کالبدشکافی ایکس‌باکس سری ایکس؛ گشتی در معماری غول مایکروسافت

شاید اسمش خیلی شبیه به نسل قبلی باشه، اما وقتی بحث سخت‌افزار می‌شه، با یه هیولای کاملا متفاوت روبه‌رو هستیم. بیا یه نگاه سریع به مشخصات روی کاغذش بندازیم:

← پردازنده شخصی‌سازی‌شده 8 هسته‌ای AMD بر پایه معماری Zen 2 با فرکانس 3.8 گیگاهرتز.

← پردازنده گرافیکی قدرتمند و سفارشی AMD بر پایه RDNA 2 (با 52 واحد محاسباتی و فرکانس 1825 مگاهرتز).

← 16 گیگابایت حافظه رم از نوع GDDR6.

← یک ترابایت حافظه SSD داخلی با سرعت بالا (با قابلیت اضافه کردن کارت ارتقای یک ترابایتی).

پشتیبانی از پورت HDMI 2.1 با قابلیت خروجی تصویر 8 کیلواهم روی 60 هرتز یا 4 کیلواهم روی 120 هرتز.

درایو نوری 4 کیلواهم UHD Blu-ray برای اجرای دیسک‌های فیزیکی.

← معماری نسل جدید موسوم به Velocity Architecture برای لودینگ‌های فوق‌سریع.

دوران کنسول‌های باریک تموم شده! پرچمدار این نسل ایکس‌باکس با یه هیکل درشت و تپل ظاهر شده که با دیدن اون شبکه توری بزرگ بالای دستگاه، می‌شه فهمید یه سیستم خنک‌کننده جدی اون تو قایم شده.

مساحت پایینی سری ایکس حتی از ایکس‌باکس وان ایکس هم کمتره (البته اگر عمودی بذاریش)، اما از نظر حجم کلی حدود 60 درصد بزرگ‌تر شده. امیدواریم میز تلویزیونت جای کافی برای این برج مشکی‌رنگ داشته باشه.

پشت کنسول هم دریچه‌های هوای بیشتری تعبیه شده، در کنار پورت‌های همیشگی و یه درگاه جدید و مستطیلی‌شکل که مخصوص کارت‌های حافظه ارتقاپذیره.

مایکروسافت یه حرکت خیلی جالب و کاربردی زده؛ بالای هر پورت یه سری برجستگی‌های نقطه‌ای (شبیه خط بریل) قرار داده. این کار باعث می‌شه بتونی بدون نگاه کردن و فقط با لمس انگشتت، پورت‌ها رو تشخیص بدی و کابل رو جا بزنی.

تو این مطلب ما فقط روی برادر بزرگ‌تر تمرکز داریم و قرار نیست دل و روده سری اس (Series S) رو بیرون بریزیم. تمام توجهمون به همین معماری عظیمه.

دسته جدید ایکس‌باکس از نظر ظاهری خیلی شبیه به نسل قبلیه. بزرگ‌ترین تغییراتش اضافه شدن دکمه Share (اشتراک‌گذاری)، یه D-pad (کلید جهت‌دار) جدید و پورت شارژ USB-C هست.

ما قرار نیست تو این بخش دسته رو باز کنیم، چون یه کنسول غول‌پیکر منتظرمونه تا کالبدشکافیش کنیم؛ اما با یه نگاه دقیق به داخلش می‌تونیم ساختار مهندسیش رو بررسی کنیم.

داخل این دسته چهار تا موتور لرزشی (دو تا تو گریپ‌ها و دو تا زیر تریگرها)، مکانیزم فلزی جوی‌استیک‌ها و یه عالمه مدار و کابل ظریف قرار داره که ارتباطات رو برقرار می‌کنن.

اگر این دسته رو با کنترلر دوال‌سنس پلی‌استیشن 5 مقایسه کنی، می‌بینی که سونی دسته‌اش رو کاملا دگرگون کرده، اما مایکروسافت به همون ترکیب برنده قبلی وفادار مونده.

شاید این شباهت برای بعضی طرفدارها خسته‌کننده باشه، اما نقطه قوتش اینه که کنترلرهای جدید با کنسول‌های نسل قبلی مایکروسافت کاملا سازگارن و برعکس.

البته دسته پلی‌استیشن با اون طراحی جدیدش حالا از نظر ارگونومی شباهت‌های زیادی به دسته ایکس‌باکس پیدا کرده. شاید سونی و مایکروسافت بالاخره به یه فرم استاندارد و بی‌نقص برای کنترلرها رسیدن!

دو تا پیچ سبز رنگ و زیبای T8 پشت دستگاه، راه ورود ما به این کنسول هستن. البته مایکروسافت این پیچ‌ها رو زیر برچسب‌ها و یه درپوش مخفی کرده تا کاربرای عادی بهشون دست نزنن.

با این حال، این برچسب‌ها نمی‌تونن جلوی ما رو بگیرن! با باز کردن پیچ‌ها و آزاد کردن چند تا خار پلاستیکی، قاب پشتی جدا می‌شه. می‌شه گفت باز کردنش سخت نیست، ولی کاملا هم دم دست طراحی نشده.

اولین چیزی که تو چشم می‌زنه، یه فن 130 میلی‌متری عظیم‌الجثه‌ست. دسترسی به این فن برای تمیز کردنش خیلی راحته که یه مزیت بزرگ برای تعمیر و نگهداری حساب می‌شه. این فن هوا رو از پایین می‌کشه و از بالا میده بیرون، پس امیدواریم خیلی گرد و خاک توش جمع نشه.

صحبت از فن شد؛ مایکروسافت یه سورپرایز جالب روی این قطعه گذاشته. کلاهخود معروف شخصیت "مستر چیف" (Master Chief) روی بدنه فن حک شده که برای طرفدارهای بازی هیلو (Halo) یه ایسترگ خیلی جذابه!

شاید فکر کنی پایه گرد زیر کنسول رو می‌تونی مثل یه بشقاب پرنده راحت دربیاری، اما اینطور نیست. زیر این پایه هم پیچ‌های بیشتری مخفی شدن که باید باز بشن.

دوست داشتیم می‌تونستیم بی‌خیال این پایه بشیم، چون باز کردن خارهای داخلیش یه مقدار زمان‌بر و رو اعصاب بود.

قطعه بعدی که خارج می‌شه، درایو نوری دستگاهه. در کمال تعجب دیدیم که این دقیقا همون درایو نوری قدیمیه که تو ایکس‌باکس وان اس و وان ایکس استفاده شده بود؛ حتی شماره مدلشون هم یکیه!

آیا این خبر خوبیه؟ هم آره و هم نه (البته بیشتر نه). بررسی‌ها نشون می‌ده که برد داخلی این درایو با مادربرد کنسول جفت (Pair) شده. یعنی اگه درایو بسوزه، نمی‌تونی به همین راحتی یکی دیگه بخری و جاش بندازی.

درست مثل نسل قبلی، تنها راه تعمیر اینه که برد اصلی درایو سوخته رو با هویه از جاش دربیاری و روی یه درایو نوری جدید لحیم کنی تا دستگاه اون رو بشناسه. حالا بیا ببینیم کدوم یکی از این تراشه‌ها وظیفه این جفت‌سازی دردسرساز رو بر عهده داره:

← تراشه MS0DDDSP03 ARM مایکروسافت که احتمالا کنترلر اصلی درایو نوریه.

← درایور 9 کاناله موتور و لنز ساخت Texas Instruments.

با برداشتن درایو نوری، بقیه قطعات داخلی به شکل یه بلوک یکپارچه و عظیم بیرون میان که بیشترش رو سینک‌های خنک‌کننده تشکیل دادن. فکر می‌کنی کالبدشکافی تموم شد؟ تازه اول راهیم!

اگه برات سؤال شده که اون نوار لاستیکی مشکی دور این بلوک برای چیه، باید بگم وظیفه‌اش لرزش‌گیری و عایق صداست. این پدهای نرم جلوی ارتعاشات قطعات رو می‌گیرن تا موقع بازی هیچ صدای اضافه‌ای تمرکزت رو به هم نریزه.

روی این فریم یه سری لیبل راهنما مثل "شاسی مرکزی"، "پاور" و "مسیر کابل برق" حک شده. این نوشته‌ها برای مونتاژ دوباره خیلی به درد می‌خورن، اما جای دفترچه راهنمای تعمیرات رو نمی‌گیرن.

مایکروسافت هیچ فضای اضافه‌ای رو هدر نداده. حجم عظیمی از داخل کنسول به هیت‌سینک‌ها اختصاص داده شده. طراحی حرارتی همیشه بخش مهمی از ساخت کنسول‌هاست و کاملا مشخصه که سری ایکس ساخته شده تا خنک و بی‌صدا بمونه.

تو قسمت جلویی شاسی، یکی از دو برد آنتن وایرلس دستگاه نصب شده. استفاده از دو آنتن مجزا برای اینه که چه کنسول رو ایستاده بذاری و چه خوابیده، ارتباط وای‌فای و کنترلرها بدون قطعی و با بالاترین کیفیت برقرار باشه.

با باز کردن یه جعبه دیگه داخل این شاسی، منبع تغذیه (PSU) رو از مجموعه اصلی جدا می‌کنیم. مسیر اصلی این پاور می‌تونه تا 21.25 آمپر جریان روی 12 ولت خروجی بده که معادل 255 وات توان خالص می‌شه.

با اضافه کردن 60 وات خروجی مربوط به لوازم جانبی، مجموع توان پاور به 315 وات می‌رسه. این مقدار از پاور 245 واتی ایکس‌باکس وان ایکس بیشتره، اما هنوز به پای پاور 350 واتی پلی‌استیشن 5 نمی‌رسه.

دلیل اینکه سونی از پاور قوی‌تری استفاده کرده رو تو کالبدشکافی PS5 بررسی کردیم.

کیفیت ساخت این پاور چطوره؟ با بررسی قطعات متوجه می‌شیم که مایکروسافت از قطعات فشرده و باکیفیتی استفاده کرده و اصلا سعی نکرده برای کاهش هزینه‌ها از قطعات ارزون‌قیمت استفاده کنه.

مثلا برای فیلتر کردن خروجی 12 ولت، به جای خازن‌های الکترولیتی معمولی، از خازن‌های پلیمری استفاده کرده که گرون‌تر هستن اما طول عمر و پایداری خیلی بالاتری دارن.

روی بدنه پاور یه هشدار جالب نوشته شده که می‌گه این دستگاه رو نباید تو ارتفاع بالاتر از 2000 متری سطح دریا استفاده کنی! پس اگه تو کوهستان زندگی می‌کنی حواست باشه.

سری ایکس از طراحی برد دوگانه یا اصطلاحا "ساندویچی" استفاده کرده. اما برخلاف مدل‌های قدیمی که این کار برای کاهش ابعاد انجام می‌شد، اینجا هدف ایجاد فضای بیشتره! یه بلوک آلومینیومی بزرگ بین دو تا برد قرار گرفته تا جریان هوا رو هدایت کنه و قطعات داغ رو خنک نگه داره. حالا بیا ببینیم روی برد اول چه خبره:

← کنترلر ورودی/خروجی پل جنوبی (Southbridge) ساخت مایکروسافت.

← مقایسه‌کننده تفاضلی 4گانه ساخت Texas Instruments.

← کنترلر شبکه اترنت گیگابیتی مدل RTL8111HM ساخت Realtek.

← تراشه CT08E 2020F1 که احتمالا یه مبدل صوتی ساخت Challenge Electronics هست.

رگولاتور خطی با افت ولتاژ پایین (LDO) ساخت ON Semiconductor.

آمپلی‌فایر صوتی 2 واتی کلاس AB ساخت Nuvoton.

← مبدل کاهنده همگام همراه با LDO از برند Richtek.

حالا می‌رسیم به قسمت میانی این ساندویچ: شاسی مرکزی آلومینیومی. وظیفه اصلی این شاسی، جذب گرمای شدید ناشی از بازی‌های سنگینه (به همین خاطر از اون خمیر حرارتی سبز نعنایی برای خنک کردن SSD و پورت توسعه حافظه استفاده کردن).

صحبت از حافظه شد؛ ایکس‌باکس سری ایکس از یه حافظه m.2 2230 NVMe SSD استفاده می‌کنه که در واقع همون درایو یک ترابایتی سفارشی SN530 وسترن دیجیتاله. این درایو از رابط فوق‌سریع PCIe Gen 4.0 بهره می‌بره که یه تکنولوژی کاملا رده‌بالاست.

دیدن اینکه مایکروسافت از درایو قابل تعویض استفاده کرده خوشحال‌کننده‌ست، حتی اگه محدودیت‌های نرم‌افزاری نذارن خودت به راحتی تعویضش کنی.

بیا نگاه دقیق‌تری به قطعاتی بندازیم که این سرعت وحشتناک رو به SSD می‌دن (از پشت برد که چیز خاصی نداره می‌گذریم):

← تراشه حافظه فلش یک ترابایتی NAND ساخت SanDisk.

← کنترلر NVMe SSD با شماره مدل 20-82-10048-A1 ساخت SanDisk.

← آیسی مدیریت انرژی مدل 90430VM330 ساخت شرکت Qorvo.

از اونجایی که این SSD فرم‌فکتور استاندارد m.2 داره، می‌تونیم اون رو به کامپیوترمون وصل کنیم تا محتویات داخلش رو بررسی کنیم.

در واقع، این درایو به طرز عجیبی شبیه همون درایوهایی هست که تو دستگاه‌های جدید مایکروسافت مثل سرفیس‌ها دیده بودیم.

اگر انتظار داشتی که پارتیشن‌بندی این درایو شبیه هارد دیسک‌های ایکس‌باکس‌های قبلی باشه، باید بگیم که کاملا اشتباه می‌کنی و ساختارش فرق کرده.

با اینکه خود درایو SSD قطعه‌ای کاملا استاندارده، اما تجربه‌های قبلی ثابت کرده که مایکروسافت با قفل‌های نرم‌افزاری، ارتقا یا تعویض این درایوها رو تبدیل به یه کابوس می‌کنه. آیا اصلا درایوهای متفرقه رو می‌خونه؟ جواب قطعی وجود نداره، ولی احتمالا نه.

تحقیقات بیشتر ما نشون می‌ده که به خاطر ساختار پیچیده و فرمت اختصاصی، نمی‌تونی به راحتی یه SSD ارزون‌قیمت بازار رو بخری و تو سری ایکس نصب کنی.

با برداشتن آخرین لایه‌های این مجموعه حرارتی، بالاخره به برد اصلی می‌رسیم. اینجا هم پر از خمیر سیلیکونه و قطعات فوق‌العاده مهمی که قلب تپنده کنسول رو تشکیل می‌دن:

← تراشه مجتمع (SoC) ملقب به پروژه اسکارلت (Project Scarlett) که شامل پردازنده 8 هسته‌ای AMD Zen 2 و گرافیک AMD RDNA 2 می‌شه.

← ماژول‌های رم Micron در ظرفیت‌های 1 و 2 گیگابایتی که مجموعا 16 گیگابایت حافظه GDDR6 رو برای پردازش سریع گرافیکی فراهم می‌کنن.

← ماژول‌های فاز قدرت همراه با ماسفت (MOSFET) ساخت Monolithic Power Systems.

← کنترلر چندفازه مجهز به رابط PMBus ساخت همون شرکت قبلی.

لوگوی کوچیک مستر چیف که اینجا هم حک شده.

تراشه NB7NQ621M ساخت ON Semiconductor برای شیفت سطح ولتاژ و تقویت سیگنال خروجی HDMI/DisplayPort با سرعت 12 گیگابیت بر ثانیه.

رگولاتور کاهنده همگام مدل TPS568230 از برند Texas Instruments.

حالا که مادربردها رو برداشتیم، وقتشه یه نگاه دقیق به کل سیستم خنک‌کننده بندازیم. واقعا طراحی این ساندویچ حرارتی جذابه!

اون ماده سبز رنگ نعنایی، همون خمیر حرارتی (Thermal Putty) هست که گرما رو با سرعت بالایی از قطعات جذب می‌کنه.

در سمت چپ تصویر: پره‌های هیت‌سینک گرما رو از محفظه بخار مسی (Vapor Chamber) می‌گیرن و فن هوا رو از پایین به داخل می‌کشه تا بین این پره‌ها جریان پیدا کنه.

در مرحله بعد: این فریم فلزی در کنار صفحه مسی، هم به عنوان سپر الکترومغناطیسی (EM Shield) عمل می‌کنه و هم از طریق پدهای حرارتی، گرمای ماژول‌های تنظیم ولتاژ رو دفع می‌کنه.

شاسی مرکزی آلومینیومی: این قطعه هم استحکام فریم رو بالا می‌بره، هم به شیلدینگ کمک می‌کنه و هم انتقال حرارت بین دو برد رو به حداکثر می‌رسونه.

در نهایت در سمت راست: یه شیلد فلزی دیگه شبیه قفس فارادی قرار داره که از مادربرد دوم در برابر تداخل الکترومغناطیسی محافظت می‌کنه و هم‌زمان اجازه عبور هوا رو می‌ده.

درسته که این دستگاه قدرتمندترین کنسول بازی مایکروسافته، اما از نظر حجم طراحی داخلی انگار با یه کولر گازی طرفیم که توش کارت گرافیک گذاشتن! فوق‌العاده‌ست.

طراحی ماژولار و راحت این کنسول تا حدودی زیر سایه قفل‌های نرم‌افزاری قرار گرفته. تست‌های ما نشون داد که تعویض درایو نوری و حافظه SSD تو بهترین حالت یه کار دردسرسازه و ممکنه کلا کنسولت رو غیرقابل استفاده کنه.

پیدا کردن دو تا ایسترگ از مستر چیف داخل این ماشین بازی خیلی حس خوبی داشت. حالا وقتشه ببینیم این برج پرقدرت تو آزمون تعمیرپذیری چه امتیازی می‌گیره.

ایکس‌باکس سری ایکس امتیاز خوب 7 از 10 رو در مقیاس تعمیرپذیری می‌گیره (امتیاز 10 به معنی راحت‌ترین حالت تعمیر است):

← برای باز کردن کامل کنسول به ابزارهای خیلی کمی نیاز داری.

← تمام پیچ‌های دستگاه از نوع استاندارد ستاره‌ای T8 هستن و خبری از پیچ‌های عجیب‌وغریب نیست.

← طراحی ماژولار باعث می‌شه بتونی فن، درایو نوری، پاور و بردهای وایرلس رو به راحتی تعویض کنی.

← حافظه SSD یه قطعه ماژولار و نسبتا استاندارده، اما برای رسیدن بهش باید بخش زیادی از کنسول رو کلا باز کنی.

← قفل‌های نرم‌افزاری مایکروسافت، تعمیر قطعات حیاتی مثل درایو نوری رو به شدت پیچیده و محدود کرده. اگر این کالبدشکافی برات جالب بود و دوست داری دوستات هم با شاهکار مهندسی مایکروسافت بیشتر آشنا بشن، حتما لینک این مطلب رو از آیسی‌مدار براشون بفرست!