z13 — микропроцессор , разработанный IBM для своих мэйнфреймовых компьютеров z13 , анонсированный 14 января 2015 года. [2] Произведен на заводе GlobalFoundries в Ист-Фишкилле, штат Нью-Йорк (ранее собственный завод IBM). [1] IBM заявила, что это самый быстрый микропроцессор в мире, который примерно на 10% быстрее своего предшественника zEC12 в общих однопоточных вычислениях, [3] но значительно быстрее при выполнении специализированных задач. [4]
IBM z13 — последний сервер z Systems, поддерживающий работу операционной системы в режиме архитектуры ESA/390. [5] Однако все 24- и 31-разрядные прикладные программы с проблемным состоянием, изначально написанные для работы в архитектуре ESA/390, не затронуты этим изменением.
Микросхема процессорного блока (чип PU) имеет площадь 678 мм2 и содержит 3,99 миллиарда транзисторов . Она изготовлена с использованием 22-нм CMOS- процесса производства IBM «кремний на изоляторе» , с использованием 17 металлических слоев и поддержкой скоростей 5,0 ГГц , что меньше, чем у ее предшественника zEC12. [3] [6] Микросхема PU может иметь шесть, семь или восемь ядер (или «процессорных блоков» на языке IBM) в зависимости от конфигурации. Микросхема PU упакована в однокристальный модуль, что является отходом от предыдущих процессоров мэйнфреймов IBM, которые монтировались на больших многокристальных модулях . Компьютерный ящик состоит из шести микросхем PU и двух микросхем контроллера хранения (SC). [3]
Ядра реализуют CISC z/Architecture с суперскалярным , внеочередным конвейером . Он имеет возможности, связанные с транзакционной памятью , и новые функции, такие как двусторонняя одновременная многопоточность (SMT), 139 новых инструкций SIMD , сжатие данных , улучшенная криптография и логическое разбиение . Ядра имеют множество других усовершенствований, таких как новый суперскалярный конвейер, дизайн кэша на кристалле и исправление ошибок. [3]
Конвейер инструкций имеет очередь инструкций, которая может извлекать 6 инструкций за цикл; и выдавать до 10 инструкций за цикл. Каждое ядро имеет частный кэш инструкций L1 объемом 96 КБ , частный кэш данных L1 объемом 128 КБ, частный кэш инструкций L2 объемом 2 МБ и частный кэш данных L2 объемом 2 МБ. Кроме того, имеется общий кэш L3 объемом 64 МБ, реализованный в eDRAM . [3]
Чип z13 имеет встроенный многоканальный контроллер памяти DDR3 RAM , поддерживающий конфигурацию RAID для восстановления после сбоев памяти. Z13 также включает две шины GX , а также два новых контроллера PCIe Gen 3 для доступа к адаптерам каналов хоста и периферийным устройствам. [3]
Процессор z13 поддерживает новую архитектуру векторных объектов. [7] Он добавляет 32 векторных регистра, каждый шириной 128 бит; существующие 16 регистров с плавающей точкой накладываются на новые векторные регистры. Новая архитектура добавляет более 150 новых инструкций для работы с данными в векторных регистрах, включая целые, с плавающей точкой и строковые типы данных. Реализация z13 включает два независимых блока SIMD для работы с векторными данными. [8]
Вычислительный блок состоит из двух кластеров. Каждый кластер состоит из трех чипов PU и одного чипа контроллера хранения (чип SC). Несмотря на то, что каждый чип PU имеет 64 МБ кэша L3, совместно используемого 8 ядрами и другими встроенными функциями, чип SC добавляет 480 МБ кэша L4 вне кристалла , совместно используемого тремя чипами PU. Два чипа SC добавляют в общей сложности 960 МБ кэша L4 на каждый блок. Чипы SC также управляют связью между наборами из трех чипов PU и другими блоками. Чип SC производится по тому же 22-нм процессу, что и чипы z13 PU, имеет 15 металлических слоев, имеет размеры 28,4 × 23,9 мм (678 мм 2 ), состоит из 7,1 миллиарда транзисторов и работает на половине тактовой частоты чипа CP. [3] [6]