390進階: 如何理解S/390和z系列主機系統的處理單元PU

S/390和z系列主機系統硬件的核心是多芯片模塊（MCM，multichip module），以IBM最新推出的z990系列主機系統爲例，它最多可以有32個處理單元（PU，processing unit）。在其它平臺通常稱之爲中央處理器CPU或引擎。
z系列主機中每個處理單元PU實際上都包括兩個內部指令處理器。指令同時被兩個內部處理器並行處理，其結果進行比較，如果不一致，指令將被再次處理。這一過程完全是在處理單元PU中自動完成，對於操作系統是透明的。
通常在談到主機系統處理單元PU時，會忽略它包括兩個並行的處理器的事實，僅把它看成是一個處理器。有以下五種類型：
－ 中央處理器（Central Processor，CP）PU：被操作系統用來執行客戶任務。
－ 系統輔助處理器(SAP，System Assist Processor ) PU: 執行通道子系統已獲得許可的內碼來控制輸入輸出操作。其中有一個SAP作爲主控SAP，完成MCM和系統控制檯SE之間的通訊。在邏輯分區模式下，所有邏輯分區的輸入輸出操作都由SAP完成。
以z900主機爲例，包含12個處理單元PU的MCM上有兩個SAP，包含20個處理單元的MCM上有3個SAP。
－ 空閒PU: 當前未投入使用的處理器，必要時將接替故障處理器。根據情況它可以投入與系統升級相關的用途。
－ IFL（Integrated Facility for Linux）PU: 限於運行Linux操作系統或z/VM，而不能運行其它操作系統。該處理單元並不計入系統型號中的處理器個數，也不反映到MIPS參數或其它受軟件資源開銷影響的性能指標中。在IFL上運行的Linux操作系統完全不會影響其它軟件的資源開銷。
IFL必須指定給運行z/VM或Linux操作系統的邏輯分區；多個運行z/VM或Linux操作系統的邏輯分區可以共享IFL（如下圖C）；一個邏輯分區可以佔用多個IFL（如下圖B），但不能在用到IFL的同時佔用其它處理器（如下圖A）。

－ ICF（Integrated Coupling Facility）PU: 用來實現Parallel Sysplex環境中耦合部件（CF，Coupling Facility）的功能。它只能運行已獲得許可的CF內碼，不能正常運行其它操作系統。同IFL類似，該處理單元並不計入系統型號中的處理器個數，也不反映到MIPS參數或其它受軟件資源開銷影響的性能指標中。
注意：IFL和ICF處理單元都要在邏輯分區模式下運行，如果不需要使用IFL或ICF，z800系統可以在基本模式下運行。但要注意新的z/OS操作系統要求在邏輯分區模式下運行。
下圖是一臺z900 1C6型號主機，從這臺主機的型號可以斷定有它6箇中央處理器CP0至CP5。如圖所示，同時在MCM中還有3個IFL處理單元IFL0、IFL1和IFL2，這些處理單元的存在並不改變主機的型號。3個運行z/OS操作系統的邏輯分區共享6個CP，而運行z/VM V4操作系統的邏輯分區佔用3個IFL處理單元，在z/VM上運行着兩個Linux操作系統，分別用於生產和開發。