Como o Sistema AS/400 Integra Tecnologias e Modelos de Negócios do Futuro

O valor do sistema AS/400 reside, principalmente, na sua capacidade de integração, não apenas com as infraestruturas de negócios existentes, mas também com as necessidades futuras das empresas. A verdadeira força do modelo cliente/servidor não está no número de acrônimos ou nas especificidades de cada tecnologia empregada, mas na habilidade do sistema de se adaptar aos modelos de negócios em evolução. Em termos práticos, o AS/400 permite que as empresas continuem utilizando as infraestruturas já implementadas, ao mesmo tempo que proporciona os meios para uma transição gradual para novos paradigmas de negócios.

Por mais que a tecnologia evolua e novas soluções surjam, a integração continua sendo um ponto central de valor para o AS/400. Sistemas antigos, por mais robustos que sejam, têm um desafio fundamental: a desconexão com as novas demandas tecnológicas e as aplicações modernas. O AS/400, por outro lado, se destaca exatamente por integrar eficazmente esses padrões, seja para aplicações cliente/servidor ou para outras soluções que possam vir a ser necessárias. Em suma, o valor do AS/400 não está apenas nas suas características técnicas, mas em como ele se conecta de maneira fluida com o passado e o futuro dos negócios.

Em termos de evolução futura, o AS/400 está na vanguarda de uma revolução tecnológica. O sistema, e em particular seus processadores, são desenvolvidos para suportar não apenas os desafios atuais, mas também as mudanças que são esperadas nos próximos anos. Ao longo do tempo, é provável que os processadores do AS/400 implementem modos de operação mais abrangentes, permitindo maior compatibilidade com outros sistemas operacionais. Além disso, o uso de processadores RISC de 64 bits está em ascensão, embora a adoção total de sistemas operacionais de 64 bits no mercado ainda esteja distante.

No entanto, à medida que a tecnologia avança, as previsões sobre como o mercado se comportará nem sempre se concretizam. O tempo necessário para o desenvolvimento e maturação de novos sistemas operacionais é considerável, e mesmo sistemas que utilizam processadores de 64 bits podem ainda operar com limitações de 32 bits, caso a totalidade do hardware não seja utilizada. Esse cenário reflete a natureza gradual da transição tecnológica, que não ocorre da noite para o dia, mas de maneira progressiva e estratégica.

O futuro do AS/400 também passa pela convergência das tecnologias de hardware. A IBM, ciente da importância da integração e da consistência nas soluções que oferece, criou, em 1994, a divisão de Tecnologia e Arquitetura de Sistemas (STAD). Essa divisão tem como responsabilidade desenvolver componentes de hardware comuns, como subsistemas de memória e designs de processadores, além de trabalhar em uma estratégia de embalagens de sistemas que atendam não apenas às necessidades específicas do AS/400, mas também aos desafios mais amplos de servidores empresariais.

Esses desenvolvimentos não só garantirão a longevidade do AS/400, mas também reforçarão sua posição como uma plataforma tecnológica capaz de evoluir sem perder a compatibilidade com sistemas legados, um dos maiores desafios enfrentados pelas empresas ao adotarem novas tecnologias. A evolução do AS/400 não é apenas sobre incorporar as tecnologias mais recentes, mas sobre garantir uma transição suave entre as diversas gerações de sistemas, algo que poucas plataformas conseguem fazer de maneira tão eficaz.

Como a técnica de striping e o microkernel podem transformar o desempenho e a arquitetura dos sistemas AS/400?

Mais do que simplesmente confiar nas melhorias de desempenho dos próprios dispositivos, é fundamental utilizar esses dispositivos em configurações inovadoras. Recentemente, vários fornecedores têm destacado a técnica de distribuir dados (striping) por um conjunto de discos, apresentando-a como uma grande revolução para aumentar a performance do sistema. Essa técnica, entretanto, não é novidade: já apareceu comercialmente no System/38, onde, por razões de desempenho, diversos objetos do sistema foram distribuídos em múltiplos discos para permitir acessos paralelos. Desde então, o striping tem sido utilizado nos sistemas System/38 e AS/400.

Imagine um array com quatro discos girando sincronizados. Supondo controladores e caminhos de dados suficientes, seria possível escrever partes de um único registro simultaneamente em cada disco, reduzindo o tempo total para um quarto do tempo habitual. Do ponto de vista do sistema, esse array se comporta como um único disco com taxa de transferência multiplicada pelo número de discos, equivalente a um aumento virtual da velocidade de rotação impossível de ser alcançado mecanicamente.

Essa técnica, apesar de utilizada há anos em supercomputadores para transferências rápidas, apresenta desvantagens. O sistema enxerga o conjunto como um disco com um único braço, limitando a quantidade de acessos concorrentes. No entanto, com a queda nos preços dos arrays de discos, essa técnica se apresenta como uma alternativa viável para melhorar o desempenho sem depender exclusivamente de avanços mecânicos nos discos.

No futuro dos sistemas AS/400, tecnologias de software também desempenharão papel crucial. A arquitetura avançada de aplicações do AS/400 busca a execução de múltiplos sistemas operacionais e aplicações diferentes em um único sistema, reduzindo custos e complexidade ao oferecer uma única imagem do sistema sem exigir do usuário a administração de múltiplas plataformas. Para isso, o uso da tecnologia de microkernel aparece como uma solução promissora.

Um microkernel é um núcleo de sistema operacional mínimo, responsável apenas pelas funções mais básicas do sistema, sobre o qual são construídos, de forma modular, outros componentes do sistema. Essa estrutura modular facilita a portabilidade do sistema operacional para diferentes arquiteturas, pois apenas o microkernel precisa ser adaptado a um novo hardware, enquanto as demais camadas permanecem inalteradas.

O desenvolvimento do microkernel Mach, iniciado em 1985 na Carnegie Mellon University, serviu de base para diversas implementações, incluindo a IBM Microkernel, que estende o Mach para suportar processamento paralelo e operações em tempo real. Sistemas como Windows NT da Microsoft também utilizam microkernels, e outros grandes fornecedores como Apple, Novell, Sun e OSF desenvolveram ou estão desenvolvendo sistemas baseados nessa tecnologia.

A promessa da tecnologia de microkernel reside na possibilidade de unificação das plataformas, onde múltiplos sistemas operacionais poderiam rodar sobre o mesmo microkernel comum, facilitando o compartilhamento de componentes de software, como bancos de dados, entre diferentes ambientes. Contudo, a indústria nunca chegou a um consenso único sobre a definição ideal do microkernel, resultando em várias versões e abordagens divergentes, especialmente sobre quais funções deveriam residir dentro ou fora do microkernel — um exemplo é a questão dos drivers de dispositivos, onde IBM defende que fiquem fora do núcleo.

Compreender essas tecnologias é fundamental para avaliar os caminhos pelos quais sistemas como o AS/400 podem evoluir, combinando avanços tanto na organização física dos dispositivos quanto na arquitetura do software. A técnica de striping sincronizado exemplifica uma solução elegante para a limitação física das unidades de disco, enquanto o microkernel aponta para uma arquitetura flexível e portável que pode integrar múltiplas plataformas e aplicações, atendendo às necessidades crescentes de negócios cada vez mais heterogêneos.

Endereçar essas questões implica, portanto, não só no desenvolvimento técnico, mas também em uma visão ampla da indústria de TI, que deve encontrar equilíbrio entre competição, inovação e colaboração para entregar soluções verdadeiramente integradas e eficientes aos usuários finais.

Como a Interface Independente de Tecnologia (IMPI) influencia a execução de programas e a evolução do AS/400

No desenvolvimento de sistemas computacionais, muitas vezes os avanços não são impulsionados por uma abordagem puramente científica ou sistemática, mas por um processo mais próximo da arte. Esse processo envolve experimentação, ajustes finos e melhorias contínuas que se refletem no próprio design das máquinas. No caso do AS/400, a evolução do conjunto de instruções IMPI (Interface Independente de Tecnologia) ilustra como ajustes técnicos podem impactar diretamente o desempenho do sistema e a forma como os programas são executados.

O IMPI foi projetado de maneira a ser extensível, permitindo ajustes e melhorias ao longo do tempo, especialmente quando surgiram novas instruções que precisavam ser integradas. Uma das soluções adotadas para expandir esse conjunto de instruções foi a adição de "extensores de código de operação" (op-code extenders) no formato das instruções. Isso possibilitou a incorporação de novos comandos sem comprometer a compatibilidade com as versões anteriores do sistema.

Quando um cliente fazia a atualização para o novo hardware, um novo tradutor era instalado junto com a atualização do sistema. Cada programa possuía um "cabeçalho de objeto", que incluía informações sobre a versão do tradutor usada. Na primeira execução, o sistema verificava o cabeçalho do programa e, ao detectar uma versão antiga, utilizava o template de programa associado para realizar a reinterpretação do código, traduzindo-o para o novo formato IMPI. Após essa primeira tradução, os programas eram executados de forma otimizada, com o código atualizado armazenado de maneira eficiente.

Porém, surgiram relatos de clientes que notaram uma redução no desempenho após a instalação do novo sistema. O motivo era simples: a primeira execução do programa implicava em uma reinterpretação, o que gerava um pequeno atraso. Embora esse processo fosse esperado, a solução sugerida aos clientes foi simples: "tente novamente", uma vez que, após essa primeira execução, o sistema passava a rodar de forma mais eficiente.

Um paralelo interessante pode ser traçado entre esse processo e a transição para os processadores RISC, onde a reinterpretação das instruções foi igualmente necessária, mas agora com a condição de que os clientes não tivessem excluído a "observabilidade" dos programas. A observabilidade permitia que o sistema gerenciasse a interpretação de código de maneira mais flexível e eficiente, mas, ao ser deletada, exigia que o código-fonte fosse recompilado antes de ser migrado para os novos processadores.

Com o avanço para o AS/400, uma questão que surgiu foi a do tamanho dos programas. Enquanto os clientes do System/38 estavam acostumados a trabalhar com sistemas de memória e espaço em disco mais generosos, os usuários do System/36 precisavam lidar com limitações de capacidade. Para reduzir o uso de disco, o AS/400 ofereceu aos clientes a opção de "deletar a observabilidade do programa". Essa opção liberava espaço em disco, mas tornava impossível monitorar a execução do programa, dificultando a manutenção e o suporte.

A arquitetura do AS/400, baseada em um conjunto de instruções altamente modular e expansível, é um exemplo de como um sistema pode evoluir para atender às necessidades tecnológicas sem comprometer sua capacidade de adaptação. No entanto, a necessidade de reinterpretação de código e a gestão eficiente do uso de memória e recursos de disco continuam sendo questões críticas para quem utiliza esses sistemas.

Além disso, a complexidade do gerenciamento de memória e a necessidade de otimizar os recursos de armazenamento, por meio de decisões como a exclusão da observabilidade, ressaltam a importância de um planejamento cuidadoso na gestão de sistemas legados. Adaptar-se a novos processadores, como os RISC, exige mais do que simplesmente atualizar o hardware — é necessário um esforço coordenado para garantir que os programas possam funcionar de maneira eficiente nas novas plataformas, minimizando impactos no desempenho.

Como a decisão de reescrever o sistema operacional e a adoção da programação orientada a objetos influenciaram o desenvolvimento do AS/400?

Durante o desenvolvimento do AS/400, a equipe enfrentou um desafio complexo e decisivo: como migrar o sistema operacional legado para a nova arquitetura RISC sem interromper as entregas das versões anteriores baseadas no processador VLIC. A solução encontrada foi criar uma nova organização dedicada, liderada por Mike Tomashek, com liberdade total para inovar e definir seu próprio caminho de desenvolvimento.

O dilema principal residia em duas abordagens possíveis: a primeira consistia em redesenhar e reescrever completamente os componentes de baixo nível afetados pela mudança do processador, enquanto a segunda propunha uma migração do código existente para o novo hardware com o mínimo de alterações possível, um processo conhecido como portabilidade. Optou-se pelo primeiro caminho, que, apesar de mais complexo e arriscado, prometia um sistema mais eficiente e alinhado com as novas tecnologias.

Nesse cenário, a introdução da programação orientada a objetos (POO) ganhou papel central. Pioneiros como Bill Berg defenderam que a POO seria uma ferramenta essencial para aumentar a produtividade e facilitar a manutenção do código, além de atrair novos talentos com conhecimentos atualizados. A POO, que emergia com força nos anos 1980, propõe a combinação de dados e operações em entidades chamadas objetos, promovendo encapsulamento, reutilização por meio de classes e herança, e a flexibilidade da polimorfia.

Esses conceitos permitiam construir um sistema modular, onde componentes reutilizáveis facilitavam a implementação e a evolução do sistema operacional. No entanto, a equipe sabia que o uso da POO no núcleo do sistema operacional representaria um desafio de desempenho, já que a natureza modular da POO tende a aumentar o comprimento do caminho de execução, impactando diretamente a velocidade e eficiência do kernel, que é crítico para a performance geral do AS/400.

Além da escolha metodológica, houve a decisão técnica sobre a linguagem de programação. O PL/MP, baseado em PL/1 e usado no desenvolvimento original, não suportava POO. Portanto, optou-se por C++, que combinava capacidades orientadas a objetos com a possibilidade de inserir código em linguagem de máquina quando necessário para otimizações de desempenho. A escolha também foi estratégica para facilitar a contratação de uma grande equipe, pois C++ já era amplamente conhecido no mercado.

O processo de capacitação dessa equipe, composta por mais de 200 programadores, foi outro fator crucial. A maioria dos profissionais conhecia C++ apenas como uma extensão do C, sem domínio das técnicas de design orientado a objetos. O aprendizado interno tornou-se uma prioridade, mas a carência de especialistas experientes na linguagem e no paradigma exigiu um esforço coletivo intenso de estudo e adaptação.

Além do exposto, é fundamental que o leitor compreenda a delicada relação entre inovação tecnológica e o legado de sistemas existentes. Migrar para uma arquitetura nova sem abandonar completamente as bases anteriores implica administrar simultaneamente dois mundos — o antigo e o novo —, o que exige rigor na preservação de interfaces e um entendimento profundo da arquitetura original. Igualmente importante é o reconhecimento de que escolhas aparentemente técnicas, como a adoção de uma nova linguagem ou paradigma, têm impactos profundos na equipe, no processo produtivo e no resultado final, tornando o desenvolvimento de software uma disciplina que transcende o código.

Como a Memória Virtual de Nível Único Revolucionou o Armazenamento e Processamento de Dados

Quando o processador troca entre os espaços de memória de diferentes usuários, ele utiliza um novo espaço de endereçamento, conhecido como "switch de processo", onde cada processo é uma unidade de trabalho. Esse processo de troca de contexto exigia um considerável número de instruções, o que gerava um impacto negativo no desempenho de muitos sistemas da década de 1960. Além disso, os sistemas de compartilhamento de tempo da época decidiam manter o sistema de arquivos fora da memória virtual, criando uma divisão clara entre a memória e os dados armazenados. Para que um programa acessasse ou alterasse um arquivo, ele precisava ser carregado na memória virtual, o que implicava em uma movimentação constante de dados entre o sistema de arquivos e a memória.

Essa abordagem tradicional gerava a necessidade de um gerenciamento separado de dois níveis de armazenamento: o sistema de arquivos e a memória virtual. O arquivo precisaria ser copiado da área do disco para a memória quando aberto, e, ao ser fechado, o processo inverso aconteceria, com o arquivo sendo gravado novamente no disco. Embora simples em conceito, esse modelo gerava uma sobrecarga considerável, pois cada operação de abrir ou fechar arquivos exigia leituras e gravações no disco.

Esse conceito de memória virtual de nível único, implementado no AS/400, representava a visão original dos inventores da memória virtual, oferecendo uma abordagem mais eficiente e elegante para o armazenamento e gerenciamento de dados. Ao eliminar a duplicação de dados entre o sistema de arquivos e a memória, o modelo de nível único minimizava o overhead e melhorava significativamente o desempenho, permitindo que os processos de leitura e gravação fossem realizados de maneira mais rápida e com menor consumo de recursos.

Entretanto, para que essa abordagem fosse eficaz, era necessário um endereço de memória suficientemente grande para cobrir toda a capacidade de armazenamento do sistema. Isso foi possível graças ao uso de endereços de 48 bits no AS/400, que mais tarde evoluíram para endereços de 64 bits, permitindo acessar e gerenciar de maneira eficiente grandes volumes de dados. A principal vantagem dessa abordagem era a possibilidade de compartilhar dados entre diferentes usuários em tempo real, sem a necessidade de duplicação de arquivos, o que melhorava a colaboração e a flexibilidade do sistema.

Além disso, a implementação de memória virtual de nível único no AS/400 trouxe consigo um conceito de "persistência" de objetos, que se mantinham na memória do sistema, mesmo após serem destruídos. Isso implicava que, quando um objeto era removido, o espaço de memória alocado para ele não era reutilizado imediatamente. Essa estratégia tinha como objetivo aumentar a segurança e a integridade dos dados, evitando que endereços de memória antigos fossem reusados e, assim, prevenindo potenciais riscos de exposição a dados sensíveis. Essa abordagem eliminava a necessidade de técnicas complexas de coleta de lixo, um problema comum em sistemas com gerenciamento dinâmico de memória, ao garantir que o espaço de memória fosse reutilizado apenas quando realmente necessário.

O conceito de memória virtual de nível único revolucionou o gerenciamento de dados em sistemas computacionais, oferecendo não apenas maior desempenho, mas também maior segurança e integridade. Ele representou um passo significativo para a evolução dos sistemas de processamento de dados, alinhando-se à visão dos pioneiros da memória virtual que buscavam uma solução mais eficiente e simplificada para o gerenciamento de grandes volumes de dados.