IBM z13s Technical Manual page 6

2.2.4 CPC drawer power . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
2.3 Single chip modules . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
2.3.1 Processor units and system control chips. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
2.3.2 Processor unit (PU) chip . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
2.3.3 Processor unit (core). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
2.3.4 PU characterization. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
2.3.5 System control chip. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
2.3.6 Cache level structure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
2.4 Memory . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
2.4.1 Memory subsystem topology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
2.4.2 Redundant array of independent memory. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
2.4.3 Memory configurations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
2.4.4 Memory upgrades . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
2.4.5 Preplanned memory . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
2.5 Reliability, availability, and serviceability. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64
2.5.1 RAS in the CPC memory subsystem . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64
2.5.2 General z13s RAS features . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65
2.6 Connectivity. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65
2.6.1 Redundant I/O interconnect . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67
2.7 Model configurations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69
2.7.1 Upgrades . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71
2.7.2 Concurrent PU conversions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72
2.7.3 Model capacity identifier . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72
2.7.4 Model capacity identifier and MSU values . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73
2.7.5 Capacity BackUp . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74
2.7.6 On/Off Capacity on Demand and CPs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76
2.8 Power and cooling. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77
2.8.1 Power considerations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77
2.8.2 High-voltage DC power . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78
2.8.3 Internal Battery Feature . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78
2.8.4 Power capping . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78
2.8.5 Power Estimation tool . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78
2.8.6 Cooling requirements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79
2.9 Summary of z13s structure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79
Chapter 3. Central processor complex system design . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81
3.1 Overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82
3.2 Design highlights . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82
3.3 CPC drawer design . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84
3.3.1 Cache levels and memory structure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84
3.3.2 CPC drawer interconnect topology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87
3.4 Processor unit design . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88
3.4.1 Simultaneous multithreading. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89
3.4.2 Single-instruction multiple-data . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90
3.4.3 Out-of-order execution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92
3.4.4 Superscalar processor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95
3.4.5 Compression and cryptography accelerators on a chip . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95
3.4.6 Decimal floating point accelerator . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96
3.4.7 IEEE floating point . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97
3.4.8 Processor error detection and recovery . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97
3.4.9 Branch prediction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98
3.4.10 Wild branch . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98
3.4.11 Translation lookaside buffer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99
iv
IBM z13s Technical Guide