IBM System z9 メインフレーム1964年 に日本電信電話公社 中央統計所へ導入されたIBM 7044 メインフレーム （英 : mainframe ）は、主に企業 など巨大な組織の基幹情報システムなどに使用される大型コンピュータ を指す用語[ 1] 汎用コンピュータ 、汎用機 、大型汎用コンピュータ 、ホストコンピュータ 、大型汎用機 などとも称される[ 2] [ 3]
1960年代 後半、NASA に設置されたSystem/360 モデル91のオペレータ コンソール メインフレームとは企業 や政府 などの組織 で業務 処理を行うコンピューターを指す用語で、主に科学技術計算用のスーパーコンピュータ や、より小型のミニコンピュータ 、オフィスコンピュータ 、サーバー などとは区別されている。また観点により大型汎用コンピューターなど複数の用語が使用されている。
最初のメインフレームは1950年代 のUNIVAC I と言われる。1964年のIBM System/360 はコンピュータ・アーキテクチャ による互換性 を持ったコンピュータ・ファミリーを形成し、従来の専用コンピューター（専用機）との対比で汎用コンピューター（汎用機）とも呼ばれた。
1970年代から1980年代はメインフレームの全盛期となったが、1990年代により小型で安価な分散システム によるダウンサイジング が進み、また一部のメインフレームにオープン標準 が採用された。現在は主にミッションクリティカル な基幹業務に求められる大量データ処理 や継続的な互換性、高度な信頼性 ・可用性 ・保守性 （RAS）を必要とされる用途などに使用されている。
メインフレームから生まれた技術や用語には、上述のコンピュータ・アーキテクチャの他、マルチタスク 、仮想記憶 、仮想機械 、オペレーティングシステム 、ハードディスク 、フロッピーディスク 、データベース管理システム 、オンラインシステム などがある。
メインフレームは複数のアーキテクチャ のコンピュータを世代・用途・規模などで分類した用語のため、趣旨や経緯により以下のように多数の呼称が用いられる。1990年代以降は一部のメインフレームでオープンシステム 対応が進み、各呼称の表す内容も変化がみられる。
メインフレーム（英語 : mainframe ）
直訳は「主な枠」となる。由来は諸説あるが、周辺機器 や端末 などを含めたシステム全体の中核を構成するためと言われる。当初は単に「コンピュータ」と称されたが、1960年代にミニコンピュータ や分散システム の対比語として使用され始めた。メインフレームを製造・販売しているメーカーをメインフレーマー とも称する。 汎用コンピュータ、汎用機（英語 : general purpose computer, all purpose machine ）
System/360 登場以前の、商用計算専用機や科学技術計算専用機など「専用機」の対比語である。厳密には、メインフレームで商用計算と科学技術計算を兼ねないものは汎用コンピュータとして扱わない。1990年代にUNIX サーバ やパーソナルコンピュータ などが普及すると、この語の使用頻度は減少した。大型コンピュータ（英語 : large computer ）
筐体サイズ、金額、構築されるシステム規模などによる、コンピュータの分類である。対比語はミニコンピュータ やオフィスコンピュータ など中型のミッドレンジコンピュータ や、ワークステーション やパーソナルコンピュータ などの小型コンピュータなど。必ずしもアーキテクチャは意味しない。 ホストコンピュータ（英語 : host computer ）
本来は端末 の、現在は分散システム などの対比語として用いる。メーカーなどが公式に使用することは少ないが、日本の現場では伝統的に広く用いられ、メインフレーム系の技術者や営業など担当者を「ホスト系」、分散システムのそれを「オープン系 」と称する場合も多いが、日本以外では必ずしも通用しない。 その他
1990年代のダウンサイジング 全盛時代から、サーバ 機能も兼ね備えるメインフレームを「メインフレームサーバ」、大企業向けサーバを「エンタープライズサーバ」、などと称するメーカーも見られる。 日本は従来、マスコミ・政府・通商産業省 ・JIS の文献などで、「汎用コンピュータ」や「汎用機」の語が広く使用されたが、2000年以降は「メインフレーム」の語が代替して増加しており、主要メーカーは現在、主に以下を使用している。
フランクリン生命保険会社に設置されたUNIVAC I 1950年に世界最初の商用コンピューターUNIVAC I が登場した。UNIVAC Iは商用演算向けで従来のパンチカード 市場と競合したが、1952年アメリカ合衆国大統領選挙 の結果を予測した事で有名となった。シリーズ名のUNIVAC はコンピューターの代名詞ともなり、エッカート・モークリー・コンピュータ・コーポレーション （EMCC）、レミントンランド 、更にスペリー により販売された。
1952年にIBMがIBM 701 [ 4] バローズ がB205で商用コンピューター市場に参入した。
1964年にIBMが社運を賭けたSystem/360 シリーズは大成功を収めた。System/360はトランジスタ を多用し、商用計算（十進演算）と科学技術計算（浮動小数点 ）を兼ねる汎用コンピュータで、ユーザープログラムや周辺機器の互換性を持つコンピュータ・ファミリーを形成した。またコンピュータ・アーキテクチャ やオペレーティング・システム の用語が生まれ、仮想機械 や時分割 なども使用できた。
System/360の成功により、互換のソフトウェアや周辺機器の市場が形成され、後にはIBM互換の各社コンピュータ（プラグコンパチブル）も登場した。またコンピュータ市場では後発であったIBMは支配的な業界影響力を持ちビッグブルー やガリバー とも呼ばれるようになった。
1970年代 にかけて、IBM・バロース ・CDC（コントロールデータコーポレーション） ・GE（ゼネラルエレクトリック） ・ハネウェル ・NCR ・RCA ・ユニバック（UNIVAC） の各社が商用コンピュータ（メインフレーム）を製造し、「IBMと7人の小人たち」とも呼ばれた。
IBMの競合会社は次々とコンピュータ事業の撤退・縮小に追い込まれたため、IBMは司法省と独占禁止法訴訟を続ける事になる。IBMは当初「顧客に製品ではなくソリューション（サービス）を提供する」ためにレンタルのみでの提供を行っていたが、独占禁止法の訴訟を緩和するため、OS（MVS など）の有料化、更にはリース・買取政策を進めていく。一方でIBMはSystem/360後継のSystem/370 、更には 1981年 のSystem/370-XA (eXtended Architecture) で主要機能を著作権 により保護したため、IBMへの独占批判は強まった。
「7人の小人」からGEとRCAが脱落すると、残るバローズ（Burroughs）, ユニバック（UNIVAC）, NCR, CDC, ハネウェル（Honeywell）の各社は"The BUNCH "（束）と呼ばれるようになった。また、System/360を開発したアムダール は、IBMを退職して富士通の援助も受けてIBM互換機（System/370 プラグコンパチブル）を開発するようになる（IBMのオペレーティングシステムを動かすため、ハードウェア互換と呼ばれる）。また米国 以外で特筆すべき製造業者としては、ドイツ のシーメンス とテレフンケン 、イギリス のICL （現: Fujitsu Services Holdings PLC）、ソビエト連邦 のラジオ産業省BESM などのIBM互換機がある。
その後にPDPシリーズ などのミニコンピュータ に対抗してIBM 4300 やIBM 9370 などの中規模（ミッドレンジ）向けのメインフレームが、またクレイ などのベクトル演算 型のスーパーコンピュータ に対抗してベクトル機構を搭載したメインフレーム 3090/VF なども登場した[ 5]
競争の激化に伴い1980年代 初頭から市場の再編成が始まった。RCAはユニバックの親会社であるスペリー に、GEはハネウェルに売却してそれぞれコンピュータ事業から撤退した。1986年、ユニバックはバロースと合併してユニシス となった。1991年、AT&T はNCRを実質的に所有することとなった。ハネウェルはフランスのブル （現：アトス ）に売却された。
しかし1981年 にはレーガン政権のもと、米国司法省がIBM独禁法裁判を断念し起訴を取り下げた。
1990年代 になると、WindowsやUNIXなどのオープンシステム（分散システム）の価格性能比が向上し、クライアントサーバモデル やグラフィカルユーザインタフェース 、そしてNetBIOS やTCP/IP などの通信プロトコルの普及と相まって、ダウンサイジング が世界的に進展した。メインフレームは「レガシー」「滅び行く恐竜 」と称され、IBMなどの殿様商売的な経営手法（顧客実情を無視した箱売り、市場に合わない一方的な契約条項など）もあり、各社メインフレームの収益は急速に悪化した。これらの影響は当時多数存在したメインフレーム専用のアプリケーションを開発する中小ソフトウェア会社にも及び、性能が向上し実用品となったパソコン向けソフトとして自社製品の一部機能を移植したり、中にはフロム・ソフトウェア のように業界自体に見切りをつけてゲーム開発に鞍替えする会社まで現れた。
この時期にメインフレーム各社は以下の対応を行った（→ オープン対応 も参照 ）。
IBM はメインフレームを「オープン・メインフレーム・サーバ」と称し、CPUのCMOS 化、64ビット 化、オープン要素の取り込み、更にLinuxサポートを行った。富士通はメインフレームを既存業務用とし、CPUのCMOS化や性能向上は行う半面、64ビット化やLinux対応など大幅な拡張は停止した。
日立製作所はIBMと技術提携を続け、CPUのCMOS化、64ビット化を行った。一時はLinux対応も公開していた。
日本電気はメインフレームを既存業務用とし、小規模用のACOS-4 はItanium 2 に、ACOS-2 はXeon に移行し、Windows Server 等も同時稼働可能にした。
ユニシスは、UNIVAC 系とバロース 系の2系統のメインフレームを継続しながらも、WindowsやLinuxを同時稼働可能にした。
メインフレームはオープンシステム（分散システム）の普及後も、主に大規模な企業・組織で用途に応じて使用され続けている。
金融機関の勘定系 などに代表される高度な信頼性・可用性・保守性（RAS、RASIS とも呼ばれる）
シングルベンダーによるハードウェア、オペレーティングシステム、周辺機器なども含めたセキュリティ やサポート体制
長期間の運用を含めたTCO また1990年代にはクライアントサーバーなどの分散処理が普及したが、2000年代にはインターネットやイントラネット に代表される中央処理の再評価も行われた。富士通は2005年頃からラインアップの拡充とWebサーバ機能を強化したGSシリーズを投入した。GSはG lobal S erverの略称で、「巨大Webサーバとしてのメインフレーム」を念頭に置いた製品であることを示している。しかし台数ベースや金額ベースで見た場合はメインフレームは減少し続けており、仮想化を含むサーバ統合により台数が減少して価格性能比の向上で金額が減少した面もあるが、「メインフレームの復権」と呼べるかは議論がある。
なお後述の日本を除くと、IBM以外のメインフレーム・メーカーにはユニシス 、Bull がある。
横浜市役所に設置された、日本電気 NEAC-2200 Model 200（2セット） 労働省 に設置された富士通 FACOM 230 日本は、通商産業省 （当時）を中心に外資規制 と多額の補助金 、そして行政指導 により国産コンピュータへの誘導を行い、メインフレーム市場へのIBM進出を遅延させた。1960年には通産省の交渉もあり、IBMは基本特許の国産メーカへの使用許諾を認める基本特許契約を締結した[ 6]
既に1950年代より日本の電機・通信の大メーカーの一部は、それぞれコンピュータを開発していたが、徐々に海外と技術提携を進めることになる。1961年 日立製作所 はRCA と技術提携し、1964年にはRCA のSystem/360 互換機をベースにしたHITAC 8000シリーズを発売した。また、同64年のHITAC5020は、独自開発による。1962年 日本電気 はハネウェル と技術提携し、1964年にはハネウェルのH200シリーズ をノックダウン生産 したNEAC シリーズ2200を発売した。
1964年4月にIBMがSystem/360 を発表して大成功を収めると、東芝 はGE と技術提携し、1970年にはGE-600シリーズ の技術を導入したTOSBAC -5600シリーズを発売した。同64年10月に松下がコンピュータから撤退する。1970年 これまで独自路線を通してきた富士通 が、IBMを退社したジーン・アムダール が設立したアムダール と提携し、IBM互換機路線に転換した。なお同年には大手のGE がコンピュータから撤退し、IBMの「一人勝ち」状態は国内でも「脅威」として伝えられた。
1973年には米国からの圧力などでコンピュータの輸入自由化が決定されたが、それを前に通商産業省は、当時の国内コンピュータメーカーの体力ではIBMをはじめとする海外メーカーに日本市場を席巻され打撃を受けるとして、当時6社あったコンピュータ業界の再編に乗り出した。1972年 通商産業省は、富士通と日立製作所、東芝と日本電気、三菱電機と沖電気工業の3グループにまとめ、技術研究組合を作らせて5年間にわたって補助金を支給し、各社に「IBM対抗機」の開発に当たらせた。富士通と日立製作所はIBMのSystem/370 の互換機を担当した（FACOM Mシリーズ、HITAC Mシリーズ。2000年までMVS系OSの動作を保証していた。両社の両シリーズの「M」は通産省（MITI）の指導で始まったことに由来する）。東芝と日本電気はハネウェルと提携し、GCOS 系であるACOS シリーズを開発した。日本電気はIBM互換路線を採らなかった。6社がこの3グループとなった理由は以下とされる。上述のように日立製作所はRCAと、富士通はアムダールと技術提携してIBM互換機を開発していた。また東芝はGEと、日本電気はハネウェルと技術提携していたが、GEは1970年に撤退して商用コンピュータ部門をハネウェルに売却していたため、系統の差はあるがいずれもGCOS 系を開発していた。そして残った三菱電機と沖電気が組み合わされた。
1981年にはIBMが発表した3081-K （System/370-XA ） の技術情報をめぐり、1982年にIBM産業スパイ事件 が発生し、日立製作所と三菱電機の社員が逮捕され、更に富士通も交渉の当事者となる。後に当訴訟は和解となった。その後、日立製作所はIBMとの提携路線に転じてIBM互換路線を継続、富士通はIBM対決路線を徹底して以後の互換性確保は限定的となり、日本電気はACOSシリーズを継続しながら開発の比重をオープンシステム に移し、三菱電機は一時はIBMよりOEM 供給を受けたが後に撤退、また沖電気工業と東芝は撤退した。
2000年代頃より日本は「メインフレーム大国」とも呼ばれ、2007年時点では日本のサーバ市場の約4分の1を占め、欧米の2倍以上の金額が費やされた。JEITA の出荷自主統計参加会社の調査[ 7] [ 8] IAサーバ に移っている[ 9]
JEITA出荷自主統計参加会社の日本の出荷金額ベースの構成比率
1998年度
2002年度
2007年度
2011年度
メインフレーム
51%
38%
25%
17%
UNIXサーバ
25%
41%
33%
28%
IAサーバ
9%
15%
38%
54%
独自OSサーバ他
15%
7%
4%
2%
統計参加会社の日本への出荷金額
1兆4710億円
9867億円
6701億円
3641億円
国内の推定出荷金額
7731億円[ 10]
6364億円[ 11]
4691億円[ 12]
しかし世界シェアでIBMが90％以上となり、新規拡張を続けて「メインフレームはレガシーではない」[ 13]
2010年台頃より、従来のオープンシステム（分散システム）各社に加え、クラウド各社によるメインフレームからの移行推進も進められている[ 14] [ 15]
2017年、日立製作所はAP8800E（OSはVOS3/US）を最後にメインフレームのハードウェア製造より撤退し、以後はIBMより提供を受けるハードウェア向けに専用OS（VOS3）を開発継続すると発表した[ 16] [ 17]
2022年、富士通が2030年のメインフレーム製造撤退を発表した[ 18] [ 19]
メインフレームは長い歴史と複数のアーキテクチャを持ち、また専用のハードウェアと専用のソフトウェアが一体として設計・拡張される。一般的な特徴と傾向は、以下が挙げられる。
各メーカー独自のハードウェア、OSなどを備える場合が多い（ただしオープン対応も進められている）
複数業務の並行稼働性に優れている（I/Oを含めた平行稼働、ワークロード管理）
特に大規模バッチ 、大規模帳票出力業務などに強い（安定したスループット ）
各種の信頼性（徹底した冗長化、問題判別用の各種トレース、細かい単体FIXの迅速な提供など）
販売価格、保守費用とも非常に高価（個別見積もり、リース利用が大半）
筐体が大きい（過去には複数フロアー占有、CMOS空冷化以降はUNIXハイエンドと同規模）
良くも悪くもベンダーへの依存度が高まりやすい（他社との単純比較は困難、詳細な運用情報のガイド等） 以下は主にIBM系（IBM、富士通、日立製作所）を中心に説明する。
CPU
マイクロプロセッサ の時代以前は、メインフレームの本体と言うべき筐体がCPU （Central Processing Unit）であった。MOS （初期以降はほぼCMOS ）のマイクロプロセッサが生まれた後も、メインフレームのCPUは当時はMOSより高速だったTTL やECL が使われた。ただ、CMOSに比べて集積度が上げられないため、複数のチップで構成されていた。
1980年代までは、TTL やECL のため発熱が大きく、とくに上位モデルでは液冷（水冷）する機種が多かった。1990年代に各社ともCMOSマイクロプロセッサに移行し、発熱量が下がったため空冷として低価格・小型化した。その余裕をマルチプロセッサ化に振り向けることで性能は保たれた。ECLを使用した最後に近いものとしては1999年日立のMP6000がある。2001年発表のAP8000ではCMOS化した。
現在は、独自仕様のマイクロプロセッサを複数（最大64個など）搭載するものが多い。
IBMのアーキテクチャでは、System/360 は32ビット（アドレス24ビット）、System/370-XA 以後は32ビット（論理31ビット。1ビットは互換性のために使用）、z/Architecture 以後は64ビットである。
GE ・ハネウェル 系である日本電気のACOS-6 系はワードマシン であり、独自アーキテクチャである。同社のACOS-4 やBull のGCOS 8は、バイトマシン であり、仮想化技術を使用してItanium 2 によるエミュレーションに移行した。またACOS-2 はXeon に移行した。しかし2012年にはi-PX9800/A100を発表し、将来性や性能面から上位機種はItanium2から独自開発プロセッサの「NOAH-6」に戻った[ 20]
日本国内でも、メインフレームの需要が減少したことから、メインフレームの製造は減少しているが、日立 (AP8800E)と富士通 (GS21)は共に独自プロセッサによるメインフレームを続けている。前述のようにIA-64プロセッサによるエミュレーションに移行した日本電気も、上位機種で独自プロセッサを再開した（詳細は#メインフレームの再評価（2000年代） を参照）。なお日立は2000年に北米市場での新規営業を停止している[ 21]
ただし、日立とIBMのプロセッサは2001年の発表によれば共同開発である[ 22]
ユニシスの場合、大型機では独自のプロセッサを搭載している。中小型機では、Xeon を搭載し、OS2200 系及びMCP 系中型機ではLinux ベースのファームウェア によるエミュレーション、MCP 系小型機ではWindows Server上で稼働するエミュレータ (MCPvm)によりそれぞれ独自OSを稼働させている。大型機・中型機の場合、コンソール制御用にオペレーション・サーバと呼ばれるXeon 搭載のWindows Serverを搭載しており、また、Java アプリケーション実行用に、JProcessorと呼ばれるXeon 搭載のLinuxサーバを搭載可能である。
各社に共通して、メインフレームではCPUの性能は全体性能に比例するとは限らない。汎用マイクロプロセッサをほぼそのまま使用するIAサーバやUNIXサーバと異なり、チャネルなどの専用IOを多数搭載し、ファームウェアが性能に大きな比重を占める（使用頻度の高い命令群のファームウェア化、使用頻度の低下したファームウェア機能の削除など）ためである。
IBM System z では、チャネル以外の専用プロセッサには、Linux専用プロセッサー (IFL: Integrated Facility for Linux)、Java 専用プロセッサー (zAAP: System z Application Assist Processor)、DB 専用プロセッサー (zIIP: System z Integrated Information Processor) などがある。これらのプロセッサを使うことでCPUの負荷を低減できるとともに、ソフトウェアのライセンス料の低減も行うことができる。
チャネル と呼ばれるI/O 専用プロセッサを多数搭載できる。最大1024個搭載できるモデルもある。チャネルはI/O に伴うCPU の負荷を軽減する。オープン系 で一般的なインテリジェントな外部バスと異なり、接続経路が高負荷（ビジー）な場合には別経路を選択して使用する、I/Oの飛び越し（優先度の高いI/O要求が来た場合、既に実行中の他のI/Oに優先して結果を返す）などができる。
一般に「メインフレームのCPUは高速と思えないのに、高負荷時にも安定稼働して一定の応答時間も得られる」、「オープン系のCPUは高速なのに、負荷がある時点に達すると急速にスループットが低下する」などはI/Oの基本設計の違いによる場合が多い。これは、メインフレームの場合、I/Oの制御をOSから切り離し、上記の専用プロセッサに任せているためである。したがって、一つの重いI/O要求が発生しても、OSは併行してタスク処理を進めるので、著しいレスポンスの低下を回避できる。これに対し、オープン系は、I/O要求が発生するとWIO (Wait I/O) 状態となり、CPU側でビジー状態ではないにもかかわらず、資源が使えなくなる事がある。よって、高速CPUを用いても、I/O処理が重い、高負荷等の事象が重なると必然的にレスポンス低下に至る。以前はメインフレームも似たような方式であったが、1980年代頃より現在の制御方式となり、I/O処理の部分がさらに強化された。なお現在のIBMメインフレームでは、各チャネルの内部的には複数のPOWER 系プロセッサが搭載されている。
また周辺機器との物理接続は、昔は同軸が主流だったが、現在はファイバー（FICON ・ファイバーチャネル ・FIBARCなど）が主流である。同軸ケーブルの場合、接続上の制約（パラレル転送による制限長）やケーブリング自体の負荷（1つのチャネルに直径3 - 4cmの同軸ケーブル2本の敷設が必要）など、インフラ面での設計が容易ではなかったが、FICON以降、軽減されている。
メインフレームでは複数のOSが同一の磁気ディスク装置 を共有（シェア）する事は一般的であり、整合性を保つためのキャッシュやロックなどの排他制御は、OSレベルで実現している（IBM IRLM・並列シスプレックス など）。
更にミドルウェアのクラスタリング機能 (IBM XRFなど)を組み合わせた場合は、障害発生時にディスクやプロセスの引継ぎをする事なく、待機系（アクティブスタンバイ）が瞬時に処理を引き継ぎ、ユーザには瞬間的な業務停止も見せない、更には障害機で処理中であったトランザクション も、トランザクションモニター のログから可能な限り復元し引き継ぐ事ができる。
これらの機能は1980年代には一般的で、2008年現在でも多数の金融機関などで使用されている。
OS
メインフレームでは各社の複数の独自OSに加え、一部はオープン系 のOSも同時稼働できる。
IBM系（IBM、富士通、日立製作所）の主流OSは、歴史的にはバッチ処理主体で始まり、複数アドレス空間、I/O割込ベースのマルチタスク 、ジョブ制御言語 によるプログラマーとオペレータの分離などを持つ。更にオンライン・リアルタイム処理のためのタイムシェアリング 、トランザクション 処理を構築した。各社OSとも大規模用と中小規模用の流れがあり、コマンドやジョブ制御言語の構文などが異なる。「メインフレームのOS」と言うとこれらを指す場合が多い。
IBM系では以上の主流OSの他、仮想化用、特殊用途用、UNIXやLinuxなどのオープン系OSもある。
日本電気のACOS とBull のGCOS は、歴史的にMultics の流れを汲み、最初からオンライン （タイムシェアリング）とバッチ処理を行い、UNIXのような階層化ファイルシステム を持つ。
なおオープン系OSの稼働方法には以下があり、サーバ統合のレベルや、サポートされるアプリケーションに相違がある。
IBM系（IBM・富士通 ・日立製作所 ）では、以下の組み合わせでOSを同時稼働させる事ができる。
物理分割（物理パーティション (PPAR) ごとに、OSを稼働できる）
論理分割（論理パーティション (LPAR) ごとに、OSを稼働でき、割当資源を動的に変更できる）
ソフトウェア分割（専用の仮想化用OSを使用し、仮想機械 上でOSを稼働でき、割当資源を動的に変更できる） IBMの場合は、いずれの場合でも専用OS (z/OS , z/VSE , z/TPF ) およびLinux for System z が同時稼働できる。（Linux だけを多数稼働させても良い）。
ユニシス (ClearPath Server シリーズ)では、最大8パーティションに分割できる（IBM系の物理分割に相当すると思われる [独自研究? ）。
1990年代に各社とも、イーサネット ・TCP/IP ・各種の連携機能などには対応しているが、オープン系のOS (UNIX , Linux , Windows ) そのものを稼働させる方法は、各社で相違がある。大別して外資系（IBM・Bull・ユニシス）は積極的で、国産各社は消極的と言える。
IBM はOS/390 以後は専用OSでもUNIX互換環境 (USS) を標準とし、更にLinux はネイティブ（専用OSを全く使用しない）でも稼働できる。
富士通 は、PRIMEQUEST ・PRIMEFORCE 等で同一筐体にIA/UNIXサーバ (Solaris , Windows Server 等)を搭載できる。
日立製作所 は一時Linux for MP Seriesを出したが現在出荷はされておらず、現状ほとんどの環境で上位シリーズ (VOS3 系)では下位シリーズ (VOS1, VOSK系)ともに、オープン系のOSは稼働しない。
日本電気 は各シリーズ (ACOS-6 , ACOS-4 , ACOS-2 系)ともオープン系のOSは稼働しないが、仮想化技術を使用してACOS-4はItanium2 に、ACOS-2はXeon に移行した。
Bull は NovaScale 9000 (Itanium2 ) で、独自OS (GCOS 8) の他、Linux やWindows Server も稼働できる。
ユニシス は ClearPath Server（独自CPUおよびXeon ）で、独自OS (OS2200 またはMCP)と、Linux やWindows Server も稼働できる。
なお、同一筐体であってもオープン系 OSをネイティブで稼働する場合は、メインフレームの利点はハードウェア面の信頼性や仮想化などになり、ソフトウェア面（専用OS）の利点・特徴は無くなる。
メインフレーム（ハードウェアおよび専用OS）のセキュリティは、最初から企業などの大規模組織での使用を考慮した、基本設計によるものが大きい。
ユーザーやプログラムは、自分以外のアドレス空間は原則アクセス不可能。（ハードウェアでフラグを持っている。他に起動しているアドレス空間（プロセス）を知る事も不可能。アドレス空間同士の連携はCSAなどメモリ上のデータ域か、SSIなど極めて特殊な権限事前登録後の特定アドレス間のみ。）
ユーザーやプログラムは、自分用に指定された磁気ディスク装置以外は、原則アクセス不可能。（ジョブ制御言語 (JCL) で指定されたデータセット 以外は存在を知る事も不可能。動的割当（ダイナミック・アロケーション）も基本的には同様。）
システムの権限が分散されている。（OS管理ユーザ、データ管理ユーザなどが別々に設定できる。オープン系 のようなスーパーユーザは存在しない。いわゆるセキュアOS 。）
運用上もプログラマとオペレータは分離されている場合が多い。（プログラマはOSのコマンドは使わない、オペレータはプログラムを書くことはない）
ソフトウェアからマイクロコードにアクセスする事はできない。
論理パーティション (LPAR) 間のTCP/IP 通信を仮想化した場合、メモリ間となり筐体外に出ない。 オープン系 では通常、ネットワーク経由で進入後、脆弱性を攻撃しスーパーユーザに昇格さえできれば、そのコンピュータは完全に支配下に置ける。メインフレームの場合は、仮に同様の攻撃に成功しても、1アドレス空間しか支配できず、他のアドレス空間や他のデータセットへの読み書きもできず、システム全体の管理ユーザーにもなれない。
なお、過去には以下も要因であったが、メインフレーム固有とは言えない。
施錠されたマシンルームに保管され入室が厳しくチェックされていた。
ネットワーク回線は専用線を基本とした。（公衆回線は避けられた）
ネットワークプロトコルが独自で、各セッション単位で集中管理でき、常時監視（ポーリング）されていた。 また「メインフレームのセキュリティが高いのは、数が少なく標的とした攻撃やウイルスが少ないため」という説明が広くされているが、メインフレームには世界中の銀行・政府・軍事情報が格納されていることを考えると妥当ではない。
ただし、上記は全て専用OSの場合であり、UNIX やLinux , Windowsをネイティブで稼働した場合は、OSレベルのセキュリティは、そのOSのレベルとなる。
メインフレーム上で使われている主なプログラミング言語には、当初からの各アーキテクチャ用のアセンブリ言語 に加え、伝統的な高級言語 であるCOBOL やFORTRAN やPL/I 、およびC言語 ・C++ ・Java や、各ベンダー独自の第四世代言語 (4GL) などがある。
メインフレームでは同一アークテクチャ内のCPU命令セットや入出力命令の上位互換が厳密に維持されている場合が多いため、アセンブリ言語は制御系や特に性能を重視する個所などに2010年 現在でも使われ続けている。高級言語は普及時期がメインフレーム全盛期と重なった事もあり、商用計算ではCOBOL、科学技術計算ではFORTRANが2010年 現在でも広く使われている。なおIBM は1980年代のSAA CPI ではCOBOL・FORTRAN・C言語を採用したが、メインフレームではPL/Iを併用し続け、1990年代後半からはJavaも推進している。富士通 ・NEC ・日立 などでは伝統的なCOBOLやFORTRANを中核とし、C言語やJavaなどを併用している。
メインフレームはI/Oを含めた平行稼働やワークロード管理により複数業務の並行稼働性に優れている。スループット が安定しているので、大規模バッチ 、大規模帳票出力業務などに強い。
メインフレームのスピードはベンチマーク 値で表される事が多い。歴史的にはMIPS (million instructions per second) で計測されてきた。MIPSはメインフレームの性能を簡単に比較できる。IBM のメインフレームzSeries の性能は約26MIPS (z890 Model 110) から20000MIPS以上 (z9-109 Model S54) とされている。
しかし、MIPSは誤解を与える指標である。命令そのものの粒度が異なるため、プロセッサのアーキテクチャの変遷に伴って、MIPSが本来持っていた実行命令 数という意味は失われている。MIPSは技術的には意味はなく、単に昔のマシンとの性能比較の目安となっているにすぎない。このためIBMはメインフレームに数種類の負荷をかけて計測するLSPR (Large System Performance Reference) レシオを公表している。
同様のことがUNIX サーバでも見受けられる。顧客は用途に合ったタイプのベンチマーク で性能を比較するようになってきた。例えばSPECintやTPC-Cなどである。もっとも、それらのベンチマークも全く問題がないわけではない。顧客が自分のシステムにどういったタイプの負荷がかかるのかを分析することは非常に難しく、結果として単にLSPRの値などを使う事になる。そういった意味でMIPSの使い道は残り、IBMや他のコンサルタントはMIPSを公表し続けている。
2005年 （平成17年）の調査によると利用別のシェアにおいて、基幹業務では「汎用機とオフコン が依然7割近く」使われている[ 23] トランザクション 処理が求められるシステムで使用されている。
企業、官庁、自治体などの基幹業務システム
自治体(市町村)基幹業務システム
住民基本台帳システム
税務システム
内部管理システム
装置産業である銀行 など大手金融機関 （いわゆる、勘定系システム を中心とする「基幹系システム」とも称する計算機群）
コンビニエンスストアなどのオンライン業務のDBサーバ
交通機関 の座席予約システム（CRS やマルス など）のような、大量のトランザクション の高速処理大手自動車メーカーの世界規模の部品表管理システム（メインフレームにLinux を搭載）
航空路管制 システム（特に高い信頼性・性能が必要なため、TPF など特殊なOSを使用している）日本の産業別の出荷傾向では[ 7]
出荷金額ベースの公共機関の構成比率
1998年度
2002年度
2007年度
国家公務・政府関係機関
2298億円
1029億円
517億円
地方公務
748億円
600億円
220億円
構成比率
41%
44%
45%
メインフレームからオープン系へ移行することもある。
メインフレーム専用OSで稼働しているシステム（業務・プログラム・運用）をオープン系 (Windows・UNIX・Linux等)に移行する場合は、特に以下に考慮する必要がある。単純に移行できるシステムもあるが、多少とも複雑なのものは、システム構築（設計）時の背景にある、「文化の違い」を把握し、ユーザーに十分説明し、場合によっては割り切りや、移行を断念したほうが望ましい場合もある。
ただし、以下の考慮点はあくまで商用における伝統的で一般的な傾向であり、個々のシステムでは限らない。
主な言語
オープン系は、C言語 ・Java ・各種シェルなどが多い。
メインフレームでは、アセンブリ言語 ・COBOL ・PL/I などが多い。またJCLはシェルと異なり必須であり、論理（プログラム）と物理（オペレータ）を分離している。このため単純コンバージョンすると運用と乖離する場合がある。
データ格納文化
オープン系は、単純なデータはファイルに、重要なデータは関係データベース管理システム (RDBMS) に格納し加工する傾向が強い。
メインフレームは、データはデータセットやVSAM などに格納して加工後、必要最小限の箇所のみ階層型DBMS またはRDBMSにロードする傾向が強い。
バッチ文化
オープン系は、オンラインを中心とし、大規模なバッチは組まない傾向が強い。
メインフレームは、オンラインシステムであっても夜間などの大規模なバッチが多く、先行関係も複雑な傾向が強い。
多重度
オープン系は、応答速度重視のため、負荷が高い処理（業務・バッチ・プログラム）に全力（CPUなどのリソース）をかけてしまう。このため負荷分散 ・安定稼働のためサーバの台数が増える傾向がある。ワークロード分散などのツールもあるが、広く使われているとは言いがたく、またジョブまたはトランザクション投入単位でしかない場合が多い。
メインフレームは、1台にて多数の処理（業務・バッチ・プログラム）を並行稼働させるよう設計されている。常駐プログラム間やバッチ間で細かいリソース優先順位設定ができ、I/Oも並行稼働性が高い（大量データ転送の際のCPU負荷が少ない）。このため並行稼働・安定稼働・スループットの実績が高いが、逆に1処理当たりの応答速度は遅い場合が多い。
多数の処理が並行稼働しているメインフレームを単純に1台の高速サーバに移行する場合は、特に注意する必要がある。逆に、処理ごとにサーバを分けて回避すると、月次処理など特定処理のピーク時に全サーバのリソースを集約できずにボトルネック となる場合もある。
運用文化
オープン系は、起動したまま、あるいは定期的な単純な保守（FIX・バックアップ・リブート）の場合が多い。
メインフレームは、定型化された運用手順書による専任オペレーター による工場的な運用（プログラマーやシステムエンジニアは操作が禁止されている）が多い。
セキュアOS
オープン系はセキュアOSではない。管理者権限 を奪われるとシステムのコントロールを掌握されるため、各種の設定・ツールでハードニングを行い、更には最初からセキュアOS（SELinux など）を検討する必要がある。
メインフレームは、最初からセキュアOSで権限分散を前提に設計・構築・運用がされている。逆に、権限分散が必要か。検討が必要である。 ベンダー側のOSの製品障害（不具合）に対する保守文化
オープン系（特にWindows）は、FixPackや次回バージョンアップで対応する場合が多い。
メインフレームは、単体FIXで修正できる場合も多いので、重点的な確認テスト（および副作用発生時の単体でのFIX戻し）が可能となり、業務確認を含めた保守工数が最小で済む場合がある。同様の事はオープン系でも可能な筈だが [独自研究? 、ベンダーの対応レベルには差があるのも事実。大量のFIXの前提（先行関係）を把握するために大規模システム（ユーザ）には専任の技術者を置いている場合もあり、レベル管理が非常に大変である。
メインフレーム（特に専用OS）とオープン系 (Windows, UNIX, Linuxなど)、または異なるアーキテクチャのメインフレーム同士のデータ交換での考慮点には以下などがある。
主な文字コード
主な漢字コード
主なファイルシステム
主なファイル の構造（簡単なテキストのみの場合）
通常のオープン系は、OSレベルでレコード属性が標準化されていないため、改行コードによりレコードを区別するデザインが一般的。更にCSVも多用する。
メインフレームは、OSレベルでファイル（データセット）ごとに「固定レコード長」属性を持って改行コードは使わないデザインが一般的。
このためレコードごとに改行コードを追加/削除する、末尾のブランクを削除/追加する、場合によっては複数レコードをまとめる、などの考慮が必要になる。
主なテープ
通常のオープン系は、簡単なバックアップはtar などのコマンドでDDS /DAT72に、重要なデータのバックアップはツールを使用してLTO などに保管する場合が多い。
メインフレームは、（TAPEとDISKの変更がJCLの指定だけでできるため）容量が大きいもの、使用頻度が低いものはテープ保管し、それを後続バッチで入力とする場合が多い。またテープには「SL (Standard Label)」「NL (No Label)」などのラベルを記入し、専用のカートリッジテープ (CMT/CGMT ) やMT が使われることも多い。最近では、カートリッジテープの生産終了に伴い、メインフレームでもLTO に移行しつつある。
現存する各社の主なメインフレームとその系譜は以下の通りである。
過去に存在した主なメインフレームには以下がある（観点によってはメインフレームと呼ばれないものも一部含む）。
メーカー
製品名
OS
備考
IBM 701 、702 、704 、709 、7030 、7090 S/360 以前のメインフレーム
富士通 FACOM 230 シリーズMシリーズ（日立製作所と共同開発）以前のメインフレーム
FACOM M シリーズ（IBM S/370互換、日立製作所と共同開発）[ 27] UTS/M → UXP/M [ 27] UNIX系。OSはスーパーコンピューター用のUXP/V [ 27] UXP/DS に引き継がれたが、その後、サン・マイクロシステムズ のSolaris に移行した。
日立製作所 HITAC 3000/4000/5000 → 8000Mシリーズ（富士通と共同開発）以前のメインフレーム。RCA と技術提携。8000はRCA系のIBM S/360 互換機。
HITAC Mシリーズ（IBM S/370互換、富士通と共同開発） → AP8800/AP8000/AP7000VOS1
中小型用（AP7000上ではCPUにPOWER を採用、エミュレーション動作となっている）
VOSK
中小型用（AP7000上ではCPUにPowerを採用、エミュレーション動作となっている）
HI-UX/M
UNIX系
VMS → VMS/AS
仮想化用
日本電気 NEAC 2200ハネウェル と技術提携
ACOS 600/700/800/900 → 1000/2000 → PX7900
ACOS-6 大規模用。GE → 東芝 → 日本電気。Multics の流れを汲むワードマシン （9ビット = 1バイト、36ビット = 1ワード）。現在のCPUはCMOS 独自仕様（NOAH ）。
東芝 TOSBAC 2000/4000/5000GE と技術提携
三菱電機 MELCOM 1530 → 3100 → 7000 → COSMO → EX800UTS、他
TRW と技術提携。COSMOは沖電気との共同開発。
沖電気 COSMO UTS、他
三菱電機との共同開発
電電公社 DIPS 101 → 106
電電公社仕様にて富士通・日立製作所・NECが製造。1992年 に開発終了。
RCA 601 → Spectra 70シリーズ
TSOS
IBM S/360 互換機。日立製作所 と技術提携
スペリー UNIVAC 90/60 → 9200/9300/9400
TSOS、VS/9
RCA系のIBM S/360 互換機。
（旧ソビエト連邦 ）
ES EVM (BESM )
OS ES → OS EC
1960年代 - 1998年。冷戦時代に東側諸国で使用されたIBM S/360 互換機。
アムダール Amdahl 470、58x0
IBM MVS 等
1975年発売のIBM S/370 互換機（プラグコンパチブル、IBMのOSを稼働させる）。富士通 経由でも販売。現在は開発終了。
アイテル (Itel)
AS-4、AS-5、AS-6、AS-6000/7000/9000
IBM MVS等
IBM S/370 互換機（プラグコンパチブル）。1977年に日立製作所と提携。AS-6は日立製作所 M-180ベース、AS-6000/7000/9000は日立製造。
マグナソン、ツーパイ、ナノデータ、シーアイテル
IBM MVS等
1978年 - IBM S/370 互換機（プラグコンパチブル）。
BASF、伊 Olivetti
IBM MVS等
IBM S/370 互換機（プラグコンパチブル）。日立製作所 製造。
Siemens
IBM MVS等
IBM S/370 互換機（プラグコンパチブル）。富士通 製造。
英 ICL (International Computers Ltd.)
Platform Solutions Inc. (PSI)
米PSI社は1999年にアムダール 社出身者などにより創立され、Itanium ベースのサーバーでIBMメインフレームをエミュレート し、IBMのOS (z/OS) を稼働させていた。2006年にIBMと相互に訴訟となった[ 28] [ 29]
T3 Technologies
T3 Technologies社は1999年に創立された。上記のPSI社の技術を使用し、Itanium ベースのサーバーでIBMのOS (z/OS) を稼働させている。2009年に欧州でIBMに対し独禁法訴訟を起こした[ 30]
ウィキメディア・コモンズには、
メインフレーム に関連するカテゴリがあります。
黎明期 主なメーカー
主なシステム 関連項目
斜体 は販売中のシリーズ
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