Mainframes o Unidad Central ¿Qué son, para que sirven y cuál ha sido su evolución?

¿Conoces el concepto de unidad central? ¿Sabes qué son los mainframes? Aunque desconocidos para la mayoría, estos equipos o sistemas tienen una labor muy importante en la sociedad actual.

Son megaordenadores con una inmensa capacidad para trabajar millones de datos por segundo, con los correspondientes efectos que ello tiene a la hora de realizar comparaciones, operaciones matemáticas, etc.

Si te ha resultado curioso, no puedes perderte esta entrada en la que te vamos a explicar al detalle qué son estos elementos computacionales así como toda su historia y evolución amén de sus parecidos y diferencias con los superordenadores.

¿Qué es un Mainframe o Unidad Central en informática? Definición

El mainframe, unidad central en nuestro idioma, es una computadora de gran tamaño (primero metros y después, con el paso de los años, varios decímetros) diseñada para trabajar con datos en volúmenes impensables, primeramente para el cálculo y, después, con otros objetivos tanto de procesamiento como de almacenamiento de información

Ello supone, por supuesto, que sus características sean de muy alta estima, contando con memorias y procesadores potentísimos, muy alejados de lo que cualquier usuario medio puede conocer en la actualidad. Destaca del hecho de, gracias a su mimada ingeniería, poder mantener el equipo operativo por años, incluso reparándolo sin tener que apagarlo, lo que hace que sea eficiente a más no poder.

En los casos en los que se da abrazo a falsos terminales tenemos que también se tiene la capacidad de trabajar con varios sistemas operativos, funcionando como si se tratase de diversos equipos virtuales, aunque, evidentemente, hablamos de una única máquina que, eso sí, puede redistribuir sus recursos entre sus terminales virtuales. Así, hablamos de un sistema de gestión de particiones lógicas ejemplar.

Por sus características, su uso habitual en la actualidad es en la Banca, como sistema central, si bien, también se utiliza para agilizar el trabajo de diversos organismos públicos así como en muchas corporaciones que, por su volumen de información, tienen a cuentas disponer de estos equipos en lugar de contar con decenas de ordenadores personales y sus correspondientes trabajadores en nómina. Algunos ejemplos serían aerolíneas, mercados de valores o en Hacienda.

Origen

El mainframe aparece para mejorar los resultados de los ordenadores calculadores con tarjetas microperforadas que se venían utilizando desde hacía varias décadas, desde principios de siglo.

Es el año 1939 el que ve cómo, desde Harvard, se empieza a cocer algo más grande, literal y metafóricamente hablando. Cinco años después, en 1944, sale a la luz The Harvard Mark I o ASCC, primera máquina que IBM denomina como “mainframe” o unidad central.

Historia y evolución

Comenzamos, como con todos los ordenadores, con un enorme equipo que ocupaba una sala enorme de la universidad y el cual trabajaba en paralelo con algoritmos de cálculo para ejecución de las cuatro operaciones básicas de las matemáticas: suma, resta, división y multiplicación, haciendo las veces de calculadora síncrona.

Este podía operar con hasta dos decenas de decimales al contar con 60 registros físicos de constantes y 72 contadores para resultados temporales. Dato curioso es que la fabricación de estos elementos precisó de 800 km de cableado.

Trabajaba con tarjetas perforadas pero cabe destacar que también se podía introducir información desde otras fuentes como interruptores mecánicos o papel. La salida de esta se daba también en tarjetas o papel, haciendo uso de máquinas mecánicas de escritura.

La siguiente década, como es de suponer, se vio marcada por la constante investigación para lograr toda mejora posible de esta unidad central. IBM lanza el SSEC, que incorpora tanto partes mecánicas como electrónicas. La función era idéntica al conjunto anterior, el cálculo. Cabría mencionar, como dato interesante, que lo primero en lo que trabajó este ordenador fue en el cálculo de la distancia de la Luna en relación a los planetas de nuestro sistema, para lo cual precisó de 6 meses.

La guerra nos trae el nacimiento del que fue el primer mainframe con sistema de procesamiento de información digital, con los programas incluidos en su memoria interna, el IBM 701. Este se diseñó específicamente para trabajar para EE. UU. en la Guerra de Corea, que deseaba que este fuese útil a la hora de diseñar munición y naves aeroespaciales. Choca saber que, siendo como fue el que dio inicio a la era moderna de la informática, sólo vendió 19 unidades.

A partir de aquí, los esfuerzos de los ingenieros caían en mejorar el diseño y que este se pudiese adaptar a las novedades que la ciencia iba conociendo. Una gran parte de esos esfuerzos se destinó a lo físico del equipo y a algunos de sus componentes, siempre buscando que el conjunto fuese más eficiente y que se redujese el error físico.

La era digital comienza con el IBM 7000, lanzado para desbancar de una vez por todas la tecnología de válvulas de vacío, y para lo cual se proveyó de transistores. Esto ocurría en el 1964.

El primer mainframe configurable es el S/360, una línea que nace para ajustarse a todos los bolsillos y requisitos. Esto los hizo realmente atractivos a un público mucho mayor, algo de lo que también fue responsable su orientación de equipo multipropósito.

Se lanzó la siguiente línea, la S/370, basada en arquitectura de 32 bits, retrocompatible con las anteriores coetánea de los ordenadores personales y cosechadora de grandes éxitos, permaneciendo dos décadas en el mercado.

A pesar de los clones que surgieron, IBM tenía un producto sin competencia, de manera que pudo reunir sus esfuerzos en mejoras para este y no en lanzar rápidamente otro nuevo modelo. Se diseñaron nuevos procesadores, se adaptó el equipo a interfaces nuevas, Linux se introdujo hecho a medida para estos mainframes, IBM diseñó su propio sistema operativo…

El nuevo siglo trae consigo una nueva arquitectura, la z/Architecture, también de IBM, saltando a los 64 bits pero manteniendo, de nuevo, la retrocompatibilidad con los modelos anteriores.

Ni qué decir tiene que IBM no fue la única en lanzar unidades centrales. Si bien, no podemos negar que fue la que marcó la historia, hito por hito, de estos equipos.

¿Qué características principales presenta este tipo de super computadoras?

Como puedes suponer después de haber leído todo lo anterior, hay una serie de componentes o características que son esenciales para este tipo de computador mientras que otras ni siquiera se tienen en consideración.

Hardware

Los aspectos a considerar en cuando a hardware serían:

• Un gran tamaño, precisando de instalaciones especiales e incluso de refrigeración de ámbito industrial.
• La calidad de la ingeniería interna que incluyen, que los hace, evidentemente, más fiables y seguros.
• Tienen una estructura centralizada, lo que hace que la gestión de tareas sea más sencilla y el mantenimiento, menos costoso.
• Controlan centenares de dispositivos de entrada y periféricos de salida.

Software

En relación al software, lo que se valora en una unidad central es:

• Para el CPU, su velocidad. Se trabaja con un volumen de operaciones de miles de millones por segundo.
• Para la memoria interna, simplemente su capacidad.
• En el caso de la externa, hay que considerar, además de la capacidad, la velocidad de transferencia de archivos.
• Cuán adecuados sean los resultados en relación a los periféricos de entrada y salida, especialmente en lo que compete a velocidad.

¿Es lo mismo una Unidad Central que un Super Ordenador?

Rotundamente no. Aunque no es fácil explicar cuáles son las diferencias, pues, a fin de cuentas, ambos conceptos hacen referencia a ordenadores de gran tamaño y mayor potencia se cabe.

Sin embargo, sí existe una diferencia clara, al menos en la teoría. Esta es el hecho de tener al mainframe como elemento resolutor de problemas que se limitan por periféricos y por la propia fiabilidad de los elementos y al supercomputador como resolutor de los problemas que se den al verse limitados por la velocidad de cálculo.

Así, damos con lo siguiente:

Superordenador

• Trabaja incluso con millares de procesadores, hablando, desde luego, de trabajos absolutamente masivos.
• Su programación es realmente complicada.
• Se optimiza para que trabaje en cálculos sumamente complicados que tendrán lugar en la memoria del equipo.
• Su uso principal se da en el ejército y en ámbitos científicos.

Unidad central

• La cantidad de procesadores es reducida, encontrando mainframes que cuentan, incluso, con uno solamente (muy potente, eso sí).
• No existe un paralelismo de programación y esta es mucho más sencilla.
• Se optimiza para la realización de cálculos “simples” que requieren del uso de datos externos con acceso en base de datos.
• Sus aplicaciones son administrativas y empresariales.