A nagyszámítógép, (angol kifejezéssel: mainframe, szakmai körökben elterjedt kifejezéssel nagygép vagy nagy vas) azokat a nagy és „drága”, nagy teljesítményű számítógépeket jelenti, amelyeket főleg kormányzati intézmények, nagyvállalatok és bankok használnak az üzletileg kritikus alkalmazásaik futtatására. Általában nagy mennyiségű adat kezelésére, tárolására képesek, amelyeket a statisztika, a nyilvántartások, ERP-rendszerek és a pénzügyi tranzakciófeldolgozási folyamatok igényelnek.
A kifejezés a korai 1970-es évekből ered, amikor kisebb, kevésbé komplex számítógépek kerültek piacra (például a DEC PDP–8 és a PDP–11 sorozat) amelyek kisgépek vagy minik neveken lettek közismertek. Az ipari, banki, kormányzati felhasználók a fizikai valójukban is ténylegesen nagy gépeket, a „számítógépeket” kezdték nagyszámítógépként emlegetni.
Meghatározás A modern nagyszámítógépek számítási teljesítményük, kiemelt minőségi követelményeknek való megfelelésük, bizonyított üzembiztosságuk, magas szintű biztonságuk, a hozzájuk tartozó magas szintű szervizszolgáltatások és végül a régebbi szoftverekre biztosított, úgynevezett visszafelé kompatibilitás miatt alkotnak külön kategóriát. A nagyszámítógépek képesek több éven keresztül kikapcsolás nélkül működni, miközben a megfelelő karbantartás is biztosított. A megbízható működésen túl a gyártók még speciális készenléti, illetve csereszolgáltatásokat is nyújtanak (cseregép vagy megfelelő helyszín és környezet) az esetleges meghibásodás idejére, lehetőleg úgy, hogy a végfelhasználók ezt ne vagy alig érzékeljék.
A nagyszámítógépek robusztus felépítésük, megbízhatóságuk miatt jóformán „örök életűek”, ezért futtathatnak rajtuk olyan alkalmazásokat, amelyek kiesése katasztrofális következményeket vonna maga után. A szokásos marketingkifejezés, a „RAS” (Reliability – megbízhatóság, Availability – rendelkezésre állás, Serviceability – javíthatóság) itt valóság, ami a robusztus kivitelből és architektúrából következik, és gyakran érv a nagyszámítógép(ek) valamilyen kevésbé drága típussal való helyettesítése ellen.
A nagyszámítógépek gyakran ezres nagyságrendű egyidejű végfelhasználót szolgálnak ki, buta terminálokon vagy terminálemulátorokon keresztül. A korai nagyszámítógépek többnyire időosztásos módban szolgálták ki a végfelhasználókat, vagy kötegelt, úgynevezett batch módban dolgoztak, amikor a felhasználók nem voltak közvetlen kapcsolatban a nagyszámítógéppel, csak a futás eredményeit kapták meg. Gyakran a két mód párhuzamosan is működött, amikor a kötegelt feladatokra az időosztásos mód „maradék” idejét fordították. Ezeknél a korai nagyszámítógépeknél a kiszolgáló- és karbantartószolgáltatások folyamatos biztosítása mellett különös gondot fordítottak a szünetmentes energiaellátásra, a klimatizált működési környezet biztosítására és egyes modelleknél a vízhűtésre. A mai nagyszámítógépek szolgáltatásai már többféle felhasználói interfészen keresztül érhetők el, ideértve a Webet is. Az úgynevezett blade szerverek és rack szerverek a régebbi nagyszámítógépekhez hasonlóan újra különleges hűtési megoldásokat igényelnek és egyre több helyet foglalnak el az adatközpontokban.
Kapcsolat a piaccal Csaknem az összes nagyszámítógép képes több operációs rendszer futtatására (angol kifejezéssel: hostolására), és így képes többszörös virtuális gépként is működni. Ez a tulajdonság, hogy egy gép helyettesíteni tud tucatnyi vagy esetleg néhány száz kisebb szervert, csökkenteni tudja a menedzsment- és adminisztratív költségeket, valamint sokkal inkább kielégíti a skálázhatóságra (a feladatnak megfelelő méretnagyságra) és megbízhatóságra vonatkozó követelményeket. A megbízhatóság növelhető, mivel a hardver önmagában is redundánsan tervezett, a skálázhatóság pedig a virtuális gépek közötti erőforrások átszervezésével, megosztásával biztosítható, a teljes kapacitás kihasználása mellett. A nagyszámítógépeken a rendszer kapacitása a többi futó alkalmazást nem befolyásolva, azonnal és megfelelő mértékben szabályozható – az IBM marketingje találóan „igény szerinti számítógépnek” nevezi a nagyszámítógépeket. A modern, mai nagyszámítógépek, főként az IBM nagyszámítógép, a zSeries és a System z9 szerverek a kapacitásokhoz való hozzáférésnek legalább három látszólagos szintjét biztosítják: logikai partíciók (LPAR-ok, a PR/SM-eken keresztül), virtuális gépek (például a z/VM segítségével) és a védett és virtuális címzési mechanizmus és terhelésmegosztás az operációs rendszer, a z/OS, támogatásával. Együttesen ezek a „virtualizált” technológiák biztosítják az üzleti alkalmazások számára a kényelmes, kiegyensúlyozott kevert terheléses, a Linux és Java magas szintű, megbízható és hatékony használatát.
Az, hogy egy nagyszámítógép bekerülési költsége elfogadható-e, az a bekerülési költség megtérülésétől (angol kifejezéssel a „return on investment”, ROI) függ. Egy nagyszámítógép alkalmazásának megtérülése, mint minden más számítógépplatform esetén, alapvetően függ a skálázhatóságától, a kevert terhelés elviselésének módjától, a munkaköltségek csökkenésétől, az üzletileg kritikus alkalmazások megszakítás nélküli rendelkezésre állásától és még sok egyéb más tényezőtől is. Néhány ellenvélemény szerint a modern nagyszámítógépek nem költséghatékonyak. A Sun Microsystems, a Hewlett-Packard és a Dell képviselik ezt a nézőpontot, független szakértők véleményére támaszkodva. Ennek ellenére, az elmúlt évek tapasztalatai azt mutatják, hogy egyedül a nagyszámítógépek képesek (költséghatékonyan) kiszolgálni az államigazgatás és az üzleti területek bizonyos igényeit. Az IBM zSeries és System z9 eladásaiból származó bevételei növekszenek, az árak csökkentése ellenére. A legnagyobb független elemzők, mint például a Gartner, megerősítik ezt a tendenciát. Ezzel kapcsolatosan gyakran hozzák fel példának, hogy a tömegközlekedésben sem helyettesítik a buszokat több személyautóval, mert habár mindkét járműtípusnak megvan a maga költséghatékony felhasználási területe, ezek mégsem esnek egybe.
Nem kérdéses, hogy a közepes nagyságú, mid-range gépek, szerverek is fejlődnek. Logikailag particionálhatóak már alapkiépítésben is, nem csak a nagy teljesítményű Unix-alapú szervereknél. Annak ellenére, hogy a szerverek gyors ütemben fejlődnek, attól még nem lesznek nagyszámítógépes szerverek. Vegyük például azt, hogy a zSeries/z9 szerverek minden utasítást kétszer hajtanak végre, majd összehasonlítják az eredményeket, és ha eltérést/hibát tapasztalnak, akkor bekapcsolnak egy tartalék processzort, és arra irányítják a terhelést, ráadásul mindezt anélkül, hogy az alkalmazások és felhasználók ezt érzékelnék. Ezt követően jelzik a karbantartóknak, hogy cserélni kell a meghibásodott processzormodult, amit működés közben is végre lehet hajtani. Ez a megoldás ritka a mid-range gépeknél. Eddig csak a Tandem Computers alkalmazta egy nagy megbízhatóságú, hibatűrő, leállásmentes, kétprocesszoros gépén. Ebben az architektúrában a két processzor közül egy biztosan végre tudja hajtani az utasításokat. Természetesen nem minden alkalmazás igényli ezt a nagy megbízhatóságú környezetet, de vannak olyanok (pénzügyi tranzakciók, villamos teherelosztó rendszer vezérlése, légiforgalmi irányítás), ahol szükséges ez a biztonsági szint.
Csaknem bizonyos, hogy a nagyszámítógépek értékéről folyó vita folytatódik a jövőben és kiterjed más számítástechnika eszközök értékére is, mint például a PC-kére. A vita valójában 1964-ben kezdődött az IBM System/360 modell bejelentésekor és 40 éve folyamatosan zajlik.
A nagyszámítógépes piac az elemzők szerint hasonló jellemzőket mutat, mint a félvezetők és a nagy légitársaságok piacai. Ezek a piacok hatalmas tőkebefektetéseket igényelnek, és az eredmények a nagy szállítók kis csoportjainál jelentkeznek. Ma még ezek a piacok versenypiacok, mert a technológiai vezetők könnyen változhatnak, és a piac aránytalanul érzékeny a makrogazdasági változásokra. Az üzleti szféra és az államigazgatás hajlamos késleltetni, vagy későbbre halasztani a tőkebefektetéseket gazdasági visszaesés alatt, ha a nagyszámítógépek beszerzéséről van szó.
Egyetértés van abban az elemzők között, hogy a nagyszámítógépes piacot alapvetően az IBM határozza meg. 2006 elején az IBM-é volt a piac 90%-a. A cég 2005 vége felé kezdte el szállítani a piac legnagyobb teljesítményű nagyszámítógépét, a System z9-109, aminek a kifejlesztésére hozzávetőlegesen 1,2 milliárd dollárt fordított. Az IBM jelentős árcsökkentést is végrehajtott: a szoftverárakat 10, a memóriaárakat 20, a Linux- és Java-processzorok árát csaknem 25%-kal csökkentette. Annak ellenére, hogy az IBM uralja a piacot, mégsem az egyetlen szállító. A Unisys a korábbi Sperry és Burroughs termékcsalád alapján gyártja a ClearPath nagyszámítógépét a hozzá hű felhasználók számára. A Fujitsu jelenlegi családja, a Nova, a Unisys ES7000 hardverén alapszik. Az Amdahl 31 bites nagyszámítógép-családja lassan már elöregszik, és nem lesz ellenfele az IBM 64 bites technológiájának. A Hitachi közösen fejleszti az elfogadható árú (100 000 dollár alatti) zSeries 800 nagyszámítógépet az IBM-mel költségmegosztásos alapon. A Hewlett-Packard folytatja az egyedi NonStop rendszerek forgalmazását, amit a Tandem Computers megvásárlásával szerzett meg. A Bull DPS nagyszámítógépei egyelőre csak az európai piacon vannak jelen. Ipari (rém-) hírek szerint egy új (vagy újra belépő) piaci szereplő elkezd IBM-kompatibilis nagyszámítógépeket szállítani.
A Unisys és a HP egyre inkább bízik az Intel CPU-családjában, a fejlesztési költségek csökkentése miatt, és úgy tűnik, ez a stratégia segít a Unisysnek és HP-nek abban, hogy növeljék a nyereségüket. Ellenben az IBM milliárdokat fordít saját fejlesztésű technológiákra, amivel sikerül a felhasználók érdeklődését felkelteniük. Ez egyben az IBM-termékek megkülönböztető jele is.
A nagyszámítógépek beszerzési ára változó, de a legutolsó IBM modell, a zSeries 890 model 110 „200 000 dollár alatt” kezdődik (2005-ös árakon, szoftverek, diszkes és szalagos tárolók nélkül). Ez az ár önmagában félrevezető lehet, ha nem tudjuk, hogy az IBM processzorai „örök tulajdonok”, azaz a felhasználónak csak egyszer kell őket megvásárolni. A későbbi korszerűsítéskor már csak egy korlátozott összeget kell fizetni, és nem kell teljes áron megvenni az új processzorkapacitást. Az ár magában foglal bizonyos karbantartási és szervizszolgáltatásokat is, ami más gyártókra nem jellemző.
A használt nagyszámítógépek piaca kivételesen aktív piac, nagyon hasonló a repülőgépek piacához.
Története Néhány gyártó készített csak nagyszámítógépeket 1950 végétől az 1970-ig tartó időszakban. Azokban a dicsőséges időkben az „IBM és a hét törpe”: Burroughs, Control Data Corporation, General Electric, Honeywell, NCR, RCA és a UNIVAC volt piacon. Az 1950-es évekig az IBM főleg katonai célalkalmazásokhoz készített speciális célgépeket. Az első általános célú nagyszámítógépet végül is nem az IBM készítette el, de felismerte a RAND által kidolgozott architektúra nyújtotta lehetőséget. Ezután az IBM váltott, és a célgépek gyártásáról áttért az általános célú nagyszámítógépek gyártására.
Az IBM meghatározó piaci szerepe a 700/7000 sorozatok sikerének köszönhetően megerősödött, később a 360 sorozattal pedig gyakorlatilag egyeduralkodó lett a piacon. A 360-as sorozat volt egyébként az akkori KGST-országok közös számítógéprendszerének (az orosz „Rjad” rövidítéséből R sorozat) „célgépe”.