大型机，或者称大型主机，英文名mainframe。大型机使用专用的处理器指令集、操作系统和应用软件。大型机一词，最初是指装在非常大的带框铁盒子里的大型计算机系统，以用来同小一些的迷你机和微型机有所区别。大多数时候它却是指system/360 开始的一系列的IBM计算机。这个词也可以用来指由其他厂商，如Amdahl, Hitachi Data Systems (HDS) 制造的兼容的系统。有些人用这个词来指IBM的AS/400 或者iSeries 系统，这种用法是不恰当的；因为IBM自己也只把这些系列的机器看作中等型号的服务器，而不是大型机。

今日而言，大型主机在MIPS(每秒百万指令数)已经不及微型计算机(microcomputer)，但是它的I/O能力、非数值计算能力、稳定性、安全性却是微型计算机所望尘莫及的。

大型主机和超级计算机(旧称巨型机)的主要区别:

IBM Language Environment (LE)编辑器和运行时提供了很多优化选项——从而无须修改源代码。

编译时间选项

通过LE编译器优化，大型机程序员可以调整目标代码，充分发挥某个处理器家族计算性能。

ARCH(架构)是一个编辑器选项。ARCH级会指示编译器生成含有针对目标处理器进行性能优化的机器指令目标代码。ARCH重要性日益增加，因为IBM已经推出了数代服务器，都包含了针对性能优化设计的指令集。

另一种选择是TUNE，告诉编辑器安排机器指令顺序，确保能够利用处理器的指令管道与缓存优势。

程序员需要为生产线上最古老的处理器系列进行优化。挑错ARCH选项，并且操作异常(0C1s)可能会导致坏的TUNE，并降低性能。

虽然这些选项通常来说只专门针对C++编译器，但IBM已经将其扩展到COBOL与PL/1高级语言。

运行时选项

IBM lE同样提供了多种运行时选项，可以提高大型机性能。

以下是选项指定的层次结构：

1958年，IBM发布第一台全部采用晶体管制造的计算机RCA501。1959年，IBM公司相继推出了7070、7090等大型晶体管计算机和I401、I620等中小型晶体管计算机。1964年，IBM再接再厉，研制成功世界上第一个采用集成电路工艺的IBM360系列计算机。如图1所示。

图1

这一时期的计算机费用昂贵，基本上只能为国防、金融、交通、能源等国家部门和支柱产业提供数据处理服务。例如IBM360的研制成本高达50亿美元，甚至是第一颗原子弹造价 的2.5倍。

为了解决这个问题，当时的学者提出了效用计算（utility computing）的概念，其思想渊源来自于电力行业。当白炽灯和发电机问世之后，虽然理论上家家户户都可以实现照明了，但是这需要各家各户都要配置并维护一台发电机，显然无论在经济上还是技术上都是不可行的。为此，科学家和工程师们又相继发明了发电厂、直流供电系统和交流供电系统，最终电厂和远距离交流供电系统构成了电力行业的核心技术并延续至今。

今天我们打开电灯照明或者启动空调取暖时，并不关心其背后是哪个发电厂提供的电力能源，只要按照每月电表的读数按时缴纳用电费用就可以享受电力带来的服务了。除了电力，我们日常生活中经常用到的管道煤气、自来水、固定电话等公共服务都采用了这种方式，那么计算服务或者按今天的话来说信息技术服务能否按照这种方式发展呢？这就是效用计算的理念。

为了使得一台大型机能够同时为多个客户提供服务，IBM公司在软件上采用了分时复用和虚拟化的设计思想，使得多个客户在同时使用同一台大型机时，就好像将其分割成了多个小型化的虚拟主机，这其实就是效用计算的雏形。