O que é um mainframe?

Em sua essência, mainframes são computadores de alto desempenho com grandes quantidades de memória e processadores de dados que processam bilhões de cálculos e transações simples em tempo real. Um computador mainframe é crítico para bancos de dados comerciais, servidores de transações e aplicações que exigem alta resiliência, segurança e agilidade.

Desde o advento da internet e a ascensão da computação em nuvem, alguns podem pensar no mainframe como um dinossauro tecnológico. Pelo contrário, o mainframe evoluiu para acompanhar outras tecnologias e continua a desempenhar um papel vital na infraestrutura de TI.

Em um relatório recente da IBM, 45 dos 50 principais bancos, quatro das cinco principais companhias aéreas, sete dos 10 principais varejistas globais e 67 das empresas da Fortune 100 aproveitam o mainframe como sua plataforma principal. Além disso, um estudo do IBM Institute of Business Value (IBV) mostrou que os mainframes lidam com quase 70% das cargas de trabalho de TI de produção do mundo e 70% dos executivos entrevistados acreditam que as aplicações baseados em mainframe são fundamentais para sua estratégia de negócios.

O termo mainframe inicialmente se referia ao grande gabinete ou “estrutura principal” que continha a unidade central de processamento (CPU) dos primeiros sistemas de computador. O mainframe serviu como um repositório central de dados ou “hub” que conecta estações de trabalho ou terminais no centro de processamento de dados de uma organização. Um ambiente de computação centralizado deu lugar a um ambiente de computação mais distribuído à medida que os mainframes se tornaram menores e ganharam mais poder de processamento para serem mais flexíveis e polivalentes. Os mainframes atuais processam e armazenam grandes quantidades de dados e são chamados de servidores corporativos (ou servidores de dados).

Os primeiros sistemas de mainframe preenchiam estruturas metálicas do tamanho de uma sala que podiam ocupar entre 2 mil a 10 mil pés quadrados. Essas enormes máquinas exigiam grandes quantidades de energia elétrica, ar condicionado e resmas de dispositivos de entrada/saída (I/O). Os mainframes de hoje são menores do que as primeiras máquinas "Big Iron" e têm aproximadamente o tamanho de uma geladeira grande. Os modelos mais recentes (por exemplo, o sistema de quadro único IBM z16™ com um rack padrão de 19") são construídos para se integrarem facilmente a outras infraestruturas e sistemas de TI em um data center moderno, seja em um data center no local em um localização física da empresa, em um data center na nuvem ou em uma plataforma de nuvem híbrida.

Projetado em 1937, o Harvard Mark I, ou Calculadora Automática de Sequência Controlada da IBM, mantém a distinção como o primeiro computador mainframe. O US Navy Bureau of Ships usou esta máquina durante a última parte da Segunda Guerra Mundial para fins militares para resolver rapidamente problemas de matemática.

Em 1951, a Eckert-Mauchly Computer Corporation (EMCC) começou a construir o primeiro mainframe comercial, o UNIVAC. Logo depois, em 1953, a IBM lançou seu primeiro mainframe projetado para uso comercial comercial, o IBM Model 701 Electronic Data Processing Machine. O primeiro computador eletrônico da empresa, o 701, era cerca de 25 a 50 vezes mais rápido do que seus antecessores, com rápidos avanços no poder de computação, capacidade de memória e tamanho menor.

Outros fabricantes americanos de computadores comerciais de grande escala durante a década de 1950 incluíam Burroughs, Datamatic, GE, RCA e Philco.

O primeiro mainframe moderno, o IBM System/360, chegou ao mercado em 1964. Em dois anos, o System/360 dominou o mercado de computadores mainframe como o padrão do setor. Antes dessa máquina, o software tinha que ser escrito sob medida para cada nova máquina e não havia empresas de software comercial. O System/360 separava o software do hardware e, pela primeira vez, o software escrito para uma máquina podia ser executado em qualquer outra máquina da linha.

Enquanto muitos associam virtualização à computação em nuvem, a tecnologia de virtualização comercial começou no mainframe como uma forma de dividir logicamente os recursos do sistema a serem compartilhados entre um grande grupo de usuários. Antes da virtualização, os profissionais de TI de mainframe usavam digitadores, tarefas em lote e um único sistema operacional para realizar operações de TI. Em 1964, a IBM lançou o CP/CMS. Esse sistema operacional leve de usuário único continha o primeiro hipervisor que criava máquinas virtuais (VMs), que virtualizavam o hardware subjacente — aumentando a eficiência e reduzindo os custos.

Lançado em 1970, o IBM System/370 marcou a primeira saída da IBM da tecnologia de núcleo magnético de ferrite de ferro para chips de memória de silício para armazenar dados e instruções, pois eles produziam velocidades operacionais mais rápidas e exigiam muito menos espaço. Seis meses após o lançamento do System/370, a frase “Silicon Valley” apareceu pela primeira vez impressa em uma edição da Electronic News.

Outros fabricantes importantes no mercado de mainframe durante as décadas de 70 e 80 incluem Fujitsu, Hewlett-Packard, Hitachi, Honeywell, RCA, Siemens e Sperry Univac. Durante esse período, o setor de mainframes continuou a avançar com máquinas menores, melhorias no desempenho de E/S, memória mais significativa e vários processadores, permitindo que sua funcionalidade e capacidade aumentassem.

Na década de 1990, à medida que o uso do computador pessoal e outras tecnologias se acelerava, alguns analistas previam o fim do mainframe. Em 1991, o analista da InfoWorld, Stewart Alsop, disse: "Prevejo que o último mainframe será desconectado em 15 de março de 1996".

No entanto, o uso do mainframe sobrevive como uma infraestrutura central de TI em todos os setores. Em abril deste ano (2025), a IBM apresentou a última geração do IBM Z —o z17, que apresenta o processador IBM Telum II, integrando IA à nuvem híbrida para otimizar o desempenho, a segurança e a resiliência onde os dados residem.

Os primeiros mainframes como o S/360 tinham um único processador ou unidade de processamento central (CPU), enquanto os mainframes de hoje têm um complexo de processador central (CPC) que consiste em processadores especializados projetados para fins específicos.

O mainframe moderno contém cartões de rede, criptografia, armazenamento e compressão com seus próprios processadores e memória. Ele também abriga processadores de assistência ao sistema (SAP) que aceleram a transferência de dados entre o sistema operacional e o I/O (dispositivos de entrada/saída) e processadores para executar Linux™, Java™ e outras cargas de trabalho. Essa configuração possibilita que o mainframe forneça o pico de utilização de forma contínua enquanto lida com altos volumes de taxa de transferência.

O grande número de processadores na tecnologia de mainframe oferece suporte a empresas de todos os setores (por exemplo, agências governamentais, empresas de serviços públicos, instituições financeiras, organizações de saúde) que dependem do processamento de transações em grande escala para lidar com cargas de trabalho de dados maciças, transações financeiras de alto volume e muito mais. As soluções de mainframe de hoje também são projetadas para serem compatíveis com a computação em nuvem, gerenciamento de dados, big data e análise de dados, inteligência artificial (IA) e computação quântica, com extensões e camadas de integração que se integram aos sistemas centrais.

O valor de longa data associado aos mainframes está centrado na confiabilidade, disponibilidade e facilidade de manutenção (RAS).

Os computadores mainframe modernos também oferecem os seguintes benefícios exclusivos.

Um mainframe atua como um servidor para armazenar e processar dados em alta velocidade e pode executar milhões de instruções simultaneamente. Por outro lado, os supercomputadores são muito mais rápidos, capazes de executar bilhões de operações de ponto flutuante em um segundo. Os supercomputadores podem realizar tarefas baseadas no uso massivo e intenso de cálculos  em previsão do tempo, pesquisa climática, modelagem molecular, simulações físicas e outras tarefas.

As organizações de hoje adotam arquiteturas distribuídas e de nuvem que dão suporte à inovação digital para criar uma vantagem competitiva. Os ambientes baseados em nuvem não substituem os mainframes.

Em vez disso, os dois sistemas se fundiram para formar uma estratégia holística de transformação digital. Para isso, a modernização de aplicações baseadas em mainframe tornou-se parte essencial da atual abordagem de nuvem híbrida empresarial, que combina e unifica configurações locais, denuvem pública,nuvem privada e de edge para criar uma infraestrutura de TI única e flexível.

Integrando e estendendo os recursos de mainframe em um ambiente de nuvem híbrida, as empresas podem escolher o melhor ambiente para suas cargas de trabalho (seja na nuvem ou no local) para maximizar as inovações, avanços técnicos, segurança e resiliência de cada plataforma. Por exemplo, uma companhia aérea pode criar uma aplicação para os clientes gerenciarem suas informações de viagem, como informações de reserva baseadas em nuvem. O serviço também pode acessar dados mantidos em mainframes, como alterações nos horários de chegada e partida de voos. Esse serviço não substitui nem melhora os recursos de mainframe existentes. Em vez disso, possibilita que o cliente utilize o melhor dos dois mundos: dados armazenados na nuvem e no local.

Amodernização de aplicações, processo de transformação de aplicações legadas monolíticas em aplicações em nuvem baseadas na arquitetura de microsserviços, começa com a avaliação de aplicações, dados e infraestrutura legados atuais e a aplicação da estratégia de modernização correta para alcançar o resultado desejado. Embora seja possível migrar e transferir aplicações, reestruturar a aplicação para aproveitar as tecnologias nativas da nuvem (por exemplo, contêineres e Kubernetes) geralmente pode oferecer mais valor comercial.

Atualmente, a modernização de aplicações de mainframe trabalha lado a lado com o DevOps, conjunto de processos e práticas para automatizar o trabalho das equipes de desenvolvimento de software e operações de TI. Em uma pesquisa recente da IDC, 82% das Organizações relataram que tomam medidas para priorizar o uso das mesmas ferramentas de desenvolvimento de aplicação em ambientes de mainframe e nativos da nuvem. As equipes de desenvolvimento estão empregando as práticas de DevOps e DevSecOps e entregando aplicações por meio de pipelines automáticos e integrados para uma entrega mais rápida e ágil de versões e atualizações de software em ambientes direcionados de nuvem híbrida.

A sustentabilidade tornou-se um imperativo comercial. Com os data centers representando aproximadamente 1% do consumo global de energia, as grandes organizações estão buscando maneiras de reduzir o uso de energia de TI como parte de suas iniciativas de ESG. Os mainframes modernos consomem menos energia e ocupam menos espaço, ajudando a melhorar a eficiência dos data centers.

Em um relatório da Allied Market Research, o mercado global de mainframes foi avaliado em US$ 2,9 bilhões em 2022, e a previsão é de que atinja US$ 5,6 bilhões até 2032, crescendo a uma CAGR de 7,3%.

Veja a seguir apenas alguns exemplos de setores que dependem de mainframes.