390进阶: 如何理解S/390和z系列主机系统的处理单元PU

S/390和z系列主机系统硬件的核心是多芯片模块（MCM，multichip module），以IBM最新推出的z990系列主机系统为例，它最多可以有32个处理单元（PU，processing unit）。在其它平台通常称之为中央处理器CPU或引擎。
z系列主机中每个处理单元PU实际上都包括两个内部指令处理器。指令同时被两个内部处理器并行处理，其结果进行比较，如果不一致，指令将被再次处理。这一过程完全是在处理单元PU中自动完成，对于操作系统是透明的。
通常在谈到主机系统处理单元PU时，会忽略它包括两个并行的处理器的事实，仅把它看成是一个处理器。有以下五种类型：
－ 中央处理器（Central Processor，CP）PU：被操作系统用来执行客户任务。
－ 系统辅助处理器(SAP，System Assist Processor ) PU: 执行通道子系统已获得许可的内码来控制输入输出操作。其中有一个SAP作为主控SAP，完成MCM和系统控制台SE之间的通讯。在逻辑分区模式下，所有逻辑分区的输入输出操作都由SAP完成。
以z900主机为例，包含12个处理单元PU的MCM上有两个SAP，包含20个处理单元的MCM上有3个SAP。
－ 空闲PU: 当前未投入使用的处理器，必要时将接替故障处理器。根据情况它可以投入与系统升级相关的用途。
－ IFL（Integrated Facility for Linux）PU: 限于运行Linux操作系统或z/VM，而不能运行其它操作系统。该处理单元并不计入系统型号中的处理器个数，也不反映到MIPS参数或其它受软件资源开销影响的性能指标中。在IFL上运行的Linux操作系统完全不会影响其它软件的资源开销。
IFL必须指定给运行z/VM或Linux操作系统的逻辑分区；多个运行z/VM或Linux操作系统的逻辑分区可以共享IFL（如下图C）；一个逻辑分区可以占用多个IFL（如下图B），但不能在用到IFL的同时占用其它处理器（如下图A）。

－ ICF（Integrated Coupling Facility）PU: 用来实现Parallel Sysplex环境中耦合部件（CF，Coupling Facility）的功能。它只能运行已获得许可的CF内码，不能正常运行其它操作系统。同IFL类似，该处理单元并不计入系统型号中的处理器个数，也不反映到MIPS参数或其它受软件资源开销影响的性能指标中。
注意：IFL和ICF处理单元都要在逻辑分区模式下运行，如果不需要使用IFL或ICF，z800系统可以在基本模式下运行。但要注意新的z/OS操作系统要求在逻辑分区模式下运行。
下图是一台z900 1C6型号主机，从这台主机的型号可以断定有它6个中央处理器CP0至CP5。如图所示，同时在MCM中还有3个IFL处理单元IFL0、IFL1和IFL2，这些处理单元的存在并不改变主机的型号。3个运行z/OS操作系统的逻辑分区共享6个CP，而运行z/VM V4操作系统的逻辑分区占用3个IFL处理单元，在z/VM上运行着两个Linux操作系统，分别用于生产和开发。