Z13 — это микропроцессор , созданный IBM для своих мэйнфреймов z13 , анонсированных 14 января 2015 года. [2] Изготовлен на заводе GlobalFoundries в Ист-Фишкилл, Нью-Йорк ( бывший собственный завод IBM). [1] IBM заявила, что это самый быстрый микропроцессор в мире, который примерно на 10% быстрее своего предшественника zEC12 в однопоточных вычислениях, [3] но значительно больше при выполнении специализированных задач. [4]
IBM z13 — последний сервер z Systems, поддерживающий работу операционной системы в режиме архитектуры ESA/390. [5] Однако это изменение не затрагивает все 24-битные и 31-битные прикладные программы проблемного состояния, изначально написанные для работы на архитектуре ESA/390.
Чип процессорного блока (чип PU) имеет площадь 678 мм 2 и содержит 3,99 миллиарда транзисторов . Он изготовлен с использованием 22-нм технологии изготовления кремния CMOS на изоляторе IBM , с использованием 17 металлических слоев и поддержкой скорости 5,0 ГГц , что меньше, чем у его предшественника zEC12. [3] [6] Чип PU может иметь шесть, семь или восемь ядер (или «процессорных блоков» на языке IBM) в зависимости от конфигурации. Чип PU упакован в однокристальный модуль, что отличается от предыдущих процессоров мэйнфреймов IBM, которые монтировались на больших многочиповых модулях . Компьютерный ящик состоит из шести микросхем PU и двух микросхем контроллера хранения (SC). [3]
Ядра реализуют CISC z/Architecture с суперскалярным конвейером вне порядка . 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 разделение . Ядра имеют множество других улучшений, таких как новый суперскалярный конвейер, встроенный кэш и коррекция ошибок. [3]
Конвейер инструкций имеет очередь инструкций, которая может выбирать 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 на борту многоканальный контроллер оперативной памяти DDR3 , поддерживающий RAID -подобную конфигурацию для восстановления после сбоев памяти. z13 также включает в себя две шины GX , а также два новых контроллера PCIe третьего поколения для доступа к адаптерам хост-каналов и периферийным устройствам. [3]
Процессор z13 поддерживает новую векторную архитектуру. [7] Добавляется 32 векторных регистра шириной 128 бит каждый; существующие 16 регистров с плавающей запятой накладываются на новые векторные регистры. Новая архитектура добавляет более 150 новых инструкций для работы с данными в векторных регистрах, включая целочисленные, с плавающей запятой и строковые типы данных. Реализация z13 включает два независимых блока SIMD для работы с векторными данными. [8]
Вычислительный ящик состоит из двух кластеров. Каждый кластер состоит из трех микросхем PU и одной микросхемы контроллера хранилища (SC). Несмотря на то, что каждый чип PU имеет 64 МБ кэш-памяти L3, совместно используемую 8 ядрами и другими встроенными объектами, чип SC добавляет 480 МБ кэш-памяти L4 вне кристалла, совместно используемой тремя чипами PU. Два чипа SC добавляют в общей сложности 960 МБ кэш-памяти L4 на каждый блок. Чипы SC также обеспечивают связь между наборами из трех микросхем PU и другими ящиками. Чип SC производится по тому же 22-нм техпроцессу, что и чипы z13 PU, имеет 15 металлических слоев, 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]