Che cos'è un mainframe?

Essenzialmente,  i mainframe sono computer ad alte prestazioni con grandi quantità di memoria e processori di dati che elaborano miliardi di semplici calcoli e transazioni in tempo reale. Un computer mainframe è fondamentale per database commerciali, server di transazioni e applicazioni che richiedono un'elevata resilienza, sicurezza e agilità.

Dopo l'avvento di internet e l'ascesa del cloud computing, si potrebbe pensare al mainframe come a una tecnologia preistorica. Al contrario, il mainframe si è evoluto per tenere il passo con altre tecnologie e continuare a svolgere un ruolo fondamentale nell'infrastruttura IT.

Secondo un recente report IBM, 45 delle prime 50 banche, 4 delle prime 5 compagnie aeree, 7 dei 10 migliori rivenditori globali e 67 delle aziende Fortune 100 utilizzano il mainframe come piattaforma principale. Inoltre, uno studio dell'IBM Institute of Business Value (IBV) ha mostrato che i mainframe gestiscono quasi il 70% dei workload IT di produzione a livello mondiale e il 70% dei dirigenti intervistati ritiene che le applicazioni basate su mainframe siano fondamentali per la loro strategia di business. 

Il termine mainframe si riferiva inizialmente al grande contenitore o struttura principale (main frame) che ospitava l'unità di elaborazione centrale (CPU) dei primi sistemi informatici. Il mainframe fungeva da archivio dati centrale o "hub" che collegava le postazioni di lavoro o i terminali nel centro di elaborazione dati di un'organizzazione. L'ambiente di elaborazione centralizzato ha ceduto il passo a un ambiente informatico più distribuito, perché i mainframe sono diventati più piccoli e hanno acquisito maggiore potenza di elaborazione, diventando più flessibili e multiuso. Gli attuali mainframe elaborano e archiviano enormi quantità di dati e sono chiamati server aziendali (o server dati).

I primi sistemi mainframe riempivano strutture metalliche delle dimensioni di una stanza che potevano occupare un'area compresa tra 180 e 900 metri quadrati. Queste enormi macchine richiedevano enormi quantità di energia elettrica, aria condizionata e una serie di dispositivi di input/output (I/O). I mainframe di oggi sono più piccoli delle prime macchine "Big Iron" e hanno all'incirca le dimensioni di un grande frigorifero. I modelli più recenti (ad esempio, il sistema single-frame IBM® z17 con rack standard da 19") sono stati realizzati per integrarsi facilmente con altre infrastrutture e sistemi IT in un moderno data center, sia che si tratti di un data center on-premise presso la sede fisica di un'azienda o di un data center sul cloud o in una piattaforma di cloud ibrido.

Progettato nel 1937, l'Harvard Mark I, o IBM® Automatic Sequence Controlled Calculator, detiene il primato di essere stato il primo computer mainframe. L'US Navy Bureau of Ships utilizzò questa macchina alla fine della seconda guerra mondiale per scopi militari per risolvere rapidamente problemi matematici.

Nel 1951, la Eckert-Mauchly Computer Corporation (EMCC) iniziò a costruire il primo mainframe commerciale, UNIVAC. Poco dopo, nel 1953, IBM introdusse il suo primo mainframe progettato per uso aziendale commerciale: l'IBM Model 701 Electronic Data Processing Machine. Il primo computer elettronico dell'azienda, il 701, era da 25 a 50 volte più veloce dei suoi predecessori, con rapidi progressi in termini di potenza di calcolo, capacità di memoria e dimensioni ridotte.

Altri produttori statunitensi di computer commerciali su larga scala durante gli anni '50 includevano Burroughs, Datamatic, GE, RCA e Philco.

Il primo mainframe moderno, l'IBM® System/360, ha fatto il suo ingresso sul mercato nel 1964. Nel giro di due anni, il System/360 dominò il mercato dei computer mainframe come standard del settore. Prima di questa macchina, per ogni nuova macchina era necessario scrivere un software su misura e non esistevano aziende di software commerciali. Il System/360 separava il software dall'hardware e, per la prima volta, il software scritto per una macchina poteva essere eseguito su qualsiasi altra macchina della linea.

Sebbene molti associno la virtualizzazione al cloud computing, la tecnologia di virtualizzazione commerciale è iniziata sul mainframe come un modo per dividere logicamente le risorse di sistema da condividere tra un ampio gruppo di utenti. Prima della virtualizzazione, i professionisti IT che lavoravano con i mainframe utilizzavano keypunch, processi batch e un unico sistema operativo per eseguire le operazioni IT. Nel 1964, IBM lanciò il CP/CMS. Questo sistema operativo leggero single-user conteneva il primo hypervisor che creava macchine virtuali (VM), le quali virtualizzavano l'hardware sottostante aumentando l'efficienza e riducendo i costi.

Introdotto nel 1970, l'IBM® System/370 ha segnato il passaggio di IBM dalla tecnologia dei nuclei di ferrite magnetici ai chip di memoria in silicio per archiviare i dati e le istruzioni, perché offrivano velocità di funzionamento più elevate e richiedevano molto meno spazio. Sei mesi dopo il lancio di System/370, la frase "Silicon Valley" è apparsa per la prima volta in un numero di Electronic News.

Altri produttori importanti nel mercato dei mainframe durante gli anni '70 e '80 sono stati Fujitsu, Hewlett-Packard, Hitachi, Honeywell, RCA, Siemens e Sperry Univac. Durante questo periodo, il settore dei mainframe ha continuato a progredire con macchine più piccole, miglioramenti delle prestazioni I/O, memoria più significativa e processori multipli, che hanno consentito la crescita delle loro funzionalità e della loro capacità.

Negli anni '90, con l'accelerazione dell'uso del personal computer e di altre tecnologie, alcuni analisti hanno previsto la fine del mainframe. Nel 1991, l'analista di InfoWorld Stewart Alsop affermò: "Prevedo che l'ultimo mainframe verrà scollegato il 15 marzo 1996".

Eppure, il mainframe viene ancora utilizzato come infrastruttura IT fondamentale in tutti i settori. Ad aprile di quest'anno (2025), IBM ha presentato l'ultima generazione di IBM Z, la z17, che presenta caratteristiche del processore IBM Telum II, integrando AI nel cloud ibrido per ottimizzare prestazioni, sicurezza e resilienza dove risiedono i dati.

I primi mainframe come l'S/360 avevano un singolo processore o unità di elaborazione centrale (CPU), mentre i mainframe odierni hanno un CPC (central processor complex) costituito da processori specializzati progettati per scopi specifici.

Il moderno mainframe contiene schede di rete, crittografia, storage e compressione con i loro processori e la loro memoria. Inoltre, ospita processori SAP (System Assist Processor) che accelerano il trasferimento dei dati tra il sistema operativo e i dispositivi di I/O (input/output) e processori per l'esecuzione di Linux™, Java™ e altri workload. Questa configurazione consente al mainframe di garantire un utilizzo massimo in modo continuo, gestendo al contempo elevati volumi di throughput.

L'elevato numero di processori della tecnologia mainframe supporta le aziende di tutti i settori (ad esempio, agenzie governative, aziende di servizi, istituti finanziari, organizzazioni sanitarie) che si affidano all'elaborazione delle transazioni su larga scala per gestire enormi workload di dati, transazioni finanziarie ad alto volume e altro ancora. Le soluzioni mainframe di oggi sono progettate anche per supportare cloud computing, gestione dei dati, big data e analytics, intelligenza artificiale (AI) e quantum computing, con estensioni e livelli di integrazione che si integrano con i sistemi principali.

I valori tradizionalmente associati ai mainframe sono quelli di affidabilità, disponibilità e facilità di manutenzione (RAS).

I moderni computer mainframe offrono anche i seguenti vantaggi unici.

Un mainframe funge da server per l'archiviazione e l'elaborazione dei dati ad alta velocità e può eseguire milioni di istruzioni contemporaneamente. Al contrario, i supercomputer sono molto più veloci, in grado di eseguire miliardi di operazioni in virgola mobile in un secondo. I supercomputer possono eseguire processi ad alta intensità di calcolo per le previsioni meteorologiche, la ricerca sul clima, la modellazione molecolare, le simulazioni fisiche e molto altro.

Le organizzazioni di oggi adottano architetture cloud e distribuite che supportano l'innovazione digitale per creare un vantaggio competitivo. Gli ambienti basati sul cloud non sono una sostituzione dei mainframe.

Al contrario, i due sistemi si sono uniti per formare una strategia olistica di trasformazione digitale. A tal proposito, la modernizzazione delle applicazioni basate su mainframe è diventata una parte essenziale dell'approccio hybrid cloud aziendale odierno, che combina e unifica le impostazioni di on-premise, cloud pubblico, cloud privato e edge per creare un'unica infrastruttura IT flessibile. 

Integrando ed estendendo le funzionalità del mainframe in un ambiente hybrid cloud, le aziende possono scegliere l'ambiente migliore per i loro workload (nel cloud oppure on-premise) per massimizzare le innovazioni, i progressi tecnici, la sicurezza e la resilienza di ciascuna piattaforma. Ad esempio, una compagnia aerea può creare un'applicazione per consentire ai clienti di gestire le informazioni di viaggio, come le informazioni di prenotazione basate sul cloud. Il servizio può anche accedere ai dati conservati sui mainframe, come le modifiche agli orari di arrivo e partenza dei voli. Questo servizio non sostituisce né migliora le funzionalità del mainframe esistenti. Al contrario, consente al cliente di attingere dal meglio di entrambi i mondi, ovvero ai dati che risiedono nel cloud e on-premise.

La modernizzazione delle applicazioni, ovvero il processo di trasformazione delle applicazioni legacy monolitiche in applicazioni cloud basate su un'architettura a microservizi, inizia con la valutazione delle applicazioni, dei dati e dell'infrastruttura legacy correnti e con l'applicazione della giusta strategia di modernizzazione per ottenere il risultato desiderato. Sebbene sia possibile effettuare il lift and shift delle applicazioni, ristrutturare l'applicazione per sfruttare i vantaggi delle tecnologie cloud-native (ad esempio, i container e Kubernetes) può offrire in molti casi un maggior valore aziendale.

Oggi, la modernizzazione delle applicazioni mainframe va di pari passo con DevOps, l'insieme di processi e pratiche per automatizzare il lavoro dei team di sviluppo software e delle operazioni IT. In un recente sondaggio IDC, l'82% delle organizzazioni ha dichiarato di aver adottato misure per dare priorità all'uso degli stessi strumenti di sviluppo applicativo sia in mainframe che in ambienti cloud-native. I team di sviluppo stanno sfruttando le pratiche DevOps e DevSecOps e distribuendo applicazioni attraverso pipeline automatizzate e integrate per un rilascio più rapido e agile di versioni e aggiornamenti software in ambienti hybrid cloud mirati.

La sostenibilità è ormai un imperativo aziendale. Con i data center che rappresentano circa l'1% del consumo energetico globale, le grandi organizzazioni sono alla ricerca di modi per ridurre il consumo di energia dell'IT nell'ambito delle loro iniziative ESG. I mainframe moderni, con un minor consumo di energia e un ingombro ridotto, contribuiscono a migliorare l'efficienza dei data center.

In un report di Allied Market Research, il mercato globale dei mainframe è stato valutato a 2,9 miliardi di dollari nel 2022 e si prevede che raggiungerà i 5,6 miliardi entro il 2032, con una crescita del 7,3%.

Ecco solo alcuni esempi di settori che dipendono dai mainframe.