Mainframes sind leistungsfähige Großcomputer, die insbesondere in Rechenzentren installiert sind, wo sie als Hintergrundrechner für die kommerzielle oder organisatorische Massendatenverarbeitung mit großen Datenbeständen eingesetzt werden, wie bei der Stapelverarbeitung. Der Einsatz von Mainframes ist dann sinnvoll, wenn die Anwendung auf anderen Computern nicht lösbar ist, wenn das Ergebnis mit einer höheren Genauigkeit oder in einer kürzeren Zeit zur Verfügung stehen muss.

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Mainframe System z10 von IBM mit parallel laufenden Betriebssystemen

Mainframes sind Mehrbenutzersysteme mit Multitasking, die sich durch hohe Rechenleistung und umfangreiche zentrale Speicher auszeichnen. Darüber hinaus können auf Mainframes gleichzeitig zahlreiche Betriebssysteme arbeiten. Technisch zeichnen sie sich dadurch aus, dass Prozessoren, Speicher und Peripheriegeräte von vielen virtuellen Servern gleichzeitig benutzt werden, wodurch die Auslastung der Prozessoren sehr hoch ist. Die Kommunikation zwischen den einzelnen virtuellen Servern erfolgt über spezielle Verfahren und nicht über Netzwerke. Zur Verarbeitung großer Datenmengen benutzen Mainframes Transaktionsmonitore, die den Datendurchsatz steuern und kontrollieren.

Mainframes arbeiten mit vielen Mehrkernprozessoren, haben Arbeitsspeicher von mehreren Gigabyte (GB) bis hin zu Terabyte (TB) und zusätzlich Signalprozessoren für andere Betriebssysteme wie Linux oder Java. Von der Rechnerhierarchie her sind Mainframes zwischen den Midrange-Rechnern und den Supercomputern anzusiedeln. Sie werden oft mit zahlreichen Ein- und Ausgabegeräten sowie externen Massenspeichern ausgestattet. Beispiele für Mainframes sind die IBM-Mainframes /360 und /370, das System z10 oder die Business-Server von Fujitsu-Siemens.