نُشر بتاريخ: 1 مارس 2024
المساهمون: Stephanie Susnjara و Ian Smalley
أجهزة الكمبيوتر المركزية هي خوادم بيانات مصممة لمعالجة ما يصل إلى تريليون معاملة عبر الإنترنت يوميًا بأعلى مستويات الأمان والموثوقية.
في جوهرها، أجهزة الكمبيوتر المركزية ما هي إلا أجهزة كمبيوتر عالية الأداء ذات كميات كبيرة من الذاكرة ومعالجات البيانات وتعالج مليارات المعاملات والعمليات الحسابية البسيطة في الوقت الفعلي.ولهذا للكمبيوتر المركزي أهمية بالغة في قواعد البيانات التجارية وخوادم المعاملات وتطبيقاتها التي تتطلب قدرًا كبيرًا من المرونة والأمن والسرعة.
منذ ظهور الإنترنت وازدهار الحوسبة السحابية، قد يعتقد البعض أن الكمبيوتر المركزي هو ديناصور تقني. على العكس من ذلك، تطور الكمبيوتر المركزي لمواكبة التقنيات الأخرى ولا يزال يلعب دورًا حيويًا في البنية التحتية لتكنولوجيا المعلومات.
في تقرير حديث لشركة IBM، فإن 45 من أكبر 50 مصرفًا، و 4 من أكبر 5 شركات طيران، و 7 من أكبر 10 متاجر تجزئة عالمية، و 67 من شركات Fortune 100 يستخدمون نظام الكمبيوتر المركزي (mainframe) كمنصة أساسية لهم. علاوة على ذلك، أظهرت دراسة من معهد IBM لقيمة الأعمال (IBV) (PDF) أن أنظمة الكمبيوتر المركزية تتعامل مع ما يقرب من 70% من أحمال عمل تكنولوجيا المعلومات الإنتاجية في العالم، ويرى 70% من المديرين التنفيذيين الذين تم استطلاع آرائهم أن التطبيقات القائمة على أنظمة الكمبيوتر المركزية تعدّ جوهرية لاستراتيجية أعمالهم.
يشير مصطلح الكمبيوتر المركزي في البداية يشير إلى الخزانة الكبيرة أو "الإطار الرئيسي" الذي يحتوي على وحدة المعالجة المركزية (CPU) في أنظمة الكمبيوتر المبكرة. عمل المُعالج المركزي الكبير كمستودع مركزي للبيانات أو "مركز" يربط محطات العمل أو المحطات الطرفية في مركز معالجة البيانات في المؤسسة. وقد أدى بيئة الحوسبة المركزية إلى بيئة حوسبة أكثر توزيعًا مع صغر حجم أجهزة المُعالج المركزي الكبير وزيادة قدرتها على المعالجة لتصبح أكثر مرونة ومتعددة الأغراض. تقوم أجهزة المُعالج المركزي الكبير الحديثة بمعالجة وتخزين كميات هائلة من البيانات وتُسمى خوادم المؤسسة (أو خوادم البيانات).
طالع على كيفية مساعدة IBM لك في تحديث التطبيقات بشكل أسرع، وبتكلفة أقل، ومخاطر أقل، باستخدام حلول IBM zSystems والسحابة العامة.
ملأت أنظمة الكمبيوتر المركزي المبكرة أطرًا معدنية بحجم الغرفة يمكن أن تشغل مساحة تتراوح بين 2000 إلى 10000 قدم مربع. وقد احتاجت هذه الآلات الضخمة إلى كميات هائلة من الطاقة الكهربائية وتكييف الهواء وكميات هائلة من أجهزة الإدخال/الإخراج. اليوم، أصبحت أجهزة الكمبيوتر المركزي أصغر من أجهزة "Big Iron" المبكرة وهي بحجم ثلاجة كبيرة تقريبًا. تم تصميم أحدث الموديلات (على سبيل المثال، نظام IBM z16 ™ بإطار واحد قياسي 19 بوصة) لتتوافق بسهولة مع بنية تكنولوجيا المعلومات الأخرى والأنظمة في مركز بيانات حديث، سواء كان ذلك يعني في مركز بيانات داخلي في موقع الشركة الفعلي أو في مركز بيانات سحابي.
صُممت الآلة الحاسبة Harvard Mark I، أو آلة الحاسبة ذات التحكم التسلسلي التلقائي من IBM (الرابط موجود خارج موقع ibm.com)، في عام 1937، وهي تتميز بكونها أول الكمبيوتر المركزي. وقد استخدمت هيئة السفن التابعة للبحرية الأمريكية هذه الآلة خلال الجزء الأخير من الحرب العالمية الثانية لأغراض عسكرية لحل المسائل الرياضية بسرعة.
في عام 1951، بدأت شركة Eckert-Mauchly Computer Corporation (EMCC) في بناء أول كمبيوتر مركزي تجاري، UNIVAC (يقع الرابط خارج موقع ibm.com). بعد فترة وجيزة، في عام 1953 ، قدمت شركة IBM أول كمبيوتر مركزي لها مصمم للاستخدام التجاري - آلة معالجة البيانات الإلكترونية IBM Model 701. كان أول كمبيوتر إلكتروني للشركة، كان 701 أسرع بحوالي 25 مرة إلى 50 مرة من سابقاته، مع تقدم سريع في قوة الحوسبة وسعة الذاكرة والحجم الأصغر.
وشملت الشركات الأمريكية الأخرى المصنعة لأجهزة الكمبيوتر التجارية واسعة النطاق خلال الخمسينيات من القرن الماضي شركات Burroughs و Datamatic و GE و RCA و Filco.
أول جهاز كمبيوتر مركزي حديث، IBM System/360، دخل السوق في عام 1964. وخلال عامين، سيطر System/360 على سوق أجهزة الكمبيوتر المركزية كمعيار صناعي. وقبل هذا الجهاز، كان يجب كتابة البرامج خصيصًا لكل جهاز جديد ولم تكن هناك شركات برامج تجارية. قام System/360 بفصل البرامج عن الأجهزة ولأول مرة، يمكن تشغيل البرامج المكتوبة لجهاز واحد على أي جهاز آخر في السلسلة.
بينما يربط الكثيرون المحاكاة الافتراضية بالحوسبة السحابية، بدأت تقنية المحاكاة الافتراضية التجارية على الكمبيوتر المركزي كطريقة لتقسيم موارد النظام منطقيًا لمشاركتها بين مجموعة كبيرة من المستخدمين. قبل المحاكاة الافتراضية، استخدم متخصصو تكنولوجيا المعلومات في الكمبيوتر المركزي قواطع المفاتيح والمهام المجمعة ونظام تشغيل واحد لتنفيذ عمليات تكنولوجيا المعلومات. في عام 1964، أطلقت شركة IBM CP/CMS. احتوى نظام التشغيل خفيف الوزن هذا للمستخدم الفردي على أول برنامج مراقبة الأجهزة الافتراضية الذي أنشأ الأجهزة الافتراضية (VMs)، والذي قام بمحاكاة الأجهزة الأساسية—مما يزيد من الكفاءة ويقلل التكاليف.
تم تقديم IBM System/370 في عام 1970، والذي مثل أول تحول لشركة IBM عن تقنية النواة الحديدية المغناطيسية إلى رقائق الذاكرة السيليكونية لتخزين البيانات والتعليمات نظرًا لأنها قدمت سرعات تشغيل أسرع وتطلبت مساحة أقل بكثير. بعد ستة أشهر من إطلاق نظام / 370 ، ظهر مصطلح "وادي السيليكون" لأول مرة في طباعة في عدد من مجلة Electronic News.
شملت الشركات المصنعة الهامة الأخرى في سوق أجهزة الحواسيب المركزية خلال السبعينيات والثمانينيات كلًا من Fujitsu، و Hewlett-Packard و Hitachi و Honeywell و RCA و Siemens، و Sperry Univac. خلال هذه الفترة، استمر قطاع أجهزة الكمبيوتر المركزية في التقدم مع ظهور أجهزة أصغر حجمًا، وتحسينات في أداء الإدخال/الإخراج، وزيادة كبيرة في الذاكرة، ومعالجات متعددة، مما سمح بزيادة وظائفها وقدراتها.
في تسعينيات القرن العشرين، ومع تسارع استخدام الكمبيوتر الشخصي وغيره من التقنيات، توقع بعض المحللين نهاية الكمبيوتر المركزي. وفي عام 1991، قال المحلل Stewart Alsop من InfoWorld مقولته الشهيرة: "أتوقع أن يتم فصل آخر كمبيوتر المركزي في 15 من مارس/آذار 1996".
ومع ذلك، لا يزال استخدام أجهزة الحواسيب المركزية باقياً كبنية أساسية رئيسية لتكنولوجيا المعلومات عبر مختلف الصناعات. في أبريل 2022، كشفت IBM عن أحدث جيل من سلسلة IBM z—وهو z16، والذي يتميز بمعالج IBM Telum™ مع مسرعات مدمجة على الرقاقة الأولى من نوعها في الصناعة للتنبؤ والتشغيل الآلي باستخدام الذكاء الاصطناعي بسرعة وحجم غير مسبوقين (وبأقل زمن انتقال).
كانت أجهزة الكمبيوتر المركزية المبكرة مثل S/360 تحتوي على معالج واحد أو وحدة معالجة مركزية (CPU)، بينما تحتوي أجهزة الكمبيوتر المركزية الحالية على مجمع معالجات مركزية (CPC) يتكون من معالجات متخصصة مصممة لأغراض محددة.
يحتوي الكمبيوتر المركزي الحديث على بطاقات شبكة وتشفير وتخزين وضغط البيانات، مزودة بمعالجاتها الخاصة وذاكرتها. كما يستضيف معالجات مساعدة للنظام (SAP) التي تسرع نقل البيانات بين نظام التشغيل وأجهزة الإدخال/الإخراج (I/O) ومعالجات لتشغيل أنظمة Linux™ و Java™ وأحمال عمل أخرى. يتيح هذا الإعداد للكمبيوتر المركزي تحقيق أقصى استفادة بشكل مستمر مع معالجة أحجام الإنتاجية العالية.
العدد الكبير من المعالجات في تقنية الكمبيوتر المركزي يدعم الشركات عبر مختلف القطاعات (مثل وكالات حكومية، وشركات المرافق، والمؤسسات المالية، ومؤسسات الرعاية الصحية) التي تعتمد على معالجة المعاملات واسعة النطاق للتعامل مع أحمال عمل البيانات الضخمة، ومعاملات مالية عالية الحجم، والمزيد. كما تم تصميم حلول الكمبيوتر المركزي الحديثة لدعم الحوسبة السحابية، وإدارة البيانات، والبيانات الكبيرة والتحليلات، والذكاء الاصطناعي (AI) والحوسبة الكمومية، مع امتدادات وطبقات تكاملية تتكامل مع الأنظمة الأساسية.
تتمحور القيمة طويلة الأمد المرتبطة بأجهزة الكمبيوتر المركزي حول الموثوقية والتوافر وإمكانية الخدمة (RAS).
تتمتع أجهزة الكمبيوتر المركزي بقدرة واسعة النطاق على الفحص الذاتي والاسترداد.
يمكن للنظام التعافي من فشل أحد مكوناته دون التأثير على باقي النظام. توفر أنظمة الحواسيب المركزية الحديثة اليوم توفرًا عالياً مستمرًا والتعافي سريعًا من الكوارث لحماية النظام من فترات التوقف.
يمكن للكمبيوتر المركزي تحديد سبب حدوث العطل. تسمح هذه القدرة باستبدال عناصر الأجهزة والبرمجيات مع التأثير بأقل قدر ممكن على النظام التشغيلي.
توفر أجهزة الكمبيوتر المركزي الحديثة أيضًا الفوائد الفريدة التالية.
تشغيل أنظمة التشغيل القياسية مثل Linux، وأنظمة التشغيل المتخصصة والبرامج التي تستخدم القدرات الفريدة.
دعم معاملات متزامنة ضخمة، ومعالجة البيانات وإنتاجية الإدخال/الإخراج (I/O) مع سعة مدمجة عند الطلب وذاكرة مشتركة مدمجة للتواصل المباشر بين التطبيقات.
توفير أعلى مستويات الأمان مع بطاقات تشفير مدمجة وبرامج مبتكرة تستخدم حلول الذكاء الاصطناعي والتعلم الآلي (ML) للمساعدة في اكتشاف الهجمات الإلكترونية أو الاحتيال. على سبيل المثال، يمكن للمحطات المركزية الحديثة تنفيذ ما يصل إلى تريليون معاملة ويب آمنة يوميًا وإدارة الخصوصية حسب السياسة.
توفير المرونة من خلال طبقات متعددة من التكرار لكل مكون (على سبيل المثال، مصادر الطاقة والتبريد والبطاريات الاحتياطية ووحدات المعالجة المركزية ومكونات الإدخال/الإخراج ووحدات التشفير) واختبار الظروف الجوية القاسية.
الكمبيوتر المركزي يعمل كخادم لتخزين ومعالجة البيانات بسرعات عالية ويمكنه تنفيذ ملايين التعليمات في وقت واحد. في المقابل، فإن أجهزة الكمبيوتر الفائقة أسرع بكثير، وقادرة على تنفيذ مليارات العمليات الحسابية ذات الفاصلة العائمة في الثانية الواحدة. يمكن لأجهزة الحاسوب الفائقة أداء أعمال الحوسبة المكثفة الضخمة مثل التنبؤ بالطقس، وبحوث المناخ، والنمذجة الجزيئية، والمحاكاة الفيزيائية والمزيد.
تتبنى المنظمات اليوم البنى السحابية والبنى الموزعة التي تدعم الابتكار الرقمي لخلق ميزة تنافسية. فالبيئات القائمة على السحابة ليست بديلاً عن أجهزة الكمبيوتر المركزي.
بدلاً من ذلك، اندمج النظامان لتشكيل استراتيجية تحول رقمي شاملة. وتحقيقًا لهذه الغاية، أصبح تحديث التطبيقات المستندة إلى الأنظمة المركزية جزءًا أساسيًا من نهج السحابة الهجينة للمؤسسات اليوم، والذي يجمع ويوحّد بيئات التشغيل المحلية والسحابية العامة، والسحابية الخاصة والحافة لإنشاء بنية تحتية واحدة مرنة لتكنولوجيا المعلومات.
من خلال دمج وتوسيع قدرات الكمبيوتر المركزي في بيئة سحابية هجينة، يمكن للشركات اختيار أفضل بيئة لأعباء عملها (سواء في السحابة أو داخل الموقع) لتحقيق أقصى استفادة من الابتكارات والتطورات التقنية والأمان والمرونة لكل منصة. على سبيل المثال، يمكن لشركة طيران إنشاء تطبيق للعملاء لإدارة معلومات سفرهم، مثل معلومات الحجز المستندة إلى السحابة. ويمكن للخدمة أيضًا الوصول إلى البيانات الموجودة على أجهزة الكمبيوتر المركزية، مثل التغييرات في مواعيد وصول ومغادرة الرحلات. لا تحل هذه الخدمة محل القدرات الحالية للكمبيوتر المركزي أو تحسنها. بدلاً من ذلك، فهي تسمح للعميل بالاستفادة من أفضل ما في العالمين: البيانات الموجودة في السحابة والموجودة داخل الموقع.
تحديث التطبيقات—عملية تحويل التطبيقات القديمة المتجانسة إلى تطبيقات سحابية مبنية على بنية الخدمات الدقيقة—يبدأ بتقييم التطبيقات القديمة الحالية والبيانات والبنية التحتية وتطبيق استراتيجية التحديث المناسبة لتحقيق النتيجة المرجوة. في حين أنه من الممكن رفع وتحويل التطبيقات، فإن إعادة هيكلة التطبيق للاستفادة من تقنيات السحابة الأصلية (على سبيل المثال، الحاويات و Kubernetes) يمكن أن توفر قيمة تجارية أكبر غالبًا.
اليوم، يسير تحديث تطبيقات الكمبيوتر المركزي جنبًا إلى جنب مع عمليات التطوير، وهي مجموعة العمليات والممارسات الخاصة بأتمتة عمل فرق تطوير البرامج وعمليات تكنولوجيا المعلومات. في استطلاع حديث أجرته IDC (يوجد الرابط خارج ibm.com)، أفاد 82% من المؤسسات بأنها تتخذ خطوات لإعطاء الأولوية لاستخدام نفس أدوات تطوير التطبيقات عبر بيئات الكمبيوتر المركزي والسحابة الأصلية. تستفيد فرق التطوير من ممارسات عمليات التطوير والتطوير والأمن والعمليات وتقوم بتسليم التطبيقات من خلال مسارات آلية ومتكاملة لتسليم أسرع وأكثر مرونة لإصدارات التحديثات والبرامج عبر بيئات السحابة الهجينة المستهدفة.
أصبحت الاستدامة ضرورة عملية. نظرا لأن مراكز البيانات تمثل ما يقرب من 1٪ من استهلاك الطاقة العالمي (الرابط موجود خارج ibm.com)، تبحث المؤسسات الكبيرة عن طرق لتقليل استخدام طاقة تكنولوجيا المعلومات كجزء من مبادرات الممارسات البيئية والاجتماعية وحوكمة الشركات الخاصة بها. تستخدم أجهزة الكمبيوتر المركزية الحديثة طاقة أقل وتشغل مساحة أقل، مما يساعد على تحسين كفاءة مركز البيانات.
في تقرير صادر عن Allied Market Research (الرابط موجود خارج ibm.com)، بلغت قيمة سوق الكمبيوتر المركزي العالمي 2,9 مليار دولار أمريكي في عام 2022 ومن المتوقع أن تصل إلى 5,6 مليار دولار أمريكي بحلول عام 2032، بمعدل نمو سنوي مركب قدره 7,3٪.
فيما يلي بعض الأمثلة على الصناعات التي تعتمد على الكمبيوتر المركزي.
يجب على البنوك معالجة كميات كبيرة من المعاملات—من معاملات بطاقات الائتمان إلى عمليات السحب من أجهزة الصراف الآلي إلى تحديثات الحساب عبر الإنترنت. توفر أجهزة الكمبيوتر المركزية قوة معالجة البيانات لتقديم هذه الخدمات على نطاق واسع. تعتمد معاملات وتقنيات الجيل التالي مثل سلسلة الكتل على أجهزة الكمبيوتر المركزية للسرعة والحجم ومستويات الأمان التي توفرها
تستخدم أبرز شركات التأمين في جميع أنحاء العالم الكمبيوتر المركزي للتعامل بشكل آمن مع كميات هائلة من البيانات الحساسة مثل معلومات التعريف الشخصية للمرضى (PII) والسجلات الطبية ومعلومات الفواتير.
تعتمد العديد من الخدمات الحكومية الحيوية، من إنفاذ القانون إلى الأمن القومي، على أنظمة الكمبيوتر المركزي للحصول على أفضل مزيج من الأمن والأداء والمرونة. تحتاج الوكالات الحكومية مثل سلطات إنفاذ القانون إلى المرونة ضد فشل النظام أو الاختراقات الأمنية. تستخدم منصة الكمبيوتر المركزي الحديثة الذكاء الاصطناعي لاكتساب قيمة من البيانات بسرعة أكبر وزيادة كفاءة الأمن السيبراني .
يعتمد بائعو التجزئة عبر الإنترنت على أنظمة الكمبيوتر المركزي للحصول على قوة معالجة هائلة تدعم المعاملات عبر الأجهزة المحمولة والأجهزة الأخرى على نطاق واسع.
يُعَدّ IBM z16 أحدث إصدار لأجهزة الكمبيوتر المركزي ®IBM Z مع إمكانية استدلال الذكاء الاصطناعي على الشريحة، علاوة على تقنيات quantum-safe الأولى في هذه الصناعة.
IBM Z® هي عائلة من أجهزة ®z/Architecture الحديثة التي تعمل بنظام ®z/OS، ®وLinux، و z/TPF، و ®z/VM، وبرامج أنظمة IBM Z.
يُعَدّ ®IBM z/OS نظام تشغيل لأجهزة الكمبيوتر المركزي ®IBM Z، ومناسبًا للتشغيل المستمر بكميات كبيرة مع مستوى عالٍ من الأمن والاستقرار.
يعد IBM LinuxONE خادم ®Linux من فئة المؤسسات يجمع بين خبرة IBM في بناء أنظمة المؤسسات وانفتاح نظام التشغيل Linux.
برمجيات نظام مصممة للسحابة الهجينة – مع الأمان والمرونة والذكاء الاصطناعي وتحديث التطبيقات التي تحتاجها.
اكتشف الخدمات التقنية التي تساعدك في التخطيط والتنفيذ والتحسين وتحديث بنية سحابتك الهجينة ومركز البيانات الخاص بك.
مزيج لا يُضاهى يعزز الأداء والموثوقية والأمان ويضمن توافر أحمال التشغيل الحساسة.
يوفر هذا الدليل نظرة عامة رفيعة المستوى على استراتيجية IBM لمساعدتك في تحديث التطبيقات بشكل أسرع، وبتكلفة أقل ومخاطر أقل، باستخدام أنظمة IBM® zSystems وحلول السحابة العامة.
إنجاز أعمال حديثة أصبح أسهل من أي وقت مضى مع مركز تحديث IBM Z والسحابة.
الحوسبة الفائقة هي شكل من أشكال الحوسبة عالية الأداء التي تحدد أو تحسب باستخدام كمبيوتر قوي، مما يقلل من الوقت الإجمالي للحل.
الذكاء الاصطناعي هو التقنية التي تمكّن أجهزة الكمبيوتر والآلات من محاكاة الذكاء البشري وقدرات حل المشكلات.
التحول الرقمي يتبنى نهجًا يركز على العملاء أولاً ويتبنى التقنيات الرقمية في جميع جوانب الأعمال، بما في ذلك نماذج الأعمال، وتجارب العملاء، والعمليات التشغيلية.
تمكّن المحاكاة الافتراضية من تقسيم موارد الأجهزة في حاسوب واحد - المعالجات والذاكرة والتخزين وغيرها - إلى عدة حواسيب افتراضية تسمى أجهزة افتراضية (VM).