Mint már fentebb említettük, a korszak és a későbbi fejlődés meghatározó tényezője volt az IBM System/360-as gépcsalád. (Az RCA (Radio Corporation of America) által gyártott Spectra 70-es sorozat nagymértékben kompatibilis volt az IBM gépeivel.)

IBM 360-as számítógép

Maga a számítógép a két nagy szekrényben a terem közepén látható, az egyiknek az oldalán a korábbi generációkból örökölt vezérlőpult, amin az egyes regiszterek állapotát lehetett leolvasni és beállítani. A kép közepén van az operátori ún. konzolírógép: ezen keresztül lehetett parancsokat adni az operációs rendszernek és az üzeneteket is ide írta ki a gép. Balra elöl mágneslemezes egységek láthatók, a háttérben mindkét oldalon mágnesszalag-meghajtók, jobboldalt hátul pedig egy sornyomtató.

1. A sorozat tagjait egyaránt lehessen használni üzleti és tudományos feladatokra. Ezt nagyrészt azzal érték el, hogy sokfajta adattípust használtak és a gép mind bináris, mind decimális aritmetikai műveleteket el tudott végezni (ez utóbbit BCD kódolású adatokkal).
1. Az egyes modellek a programok szempontjából kompatibilisek legyenek, így az a felhasználó, aki egy kisebb teljesítményű gépet vásárol, az igények növekedésével könnyen tud átállni egy nagyobb gépre. A gépcsalád összes tagja ugyanazt az utasításkészletet használta, bár a hardver megvalósítás eltérhetett egymástól. A család kisebb tagjai mikroprogramozott CPU-t használtak, a nagyobbaknál minden funkciót hardverben oldottak meg.
1. A gépek felépítése nyitott legyen abban az értelemben, hogy új vagy kiegészítő egységeket, pl. processzorokat vagy perifériákat könnyen lehessen a rendszerhez csatlakoztatni. Ez a célkitűzés nagyban meghatározta az input-output rendszert. Több különböző IO processzort (a saját szóhasználatukban csatornát) használtak, a perifériák és az IOP-ok csatlakozását pedig egységesítették.
1. A rendszer alkalmas legyen multiprogramozásra. Erre a célra egy nagy, összetett operációs rendszert, az OS/360-at fejlesztették ki.

Az alábbi táblázat a 360-as gépcsalád egy kicsi és egy nagy tagjának paramétereit hasonlítja össze:

Az ábrán egy tipikus 360-as gép általános felépítése látható (a későbbi 370-es sorozat ugyanilyen szerkezetű volt). Igen nagy a hasonlóság a korábbi IBM 7094-es géphez.

Itt kétfajta IOP-ot használtak, a multiplexer (vagy multiplexor) csatornát és a szelektor csatornát. A multiplexer csatorna több perifériát is ki tudott szolgálni olyan módon, hogy az eszközök és az operatív tár közötti adatátvitelt átlapolta, multiplexelte. Erre a csatornára kapcsolták a lassú perifériákat (nyomtató, kártyaolvasó, kártyalyukasztó), mert az eszközök fizikai sebessége megengedte, hogy közben az IOP más igényeket is kiszolgáljon. A szelektor csatorna viszont csak egy hozzá kapcsolt eszköz kiszolgálásával foglalkozott egyidejűleg. Erre kapcsolták a gyors perifériákat, tipikusan a mágneslemezeket. Mindegyik IOP egy egységes szerkezetű buszra, az úgynevezett I/O interfészre csatlakozott. Ezt a buszt közösen használták az adott IOP-ra kapcsolt eszközök. Mindegyik eszközhöz, illetve az azonos típusú eszközök egy csoportjához volt még egy helyi vezérlő egység, ami már az adott fajta perifériára jellemző felépítésű volt.

A numerikus adatokat négy alakban lehetett tárolni: fixpontos bináris (2 vagy 4 bájt), lebegőpontos bináris (4, 8 vagy 16 bájt), zónázott decimális (1 számjegy/bájt) és pakolt decimális (2 számjegy/bájt). A decimális adatok változó hosszúságúak lehettek, a számjegyeket a BCD kódjukkal tárolták. A fixpontos bináris számokat kettes komplemens formában tárolták. A bináris számokat tudományos alkalmazásokhoz szánták, a decimálisakat pedig üzleti alkalmazásokhoz. A decimális számokkal való számolásra a processzornak külön decimális aritmetikai áramkörei voltak.

Az alfanumerikus adatok változó hosszúságúak lehettek. Egy bájtban egy karaktert tároltak, általában EBCDIC (Extended Binary Coded Decimal Interchange Code) kóddal.

A CPU felépítése

Az IBM 360-as (és a későbbi 370-es) gépcsalád jellemző CPU-felépítése az ábrán látható. Az aritmetikai-logikai egység három különböző funkciójú részre osztható:

1. Fixpontos műveletek végrehajtása, beleértve az egész számokkal végzendő aritmetikai műveleteket és a címkiszámítást is.
1. Lebegőpontos műveletek.
1. Változó hosszúságú operanduszokkal végzett műveletek, ide értve a decimális aritmetikai műveleteket és a string-műveleteket.

A processzorban kétféle, egymástól független regiszter-garnitúra szolgált az adatok és a címek tárolására. Volt 16 db általános célú regiszter, amikben az operanduszokat és az eredményeket lehetett tárolni, de indexregiszterként is lehetett használni őket. A lebegőpontos műveletekhez külön volt 4 db lebegőpontos regiszter. Ezek az általános célú és lebegőpontos regiszterek a korábbi gépek akkumulátorát és szorzó-hányados regiszterét is helyettesítették. A DR adatregiszter, az AR címregiszter és az IR utasításregiszter funkciója megegyezik a korábbi gépeknél látottal.

Egy külön regiszter van a programállapot-szó (PSW, Program Status Word) tárolására. Ez a korábban látott utasításszámláló regiszter, a PC kiterjesztéseként is felfogható. A következőként végrehajtandó utasítás címén kívül a PSW arról is tartalmazott információt, hogy a CPU milyen interruptra reagálhat. A PSW-t alapvetően az interruptok feldolgozására szánták. Interrupt esetén a CPU a PSW-t elteszi az operatív tárba, majd onnan egy új PSW–t tölt be. Ez természetesen egy új címet tartalmaz a következő végrehajtandó utasításhoz, tehát így hívódik meg a megszakítást lekezelő program. E program végrehajtása után a régi PSW visszatölthető a memóriából, és így a megszakított program végrehajtása folytatható.

A CPU többfajta állapotban lehet. Amikor az operációs rendszer egy rutinját hajtja végre, akkor supervisor állapotban van. Bizonyos utasításokat csak ebben az állapotban lehet végrehajtani. A felhasználói programok végrehajtásakor a CPU program állapotban van, ez az általános helyzet. A CPU állapotát a PSW egy részének tartalma szabja meg.

A PSW tartalmazott egy kulcsmezőt is, amivel a memória védelmét oldották meg. Az operatív tárat 2 kbájtos blokkokra osztották és mindegyik blokkhoz meg lehetett adni egy memória-kulcsot. Ez a kulcs az adott blokkhoz való hozzáférést engedélyezte (csak olvasható, írható és olvasható, vagy egyik sem). Amikor egy utasítás egy tárcímre hivatkozott, az utasítás csak akkor hajtódott végre, ha a PSW-ben lévő kulcsmező tartalma megegyezett az elérendő memória-blokk kulcsával.

Az IBM 360-as gépcsalád utasításai 2, 4 vagy 6 bájt hosszúak lehettek és egy, kettő vagy három címet tartalmaztak. Öt különböző típusú utasítás van az operanduszok helyének megfelelően:

1. RR (register-register) utasítások. Az R₁ és R₂ operandusz egy-egy általános célú regiszterben van. Az eredmény az R₁-be kerül.
1. RX (register-index) utasítások. Az egyik operandusz az R₁ regiszterben van, a másik az operatív tárban. A címe X₂+B₂+D₂ formában kapható meg, ahol X₂ egy indexregiszterként használt általános célú regiszter tartalma, B₂ egy bázisregiszterként használt általános célú regiszter tartalma, D2 pedig egy 12 bites relatív cím (eltolás, displacement) és magában az utasításban van. Az eredmény az R₁-be kerülhet.
1. RS (register-storage) utasítások. Két operandusz általános célú regiszterekben van, a harmadik az operatív tárban.
1. SI (storage-immediate) utasítások. Az egyik operandusz a memóriában van, a másik magában az utasításban. Ez utóbbi tehát nem egy cím, hanem maga a konkrét adat.
1. SS (storage-storage) utasítások. Mindkét operandusz az operatív tárban van. Az operanduszok változó hosszúságú adatok, az utasítás a kezdőcímüket és a hosszukat tartalmazza.

Voltak újfajta utasítások is. Volt utasítás pl. arra, hogy adott mennyiségű adatot az operatív tár egyik részéből a másikba mozgassanak. Sok utasítás volt a különböző típusú adatok közötti konverzióra is. Logikai műveleteket is végre lehetett hajtani. Volt egy csoport úgynevezett privilegizált utasítás, amelyeket csak a CPU supervisor állapotában lehetett végrehajtani. Ezek szolgáltak a PSW módosítására, a memóriavédelmi kulcsok beállítására, stb.