MFT הן ראשי תיבות של Multitasking with a Fixed number of Tasks (ריבוי משימות במספר קבוע של משימות). במערכת ההפעלה MFT פוצל הזיכרון המרכזי של המחשב לחלק של מערכת ההפעלה ולחלק של עבודות היישומים. האות F בראשי התיבות של שם המערכת נגזרה מהמילה Fixed, בעברית: "קבוע". המשמעות הייתה שחלק הזיכרון שיועד לביצוע עבודות יישומיות, חולק למחיצות (באנגלית: Partitions) בגודל קבוע, שבכל אחת מהן התבצעה אחת מעבודות היישום. האות M נגזרה מהמילה Multiple, "מרובה" בעברית, על מנת לציין שמערכת ההפעלה מנהלת מספר עבודות יישום המתבצעות בו זמנית. מרחב הכתובות בזיכרון המרכזי היה 24 סיביות.
כפי שניתן לראות באיור המתאר מבנה סכמטי של הזיכרון האמיתי במערכת ההפעלה MFT, חיסרון בולט של מערכת הפעלה זו, היה הניצול הלא יעיל של הזיכרון המרכזי של המחשב. לכל אחת מהעבודות המתבצעות בו-זמנית הוקצתה מחיצה בזיכרון המרכזי, שלתוכה נטענו תוכניות ונתונים. גודל כל מחיצה נקבע על פי גודל הזיכרון שנדרש לעבודה הצורכת את הזיכרון הגדול ביותר שתוכננה להתבצע במחיצה זו. עבודות אחרות, הצורכות למשל מחצית או רבע מהזיכרון שבמחיצה והתבצעו בה, ניצלו רק מחצית או רבע מהזיכרון שעמד לרשותן. לניצול יעיל של הזיכרון הוגדרו מחיצות בגדלים שונים, אכן גם בדרך זה חלק מהזיכרון לא נוצל.
דוגמה: המחשב העיקרי של ממר"ם בסוף שנות ה-60, מדגם IBM 360/65, היה מצויד בזיכרון בגודל 512K, שחולק למחיצות בגודל 108K ו-54K. למטרות מיוחדות יכול היה מפעיל המחשב לאחד מחיצות אחדות למחיצה גדולה של 256K.
מערכת ההפעלה MVT.
MVT הן ראשי תיבות של Multitasking with a Variable number of Tasks (ריבוי משימות במספר משתנה של משימות). השינוי המהותי במעבר ממערכת ההפעלה MFT למערכת ההפעלה MVT, היה גמישות בניהול מחיצות הזיכרון. האות V בראשי התיבות, נגזרה מהמילה Variable, בעברית: "משתנה". גודל המחיצות בזיכרון המרכזי לא היה אחיד וקבוע, אלא כל עבודה ציינה את גודל הזיכרון הנחוץ לה, כך שניתן היה לחסוך חלק מבזבוז הזיכרון במערכת ההפעלה MFT. כאשר העבודות דרשו פחות מקום בזיכרון, ניתן היה להוסיף עוד מחיצות פעילות. כאשר פעלו עבודות שתפוסת הזיכרון שלהן גדולה יחסית, ניתן היה להפחית את מספר המחיצות.
חידוש מהותי נוסף במערכות ההפעלה MFT ו-MVT היה מערכת ניהול תורים ו-Spooling. המערכת שנקראה HASP (Houston Automatic Spooling Priority) פותחה על ידי קבוצת אנשים שאינם עובדי IBM ונרכשה על ידי החברה. מספר שנים מאוחר יותר הורחבה למערכת הנוכחית המטפלת באותה פונקציונליות. המערכת שהחליפה את HASP נקראת Job Entry SubSystem או בראשי תיבות JES.
מערכת ההפעלה SVS.
באמצע שנות ה-70 של המאה העשרים נעשה שינוי מהותי במערכת ההפעלה ממשפחת OS/360. שינוי זה בא לידי ביטוי במערכת ההפעלה Single Virtual Storage או בראשי תיבות SVS, וכלל שימוש בזיכרון וירטואלי, המאפשר אחסון חלקים פעילים בלבד של עבודות בזיכרון המרכזי, במקום אחסון כל התוכניות המרכיבות עבודה בזיכרון זה. השינוי מומש באמצעות מיפוי הזיכרון של העבודות בזיכרון וירטואלי, שמומש בפועל באמצעות זיכרון חיצוני על דיסק קשיח. לתוך הזיכרון המרכזי נטענו רק חלקים פעילים אלה. שיטה זו, המשמשת מערכות הפעלה עד היום, איפשרה ניצול יעיל יותר של הזיכרון המרכזי, משום שרק חלק קטן מעבודה, שהיה פעיל ברגע נתון, שכן בו. כתוצאה מכך, ניתן היה לבצע בו זמנית מספר גדול יותר של עבודות עם אותו גודל זיכרון מרכזי, וכן לאפשר לעבודות לצרוך זיכרון גדול יותר.
למימוש הזיכרון הווירטואלי נדרשו צעדים אחדים במערכת ההפעלה:
במערכת SVS מומשו המנגנונים הנדרשים באמצעות צירוף של רכיבי חומרה חדשים, מיקרוקוד והרחבת תוכנת מערכת ההפעלה.
הגודל המקסימלי של זיכרון במערכת הפעלה של 24 סיביות הוא כ-16 מיליון בתים (16 Megabytes). התרשים המתייחס למבנה הזיכרון במערכת SVS, אינו מתאר מבנה סכמטי של הזיכרון האמיתי. הוא מתאר מבנה סכמטי של הזיכרון הווירטואלי. מהתרשים ניתן לראות כי במערכת ההפעלה SVS נוצל מלוא המרחב הווירטואלי לאחסון העבודות במחשב: חלק מהמרחב הווירטואלי נתפס על ידי מערכת ההפעלה וחלק אחר חולק בין כל העבודות המתבצעות בו זמנית.
במערכת הפעלה זו התווסף ה-Job Entry SubSystem, שהחליף את HASP.
מערכות ההפעלה MVS.
מערכות ההפעלה Multiple Virtual Storage, בראשי תיבות MVS, החליפו את מערכת ההפעלה SVS. מערכת ההפעלה z/OS היא למעשה מערכת MVS עם הרחבות ושיפורים. מערכת MVS הייתה מערכת עם ריבוי מרחבי כתובות, שבגרסאות הראשונות כל אחד מהם היה בגודל של 16MB, כמתואר בתרשים. במערכת ההפעלה SVS מרחב כתובות וירטואלי אחד שימש את כל העבודות. ב-MVS לכל עבודה היה מרחב כתובות וירטואלי בגודל של מרחב הכתובות הווירטואלי של כל העבודות ב-SVS. חלקו של מרחב הכתובות ב-MVS יועד למערכת ההפעלה, חלקו יועד להחלפת מידע בין מרחבי כתובות שונים (מסומן כ-Common בתרשים). החלק השלישי (מסומן כ-Private) יועד לעבודה בודדת המנוהלת תחת מערכת ההפעלה. החלק של מערכת ההפעלה והחלק המשותף זהים בכל מרחב כתובות ולכן קיים רק העתק אחד שלהם בזיכרון החיצוני (על דיסק). החלק הפרטי שונה בכל מרחב כתובות. ניהול ריבוי מרחבי כתובות במקום אחד דרש פיתוחי חומרה, תוכנה ומיקרוקוד, המאפשרים התייחסות למרחב הכתובות הווירטואלי הפעיל באותו רגע.
הצורך במערכת הפעלה עם ריבוי מרחבי כתובות נבע מזיכרון וירטואלי קטן מדי על מנת לענות על הצרכים. הפתרון היה שמירה על מרחב כתובות של 24 סיביות ושכפולו במספר רב של העתקים בהם תוכנו של החלק המיועד למערכת ההפעלה זהה בכולם והחלק המיועד לכל עבודה, שונה בין העבודות השונות.
מערכת ההפעלה MVS/XA.
גרסה זו של מערכת ההפעלה MVS הופיעה באמצע שנות ה-80 של המאה העשרים. האותיות XA מייצגות את הביטוי Extended Architecture. השינוי המהותי היה הגדלת מרחב הכתובות, שכבר לא ענה על הצרכים ההולכים וגדלים בזיכרון וירטואלי, למרחב כתובות של 31 סיביות (כלומר הגדלת הזיכרון המרבי פי 128).
הסיבית ה-32 תיארה את אופי מרחב הכתובות של אותה תוכנית מחשב: 31 סיביות או 24 סיביות. חלק גדול מהקוד של מערכת ההפעלה עדיין עבד ב-24 סיביות, כלומר: לא היה באפשרותו להתייחס לנתונים או פקודות מכונה הממוקמים מעל לקו של 16 מיליון בתים (שהוא גודל הזיכרון המרבי ב-24 סיביות). מבנה הזיכרון הווירטואלי מתחת לקו ה-16 מיליון בתים זהה למבנה הזיכרון הווירטואלי במערכת ההפעלה MVS כפי שתואר בתרשים. מעל לקו ה-16 מיליון בתים הייתה חלוקה דומה לשלושה מרחבי כתובות: Extended Common, Extended System ומרחב כתובות גדול של Extended Private.
מערכת ההפעלה MVS/ESA.
MVS/ESA הייתה מערכת ההפעלה שפותחה אחרי מערכת ההפעלה MVS/XA. ראשי התיבות ESA מייצגות את המילים: Enterprise System Architecture. היא שוחררה לזמינות כללית בפברואר 1988. גרסה שלה ששוחררה בפברואר 1993 נקראה MVS/ESA OpenEdition. גרסה זו תמכה בסטנדרטים של מערכות פתוחות, שהבולט בהם הוא POSIX. התמיכה בסטנדרטים נועדה לשפר את העבודה בשיתוף עם מערכות הפעלה אחרות על פלטפורמות חומרה אחרות. במערכת הפעלה זו התווספה הרחבת הזיכרון הווירטואלי של עבודה למספר מרחבי כתובות של 31 סיביות כל אחד. מנגנון חדש שנקרא Cross Memory Services, תמך בשילוב מידע בין מרחבי כתובות שונים השייכים לאותה עבודה.
מערכת ההפעלה OS/390.
מערכת ההפעלה OS/390 היא הרחבה של מערכות ההפעלה MVS. היא שוחררה לזמינות כללית בסוף שנת 1995. מערכת הפעלה זו יועדה למחשבי מיינפריים מסדרת IBM System/390.
מערכת ההפעלה z/OS.
במסגרת מיתוג מחדש, בשנת 2000, של ארבע סדרות המחשבים של חברת IBM, קיבלה סדרת מחשבי המיינפריים System/390 את הזיהוי z, ובהתאם לכך שונה שמה של מערכת ההפעלה ל-z/OS.
השינוי העיקרי במערכת ההפעלה z/OS בהשוואה למערכת ההפעלה OS/390 היה תמיכה במרחב כתובות של 64 סיביות. עד מהדורה 1.5 ניתן היה להפעיל את מערכת ההפעלה בשני אופנים:
מאז שהופסקה התמיכה ב z/OS 1.5, ב-31 במרץ 2007, ניתן להריץ את מערכת z/OS רק במרחב כתובות של 64 סיביות.
הסיבה לשימוש בשני אופני שימוש בכתובות, הייתה הצורך בתמיכה בדורות קודמים של מחשבים שהחומרה שלהם לא תמכה במרחבי כתובות של 64 סיביות. רק מחשבי z/Architecture תמכו בשימוש בכתובות של 64 ביטים. גודל דף במרחבי הכתובות של 64 סיביות הוא 1MB.
גרסאות z/OS.
חברת IBM הוציאה 13 גרסאות של z/OS מהדורה 1. הגרסאות ממוספרות במספרים 1.1 עד 1.13 לפי סדרן הכרונולוגי. הכרזה על הגרסה הראשונה של z/OS, שנקראה z/OS 1.1, הייתה באוקטובר 2001.
ב-13 ביולי 2013 הכריזה החברה על מהדורה 2.1.
מהדורה 2.1 מיועדת לשלב את המיינפריים במחשוב ענן, עם דגש על ענן פרטי (באנגלית: Private Cloud). בנוסף לכך הורחבה התמיכה בבינה עסקית. ההרחבות הפונקציונליות המהותיות במהדורה זו הן:
מאז יציאתה של גרסה 2.1 נוספו עוד גרסאות מערכת הפעלה z\OS מהדורה 2, הגרסאות גם הן ממוספרות במספרים 2.1 עד 2.4 (עד כה...) לפי סדרן הכרונולוגי.
מאפייני המערכת.
מערכת ההפעלה z/OS היא מערכת הפעלה המיועדת לעיבוד נתונים ממוחשב מסחרי. על מנת למלא את ייעודה זה יש לה יכולת לטפל בקריאה ובכתיבה של נתונים ליחידות היקפיות בהיקפים גדולים.
ניהול המערכת.