之亦然。这将降低产品开发、制造、服务和软件支持的成本，还将促进客户从小型IBM系统迁移到大型系统。不幸的是，从利尔森的角度来看，波基普西工程师已经开始设计他们所称的8000系列电脑，以取代成功的7000系列。如果他允许这项工作继续下去，很可能无法实现他寻求的部门间兼容性。
为了解决这个问题，Learson将波基普西的系统开发经理更换为Bob O.Evans，他在Endicott中扮演了关键角色，实现了IBM 1410计算机与非常成功的IBM 1401的兼容性。任命三个月后，Evans建议终止8000系列的工作，代之以跨部门的努力，“开发一条完全有凝聚力的产品线”
8000系列的建筑经理小弗雷德里克·P·布鲁克斯强烈反对对计划进行修改。弗雷德·布鲁克斯（Fred Brooks）1956年获得哈佛大学霍华德·艾肯（Howard Aiken）开创性计算机科学项目的博士学位，并拥有IBM Stretch超级计算机设计师的经验，他是一位口齿伶俐、知识渊博的对手。然而，经过大量审查，莱森接受了埃文斯的建议，并于1961年5月终止了8000系列项目。
鲍勃·埃文斯立即请弗雷德·布鲁克斯管理一个项目，以创建“终极系统家族”。布鲁克斯回忆道：“让我非常惊讶的是，在我们战斗了六个月后，鲍勃让我负责这项工作。”。他热切地接受了这份工作，他的知识和热情得到了许多其他人的支持。
然而，通用产品部总裁约翰·汉斯特拉（John W.Haanstra）强烈反对。他确信，他和在恩迪科特实验室向他报告的人都最了解如何在他们的产品所服务的市场上竞争。为了为自己的观点辩护，他引用了许多成功的产品，尤其是1959年宣布的IBM 1401电脑，它已经是世界上最畅销的电脑。
SPREAD任务组
为了克服Haanstra的反对，并确保其他人的合作，Learson成立了一个全公司范围的工作组，Haansstra担任主席，Evans担任副主席。代号为SPREAD（系统编程、研究、工程和开发的缩写）的任务组是“建立IBM数据处理器产品的总体计划”。弗雷德·布鲁克斯是12名成员之一。
SPREAD工作组于1961年12月发布了最终报告。这份26页的报告包含许多具体建议。将有五个处理器，性能范围为200倍。由IBM新的组件部门开发的固体逻辑技术（SLT）将用于所有处理器。每个处理器都适用于商业或工程和科学应用，但浮点指令（商业应用不需要）可以作为标准设备或现场安装选项提供。每台计算机的中央处理器将“能够正确操作所有处理器的所有有效机器语言程序，具有相同或更小的I/O和内存配置。”所有机器中使用的字符大小将是首次在IBM Stretch超级计算机中使用的8位字节。所有输入输出设备，如磁带和磁盘存储器、读卡器、打印机和终端，都将具有标准接口，因此可以互换。
一个非常重要且具有开创性的建议是使用一个小型高速存储器，其中包含永久存储的信息，以控制每个处理器中逻辑电路的操作。这种设备被称为“只读控制存储器”，它无需将执行兼容行中所有处理器所需的每个编程指令的能力连接到每个处理器。IBM位于英国赫尔斯利的实验室根据剑桥大学M.V.Wilkes 1951年的提议，对控制库进行了广泛的研究。IBM Hursley实验室的SPREAD Task Group代表John W.Fairclough大力推动了它们在新产品线中的使用。
在操作中，每个编程指令（如加法、乘法或条件分支）都等同于控制存储中的地址。当读取此地址的单词时，其永久存储的1和0用于根据执行指令的需要打开或关闭相关的计算机逻辑门。如果指令执行需要一系列这样的设置（即不止一个机器周期），则寻址的第一个字携带完成指令执行所需的下一个控制存储字的地址。
约翰·汉斯特拉（John Haanstra）在SPREAD报告中表示支持，但他对以下说法感到担忧：“由于此类处理器必须具有目前任何IBM处理器产品中都没有的功能，因此新产品系列将与我们现有的处理器不兼容。”Haanstra并不是唯一一个担心IBM会失去许多客户的人，因为他们正努力将客户从现有的计算机系统转移到一个全新的、完全不兼容的计算机系列。
通过仿真保存
哈恩斯特拉担心的竞争行为发生在1963年12月，当时霍尼韦尔宣布推出低成本H-200电脑。一个名为“Liberator”的程序可用于将IBM 1401程序转换为可在H-200上运行的程序。预计与四年前推出的IBM 1401相比，其性价比将提高五倍。在两个月内，IBM销售人员向H-200报告了196笔损失。
Haanstra一直在悄悄地准备Endicott对这类事件的响应，使用IBM的新固态逻辑技术（SLT）构建一台1401型计算机。这项工作始于1960年末，当时的借口是在SLT中设计一个1401处理器，以提供“SLT的可行性测试”
霍尼韦尔宣布后，汉斯特拉立即将“可行性项目”转化为一个成熟的产品开发项目。该产品暂定名为IBM 1470，计划于1964年2月发布。
这对鲍勃·埃文斯（Bob Evans）和弗雷德·布鲁克斯（Fred Brooks）领导下开发的新产品线是一个明显的挑战。埃文斯很沮丧。他对全公司兼容计算机家族的愿景似乎即将结束。
Evans知道，IBM Endicott和Poughkeepsie的工程师们一直在努力工作，但没有成功地找到一种方法来帮助客户从IBM的许多流行计算机迁移到拟议的新计算机系列。霍尼韦尔公司（Honeywell）提供的“解放者”（Liberator）等程序，用于将IBM 1401程序翻译为在霍尼维尔H-200上运行，只有当这两台计算机非常相似时，这些程序才具有成本效益。还探索了用另一台计算机模拟一台计算机的行之有效的方法，但也发现只有当两台计算机相似时，这种方法才具有成本效益。
然后，埃文对新产品线的设想几乎奇迹般地被意外使用的控制库所挽救。几个月来，位于波基普西和恩迪科特的IBM工程师一直在试验通过在控制库中使用额外的微码来改进一台计算机对另一台计算机的模拟。最终，Endicott工程师决定在控制存储的扩展部分中实现所有相对简单的1401指令集。由于处理器中有少量附加电路，他们能够以经济高效的方式直接执行1401个程序，而无需模拟器的任何软件部分。
这种用一台计算机模拟另一台计算机的方法非常有效，因此被命名为模拟器。使用模拟器，所提议的最小的新处理器可以在“1401模式”下运行，以执行为1401编写的程序，速度是1401本身的四倍。这是一个推销员的梦想成真。
因此，控制商店首次在美国市场亮相，不仅是作为实现新产品线中计算机之间兼容性的中心功能，而且也是使该产品线免受灭绝威胁的仿真器的主要功能。（1961年，英国里昂计算机公司（Lyons Computer Company）在LEO III中首次将控制库用于商业用途。）
产品公告
1964年4月7日，新产品线被公开宣布为IBM System/360。选择“系统”一词是为了表示该产品不仅仅是一组带有外围设备的处理器，而是具有自上而下程序兼容性的可互换硬件单元的集合。选择数字“360”（圆圈中的度数）来表示每台计算机处理所有类型应用程序的能力。
这一宣布的范围是前所未有的。宣布了六种处理器型号，分别为30、40、50、60、62和70。60、62和70型被65和75型取代，然后才发货。小型30型的内存容量从8K到64K字节不等，而70型的内存大小从256K到1024K字节不等。（K是一个二进制方向的乘数，等于1024。）
处理器的54倍性能范围主要是通过两个设计因素实现的。首先，数据路径宽度提供了8个因子，在30型中为1个字节宽，在65型及以上型号中为8个字节宽。其次，SLT电路的工作时间从8纳秒到30纳秒不等，几乎是4倍。各种设计技术提供了两个额外因素。
图1：这是一个典型的小型IBMSystem/360安装。它包括（从左起）一个读卡器、四个磁带单元和控制器、两个磁盘存储单元以及带控制面板的处理器（此处为40型）。操作员坐在控制面板伸手可及的打印机键盘旁。（由IBM档案馆提供） 还宣布了54种不同的外围设备。这些设备包括几种类型的随机存取磁盘存储设备、磁带存储、视觉显示装置、通信设备、读卡器和穿孔器、打印机和光学字符读取器。宣布对所有硬件配置提供软件支持。每月租金从“基本配置的2700美元到典型的大型多系统配置的115000美元”不等（可比较的购买价格为133000美元到5500000美元。）
这一回应与该声明一样前所未见。在头四周内，收到了1000多份订单。两年多以来，汤姆·沃森（Tom Watson）将公司几乎所有的开发资源都押在了一条产品线上。但早期订单率并不能确保成功。在确认订单和成功交付产品之前，还需要两年的协同工程和制造工作才能保证实现System/360的承诺。在开发和制造方面有许多问题，但只有半导体电路和软件支持方面的问题导致System/360产品的发货出现重大延误。
内存和控件存储
当System/360被定义时，用于主存储器的铁氧体磁芯存储器技术已经成为标准。这种存储器最初由麻省理工学院林肯实验室和RCA开发，由IBM为1956年宣布的美国SAGE防空系统制造。IBM在SAGE项目中的经验使其具有优势，其最近在为商业产品设计和制造铁氧体核心存储器方面的经验也是如此。对于System/360内存，IBM工程师使用更小的内核和卓越的驱动器和检测电路进行了更多的改进。
图2:Transformer Read-Only Store（TROS）：System/360 Model 40中使用的8K字TROS正在IBM Hursley实验室进行测试。 控制存储不同。IBM没有商业产品。它唯一的实验模型是Transformer Read only Store（TROS），它是为在英国赫尔斯利IBM实验室的实验SCAMP计算机上使用而创建的。在赫尔斯利开发了改进版TROS，并成功制造用于System/360系列的40型。
TROS可能也应该在30型车上使用，但工程师之间的竞争阻止了这一点。因此，Endicott公司开发了一种新的电容存储器（CCROS），并将其用于Model 30。
一个关键的挑战，尤其是对于更快的System/360处理器，是控制存储的运行速度必须至少是主内存的四倍。解决方案是一种新颖的平衡电容器只读存储器（BCROS），由IBM Hursley实验室提出，并在纽约金斯顿的IBM实验室设计。这些控制存储器是为更大的System/360型号成功开发和制造的。
半导体电路
在IBM着手设计和构建System/360的同时，它进入了组件业务，以确保组件的充足供应，并参与未来的技术进步。
图3：电子电路的演变。上图：与System/360一起使用的带有六个附加模块的SLT卡与7000系列计算机上使用的SMS电路卡以及IBM 701上使用的八管可插拔单元一起显示。底部：SLT模块没有保护帽，露出半导体芯片（1）、印刷线路（2）和印刷电阻器（3）。模块外围有12个引脚（用于将模块插入卡中）的顶部。 成立了一个特别工作组，以确定新计算机系列的最佳电路技术。一项关键决定如下：“目前，每个芯片一个晶体管将产生最佳成本。”由此产生的电路技术，固体逻辑技术（SLT），在半英寸（1.2-cm）正方形陶瓷模块上互连两个或多个半导体芯片，其上印制了导线和电阻。从这个陶瓷模块伸出的12个引脚将它与印刷电路卡上的更多模块互连起来，印刷电路卡本身插入了一个更大的印刷电路板。
尽管SLT制造的早期阶段存在问题，但交付仍按计划进行，直到位于纽约东费什基尔的IBM工厂的经理接到命令（违背他们的最佳判断）将产量从1964年的600万个模块增加到1965年的5600万个模块。结果导致质量差，生产停止。从研究部引进的科学家与工程师一起解决了被发现的冶金问题，他们取得了成功。但在此之前，IBM被迫宣布System/360发货延迟两个月至四个月，这让人尴尬。
到1966年，IBM在East Fishkill工厂的SLT模块年产量已达到9000万。这比世界上所有其他公司制造的半导体设备加起来还要多。与此同时，位于佛蒙特州伯灵顿和法国埃松的IBM工厂也开始了额外的生产。
存储产品
图4:2401型磁带机。拍摄2401型磁带机的门打开时的照片。门的上部和下部为玻璃，以便观察两个磁带卷盘和两个真空柱中的磁带回路。示意图（右下角）详细介绍了磁带驱动机构。 1952年，IBM发明了一种方法，使用涂有磁性材料的轻质聚酯薄膜磁带在其IBM701计算机上存储信息。磁带断裂是IBM工程师解决的关键问题，他们允许在读写头两侧的真空柱中放置大环磁带。这提供了足够的松弛度，以避免断裂，即使在快速启动-停止操作中也是如此。它优于UNIVAC中使用的金属胶带，并很快成为行业标准。多年来，IBM改进了设计和制造程序。System/360上使用的唯一重大更改是增加了一个读回功能（已经由其他一些供应商实现）和一个改进的磁头，可以在传统的半英寸磁带上读写九个磁道，以容纳8位字节加上一个额外的位用于错误检测。
1956年，在RAMAC上交付了第一个磁盘存储设备后，IBM迅速提高了用于后续系统的磁盘存储的性能和成本。磁盘直径从24英寸减少到14英寸，单位面积存储量增加了100倍以上，访问时间减少了10倍。此外，成堆的磁盘放在可互换的包中，可以放在货架上进行低成本存储。所有这些改进在System/360发布时都可用。
软件支持
制造商“免费”提供的通用程序对计算机营销至关重要。但IBMSystem/360的这项任务的重要性被严重低估了。它前所未有的软件包包括通信网络功能、16种语言编译器和多道程序、基于磁盘的操作系统。在项目高峰期，超过1000人被雇佣，当时整个项目的支出超过了预算。
1964年4月与System/360一起发布的OS/360是一个雄心勃勃的全功能操作系统，适用于最大的处理器。此外，它的控制程序（将由数据系统部编写）将由一些部分组成，这些部分可以选择性地省略，以便在内存容量小于16K字节的处理器上使用功能简化的版本。尽管付出了持续的努力，OS/360的各个部分还是比宣布的晚了几个月交付。
在发布后的开发过程中，很明显，OS/360在内存小于32K字节的处理器上无法实现令人满意的性能。为了解决这个问题，通用产品部为小型8K系统开发基本编程支持的职责扩大到包括16K磁带和磁盘系统的独立操作系统。
值得注意的是，BPS（基本编程支持）和TOS（磁带操作系统）几乎按时交付。DOS（磁盘操作系统）交付晚了六个月，但它发展成为世界上使用最广泛的操作系统。到1971年，IBM决定不创建更多版本时，发布了大约26个DOS版本，每个版本都具有增强的功能或性能。
市场影响
1964年IBM System/360发布时，计算机行业的主要公司通常被称为白雪公主和七个小矮人。七个矮人分别是巴勒斯、控制数据、通用电气、霍尼韦尔、NCR、RCA和斯佩里·兰德。1964年，在估计价值100亿美元的全球已安装电脑库存中，矮人公司生产了大约30%，IBM生产了其余的。五年后，IBM的全球库存增长了三倍多，达到240亿美元，而矮人公司的全球库存也增长了大约相同的比例，达到90亿美元。
除了急剧增长外，这种明显缺乏变化的情况是误导性的。System/360的普及使得其他公司很难在通用计算机市场的广泛范围内进行竞争。RCA试图通过创建Spectrum 70来做到这一点，这是一系列与System/360兼容的计算机，但价格较低。最终这并没有成功，RCA于1971年将其计算机部门出售给了斯佩里·兰德。通用电气（General Electric）在银行业的系统方面表现尤为出色，并通过收购Machines Bull和Olivette计算机部门扩大了其在欧洲的业务。然而，该公司未能盈利，并于1970年将其电脑业务出售给霍尼韦尔。
1971年后，只有五个矮人留下来。他们被称为BUNCH：巴勒斯（Burroughs）、斯佩里兰德（Sperry Rand）的Univac部门、NCR、控制数据和霍尼韦尔（Honeywell）。Control Data专注于高端计算机市场，表现出色。与此同时，一些新进入市场的公司通过开发非常低成本的终端做得很好，而System/360并没有为其设计。其中包括数字设备公司（DEC），其PDP-8于1965年推出，售价仅为18000美元，非常成功。在当时流行的迷你裙的刺激下，有人将PDP-8称为“微型计算机”，这个名字一直沿用至今。
图5:IBM 2314 Direct Access Storage Facility。IBM 2314于1965年4月发布，提供了八个磁盘驱动器和一个备用驱动器以及一个控制单元，所有这些都在一个设施中。它提供了每包2920万字节的存储容量，或者在八块设备中提供了2.33亿字节的存储能力。（由IBM档案馆提供） IBM System/360最重要的市场影响来自其开创性的标准接口。这使得其他人很容易将其产品连接到System/360处理器。很快，制造和供应可插拔兼容外围产品的公司形成了一个完整的行业。该行业在1967年由带有磁带驱动器的Telex和1968年由带有磁盘存储单元的Memorex领导，取得了巨大的增长，部分原因是IBM最大的利润率是在存储产品方面。IBM没有降低价格，而是选择通过技术的快速改进来超越竞争对手。
到1968年，IBM将租赁公司视为其最大的国内竞争对手。这些公司通过购买IBM设备并以较低价格租赁给客户进入市场。他们从IBM即插即用产品制造商那里购买磁带和磁盘存储单元，并假设租赁设备的使用寿命为五至十年，与IBM假设的四年寿命相比，显示出了良好的利润率。
增量改进
甚至在System/360发货之前，IBM管理层就对新闻报道和市场竞争威胁做出了反应或过度反应。其中一个广为宣传的论断是，单片集成电路已经过时了SLT。对这一说法的过度反应对该公司的SLT工作不利，因为大量精力过早地投入到了单片集成电路的开发中。另一个威胁涉及麻省理工学院和其他一些前沿客户开创的面向终端的系统。作为回应，IBM于1965年8月发布了System/360型号67。这是一款经过改装的65型，采用了完全不同的操作系统。
随着20世纪60年代的结束，System/360需要通过集成电路和许多其他硬件和软件改进进行升级。升级后的系统于1970年6月宣布为system/370，以表明它是20世纪70年代的系统。它的设计者曾希望实现一个戏剧性的飞跃，但他们最终还是选择了渐进式的改进。其中包括在143条原始指令集中添加6条新指令，以加快某些任务的处理速度。任何使用新指令的程序都不会在旧的System/360计算机上运行，而为旧系统编写的所有程序都会在新系统上运行。
IBM决定进入20世纪70年代，推出基于System/360的新系列计算机，这鼓励了其他公司也这样做。1972年，苏联及其东欧盟国宣布开始生产与System/360兼容的系列计算机。1975年，Amdahl Corporation成为美国以及后来在日本和西欧的几家公司中第一家开始装运System/370兼容处理器的公司。Amdahl Corporation是IBM的主要关注点，因为它是由最初的System/360系列的关键架构师Gene M.Amdahr创建的。
遗产
1989年，在IBM/System/360发布25年后，基于System/360体系结构及其扩展的产品仍占IBM总收入的一半以上。在所有公司生产的2600亿美元的全球电脑库存中，它们也占了50%以上，每台电脑的价格都超过了10万美元。
2010年，IBM z/90（System/360的兼容直系产品）仍然是一个重要且盈利的产品线。此外，在IBM System/360中发起的许多哲学和设计概念在所有通用名称为“大型机”或“服务器”的计算机中得以保留。其中包括硬件和软件的模块化、组件的互换性、系统和软件的兼容性，通过许多增量改进和8位字节为未来需求做准备。
致谢
作者感谢小弗雷德里克·布鲁克斯和约翰·帕尔默仔细阅读了这份手稿并提供了许多有益的评论。他也很感激被允许使用他的两本书中的文字、数字和图形说明，这两本书如下所列，由麻省理工学院出版社出版。
时间表
- 1951年，M.V.Wilkes引入微编码和控制存储概念
- 1953年，IBM 701计算机首次交付给客户
- 1959年，IBM 1401数据处理系统发布
- 1961年，IBM组件部成立
- 1961年，扩散问题工作组发布最终报告
- 1963年，霍尼韦尔宣布其H-200电脑带有解放者程序
- 1964年1月，IBM 1401计算机仿真程序成功演示
- 1964年，IBM System/360于4月7日发布
- 1964年，RCA于12月宣布其System/360兼容Spectra 70计算机
- 1967年，Telex Corporation提供与System/360插件兼容的磁带机
- 1968年，Memorex开始销售System/360兼容插头的磁盘驱动器
- 1970年，IBM System/370的前两个型号宣布采用单片电路
- 1972年，苏联宣布其System/360兼容计算机系统系列
- 1975年，Amdahl Corporation开始销售System/370兼容处理器
参考文献
历史意义参考
M.V.威尔克斯。1951.“设计自动计算机器的最佳方法”。1951年7月。曼彻斯特大学计算机教学会议，第16-18页。
SPREAD任务组。1961.SPREAD工作组的最终报告，1961年12月28日。本报告再版于IEEE计算机历史年鉴，1983年第5卷，第6-26页。
进一步阅读参考
小弗雷德里克·P·布鲁克斯，2010年。设计的设计：一位计算机科学家的论文。上鞍河，新泽西州，Addison-Wesley，2010年。第24章和第25章是IBMSystem/360体系结构和软件系统的案例研究。
艾默生·W·普格。1995年，构建IBM：塑造行业及其技术。马萨诸塞州剑桥：麻省理工学院出版社，1995年。第18章和第19章涵盖了本文的大部分内容，并提供了背景参考。
爱默生·W·普格、莱尔·R·约翰逊和约翰·H·帕尔默。1991年。IBM的360和早期370系统。
小弗雷德里克·布鲁克斯（Frederick P.Brooks，Jr.），1975年。《神话人月：软件工程论文》，马萨诸塞州雷丁，艾迪森·韦斯利，1975年。这本富有洞察力和幽默的书基于作者在IBM管理软件开发的经验。
关于作者
艾默生·W·普格（Emerson W.Pugh）是四本关于IBM和计算机行业历史的书的作者或合著者。其中两本书是本文的主要基础。Pugh博士拥有物理学博士学位，在IBM工作了36年，担任过多个职位，包括研究科学家、产品开发经理和公司高管。1989年，他担任IEEE主席，1996年至1998年担任IEEE历史委员会主席，2000年至2004年担任IEEEFoundation主席。
