IBM z13

z13は、 IBMが2015年1月14日に発表したz13メインフレームコンピュータ用に作られたマイクロプロセッサです。 ^[2] GlobalFoundriesのニューヨーク州イーストフィッシュキル製造工場（以前はIBMの自社工場）で製造されています。 ^[1] IBMは、これが世界最速のマイクロプロセッサであり、一般的なシングルスレッドコンピューティングでは前身のzEC12よりも約10％高速であると述べていますが、 ^[3]特殊なタスクを実行する場合はさらに大幅に高速です。^[4]

IBM z13は、ESA/390アーキテクチャモードでのオペレーティングシステムの実行をサポートする最後のz Systemsサーバーです。^[5]ただし、もともとESA/390アーキテクチャで実行するように作成された24ビットおよび31ビットの問題状態アプリケーションプログラムはすべて、この変更の影響を受けません。

プロセッサユニットチップ（PUチップ）の面積は678 mm ²で、39億9000万個のトランジスタが含まれています。これはIBMの22 nm CMOS シリコンオンインシュレータ 製造プロセスを使用して製造され、17の金属層を使用し、5.0  GHzの速度をサポートしていますが、これは前身のzEC12よりも低いものです。^{[3] [6]} PUチップは、構成に応じて6、7、または8つのコア（IBMの用語では「プロセッサユニット」）を有効にすることができます。PUチップはシングルチップモジュールにパッケージ化されており、大規模なマルチチップモジュールに搭載されていたIBMの以前のメインフレームプロセッサとは異なります。コンピュータドロワーは、6つのPUチップと2つのストレージコントローラ（SC）チップで構成されています。^[3]

コアは、スーパースカラー、アウトオブオーダーパイプラインを備えたCISC z/Architectureを実装しています。トランザクションメモリに関連する機能や、双方向同時マルチスレッド（SMT）、139個の新しいSIMD命令、データ圧縮、改良された暗号化、論理パーティショニングなどの新機能を備えています。コアには、新しいスーパースカラーパイプライン、オンチップキャッシュ設計、エラー訂正など、他にも数多くの機能強化が施されています。^[3]

命令パイプラインには、1サイクルあたり6命令をフェッチし、1サイクルあたり最大10命令を発行できる命令キューがあります。各コアには、プライベート96KB L1 命令キャッシュ、プライベート128KB L1データキャッシュ、プライベート2MB L2 キャッシュ命令キャッシュ、プライベート2MB L2データキャッシュがあります。さらに、 eDRAMに実装された64MBの共有L3キャッシュがあります。^[3]

z13チップには、メモリ障害からの回復のためのRAIDのような構成をサポートするオンボードのマルチチャネルDDR3 RAM メモリコントローラが搭載されています。また、z13には、ホストチャネルアダプタと周辺機器にアクセスするための2つのGXバスと2つの新しいGen 3 PCIeコントローラも含まれています。^[3]

z13 プロセッサは、新しいベクトル機能アーキテクチャをサポートしています。^[7] 32 個のベクトルレジスタが追加され、それぞれ 128 ビット幅です。既存の 16 個の浮動小数点レジスタは、新しいベクトルレジスタにオーバーレイされます。新しいアーキテクチャでは、整数、浮動小数点、文字列データ型を含むベクトルレジスタのデータを操作するための 150 を超える新しい命令が追加されています。z13 実装には、ベクトルデータを操作するための 2 つの独立したSIMDユニットが含まれています。^[8]

コンピューティングドロワーは 2 つのクラスターで構成されています。各クラスターは 3 つの PU チップと 1 つのストレージ コントローラー チップ (SC チップ) で構成されています。各 PU チップには 8 つのコアとその他のオンダイ ファシリティで共有される 64 MB の L3 キャッシュがありますが、SC チップは 3 つの PU チップで共有される 480 MB のオフダイL4キャッシュを追加します。2 つの SC チップにより、ドロワーあたり合計 9​​60 MB の L4 キャッシュが追加されます。SC チップは、3 つの PU チップ セット間の通信や他のドロワーとの通信も処理します。SC チップは、z13 PU チップと同じ 22 nm プロセスで製造され、15 の金属層を持ち、サイズは 28.4 × 23.9 mm (678 mm ² )、71 億個のトランジスタで構成され、CP チップの半分のクロック周波数で動作します。^{[3] [6]}