Como evitar armadilhas e melhorar o desenvolvimento em C, CL e RPG no AS/400

O desenvolvimento no ambiente AS/400 exige uma compreensão profunda não apenas da linguagem de programação utilizada, mas também da filosofia de projeto do próprio sistema. A variedade de livros técnicos disponíveis sobre o AS/400 demonstra a complexidade e a abrangência das tecnologias envolvidas. O uso correto de linguagens como C, CL e RPG, além da manipulação eficiente de arquivos DDS e das ferramentas de suporte, são aspectos que exigem disciplina, prática e atenção aos detalhes.

No caso da linguagem C, embora extremamente poderosa, ela também carrega riscos consideráveis. Seu modelo de gerenciamento de memória, o uso de ponteiros e a ausência de verificações rigorosas em tempo de compilação tornam-na suscetível a erros sutis. Programadores experientes sabem que a manutenção da legibilidade e da simplicidade estrutural do código é crucial para a confiabilidade de longo prazo. Recomendações práticas, como evitar macros complexas, preferir constância sempre que possível, utilizar ferramentas de análise estática e seguir rigorosamente convenções de codificação, são fundamentais para minimizar falhas.

Programar utilizando DDS exige mais do que conhecimento técnico: é necessário desenvolver uma sensibilidade estética e funcional para a definição de telas e relatórios. O domínio das especificações A e os atributos de dados e texto permitem criar interfaces mais eficientes, que dialogam melhor com o usuário e oferecem maior controle na entrada e validação de dados. O uso estratégico de indicadores, palavras-chave de resposta e técnicas de controle de cursor tornam os programas interativos mais dinâmicos e robustos.

As ferramentas de apoio ao desenvolvimento, como o SEU, PDM, SDA e DFU, quando bem utilizadas, aumentam significativamente a produtividade do programador. No entanto, confiar exclusivamente nelas sem entender seus fundamentos pode levar a erros recorrentes ou limitações na solução de problemas complexos. É por isso que muitos desenvolvedores veteranos insistem na importância de conhecer o funcionamento interno do AS/400, o modelo de objetos, as relações entre bibliotecas, membros e arquivos, e os comandos de sistema mais importantes.

A segurança do sistema, por sua vez, não pode ser tratada como um detalhe de implementação tardia. A configuração adequada dos perfis de usuário, das autoridades sobre objetos e das auditorias internas é indispensável em um ambiente que está cada vez mais exposto a redes externas. O conhecimento das melhorias incorporadas em versões recentes do OS/400 é necessário para manter políticas de segurança eficazes e atuais.

Já a orientação a objetos, quando aplicada ao AS/400, representa um novo paradigma para muitos desenvolvedores acostumados a abordagens estruturadas. A introdução gradual aos conceitos de classes, herança e encapsulamento — particularmente com C++ — requer um redesenho mental da arquitetura de programas. A transição para esse modelo é facilitada quando compreendida à luz da própria arquitetura orientada a objetos do OS/400, e não apenas como uma imposição externa de linguagem.

Por fim, o domínio do RPG IV continua sendo essencial, sobretudo em ambientes corporativos que ainda dependem de sistemas legados. A evolução da linguagem, com sua sintaxe moderna e suporte a práticas de programação mais estruturadas, oferece a oportunidade de revitalizar sistemas antigos com técnicas contemporâneas. A habilidade de transitar entre RPG tradicional, RPG IV e recursos externos, como arquivos impressos descritos externamente, amplia o alcance e a adaptabilidade dos profissionais dessa área.

É crucial que o leitor entenda que o AS/400, apesar de sua longevidade, não é um sistema ultrapassado. Sua estabilidade, coerência interna e flexibilidade fazem dele uma plataforma ainda competitiva. Mas essa competitividade só se sustenta com programadores dispostos a ir além da superfície das linguagens e ferramentas, buscando constantemente aprimorar sua compreensão do ambiente, das boas práticas de programação e dos desafios emergentes da segurança e da interoperabilidade. A leitura técnica é apenas o primeiro passo; o domínio real vem da prática disciplinada e da atenção aos detalhes que, somados, transformam um programador comum em um verdadeiro especialista em AS/400.

Como a Gerência de Memória Afeta o Desempenho em Sistemas de Armazenamento de Nível Único

A gerência de memória é um dos pilares fundamentais de sistemas operacionais modernos, especialmente em arquiteturas que utilizam um modelo de armazenamento de nível único, como o SLIC. Neste contexto, o gerenciamento eficiente das páginas de memória e a interação com o disco rígido desempenham um papel crucial na melhoria do desempenho e na redução de latências em operações de leitura e escrita. A seguir, analisaremos o comportamento e os recursos que influenciam o desempenho desses sistemas, abordando o processo de solicitação de páginas, a manipulação de buffers e a purgação de frames de memória.

Além da leitura antecipada, o gerenciamento de memória também oferece a possibilidade de limpar explicitamente frames de página, configurando-os para zeros binários. Essa operação pode ser particularmente útil quando um buffer na memória será preenchido com novos dados, e o conteúdo anterior do buffer não é relevante. Em vez de realizar múltiplas falhas de página ou uma única solicitação de leitura, o comando de "limpeza" elimina a necessidade de leitura do disco, economizando tempo de I/O e evitando latências desnecessárias.

Outro recurso importante no gerenciamento de memória de nível único é a opção de "troca" (exchange), que pode ser solicitada durante uma operação de "trazer" ou "limpar". A troca permite que a memória gerenciada pelo SLIC substitua páginas de dados que não são esperadas para serem referenciadas novamente por páginas que, de fato, são necessárias para o processo em questão. Esse recurso é especialmente vantajoso quando há um grande número de páginas a serem trazidas para um pool de memória limitado. A troca ajuda a otimizar a utilização de memória, evitando que páginas relevantes sejam substituídas prematuramente.

Além disso, é possível "fixar" páginas na memória, uma operação que impede que elas sejam removidas ou escritas de volta ao disco enquanto estiverem fixadas. Isso é útil quando determinadas estruturas de dados, como as usadas no gerenciamento de processos, precisam estar sempre residentes na memória para garantir a integridade das operações. Um exemplo prático disso ocorre quando há necessidade de realizar operações de I/O com páginas virtuais — para isso, a página precisa estar fixada, pois o endereço físico do frame de memória deve ser acessado para mover os dados pela linha de I/O.

Uma outra operação importante no contexto de memória é a "purgação" (purge), que é a escrita de uma página modificada de volta ao disco. A purgação é crucial quando há a necessidade de garantir que as mudanças feitas na memória sejam persistidas em disco, como é o caso em sistemas de banco de dados que realizam journalização. Embora as operações de falha de página possam trazer as páginas de volta ao disco automaticamente, em situações específicas a purgação deve ser executada explicitamente para garantir que a cópia em disco esteja atualizada, evitando assim a perda de dados críticos.

Outro ponto relevante é a remoção de páginas de memória sem a necessidade de escrever as mudanças de volta ao disco. Essa operação pode ser útil, por exemplo, quando um buffer foi esvaziado e os dados não serão mais necessários. A remoção de páginas evita futuras operações de escrita no disco, economizando tempo e recursos.

É importante também considerar a proteção dos ponteiros. No sistema SLIC, os ponteiros podem ser alterados por instruções escritas pelo usuário, o que pode corromper valores e causar falhas de memória. Para evitar isso, o hardware desativa o bit de tag do ponteiro caso ele seja alterado por algo que não seja uma rotina autorizada pelo sistema. Isso torna o ponteiro inválido e impede o acesso a áreas de memória comprometidas.

Além da manipulação de páginas e buffers, outro aspecto importante é o fato de que, em sistemas de nível único, todos os objetos temporários e permanentes são movíveis entre a memória e o disco conforme necessário. Entretanto, algumas estruturas internas do sistema, como a tabela de páginas, não podem ser paginadas e devem permanecer na memória durante toda a operação do sistema. Esses endereços virtuais são tratados como endereços físicos, garantindo o funcionamento contínuo e seguro do sistema.

É fundamental compreender como essas operações de gerenciamento de memória interagem para otimizar o desempenho do sistema. A redução da latência nas falhas de página e a capacidade de gerenciar eficientemente os recursos de memória ajudam a melhorar a performance global de sistemas como o AS/400. Além disso, a utilização correta de operações como a troca de páginas, a purgação e o "fixamento" de páginas pode significar a diferença entre um sistema ágil e um sistema que sofre com gargalos de memória.

Como o Uso de Bits de Tag Melhora a Proteção de Memória em Sistemas como o AS/400

Os sistemas de memória de computadores modernos enfrentam desafios constantes relacionados à integridade dos dados armazenados. A presença de erros, causados por fatores como flutuações de tensão ou interferências externas, pode afetar a confiabilidade de um sistema. Para mitigar esses riscos, técnicas de detecção e correção de erros, como os códigos de correção de erro (ECC), são empregadas. Estas técnicas não só detectam erros de memória, mas também permitem que o sistema corrija automaticamente certos tipos de falhas, garantindo a continuidade do processamento sem a necessidade de intervenção manual.

No contexto dos sistemas AS/400, desenvolvidos para aplicações comerciais complexas, a implementação de ECC e bits de tag foi uma solução inovadora para aumentar a confiabilidade da memória e proteger dados críticos, como ponteiros. A ideia central era utilizar os bits extras do ECC, que já eram usados para corrigir falhas simples de memória, como uma forma de proteção adicional para os ponteiros armazenados.

A memória do AS/400, originalmente projetada com uma largura de 32 bits (4 bytes) por palavra de memória, exigia 7 bits adicionais para ECC, totalizando 39 bits por palavra. Com isso, a memória física era organizada em incrementos de 8 bits, o que deixava um bit extra disponível para ser utilizado como bit de tag. Este bit de tag seria utilizado para marcar os ponteiros, que são estruturas de dados essenciais para o funcionamento do sistema.

No caso do AS/400, a solução adotada foi a de alinhar os ponteiros em limites de 16 bytes na memória. Isso significava que cada ponteiro ocupava quatro palavras consecutivas, cada uma com seu próprio bit de tag. A lógica era simples: se qualquer uma das quatro palavras que formavam um ponteiro tivesse um bit de tag igual a 0, o ponteiro seria considerado inválido. Quando todos os bits de tag das quatro palavras estavam definidos como 1, o ponteiro era considerado válido. Esse processo de validação garantiu que somente ponteiros válidos pudessem ser utilizados, evitando a corrupção dos dados armazenados.

À medida que o hardware evoluía, o AS/400 passou a utilizar palavras de memória de 64 bits (8 bytes), exigindo a adição de 8 bits para o ECC, resultando em palavras de 73 bits de largura. Mesmo com o aumento da largura da palavra, o conceito de tags foi mantido. No caso de ponteiros de 64 bits, eram necessários dois bits de tag, um em cada uma das duas palavras consecutivas que formavam o ponteiro. A validação era simples: se ambos os bits de tag estivessem definidos como 1, o ponteiro seria considerado válido; caso contrário, seria inválido.

Esse mecanismo de validação e proteção dos ponteiros é especialmente útil em sistemas onde a integridade dos dados é crítica. Em sistemas operacionais como o SLIC (System Licensed Internal Code), que gerencia o AS/400, a proteção de memória é essencial para garantir que apenas o sistema operacional tenha permissão para modificar ou criar ponteiros válidos. Qualquer tentativa de modificação externa em um ponteiro resultaria na invalidação imediata do mesmo, sem que fosse necessário impedir fisicamente a modificação.

Além disso, o AS/400 utiliza um modo específico de operação, denominado "tags-active mode", no qual instruções especiais podem ser usadas para carregar e armazenar múltiplos quadwords (16 bytes) de dados. Essas instruções também são capazes de ativar e testar os bits de tag, fornecendo uma camada adicional de verificação de integridade. Esse tipo de verificação é crucial quando se trata de sistemas empresariais, onde a confiabilidade e a continuidade operacional são indispensáveis.

Em sistemas que utilizam a arquitetura PowerPC, o modo "tags-active" é especialmente relevante, pois permite ao processador realizar operações de forma eficiente, com a garantia de que as tags de proteção estão sendo mantidas. Quando o AS/400 precisa carregar um ponteiro na memória, o processador verifica os bits de tag associados a ele. Se qualquer bit de tag estiver desativado, o ponteiro é considerado corrompido e não pode ser utilizado, evitando potenciais falhas no sistema.

É importante ressaltar que, apesar de os bits de tag no AS/400 não impedirem diretamente a modificação de ponteiros, eles são um mecanismo eficaz para detectar modificações indesejadas. Essa abordagem reduz a necessidade de hardware adicional e mantém o custo baixo, ao mesmo tempo em que garante um nível robusto de proteção. Com isso, o sistema pode continuar funcionando de maneira eficiente, mesmo diante de tentativas de manipulação não autorizadas.

O uso de bits de tag também se estende para outros níveis de armazenamento, como o disco. No entanto, as tecnologias de armazenamento em disco, como o CRC (Cyclic Redundancy Check), não utilizam bits extras para detectar erros de memória. Isso representa um desafio adicional, já que a integridade dos ponteiros precisa ser preservada quando os dados são movidos da memória para o disco. No entanto, o conceito de proteção de ponteiros através de tags continua sendo uma das inovações mais importantes do AS/400, oferecendo uma abordagem robusta e eficiente para garantir a confiabilidade dos dados em sistemas complexos e de missão crítica.

O que é o sistema de I/O e por que é fundamental no desempenho do AS/400?

O sistema de entrada/saída (I/O) é um conjunto complexo de componentes, tanto de hardware quanto de software, que gerenciam a comunicação entre o computador e seus dispositivos externos. Sempre que um recurso do sistema é requisitado — seja a leitura ou gravação de arquivos, execução de instruções de um programa, criação ou destruição de objetos, ou comunicação com dispositivos —, o sistema I/O entra em ação para buscar, armazenar, criar ou destruir esses recursos. Sem ele, a operação do computador simplesmente não avançaria.

Apesar de o AS/400 não ser reconhecido por ter o processador mais rápido da indústria, ele consegue superar sistemas com processadores de maior desempenho em quase todos os testes práticos do mundo real. Essa vantagem está ligada ao seu sistema de I/O, considerado um dos mais sofisticados e potentes do setor. Muitos profissionais sabem que o AS/400 possui múltiplos processadores de I/O (IOPs), mas poucos compreendem a fundo como seu sistema funciona.

Historicamente, os dispositivos de I/O são conectados ao computador por meio de um barramento (bus), um caminho elétrico que conecta dois componentes de hardware, contendo fios para transferência de dados e controle. Um dispositivo de I/O é dividido entre um controlador (com a eletrônica que controla o dispositivo) e o próprio dispositivo físico, como um disco rígido. O controlador é responsável por receber comandos do sistema e gerenciar o acesso ao barramento.

Em computadores simples, como PCs, existe um único barramento que conecta o processador, a memória e os controladores de I/O. Para evitar conflitos no uso desse barramento, um circuito chamado arbitro de barramento decide quem tem prioridade. Normalmente, os dispositivos de I/O têm preferência, pois interromper suas operações pode causar perda de dados. Quando um dispositivo de I/O está ativo, ele “rouba” ciclos do barramento do processador, um fenômeno conhecido como “cycle stealing”, o que desacelera o sistema.

Para sistemas maiores, como servidores, esse modelo simples não é suficiente, pois há uma enorme quantidade de operações de I/O acontecendo simultaneamente. Assim, surgiram os canais de I/O, que são computadores especializados que funcionam paralelamente ao processador principal. Os canais possuem seu próprio conjunto de instruções e executam programas específicos para controlar os dispositivos e transferir dados diretamente entre eles e a memória. Isso permite que as operações de I/O sejam realizadas com mínimo impacto na execução das tarefas do processador principal.

Existem dois tipos básicos de canais: os canais seletor, que suportam dispositivos de alta velocidade, como discos, e os canais multiplexadores, que lidam com múltiplos dispositivos de baixa velocidade, intercalando dados entre eles no barramento. O System/370, antecessor do AS/400, suportava ambos os tipos, enquanto o System/38 possuía apenas um canal, mais simples e operando em modo de rajada fixa.

No System/38, o controle inteligente das operações de I/O residia majoritariamente no canal, enquanto os controladores eram relativamente simples. Já os sistemas anteriores, como o System/34 e o System/36, não possuíam canais dedicados, usando processadores inteligentes para controlar diretamente os dispositivos de I/O. O AS/400 eliminou o conceito tradicional de canais do System/38, adotando múltiplos barramentos de I/O com processadores inteligentes (IOPs) que realizam a maior parte do processamento de I/O. Essa arquitetura aproxima-se mais do modelo do System/36, mas com avanços significativos.

É fundamental compreender que o desempenho do AS/400 não depende exclusivamente da velocidade do processador central, mas de uma estrutura integrada e inteligente de I/O que permite que as operações de entrada e saída ocorram paralelamente e com alta eficiência. Essa estrutura garante que os dispositivos externos sejam gerenciados com mínima interferência na execução das tarefas principais, resultando em uma performance superior em ambientes reais de uso.

Além disso, a arquitetura baseada em múltiplos processadores de I/O distribuídos evita gargalos comuns em sistemas com barramento único, proporcionando maior escalabilidade e confiabilidade. O design do sistema I/O do AS/400 ilustra como a integração de hardware especializado e software sofisticado pode transformar uma plataforma mediana em líder de mercado.

Como a IBM enfrentou o colapso do Fort Knox e ressurgiu com o projeto Silverlake?

A tentativa de unificar as diversas linhas de produtos da IBM sob uma única arquitetura — o projeto Fort Knox — revelou-se uma das mais caras e frustrantes experiências da empresa nos anos 1980. O ambicioso plano envolvia a criação de um novo processador, chamado Iliad, que deveria servir de base comum para todos os sistemas operacionais das plataformas IBM existentes, como o System/36, System/38 e System/370. A estratégia era permitir que cada localização portasse seu sistema operacional para o Iliad, facilitando assim a migração de aplicações legadas para a nova plataforma. Para garantir a compatibilidade, previa-se o desenvolvimento de hardware auxiliar — os chamados assist hardware — capaz de suportar peculiaridades específicas dos sistemas operacionais herdados.

Eventualmente, a IBM abandonou o objetivo de fazer múltiplos sistemas operacionais rodarem diretamente no Iliad. O modelo passou a ser: o novo sistema operacional nativo rodaria no Iliad, enquanto os demais sistemas legados seriam executados em seus próprios co-processadores. Mas o estrago já estava feito. Em 1985, após investimentos que ultrapassaram centenas de milhões de dólares, o projeto Fort Knox foi oficialmente cancelado. O sistema 9370, desenvolvido posteriormente, foi inicialmente visto como um possível salvador do portfólio midrange da IBM. Contudo, expectativas irreais depositadas sobre ele acabaram por frustrar as esperanças: embora o 9370 tenha tido sucesso moderado, não conseguiu recuperar o mercado perdido nos anos anteriores.

Nesse cenário de crise, o laboratório de Rochester vivia seu próprio colapso. O System/38 estava obsoleto, abandonado, e o System/36, embora ainda ativo, aproximava-se rapidamente de seus limites técnicos. A fatia da IBM no mercado mundial de computadores de médio porte havia despencado de 33% no final da década de 1970 para apenas 9% em 1985. A gerência da SPD (Systems Products Division) ainda depositava fé cega no 9370, apesar das evidências em contrário.

Foi somente com a chegada de Steven Schwartz à presidência da divisão, no final de 1985, que uma nova esperança surgiu. Um grupo discreto de desenvolvedores em Rochester demonstrou, pela primeira vez de forma concreta, a possibilidade de rodar aplicações do System/36 em um System/38 — algo que se sabia tecnicamente viável, mas que até então fora bloqueado por decisões políticas internas. A apresentação impressionou Schwartz. Dois meses depois, ele aprovava oficialmente o início do projeto Silverlake, que viria a se tornar o AS/400.

O tempo era escasso. Era impossível criar um sistema completamente novo em apenas dois anos. Em vez disso, o projeto aproveitou o que havia de mais sólido no legado da empresa: utilizou o sistema operacional do System/38, que recebeu melhorias significativas, e descartou completamente o processador Iliad. Para os modelos de alta performance (linha 9406), utilizou-se a carcaça em rack do 9370. Os co-processadores desenvolvidos anteriormente para o System/38 tornaram-se o coração do novo sistema.

A linha de entrada exigia uma abordagem mais inovadora. As estruturas do 9370 eram caras e difíceis de montar. A solução veio do próprio time de Rochester, que havia proposto anteriormente um novo design modular, baseado em "livros" de alumínio para abrigar as placas lógicas. Embora inicialmente rejeitado, esse conceito foi resgatado para os modelos 9402 e 9404 do AS/400. O sucesso foi tão evidente que até hoje todos os modelos da linha mantêm esse design modular.

Em termos de I/O, o tempo novamente impôs limitações. Não havia margem para reinventar a arquitetura de entrada e saída. Assim, todos os modelos AS/400 utilizaram o barramento SPD (renomeado do antigo Series/1 I/O bus), além dos processadores de entrada e saída (IOPs) já desenvolvidos para o Fort Knox. Apesar do fracasso geral do projeto, o barramento SPD provou ser tecnicamente sólido e confiável, permanecendo como legado duradouro.

É essencial compreender que o sucesso do AS/400 não veio de uma ruptura radical com o passado, mas de uma estratégia cuidadosa de reutilização inteligente de tecnologias maduras, rejeição de fantasias corporativas e foco total nas necessidades reais dos clientes. O projeto Silverlake, ao contrário do Fort Knox, não tentou forçar a convergência artificial de sistemas heterogêneos, mas sim integrou suas forças de forma pragmática. Foi essa capacidade de reconhecer limitações e redesenhar o futuro com os recursos disponíveis que marcou o renascimento da IBM no segmento midrange.