מחשב מרכזי

מתוך ויקיפדיה, האנציקלופדיה החופשית

יש לך הודעות חדשות (השווה לגרסה הקודמת).

מחשב מרכזי (באנגלית Mainframe) – כינוי לסוג מחשב בעל עוצמה גדולה, המשמש ארגונים גדולים (מוסדות ממשלתיים, חברות מסחריות גדולות, אוניברסיטאות) להפעלת יישומים רבים, תוך שימוש בעיבוד נתונים רחב היקף, כדוגמת מרשם התושבים, תכנון משאבי הארגון וביצוע פעולות כספיות תוך מתן שירות למשתמשים רבים.

עד תחילת שנות ה-70 היה המחשב המרכזי סוג המחשב המסחרי היחידי. בתחילת שנות ה-70 החלו להימכר מחשבים קטנים ומסובכים פחות כדוגמת המחשבים של חברת דיגיטל שייצרה את סדרות המחשבים PDP-8 ו-PDP-11 שקיבלו את הכינוי "מיני-מחשבים" (כינויים קוצר אחר־כך ל"מיני" בלבד). התעשייה והמשתמשים טבעו את המונח "מחשב מרכזי" (או בעגה של אנשי המקצוע (מאנגלית) "מיינפריים"), על מנת לתאר את סוג המחשב הגדול יותר (שעד אז כונה בתואר "מחשב" בלבד). התואר באנגלית (שמשמעו שלד ראשי או מסגרת ראשית) התייחס לעובדה שבעוד שבמחשבי המיני היה כל המחשב בנוי מקופסה אחת, המחשבים המרכזיים של אז היו בנויים מכמה ארונות (או קופסאות) - ארון ליחידת העיבוד המרכזית (CPU) וארונות נוספים לזיכרון וליחידות הקלט/פלט.

מחשב מרכזי מדגם DPS 7 של חברת הניוול-בול משנת 1990

[עריכה] תיאור

מחשבים מרכזיים מודרניים אינם מוגדרים על פי ביצועי המחשב אלא בעיקר על פי תכונות אחרות, כמו תכנון הנדסי פנימי ברמה גבוהה ואמינות מוכחת עקב כך, תמיכה טכנית מעולה, אבטחת מידע קפדנית, ו"תמיכה לאחור" בתוכנה (היכולת לתמוך בהפעלת תוכנה ישנה בסדרות מחשבים חדשות). מחשבים אלה מסוגלות לפעול (ואף פועלים למעשה) בהצלחה במשך שנים ללא כל הפסקה כשתיקונים ושדרוגים מבוצעים כאשר מכונות אלה ממשיכות לפעול.

ספקי מחשבים מרכזיים מציעים שירותים כדוגמת יתירות מחוץ לאתר, שבמסגרתה כאשר המחשב בכל זאת מתקלקל, הספק מציע את האפשרות להריץ את היישומים של לקוחותיו במחשביו הוא (לעתים קרובות מבלי שהמשתמשים מרגישים בשינוי) בעוד שהתיקונים על המחשב שהתקלקל נמשכים.

חוסנן ומהימנותן של מערכות מחשב אלו הן בין הסיבות לאורך החיים הממושך של סוג זה של מחשבים, שכן משתמשים בהם ביישומים שבהם השבתה עלולה להיות קריטית לארגון. המונח RAS (ראשי תיבות מאנגלית, אמינות (Reliability), זמינות (Availability) ושמישות (Serviceability)), שמקורו בחברת יבמ, הפך למונח שיווקי שנועד לציין חוסן זה. חוסן זה הוא גם אחד הנימוקים המרכזיים בהחלטה של ארגונים שלא להעביר את מערך המחשוב הארגוני ממחשב מרכזי לסוג אחר של מחשבים, זול יותר.

מחשב מרכזי תומך לעתים קרובות בו זמנית באלפי משתמשים המקבלים גישה למשאבי המחשב באמצעות "מסופים טיפשים" (מסוף שבו מקלדת ומסך ושאינו מסוגל לבצע פעולות לוגיות) או באמצעות תוכנה המבצעת חיקוי למסוף מסוג זה על מחשבים אישיים. המחשבים המרכזיים הראשונים תמכו בשיטה זו של שיתוף משאבים (Timesharing) או שפעלו בשיטת האצווה (Batch processing) שבה לא הייתה למשתמשים גישה ישירה לשירותי המחשוב, והמחשב המרכזי סיפק שירותי בק אופיס בלבד. בתקופה זו היו המחשבים המרכזים מכונים "מיינפריים" בשל העובדה כי הם היו מכונות גדולות ובעלות דרישה ניכרת לחשמל ובקרת אקלים יקרה. כיום מחשבים מרכזיים תומכים בגישה מכל ממשק משתמש, כולל World Wide Web (מחשב מרכזי מתוצרת IBM היה שרת Web הראשון מחוץ לאירופה). אירוני הוא שכיום דווקא שרתי Blade הם הציוד הדורש יותר ויותר טכנולוגיות קירור אקזוטיות ותופש יותר שטח רצפה במרכז המחשוב מהמחשב המרכזי.

[עריכה] היסטוריה

כמה יצרנים אמריקאים יצרו מחשבים מרכזיים מסוף שנות ה-50 ועד שנות ה-70. בתקופה זו הם היו קרויים "יבמ ושבעת הגמדים": בורוז, CDC, ג'נרל אלקטריק, האניוול, NCR, RCA ויוניוואק. שליטתה של חברת יבמ בשוק החלה מסדרת מחשבי ה-700/7000 ומאוחר יותר עם פיתוח סדרת המחשבים System/360 ‏ (1964). סדרת ה-360 המשיכה להתפתח לסדרת ה-z/z9 של ימינו ויחד עם המחשבים מבוססי מערכת ההפעלה MCP (ראשי תיבות של Master Control Program) של חברת בורוז (כיום יוניסיס) הם המחשבים היחידים המבוססים על ארכיטקטורה שהתפתחה מתקופה מוקדמת זו. עם זאת, ולמרות שמחשבי ה-CMOS מבוססי ארכיטקטורה של 64 ביט מסדרת z/z9 מסוגלים עדיין להריץ את הקוד מבוסס ארכיטקטורת 24 ביט של מחשבי ה-360, אין שום דמיון במבנה הפנימי והחיצוני בינם לבין הסדרות הישנות. החברות הגדולות ביותר מבין אלה שהתחרו ביבמ היו מכונות The BUNCH, מילה באנגלית שפירושה "הקבוצה", ונוצרה מראשי תיבות של שמותיהן באנגלית Burroughs, UNIVAC, NCR, CDC, Honeywell.

יצרנים בולטים מחוץ לארצות הברית כללו את סימנס וטלפונקן בגרמניה, וחברת ICL הבריטית.

ביקוש פוחת ותחרות קשה גרמו לטלטלה גדולה בשוק בתחילת שנות ה-80 – RCA נמכרה ל-יוניוואק וג'נרל אלקטריק עזבה את השוק. האנייוול נקנתה על ידי חברת בול הצרפתית, יוניוואק (חטיבה בחברת ספרי (Sperry) התמזגה מאוחר יותר עם בורוז על מנת ליצור את יוניסיס ב-1986. ב-1991 הייתה NCR שייכת לתקופה קצרה לחברת AT&T.

למשך זמן מה מצאו החברות המסחריות כי ניתן להפעיל שרתים מבוססים מעבדים זעירים במחיר שהיה נמוך בהרבה ממחיר רכישת המחשב המרכזי ולמשתמשים הייתה שליטה טובה יותר על המערכות שלהם. בהדרגה החליפו מחשבים אישיים את המסופים הטיפשים ששימשו לתקשורת עם המחשב המרכזי. עקב כך, צלל הביקוש ומחשבים מרכזיים חדשים נקנו רק על ידי חברות שירותים פיננסיים וגופים ממשלתיים. במשך זמן הייתה הסכמה בין האנליסטים של התעשייה שהמחשבים המרכזיים הם שוק גווע, כשמערכות מחשבים מרכזיים הוחלפו בקצב גובר ברשתות של מחשבים אישיים.

[עריכה] תחיית השוק

מגמה זו החלה להשתנות בסוף שנות ה-90 כשחברות מצאו שימושים חדשים למחשבים המרכזיים שלהם, כיוון שכשרת אינטרנט הם מסוגלים להציע ביצועים דומים לאלו של כמה מאות מחשבים קטנים יותר, כשצריכת החשמל ועלויות הניהול שלהם נמוכים הרבה יותר. גם הגידול ב-אי-ביזנס הגדיל דרמטית את מספר העסקאות (טרנזקציות) שעובדו על ידי התוכנה הבדוקה של המחשבים המרכזיים כמו גם את גודל וביצועי מסדי הנתונים. נכון לסוף 2004 גדלו הרווחים של יבמ ממכירת מחשבים מרכזיים, למרות הוזלת מחירים, הודות לעלות בעלות כוללת מושכת.

במהלך 2005 הופיעו בעיתונות כמה כתבות שפרטו מקרים של אבדן מידע אישי רגיש כתוצאה מטיפול רשלני במידע. בדוגמה אחת, "קארדסיסטמס" (CardSystems), חברה אמריקאית המטפלת בסליקה של כרטיסי אשראי, גילתה כי אלפים (אם לא מיליונים, המספר המדויק נשאר חסוי) של רשומות של לקוחות כרטיסי האשראי שבהם טפלה נפלו לידיהם של האקרים, הודות לתולעת מחשב שהותקנה על אחד משרתי הארגון שפעל תחת מערכת ההפעלה חלונות של מיקרוסופט. הנזק כתוצאה מהפריצה למחשבי קארדסיסטמס מוערך ב-2.75 מיליארד דולר, אם כי קשה לאושש את הסכום המדויק. מוסדות פיננסיים מעולם לא חוו במחשבים המרכזיים כישלונות כאלו הנובעים מבעיות של אבטחת מידע. ארגונים רבים מבצעים הערכה מחדש של כלל נהלי הטיפול במידע, כשלעיתים קרובות הם מתמקדים בריכוז מחדש של מערכות המחשוב על מערכות מאובטחות. בדוגמה נוספת בשנת 2004 כשלה מערכת ציוות אנשי צוות האוויר של חברת קומאייר (Comair) שהותקנה על שרת שלא היה מחשב מרכזי, דווקא בעונת הנסיעות הבוערת של חג המולד. עקב כך פיטר הדירקטוריון של קומאייר את המנכ"ל. אנליסטים צופים כי "המנוסה אל האיכות" תתן זריקת עידוד לעסקי המחשבים המרכזיים, בהתחשב בכישלונות הבולטים של מערכות מידע (המחשבים המרכזיים נהנים ממוניטין של אמינות ואבטחה).

[עריכה] מיצובו הנוכחי של המחשב המרכזי

כמעט כל המחשבים המרכזיים מסוגלים להפעיל (או "לארח") כמה מערכות הפעלה במקביל ולעבוד לפיכך לא כמחשב בודד כי אם כמספר מכונות וירטואליות. בתפקיד זה יכול מחשב מרכזי אחד להחליף עשרות ואף מאות שרתים, ובכך לצמצם את עלויות הניהול והתחזוקה ובמקביל להגביר בצורה ניכרת את אמינות המערכות ויכולת הגידול שלהן. האמינות מושגת בשל היכולת להקצות את משאבי החומרה בין המכונות הווירטואליות לפי דרישה מתוך הקיבולת הכללית של המחשב.

המחשבים המרכזיים המודרניים מסוגלים להוסיף קיבולת למערכת בצורה שאינה מפריעה לפעולת המחשב, באופן מידי ובמנות מדודות. יכולת שמחלקת השיווק של חברת יבמ מכנה זאת "מחשוב על פי דרישה" (on demand computing). מחשבים מרכזיים מודרניים, בייחוד מחשבי סדרת z9 של חברת יבמ, מציעים לפחות שלוש רמות עיקריות של הפעלת שירותים מקבילים מבודדים (virtualization): מחיצות לוגיות (במונחי יבמ LPAR) בעזרת רכיב תווכה (מיקרו-קוד - הקוד הצרוב במחשב בדומה ל-BIOS במחשב האישי) הקרוי PR/SM, מכונות וירטואליות, בעיקר באמצעות מערכת ההפעלה z/VM, ויכולות ההפעלה במקביל של תוכנות המבודדות האחת מרעותה, תוך שימוש בכתובות וירטואליות כשמערכת ההפעלה (בייחוד z/OS) מנהלת את עומס העבודה בצורה אופטימלית. יחדיו טכנולוגיות virtualization אלו תומכות בסביבת עבודה בעלת דרישות משתנות הכוללות גם לינוקס וג'אווה באופן יעיל ואמין ביותר.

התשובה לשאלה האם עלות הרכישה של מחשב מרכזי היא סבירה, תלויה בהחזר על ההשקעה. ההחזר על ההשקעה במחשב המרכזי, כמו כל חומרת מחשוב, תלויה ביכולתו לגדול, לתמוך בסביבות עבודה מעורבות (אצווה ותקשורת, עתירות חישובים או עתירות פעולות קלט/פלט), לחסוך בעלויות כוח אדם, לספק שירות בזמינות גבוהה ליישומי העסק הקריטיים, וגורמי עלות משוקללי סיכונים נוספים. יש הטוענים כי המחשב המרכזי המודרני אינו מצדיק את מחירו. מאליו מובן שחברות מתחרות כדוגמת סאן מיקרוסיסטמס, HP ו-Dell נוקטות בנקודת השקפה זו כמו גם כמה יועצים עצמאים. (HP מייצרת בעצמה סוג של מחשב מרכזי, סדרת מחשבי ה-NonStop שפותחה במקור על ידי חברת Tandem, כך ש-HP מגבילה את בקורתה על מחשבים מרכזיים לדגמים של חברת יבמ בלבד). עם זאת, דעת הרוב היא שהמחשבים המרכזיים הם בעלי ערך ייחודי (ועלותם מוצדקת) לעסקים רבים ולמוסדות ממשלתיים. רווחי חברת יבמ מהמחשבים המרכזיים מהסדרות z ו-z9 ממשיכים לצמוח, למרות שמחיר החומרה הולך ויורד, דבר המצביע שגישה זו אכן מקובלת על קנייני הטכנולוגיה. האנליסטים הבכירים מחזקים הערכה זו.

אין ספק שגם השרתים שבדרגת הביניים (בין מחשב מרכזי לשרתים מבוססי מעבדים של Intel) משתפרים. תכונת המחיצות לוגיות, לפחות ברמה הבסיסית, מצויה כיום בדגמים החזקים של שרתים מבוססי Unix. עם זאת, כל השרתים משתפרים ולא רק השרתים שאינם מחשבים מרכזיים. לדוגמה, שרתי סדרת z/z9 של חברת יבמ מבצעים כל פקודת מכונה פעמיים, משווים את התוצאות, ומעבירים את העבודה "תוך כדי בצוע" למעבדים פעילים, כולל מעבדים רזרביים, בלא הפרעה ליישום ומבלי שהמשתמש יהיה מודע לכך. תכונה נדירה זו המצויה גם במחשבי Tandem מכונה "פסיעה מתוזמנת" (lock-stepping) שכן שני המעבדים פוסעים (כלומר מבצעים פקודות מכונה) ביחד. לא כל היישומים זקוקים בהכרח לאמינות המובטחת שמערכות אלה מספקות, אבל יישומים רבים אכן זקוקים לכך, לדוגמה תהליכי עיבוד עסקאות (טרנזקציות) פיננסיות.

הוויכוח על תועלתם של המחשבים המרכזיים החלו בשנות השבעים, עם תחילת התחרות של המיני-מחשבים במחשבי המיינפריים, והתחזק עם התחרות הגוברת מצד שרתי PC.

שוק המחשבים המרכזיים מפגין מאפיינים כלכליים המוכרים למשקיפים של שווקים אחרים כדוגמת שוק המוליכים למחצה וחברות התעופה הגדולות. בכל השווקים הללו קיים יתרון לגודל משמעותי והם דורשים השקעות הון גדולות על מנת להתחרות, וכתוצאה מכך נותרים בשוק מספר מועט של מתחרים גדולים. ועם זאת שווקים אלו הם תחרותיים ביותר משום שמובילות טכנולוגית עלולה להיות זמנית ומשום ששווקים אלו רגישים בצורה שאינה פרופורציונית לשינויים בביקוש המקרו-כלכלי. עסקים ומוסדות ממשלתיים נוטים להשהות או לעכב השקעות הון, כדוגמת רכישת מחשבים מרכזיים, בתקופות מיתון כלכלי.

הטענה כי חברת יבמ היא המגדירה את שוק המחשבים המרכזיים אינה בגדר הגזמה. נכון לתחילת 2006 שולטים המחשבים המרכזיים של חברת יבמ בשוק עם כ-90% מנפח השוק. החברה החלה לספק את המחשב המרכזי החזק ביותר בשוק, דגם 109 מסדרת z9, בסוף 2005 והוציאה על פיתוחו סכום ענק של 1.2 מיליארד דולר. למרות עוצמת המחשבים המרכזיים של יבמ, יבמ אינה הספק היחיד בשוק. יוניסיס עדיין מייצרת את המחשבים המרכזיים מסדרת ClearPath המבוססים על קו המוצרים הקודם של החברות Sperry וBurroughs, וסקר שנעשה לאחרונה הראה כי הלקוחות מפגינים נאמנות לספק. קו המוצרים הנוכחי של חברת פוג'יטסו ה"נובה" משווק תחת השם ES7000 של חברת יוניסיס, בעוד שקו המוצרים מבוסס טכנולוגיית ה-31 ביט של חברת Amdahl הולך ונמוג במהירות ומעולם לא היה לו סיכוי מול טכנולוגיית ה-64 ביט של יבמ. על מנת לחלק ביניהן את העלויות פיתחה היטאצ'י במשותף עם יבמ את סדרת המחשבים המבוססים על טכנולוגיה של 64 ביט, z800, מחשבים שמחירם כיום זול יחסית (פחות מ-40,000 דולר נכון לתחילת 2006). HP ממשיכה למכור את סדרת המחשבים הייחודית שלה (NonStop) אותה רכשה מחברת Tandem. מחשבים מרכזיים מסדרת DPS של חברת Bull הצרפתית עדיין מצויים בשוק האירופאי.

בתכנון מחשביהם מסתמכות יוניסיס ו-HP יותר ויותר על מעבדי אינטל הנפוצים במקום על מעבדים המתוכננים ונבנים במיוחד, על מנת לצמצם את עלויות הפיתוח, ואסטרטגיה זו אמורה לעזור ליוניסיס ול-HP להגדיל את חלקן בשוק. בניגוד להן, מוציאה חברת יבמ מיליארדים על פיתוח טכנולוגיות חדשות מתוצרתה, ועד כה אסטרטגיה השקעה זו מניבה החזרים כספיים ניכרים הודות לעניין שמביעים הלקוחות במוצרים. אסטרטגיה זו גורמת גם לבידול של מוצרי יבמ, בייחוד בקשר להתאמת החומרה במטרה לשפר את הביצועים של תוכנה מסוימת (כדוגמת לינוקס, יישומי ג'אווה ובסיס הנתונים DB2).

עלות הרכישה של מחשבים מרכזיים משתנה בהתאם לדגם, אך מחיר דגם נוכחי של מחשב מרכזי מתוצרת חברת יבמ מתחיל בכ-100,000 דולר (מחשב מדגם A01 מסדרת Z9 BC, מחיר מדווח בשנת 2006 שאינו כולל ציוד היקפי של דיסקים וקלטות ואינו כולל את מחירי התוכנה, המגיעים למאות אלפי דולרים). מחיר זה מטעה במידה מסוימת משום שעל מנת לגדול לדגם מתקדם יותר צריכים הלקוחות לשלם רק עלות שדרוג הנמוכה ממחיר רכישה חדש. המחירים כוללים בדרך כלל גם תנאי שירות ותחזוקה נדיבים שאינם דומים למקובל בשוק המחשבים האחרים.

בשל מחירם הראשוני הגבוה קיים גם שוק פעיל במיוחד במחשבים מרכזיים משומשים.

[עריכה] תחזיות לעתיד

בכנס האנליסטים שערכה יבמ במאי 2006 בניו-יורק ושדן בארכיטקטורה מוכוונת-שירותים (SOA ראשי תיבות של Service Oriented Architecture) העריכה יבמ שמספר העסקאות (טרנזקציות) שפועלות על מחשבים מרכזיים יגדל ליותר מפי שניים עד סוף 2009.

גם להחלפת מערכות המחשב הישנות המבוססות על ארכיטקטורה של 31 ביטים, כולל מחשבי Amdahl ורוב דגמי המחשב של חברת היטאצ'י תהיה השפעה חיובית על הכנסות יבמ ממחשבים מרכזיים, במיוחד ב-2006 כשמערכות ישנות אלו מגיעות לסוף מחזור החיים שלהם. מערכת ההפעלה המרכזית של יבמ z/OS תתמוך אך ורק במחשבים מבוססי 64 ביט החל משנת 2007 ואילך.

גורם נוסף המשפיע על גידול השימוש במחשבים מרכזיים הוא פיתוח מערכת ההפעלה לינוקס, שניתן להפעילה על מערכות מחשבים מרכזיים שונות, באופן ישיר, או תחת מכונה וירטואלית, צורת השימוש הנפוצה יותר. מערכת ההפעלה לינוקס מאפשרת לארגונים ומוסדות ממשלתיים לנצל את היתרון בשימוש בתוכנה ויכולת פיתוח התוכנה של קהיליית הקוד הפתוח וליהנות מהמחיר הנמוך ברמת משתמש והאמינות ורמת אבטחת המידע המוכחים של המחשבים המרכזיים.

הטכנולוגיה בבסיס המחשבים המרכזיים של יבמ עד לתחילת שנות ה-90 הייתה Bipolar junction transistor (הקרוייה גם ECL). טכנולוגיה זו סיפקה ביצועים טובים אבל הייתה בזבזנית בחשמל, ופלטה חום רב. על מנת להתמודד עם בעיית החום היה צריך להשקיע במערכות מיזוג גדולות (שגם הן צרכו חשמל רב), ובמחשבים המרכזיים בעלי המעבדים החזקים יותר גם להוסיף מערכות קירור מיוחדות מבוססות מים. התוצאה הייתה שמחשב מרכזי אחד היה בנוי מכמה קופסאות שצרכו שטח רצפה ניכר. עובדות אלה תרמו לדימוי הדינוזאור שדבק במחשבים המרכזיים.

בתחילת שנות ה-90 עברה חברת יבמ ליישום טכנולוגיית CMOS במחשבים המרכזיים. המעבר לא היה קל, טכנולוגיית CMOS דורשת הרבה פחות משאבי חשמל ומיזוג אבל המחשבים הראשונים שיצאו בטכנולוגיה זו היו איטיים מאוד בהשוואה למחשבים מבוססי הטכנולוגיה הקודמת. רק לקראת סוף העשור, לאחר פיתוחים נוספים, עברו המחשבים מבוססי הטכנולוגיה החדשה בביצועיהם את המחשבים מבוססי הטכנולוגיה הקודמת. מאז משקיעה יבמ בשיפור הפונקציונליות של המחשבים המרכזיים, לדוגמה בארכיטקטורה של 64 ביטים (z/Architecture). יבמ גם משקיעה בפיתוח התוכנה שהיא מציעה למחשבים המרכזיים כדוגמת מסד הנתונים DB2 UDB למערכת ההפעלה z/OS וסביבת הפיתוח והתפעול WebSphere. יבמ גם נכנסה לשוק כלי התוכנה, תוכניות שרות וניהול על מנת לחדש את התחרות בשוק שהיה רדום לאחרונה ולאלץ את השחקנים שעוד נותרו בו לחדשנות.

[עריכה] מחשבים מרכזיים מול מחשבי-על

ההבחנה בין מחשבי-על ובין מחשבים מרכזיים אינה פשטנית, אך כללית ניתן לומר שמחשבי-על מתמקדים בפתרון בעיות המוגבלות במהירות החישוב של המחשב בעוד שמחשבים מרכזיים מתמקדים בפתרון בעיות המוגבלות בקצב פעולות הקריאה/כתיבה ואמינות. עקב כך:

התכנות עבור מחשבי-העל חייב להתחשב בסביבה מרובת מעבדים ולכן הוא מסובך ודורש תוכנה ייחודית. לעומת זאת קיומם של מעבדים מקבילים במחשב מרכזי נסתר מעיני המתכנת (לכן גם תוכנה ישנה יכולה ליהנות מתוספת מעבדים למחשב מרכזי).
מחשבי-על מוכוונים לביצועים אופטימליים עבור חישובים מסובכים המתבצעים בעיקר בזיכרון המחשב בעוד שמחשבים מרכזיים מוכוונים לביצועים אופטימליים של חישובים פשוטים הכוללים כמויות עצומות של מידע חיצוני המאוחזר ממסדי נתונים ("סביבת עבודה מעורבת").
מחשבי-על משרתים בעיקר צרכים של אנשי מדע וצבא, בעוד שמחשבים מרכזיים נועדו לשרת צרכים של חברות מסחריות ומוסדות ציבוריים. מטלות כדוגמת חיזוי מזג האוויר, ניתוח מבנה חלבונים ומימוש תמונות דיגיטליות (rendering) מתאימות ליישום במחשבי-על בעוד שסליקה של כרטיסי אשראי, חישוב שכר, ניהול חשבונות בנקים והכנת פוליסות ביטוח הן מטלות המותאמות למחשבים מרכזיים. (יוצאים מן הכלל הם יישומים צבאיים מסוימים הדורשים אבטחת מידע ברמה גבוהה שרק מחשב מרכזי מסוגל לספק. מחשבים מרכזיים מסוגלים טוב יותר לטפל בחלקים מסוימים מניתוח מודיעיני של אותות).
מחשבי-על מפעילים לעתים קרובות משימות הסובלות הפסקה (לדוגמה חיזוי של ההתחממות העולמית ומחקר אקדמי). על מחשבים מרכזיים מופעלים שירותים שאינם יכולים לשאת הפסקות והם עובדים לעתים שנים ברציפות לדוגמה: קניית כרטיסי טיסה ועיבוד פעילות בכרטיס אשראי.
לעתים קרובות נבנים מחשבי-על המוכוונים למטרה אחת או מטרות אחדות בלבד. עקב כך, רוב מחשבי-העל הם תכנון חד-פעמי, בעוד שמחשבים מרכזיים הם לרוב סדרה של דגמים השונים רק בעוצמה, בגודל הזיכרון ובקיבולת החיבור לציוד חיצוני.
מחשבים מרכזיים שומרים בקפדנות על ההשקעה בתוכנה ישנה (אפילו עד שנות ה-60 במקרה של חברת יבמ) בנוסף לתמיכה בתוכנות חדשות. במחשבי-העל אין תמיכה בתאימות לדגמים ישנים מכיוון שתמיכה כזו באה בדרך כלל על חשבון הביצועים.
במחשבים מרכזיים יש בדרך כלל כמה מעבדי שירות המסייעים למעבדים המרכזיים בבצוע פעולות כדוגמת, הצפנה, ניהול קלט/פלט, ניהול זיכרון, סינכרון בין מחשבים ועוד. לכן מספר המעבדים במחשבים מרכזיים הוא למעשה גבוה ממה מהמספר שבו נוקבים בדרך כלל. בתכנון של מחשבי-על לא נעשה שימוש בכמות כזו של מעבדי סיוע שכן הם אינם מוסיפים לעוצמת החישוב הגולמית.

קיים גם טשטוש מסוים של המונח "מחשב מרכזי" ונעשה בו שימוש גם לגבי מחשבי PC חזקים ושרתי יוניקס. (כמה ספקים של מחשבי PC ושרתי יוניקס מתייחסים בפרסומיהם למערכות שלהם כאל "מחשבים מרכזיים" או "דמויי מחשבים מרכזיים"). הגדרה זו אינה מקובלת בשוק בו יש הסכמה כללית כי מחשבים מרכזיים אמיתיים (בייחוד סדרת z של יבמ) שונים באופן ברור ומוכח ממערכות אלה.

[עריכה] סטטיסטיקות

85% מכל התוכניות הכתובות למחשב מרכזי הן בשפת קובול
7% כתובות באסמבלר, C או C++
5% כתובות בPL/I.
3% כתובות בג'אווה ושפות אחרות.

השימוש בג'אווה נמצא בקו עלייה (נכון ל-2004) וייתכן כי מספרים אלה כבר אינם מעודכנים, בייחוד במערכות מחשבים מרכזיים חדשות. כמו־כן נוספו לאחרונה לקובול תכונות מוכוונות World Wide Web, כדוגמת יכולות ניתוח מחרוזות (Parsing) של XML כשתכונות אלה הוטמעו גם בשפת PL/I.

יבמ טענה כי מעל ל-200 לקוחות מחשבים מרכזיים חדשים (לקוחות שמעולם לא היה מחשב מרכזי ברשותם) התווספו מאז תחילת המאה ה-21 (נכון לשנת 2004).

[עריכה] מהירות וביצועים

מהירות המעבד של המחשבים המרכזיים נמדדה (ועדיין נמדדת) ביחידה הקרויה MIPS ראשי תיבות של "מיליון פקודות לשנייה" (Million Instructions Per Second). מדד זה שימש כאמצעי קל לדרוג יחסי של מהירות וביצועי מחשבים מרכזיים. עוצמת המעבד של המחשב המרכזי הקטן ביותר של יבמ כיום (דגם A01 בסדרת z9 BC) מוערכת בכ-35 MIPS. והיא מגיעה עד 23,092 MIPS במחשב אחד (דגם 754 בסדרת z9 EC). בנוסף לכך, ליבמ יש טכנולוגיה המכונה Parallel Sysplex (קיצור של מערך מחשבים מקביליים) שבה מופעלים עד 32 עותקים של מערכת ההפעלה z/OS בתצורה לוגית של מערכת מחשב אחת גדולה. משמעות הדבר ש-16 מחשבים מדגם 732 בסדרת z9 EC (שכל אחד מריץ שני עותקים של מערכת ההפעלה z/OS) המחוברים באמצעות טכנולוגיית Parallel Sysplex מסוגלים להגיע תאורטית לעוצמה של 248,528 MIPS.

עם־זאת מדד ה-MIPS מטעה באופן יסודי משתי סיבות:

משמעות השינויים שנעשו במשך השנים בארכיטקטורה של המעבד היא שמדד ה-MIPS איבד כל קשר ישיר למספר הפקודות המבוצעות בפועל. קיימים כמה שיטות להמרת עוצמת המעבד של מחשב PC מודרני הנמדד בזמן שעון לעוצמת המחשב המרכזי הנמדדת ב-MIPS. שיטה אחת אחד הוא חלוקה קצב השעון ב-4 על מנת לקבל את ביצועי המחשב האישי ב-MIPS. שיטה אחרת גורסת דווקא כי יש להכפיל את קצב השעון על מנת לקבל את ביצועי המחשב האישי ב-MIPS. גם בשיטה הממעיטה יוצא כי עוצמת המחשב האישי התקני כיום היא קרוב ל-1,000 MIPS, אבל ברור שמחשב אישי כזה אינו בר־תחרות עם מחשב מרכזי שעוצמתו ב-MIPS נמוכה הרבה יותר, אחרת לא היה למחשבים מרכזיים זכות קיום. משמעות ה-MIPS כיום היא יותר להשוואה בין עוצמת של מעבדים של מחשבים מרכזיים שונים.

ערך מספרי אחד כדוגמת MIPS אינו מדויק כאשר בודקים אותו בסוגים שונים של עבודת המחשב. התכנון של המחשב המרכזי שם דגש על "ביצועים מאוזנים" ויכולות תמיכה מעולות בפעולות קלט/פלט במיוחד בתמיכה במסדי נתונים וביצוע עסקאות (טרנזקציות).

המדד הרשמי של חברת יבמ להערכת ביצועי המחשב המרכזי קרוי LSPR (ראשי תיבות באנגלית של מראה מקום לביצועי מערכות גדולות) שבו נעשה שימוש בטבלאות השוואה בין מחשבים מרכזיים תוך התחשבות בסוגי סביבות העבודה השונות האפשריות.

ניתן לראות אנלוגיה לנושא השוואת ביצועי מחשבים שונים מעולם שרתי היוניקס שבו לקוחות תובעניים בודקים את ביצועי המחשבים על סמך בדיקות של סביבות עבודה מסוימות כדוגמת הבדיקות המכונות TPC-C או SpecInt ואינם מסתפקים בזמן השעון של ה-CPU בלבד. עם זאת, הולכת ומתגברת התופעה שגם בדיקות אלו סובלות בעצמן מבעיות.

לרוע המזל, נדרשת כמות עבודה רצינית (ולעתים גם יכולת ניחוש) כדי שהלקוחות ידעו מהו סוג סביבת העבודה שלהם על מנת שיוכלו ליישם רק את ערכי ה-LSPR הרלוונטיים להם. לפי כך השימוש ב-MIPS ממשיך להיות פופולרי כיום עד כדי כך שנציגי חברת יבמ ויועצים ממשיכים לפרסם את ההבדלים בין דגמי המחשב השונים בטבלאות מבוססות MIPS.