2.2 CPU特性
CPU是计算机的核心，操作系统、程序都依靠CPU执行，CPU的特性对程序和操作系统的使用影响巨大。
2.2.1 32/64位问题
尽管32位、64位已经成为过时的话题，但是很多32位的设备还在运行，特别是从我们“攒机器”的角度来看，经常要碰到旧机器，32位和64位成为不得不考虑的问题。这其中，有三种32/64位的技术分别：CPU有32位和64位之分，操作系统AIX（内核）有32位、64位之分，甚至应用程序接口（API）也有32/64位之分。
● 通过查看CPU型号，可以得到硬件32/64位信息：
#lsattr -El proc0
将显示CPU型号，其中64位的CPU包括：
（1）PowerPC_RS64。
（2）PowerPC_RS64 II。
（3）PowerPC_RS64 III。
（4）PowerPC_Power3。
（5）PowerPC_Power3 II。
（6）PowerPC_POWER4。
（7）PowerPC_POWER5。
（8）PowerPC_POWER6。
如果是以上类型CPU，则表示硬件支持64位。
● 检查程序32/64位：
#dump -ov filename | grep bit
Magic = 0x1df（32-bit XCOFF）
如果是32，则这是32位程序，否则是64位的。
# bootinfo -y
64 →64位硬件，否则是32位硬件。
# bootinfo -K
32 →32位内核，否则是64位内核。
32位和64位的不同组合对我们有什么影响？最主要是兼容性问题。如表2-1所示，图2-5则显示了匹配关系。
表2-1 32位和64位内核的不同组合
注1：尽管AIX 5版本支持64位内核，但即使在64位硬件上安装，在一些比较老的操作系统版本，例如5.1版本上，默认情况下也没有开启64位内核（执行64位程序没有问题），需要手工开启64位。
图2-5 硬件、系统内核、应用程序（API）之间32/64位匹配关系
AIX 4.3或者5.1以上版本都可以提供对64位程序运行支持，但有如下要求：
1.安装bos.64bit
如果没有安装，则找不到/etc/methods/cfg64文件，在SMIT中也就不能打开、关闭64位执行环境（实际上就是在inittab文件中增加了执行这个支持64位的程序）。通过：
#lslpp -l bos.64bit
可以检查是否安装了bos.64bit程序包（通常在硬件支持64位的机器上安装操作系统会自动安装此程序包）。但安装了此程序包也不等于可以打开64位运行环境，如果你在32位硬件的机器上安装了此程序包，则你可以在这台32位的机器上直接编译出64位的执行程序，然而你不能执行它！
2.需要64位硬件
硬件列表请参考支持64位的CPU型号。
3.开启内核64位支持
#genkex | grep syscalls64
可能得到这样的提示输出：
1ac8170 2b0 /usr/lib/drivers/syscalls64.ext
注意
安装了64位驱动扩展并不等于内核是64位的。只有在AIX v5以上版本，才可能有真正64位内核。这个内核扩展驱动仅仅代表着可以在此32位内核的机器上编译出64位的执行程序。而如果64位的CPU，但使用了32位的内核，则此syscalls64.ext程序允许执行64位的应用。
将内核彻底变为64位而不仅仅支持64位程序需要使用AIX 5以上版本的系统。在AIX 5.1以后版中，从64位内核转为32位内核：
#ln -sf /usr/lib/boot/unix_64 /unix
#ln -sf /usr/lib/boot/unix_64 /usr/lib/boot/unix
#lslv -m hd5 注：如果hd5有镜像，则要在每个镜像磁盘上都进行bosboot操作
#bosboot -ad /dev/ipldevice（或者bosboot -ad /dev/hdisk0，以及另一个镜像盘）
#shutdown -Fr
从64位内核转为32位内核：
#ln -sf /usr/lib/boot/unix_up /unix
注：多CPU的机器使用unix_mp替代unix_up，下同
#ln -sf /usr/lib/boot/unix_up /usr/lib/boot/unix
#lslv -m hd5
#bosboot -ad /dev/ipldevice（或者bosboot -ad /dev/hdisk0，以及另一个镜像盘）
#shutdown -Fr
注意
最新发布的POWER 6小型机以及AIX 6.1操作系统已经不再提供对32位硬件和操作系统的支持，也就是AIX 6.1不提供32位内核，而POWER 6也不能运行32位内核。但这并不影响32位程序在POWER6和AIX 6.1上执行。
除了兼容问题，32/64位还有什么影响？系统性能和一些限制参数也随32/64位情况不同，已经超出本书希望讲述的内容，请参考后续出版的图书。表2-2所列出的是32/64位内核所影响的系统参数。
表2-2 32/64位内核所影响的系统参数
注：
① 每个VG都有一个Major Number，有一些已经为操作系统和设备保留（例如rootvg的Major Number总是10），执行lvlstmajor命令可以查看可用的Major Number。Major数限制了一个操作系统中允许的最大设备数量，包括硬件设备和逻辑设备（例如一个逻辑卷或者一个VG）。
② 需要VMM映射的设备是被挂接（mount）后的JFS/CDRFS（日志/光盘）类型的文件系统、打开的JFS log（可以理解为是日志文件系统的更改记录）设备、交换区（paging spaces），其中512，16保留给交换区。这些设备通过内核PDT（Page Device Table，内存页面分配表）检索，内核中的PDT是一个固定大小的数组。
③ 想达到最大的存储空间1TB，必须用npbi=65,536（或者更高）的参数创建文件系统，而且frag设置为4096。
④ 为达到64G文件大小，文件系统必须用-a bf=true标记创建（或者在smit中选择创建“big file enabled filesystem”，而且需要更改/etc/security/limits文件中对最大文件的限制（默认为2GB）。
2.2.2 查看CPU类型和主频
非常遗憾，AIX 5.1以前的版本没有专门的命令去查看CPU的频率，但通过下面的命令可以看到一些关于CPU情况的信息：
$uname -M
IBM,7028-6C4
这个结果并不是那么明确，你需要“查表”来分析所得的结果。如果安装了bos.pmapi perfagent.tools这个程序集则可以使用：
# which_fileset pmcycles
/usr/bin/pmcycles -> /usr/pmapi/bin/pmcycles bos.pmapi.pmsvcs 5.2.0.0
/usr/pmapi/bin/pmcycles bos.pmapi.pmsvcs 5.2.0.0
$pmcycles → 查看CPU主频
在5.1以上版本这个问题得以解决，直接执行prtconf可以得到我们所需要的关于设备的几乎全部你需要了解的信息：
$prtconf
另外有一个免费的程序可以查看CPU的类型，这就是lsc，可以从以下站点下载（下载后需要先用uncompress解压缩，再用tar解包）：
ftp://ftp.software.ibm.com/aix/tools/perftools/perfpmr/perf53/perf53.tar.Z
2.2.3 HMT，SMT，HT技术
SMT（Simultaneous Multi-Thread，并发多线程）是POWER 5以后芯片的新技术，它支持一个CPU内核同时处理两条指令，因此可以最高达到单一CPU两倍的处理速度（实际测试通常能达到1.3倍，某些应用下可以实现最高1.7倍左右的性能）。平均而言，打开SMT支持（默认）比关闭SMT能提升30%以上的CPU处理能力。SMT的能力来源于CPU中有许多寄存器，但是由于CPU通常在每一时间点只能执行一条指令（即使是流水线方式，某个时间点真正执行占据运算器的也只有一条指令，其他并行执行的指令只能处于解码、寻址等状态），因此大部分寄存器都没有工作，处于闲置。
针对这种情况，IBM特别设计了一种寄存器结构，能够对CPU的处理状态进行跟踪，当发现有闲置的寄存器，而此时另一个线程又可以使用它的时候（恰好需要另一个寄存器，例如一个在执行整数运算，另一个执行浮点运算），就在保持当前线程正常运行的前提下，让另一个线程同时执行（使用另一个寄存器），这样在同一时间，一个CPU就可以处理两个线程的指令。实际上并非如此简单，因为一个RISC CPU通常采用超流水线的方式同时执行多条指令，因此实现SMT需要进行比较复杂的判断，而且也并不能保证CPU永远可以同时执行两个线程，所以通常SMT并不能将性能翻倍，而只可以提高30%左右。
与SMT类似，HMT（Hardware Multi-Thread，硬件多线程）也是试图同时执行多条指令线程的一种技术，但与SMT的不同之处在于HMT必须等当前指令流空闲下来，才能切换到另一条指令线程执行。在CPU执行指令发生中断的时候，就是当前指令流空闲的时候，通常可能原因是指令/数据缓存未命中（由于跳转和地址越界，缓存中没有当前需要执行的指令）。由于HMT对指令是否可并行执行的要求更为苛刻，所以对性能提高并不十分显著。不同多线程技术的区别如图2-6所示。
图2-6 不同的多线程技术区别
在图2-6中，Coarse Gain Threading（粗并行线程方式）是最基本的多线程技术，几乎每种操作系统、硬件都提供对这种功能的支持。在这种方式下，当一个指令流暂时中断（例如等待IO），系统/CPU就可以切换到下一个指令流执行；Fine Gain Threading（精细并行线程方式）是HMT的实现方式，Simultaneous Multi-Threading是SMT或者HT（Hyper Thread，Intel对并发多线程的一种称呼）的实现方式。
IBM的POWER系列CPU从RS64开始支持HMT，到POWER 5开始更增添了对SMT的支持，其中HMT是无条件使用，而SMT则可以通过操作系统开关控制使用或者关闭。
#smtctl -?
smtctl: Usage error : Usage: smtctl [ -m off | on [ -w boot | now]]
-m用于开启或者关闭SMT，-w用于控制此开关是重启动后生效还是现在生效
# smtctl -m off -w now → 关闭SMT
smtctl: SMT is now disabled.
# smtctl → 查看SMT状态
This system is SSMT capable
SMT is currently enabled
SMT boot mod is not set
Processor 0 has 2 SMT threads
SMT thread 0 is bound with processor 0
SMT thread 1 is bound with processor 1
# lsdev -Cc processor → 查看物理CPU状态
proc0 Available 00-00 Processor
proc2 Available 00-02 Processor
# bindprocessor -q → 查看可用的逻辑CPU
The available processors are: 0 1 2 3
# lsattr -El proc0 → 查看CPU参数状态
frequency 1656000000 Processor Speed False
smt_enabled true Processor SMT enabled False
smt_threads 2 Processor SMT threads False
state enable Processor state False
type PowerPC_POWER5 Processor type False
AIX 5.3 SMT off with 1 CPU
Shows one CPU for physical CPU
# sar -P ALL 1 2 → SMT关闭状态
AIX chosin 3 5 00CC1C2C3C40 01/01/70
System configuration: lcpu=1
20:48:21 cpu %usr %sys %wio %idle
20:48:22 3 0 0 0 100
20:48:21 cpu %usr %sys %wio %idle
20:48:22 3 0 0 0 100
- 0 0 0 100
# sar -P ALL 1 2 → SMT开启状态
AIX chosin 3 5 00CC1C2C3C40 01/01/70
System configuration: lcpu=2 ent=1.00
20:36:24 cpu %usr %sys %wio %idle physc %entc
20:36:25 2 50 10 0 70 0.60 60.0
3 30 10 0 70 0.40 40.0
- 80 20 0 0 1.00 100.0