O que é um mainframe?

Os primeiros sistemas de mainframe preenchiam estruturas metálicas do tamanho de salas que podiam ocupar entre 270 e 930 metros quadrados. Essas máquinas enormes exigiam grandes quantidades de energia elétrica, ar condicionado e resmas de dispositivos de entrada/saída (E/S). Os mainframes de hoje são menores do que as primeiras máquinas "Big Iron" e têm mais ou menos o tamanho de uma geladeira grande. Os modelos mais recentes (por exemplo, o sistema de estrutura única IBM z16 com um rack padrão de 19") são desenvolvidos para se integrar facilmente a outras infraestruturas e sistemas de TI em um moderno data center, seja em um data center no local em um localização física da empresa ou em um data center na nuvem.

Projetado em 1937, o Harvard Mark I, ou IBM Automatic Sequence Controlled Calculator (link externo a ibm.com), detém a distinção de ser o primeiro computador mainframe. O US Navy Bureau of Ships usou essa 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 (link externo a ibm.com). Logo depois, em 1953, a IBM lançou seu primeiro mainframe projetado para uso 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 em termos de 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 a 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 perfuradores de cartões, 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 Virtual Machines (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 “Vale do Silício” apareceu pela primeira vez impressa em uma edição da Electronic News.

Outros fabricantes importantes no mercado de mainframes durante as décadas de 1970 e 1980 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 de mainframes sobrevive como uma infraestrutura fundamental de TI em todos os setores. Em abril de 2022, a IBM apresentou a última geração do IBM zSeries, o z16,, com o processador IBM Telum com aceleradores integrados no chip, os primeiros do setor, para prever e automatizar com IA em velocidade e escala sem precedentes (e com latência extremamente baixa).

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 a E/S (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 e, ao mesmo tempo, lide com altos volumes de rendimento. 

O grande número de processadores na tecnologia de mainframe oferece suporte a empresas em 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 atuais também são projetadas para compatibilidade 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 principais.

Um mainframe atua como um servidor para armazenar e processar dados em altas velocidades 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 maciço e intenso de cálculos em previsão do tempo, pesquisa climática, modelagem molecular, simulações físicas e muito mais.

Em vez disso, os dois sistemas se fundiram para formar uma estratégia holística de transformação digital . Para isso, modernizar aplicações baseadas em mainframe tornou-se uma parte essencial da abordagem atual de nuvem híbrida corporativa, que combina e unifica ambientes no local, de nuvem pública, nuvem privada e edge para criar uma infraestrutura de TI única e flexível. 

Ao integrar e estender 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, os avanços técnicos, a segurança e a 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.

A modernização de aplicações—o processo de transformar aplicações legadas monolíticas em aplicações em nuvem construídas com base na arquitetura de microsserviços — começa com a avaliação das aplicações, dados e infraestrutura legados atuais e com a aplicação da estratégia de modernização correta para alcançar o resultado desejado. Embora seja possível fazer o lift and shift de aplicações, reestruturar a aplicação para aproveitar as tecnologias nativas da nuvem (por exemplo, contêineres e Kubernetes) frequentemente pode gerar mais valor de negócios.

Atualmente, a modernização de aplicações de mainframe trabalha lado a lado com o DevOps, o conjunto de processos e práticas para automatizar o trabalho das equipes de desenvolvimento de software e de operações de TI. Em uma pesquisa recente da IDC  (link externo a ibm.com), 82% das organizações relataram que adotam medidas para priorizar o uso das mesmas ferramentas de desenvolvimento de aplicações em ambientes de mainframe e nativos da nuvem. As equipes de desenvolvimento estão aproveitando as práticas de DevOps e DevSecOps e fornecendo aplicações por meio de pipelines automatizados e integrados para uma entrega mais rápida e ágil de lançamentos e atualizações de software em ambientes de nuvem híbrida direcionados.

A sustentabilidade tornou-se um imperativo de negócios. Com os data centers representando aproximadamente 1% do consumo global de energia (link externo a ibm.com), 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 têm pegada de carbono imobiliária reduzida, ajudando a melhorar a eficiência do data center.