メインフレーム (大型;汎用)コンピュータは,数本のチャネルを備えることができる.チャネルそれぞれには,多数の制御装置と周辺機器が接続される - コンピューター用語辞典. A mainframe computer is larger and has more processing power than some other classes of computers, such as minicomputers, servers, workstations, and personal computers. All Rights Reserved.
初期のメインフレームには専任オペレータが必要でした。. FACOM128A、FACOM128B. All Rights Reserved, Copyright © Japan Science and Technology Agency, Copyright © 2020 CJKI. To speedily back up data that is used by a computer, such as a mainframe, which uses a CKD format by a small-sized computer, such as a personal computer and a workstation, which uses a fixed-length block format. in broad, the definition of mainframe computer can be described as a Mainframe Computer is a powerful computer having multiple user interfaces.
メインフレーム. Most large-scale computer-system archi… ここでは、富士通が過去に開発した主なメインフレームをご紹介します。.
メインフレーム（英: mainframe）は、主に企業など巨大な組織の基幹業務用などに使用される、大型コンピュータを指す用語。汎用コンピュータ、汎用機、汎用大型コンピュータ、大型汎用コンピュータ、ホストコンピュータ、大型汎用計算機 などとも呼ばれる。, メインフレームは組織で共有し、何らかの業務処理を行わせるためのコンピュータである。メインフレームは商用コンピュータの最初の形態で、1950年代のレミントンランド社によるUNIVAC Iが最初のメインフレームで、以降は他社からも多様な製品が発売され、巨大な組織で業務処理を効率化するために用いられてきた。メインフレームとして実用化された技術をダウンサイジングして応用することで、ミニコンピュータ，オフィスコンピュータ，パソコン，スマートフォン等も生み出されてきた。1990年前後からの事実上の標準となったオープンシステムの普及後は、特に信頼性・継続性・セキュリティなどが求められる基幹業務などに使用されている。, メインフレームの明確な定義は存在せず、複数のコンピュータ・アーキテクチャのコンピュータの総称であり、観点により複数の呼称がある（詳細は「呼称」を参照）。メインフレームは常時稼働を前提としているため、障害対応に特化しており、高い堅牢性やメンテナンス性が特長である。組織で共有するコンピュータのため、多数のサーバ用CPUやECCメモリを1台に集約しているが、計算性能はスーパーコンピュータに劣る。低信頼なノード（時にはパソコンの場合もある）を多数台ネットワーク接続して冗長化するクラウドとは対極的にあるアーキテクチャである。, 大企業や大組織向けの信頼性・安定性・容量や、シリーズ間の互換性を保持し、ミニコンピュータやオフィスコンピュータより大型で、特定用途の特化型スーパーコンピュータ・組み込みコンピュータなどと異なり汎用性があり、オープンシステムと異なり各メーカーによる独自設計（CPUやOS、ネットワークなど）の比率が高い。, 世界初のメインフレームは、世界初の商用コンピュータである1951年のUNIVAC Iとされる。また1964年のIBM System/360はアーキテクチャ（命令セットアーキテクチャとチャネル制御言語）を統一して「汎用コンピュータファミリ」との概念が確立され、以後のメインフレームの主流となった。, オペレーティングシステム、マルチタスク、仮想記憶、仮想機械、キャッシュメモリ、分岐予測、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の技術はメインフレームから生まれ、後に他のコンピュータにも採用されていった。, メインフレームは1980年代迄は全盛期であったが、1990年代にはオープンシステムの台頭によるダウンサイジングの波により「レガシー（過去の負の遺産）」「滅びゆく恐竜」とも批評された。しかし長年の設計・運用を含めた信頼性と、一部メインフレームでの各種のオープン標準の取り入れ、2000年代以降のインターネットに代表される新しい集中処理などの潮流もあり、2010年代からはクラウド・システムとの連携というオプションも進められている。このように、業務ミッションによって柔軟性の高いオープンシステムと、堅牢性・信頼性のメインフレームを組み合わせるなど、ハイブリッドなシステム形態が見直されるようになった[1]。メインフレームは2017年現在でも基幹業務用に使用されている。, 現在もメインフレームを製造・販売しているメーカーは、IBM、富士通、日立製作所[2]、日本電気、ユニシス、Bullである（詳細は「種類」を参照）。2015年では、IBMが世界シェアの80％と圧倒地位を占めており、富士通、ユニシスがそれに続く。, 2015年の市場規模は世界全体で約5000億円で、2000年の約1兆円規模から半減している[3]。なお日本での売り上げは世界市場の20%ほどを占める。かつては、日本が世界全体の売り上げの30〜40％と最大の市場であったこと、サーバ市場におけるメインフレームの比率が高かったこと、メーカーの数も世界で6社中3社と多いことから世界有数の「メインフレーム大国」とも呼ばれていた[4]。, 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ある。また、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。, 日本では従来はマスコミ・政府・経済産業省(旧通商産業省)・JISの文献において、「汎用コンピュータ」や「汎用機」が広く使用されたが、2000年以降は「メインフレーム」が増加傾向にあるとされる。, 1950年に世界最初の商用コンピュータUNIVAC Iが登場した。企業など大規模組織の基幹業務での使用に耐えるように、次第に以下の特徴を持った。, 複数のメーカーが1950年代から1970年代にかけて[5]大型コンピュータ（メインフレーム）を製造していた。それらを「IBMと7人の小人たち（バロース・CDC・GE・ハネウェル・NCR・RCA・UNIVAC）」と呼んだ。, IBMは現在、1952年のIBM 701以降をメインフレームと呼んでいる[6]。IBMが1964年に発表したSystem/360シリーズは大成功を収め、System/360で集大成された以下の特徴の多くは、その後の各社メインフレームの特徴ともなった。さらにメインフレームに限らず、1970年代中期以降のミニコンピュータや、1980年代中期以降のマイクロプロセッサも同様である。, アーキテクチャの統一によりSystem/360が大ヒット機として普及し、メインフレームの標準となったことで、IBM互換の周辺機器を開発して商売とする企業や、さらには本体までも互換（プラグコンパチブル）機があらわれることになった。System/360の基本アーキテクチャは現在のSystem zシリーズにも受け継がれており、System/360用の24ビットのコード（実行モジュール）は最新のSystem zハードウェア上でも修正せずに動作させることができる（バイナリ互換、ただし近年はファームウェアによる仮想化が間に入っている）。, 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。, またSystem/360後継のSystem/370、更には 1981年のSystem/370-XA (eXtended Architecture) では、主要機能を著作権で保護したため、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、"The BUNCH"（束）と呼ばれるようになった (Burroughs, UNIVAC, NCR, CDC, Honeywell)。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、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）。, 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)、ソビエト連邦などのIBM互換機がある。, 競争の激化に伴って1980年代初頭から市場の再編成が始まった。RCAはUNIVACに売却され、GEは撤退、ハネウェルはフランスのBullに売却された。1986年、UNIVACはバロースと合併してUnisys Corporation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。, 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。, 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おこなっていたため、最後までIBMがメインフレームを独占できなかった国である。日本以外ではメインフレーム・メーカーはIBM（およびユニシス・Bull）しか存在しないといっても過言ではない。, 1950年代より、日本の電機・通信の大メーカーの一部が、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HITAC8000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 この年の4月、IBMがSystem/360を発表。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。, 1990年代になると、WindowsやUNIXなどのオープン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 (C/S) というシステム構成や、グラフィカルユーザインタフェース (GUI) に代表されるユーザインタフェース、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発生する。, メインフレームは「レガシー（過去の負の遺産）」「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。, ダウンサイジングにより絶滅するかと思われたメインフレームだが、特に日本では現在でも大規模な企業・組織で使われ続けている。, メーカーも方針を転換している。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Global Server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、メインフレームは減少し続けている。仮想化を含むサーバ統合によって、台数が減少した。価格性能比の向上で、金額が減少したと解釈することも出来るが、「メインフレームの復権」かどうかはハッキリしない。なお最近のIBMの発表は出荷MIPS数比での発表が多い。, コスト面でも、未だに風当たりが強い。2003年、自由民主党の「e-Japan重点計画特命委員会」は政府に『電子政府及びCIO連絡会議に関する申入れ』を行った[7]。官公庁はメインフレームを使用したレガシーシステムに年間7000億円をつぎ込んでいた[8]。メインフレームを使用したレガシーシステムは随意契約の無駄もあり、1件当たりの年間平均コストは約170億円に及んだ。メインフレームを使用しない場合（約37億円）の約5倍であった[9]。またクラウドコンピューティングにおいても、Amazonやgoogleなどは市販のパソコンを並列化して安価な巨大サーバを構築し、エラー忘却型コンピューティングを実践している。それに対して日本は頑強なサーバーと高価なミドルウエアを使用している。2倍以上のコストという意見がある[10]。, しかし実際問題として、PCサーバ並列化はリスク分散のメリットとは裏腹に1基のCPUがダウンすることで、ストレージの一部が参照できなくなったり、一部のタスクが丸ごと止まってしまい、結果として広範にトラブルが広がるというデメリットがあり、しかもCPUが過負荷に弱い。この為、用途やTCO、また保守性・信頼性で評価すれば、一概にメインフレームが高いと言えない。, 2000年ごろは、メインフレーム大国である日本に対して厳しい視線が注がれていた。しかし、2004年ごろからメインフレームの見直しは世界的なものになり、IBMや富士通のMIPSベースでの出荷数が増加している中、逆に日本の官公庁などがPCサーバの不得手とするデータベース集中管理をPCサーバに移行するなど、逆転現象が発生している。, 日本はかつて世界有数の「メインフレーム大国」であった。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ていると言われていた[4]。JEITAの出荷自主統計参加会社の調査[11][12]を見ると、メインフレームは金額も構成比率も一貫して減少している。2011年現在は、市場の中心は1億円前後のメインフレームよりも100万円以下のIAサーバに移っている[13]。, 2017年現在、現存メーカーも世界6社中3社が日本企業（富士通・日立製作所・日本電気 (NEC)）であるが、世界全体ではIBMが市場の80％を占有しており、日本メーカーの売上は国内が中心であり、三社合わせても世界シェア20%に届かない。公共機関への出荷が多い（後述）。, 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。, 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Central Processing Unitすなわち「CPU」であった（そもそもそれが「メインフレーム」であるわけだが）。マイクロプロセッサが生まれた後も、性能上の理由から（マイクロプロセッサはMOS（初期以降はほぼCMOS）であり、メインフレームで使われていたTTLやECLに比べて遅い）メインフレームのCPUは複数チップから構成されていた（CMOSに比べて集積度が上げられないため）。, 1980年代までは、そのため発熱も大きく、とくに上位モデルでは液冷（水冷）とする機が多かった。1990年代に各社ともCMOSマイクロプロセッサに移行し、同時に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。, 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[17]。, 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[18]。, 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[19]。, 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（モデルにより最大1024個など）搭載できる。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動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、TPモニタ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。, 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を同時稼動させる事ができる。, 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 が同時稼動できる。（Linux だけを多数稼動させても良い）。, 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?
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