کالبدشکافی مایکروسافت سرفیس استودیو: جراحی هیولای ۲۸ اینچی و مکانیزم لولای جادویی

این دستگاه شاید یه کیس گیمینگ نباشه، اما پر از قطعات و مشخصات هیجان‌انگیزه که آدم رو وسوسه می‌کنه:

← صفحه‌نمایش 28 اینچی قابل‌تنظیم PixelSense با رزولوشن 4500 در 3000 (تراکم 192 DPI) — پشتیبانی از پروفایل‌های رنگی sRGB، DCI-P3 و Vivid، به همراه قابلیت لمس 10 نقطه‌ای هم‌زمان.

← پردازنده نسل 6 اینتل Core i5 یا Core i7 با گزینه‌های رم 8، 16 و 32 گیگابایتی.

← پردازنده گرافیکی NVIDIA GeForce GTX 965M (همراه با 2 گیگابایت رم GDDR5) یا مدل قدرتمندتر GTX 980M (همراه با 4 گیگابایت رم GDDR5).

← گزینه‌های حافظه ذخیره‌سازی هیبریدی 1 و 2 ترابایتی.

وای‌فای 802.11ac / بلوتوث 4.0 / و گیرنده داخلی بی‌سیم ایکس‌باکس.

← پشتیبانی کامل از قلم (Surface Pen) و سرفیس دایال (Surface Dial).

با وزنی حدود 9.5 کیلوگرم، جابه‌جا کردن این غول اصلا کار راحتی نیست؛ اما مکانیزم لولاش انقدر جذابه که فقط با فشار یه انگشت، صفحه‌نمایش تا زاویه 20 درجه پایین میاد.

این زاویه 20 درجه بی‌دلیل انتخاب نشده؛ علاوه بر اینکه ایده‌آل‌ترین حالت برای نقاشی و انیمیشن‌سازیه، شیبش جوریه که نمی‌تونی لیوان قهوه‌ات رو روش بذاری، در نتیجه خطر ریختن مایعات روی دستگاه به حداقل می‌رسه!

صفحه‌نمایش نقطه قوت اصلی این کامپیوتره، اما قبل از اینکه بریم سراغش، بهتره نگاهی به درگاه‌های ارتباطی بندازیم. از چپ به راست این پورت‌ها رو داریم: چهار عدد پورت USB 3.0 جک شبکه اترنت گیگابیتی و ورودی کابل برق پورت Mini DisplayPort شیار کارت‌خوان SD و جک 3.5 میلی‌متری صدا

در همین حین، روی حاشیه پایینی صفحه‌نمایش یه نوار پهن از شبکه‌های اسپیکر دیده می‌شه؛ جلوتر می‌بینیم که پشت این سوراخ‌ها چه خبره.

راستی، یه مجموعه کامل از سنسورها هم بالای پنل تعبیه شده که شامل دوربین تشخیص چهره با پروژکتور مادون قرمز، یه وب‌کم 5 مگاپیکسلی و دو تا میکروفون می‌شه.

ظاهر دستگاه رو به اندازه کافی بررسی کردیم؛ وقتشه ببینیم اون تو چه خبره. سرفیس استودیو رو به پشت می‌خوابونیم و پایه رو چک می‌کنیم تا راه نفوذ رو پیدا کنیم.

دورتادور پنل پایینی رو دریچه‌های تهویه هوا پوشونده و تو هر چهار گوشه، پایه‌های لاستیکی گردی قرار دارن که زیر هر کدومشون یه پیچ Torx مخفی شده.

دو تا پیچی که تو گوشه‌های جلویی قرار دارن از نوع فوق‌بلند هستن. با توجه به اینکه شرکت‌ها این روزا کلا با پیچ‌های قابل دیدن مشکل دارن، همین که مایکروسافت از پیچ زیر پایه‌ها استفاده کرده عالیه و خیلی بهتر از اینه که کل پایه رو با چسب پلمپ می‌کرد.

بعد از باز کردن پیچ‌ها، کاور سنگین پایینی همچنان با چند تا گیره پلاستیکی محکم سر جاش مونده. پس یه کم زور بازو قاطیش می‌کنیم تا گیره‌ها آزاد بشن. و به همین راحتی، وارد محفظه پردازشی سرفیس استودیو می‌شیم.

با برداشتن کاور پشتی، یه دنیای شلوغ از قطعات الکترونیکی خودنمایی می‌کنه...

...البته هنوز به بیشتر این قطعات دسترسی مستقیمی نداریم و باید لایه‌به‌لایه پیش بریم.

برای باز کردن قطعات این بخش باید یه ترتیب خیلی دقیق و کمی خطرناک رو رعایت کنیم. اول از همه باید دو تا فن رو دربیاریم، اما سیم‌های اونا زیر شاسی میانی گیر کردن. یعنی تا شاسی میانی باز نشه، نمی‌تونیم کار رو جلو ببریم.

وقتی شاسی میانی رو بلند می‌کنیم، می‌بینیم که یه اسپیکر هم بهش متصله و تازه یه سیم سوم هم اون رو به مادربرد وصل نگه داشته. این حجم از سیم‌کشی‌های تو در تو واقعا دست‌وپاگیره و کار کالبدشکافی رو یه‌کم پیچیده می‌کنه.

با کمی کلنجار رفتن، بالاخره موفق می‌شیم هر دو فن مکنده براش‌لس (Brushless) ساخت شرکت Delta رو بیرون بکشیم. این دو تا فن اندازه‌های کاملا متفاوتی دارن. احتمالا یکی از اونا مخصوص پردازنده مرکزی (CPU) و اون یکی مخصوص پردازنده گرافیکی (GPU) طراحی شده؛ که اگه این‌طور باشه، ایده خیلی خفنیه. با قطع کردن کابل اسپیکر، در نهایت شاسی میانی به همراه اسپیکر متصل بهش کاملا جدا می‌شه.

نکته جالب اینجاست که خود اسپیکر با استفاده از واشرهای لاستیکی خاصی مهار شده تا لرزش‌های صدا به بدنه منتقل نشه؛ یه طراحی که خیلی شبیه استانداردهای سخت‌گیرانه اپله.

بالاخره به دل‌وروده اصلی دستگاه رسیدیم. این پایه پر از قطعات پردازشیه، اما برای دیدن جزئیات بیشتر باید یکم عمیق‌تر بشیم.

بریم سراغ اصل کاری‌ها! اول از همه با بخش پرسرعت حافظه ذخیره‌سازی شروع می‌کنیم: یه حافظه استاندارد 64 گیگابایتی از نوع SanDisk M.2 SSD که خوشبختانه قابلیت تعویض داره. روی این برد قطعات زیر رو پیدا کردیم:

← ماژول حافظه فلش SanDisk 05466 032G 32 GB NAND (دو عدد برای مجموع 64 گیگابایت حافظه)

← کنترلر اس‌اس‌دی بدون دی‌رم Silicon Motion SATA III 6 Gb/s

← آیسی مدیریت تغذیه Texas Instruments

خیلی جالبه که طراحان تصمیم گرفتن به جای استفاده از چهار تا چیپ 16 گیگابایتی، فقط از دو تا چیپ 32 گیگابایتی استفاده کنن؛ به همین خاطر دو تا پد لحیم‌کاری روی برد کاملا خالی مونده.

اگه اتفاقی چند تا ماژول حافظه فلش و یه هیتر هوای گرم تو دست‌وبالت داری، این کنترلر SSD به راحتی می‌تونه از چهار تا چیپ فلش NAND پشتیبانی کنه و می‌تونی ظرفیتش رو ببری بالا!

تو قدم بعدی، سینک حرارتی بزرگ و براق دستگاه رو با احتیاط بیرون می‌کشیم. یه پایه فاصله‌انداز بلند، شبیه قطعاتی که تو آی‌مک استفاده می‌شه، این سیستم خنک‌کننده رو سر جاش محکم نگه داشته. این هیت‌سینک با وجود ابعاد نسبتا جمع‌وجورش، توان خنک‌کنندگی بالایی رو ارائه می‌ده:

لوله‌های حرارتی (Heat Pipes) حرارت رو از روی هر دو پردازنده (CPU و GPU) می‌گیرن و به سمت رادیاتورهای خروجی هدایت می‌کنن؛ هر کدوم از این رادیاتورها یه فن اختصاصی دارن تا هوای داغ رو به بیرون شوت کنن.

فن پردازنده مرکزی (CPU) چون دقیقا روی رادیاتور قرار نگرفته، هوا رو از طریق یه کانال پلاستیکی مخصوص به سمت بیرون هدایت می‌کنه.

فن گرافیک (GPU) ابعاد بزرگ‌تری داره و رادیاتور اون به یه لوله حرارتی اضافه مجهزه که بین هر دو پردازنده مشترکه. این طراحی هوشمندانه باعث می‌شه بار حرارتی بین بخش‌های مختلف بالانس بشه.

به نظر می‌رسه مایکروسافت از نظر سیستم خنک‌کننده خیلی پیشرفت کرده و دستگاه‌هاش حالا خیلی خنک‌تر از مدل‌های داغ سال‌های گذشته کار می‌کنن.

خبر خوب اینه که تو این پایه کوچیک، یه کانکتور استاندارد هارد دیسک ساتا (SATA) تعبیه شده و دقیقا همون‌جا یه هارد دیسک استاندارد لپ‌تاپی بهش وصله.

با اینکه رسیدن به این قطعه کمی زحمت داشت، اما خب خیالت راحته که تو این کامپیوتر چند هزار دلاری، قابلیت ارتقای فضای ذخیره‌سازی کاملا در نظر گرفته شده.

این هارد دیسک قطعه خیلی عجیب‌وغریبی نیست؛ مشخصات این درایو 2.5 اینچی لپ‌تاپی رو ببین: هارد دیسک یک ترابایتی Seagate Spinpoint M8 با سرعت 5400 دور در دقیقه و رابط SATA 3.0 Gb/s.

بله، در کمال تعجب دیتاشیت نشون می‌ده که این درایو از رابط قدیمی‌تر SATA II استفاده می‌کنه! برای یه سیستم مدرن یه‌کم ناامیدکننده‌ست، اما احتمالا بشه با یه درایو پرسرعت SATA III جایگزینش کرد (البته باید تست‌های سرعت رو روش انجام داد تا مطمئن بشیم).

سرفیس استودیو نه‌تنها یه شیار کارت‌خوان SD داره، بلکه این قطعه روی یه مدار چاپی ماژولار و جداگانه سوار شده! روی این برد کوچیک، قطعات زیر هم دیده می‌شن:

← کنترلر کارت‌خوان SD مدل Realtek RTS5314

← حافظه فلش سریال Macronix 1 Mb CMOS

← سوییچ دیتای ON Semiconductor FSA644UCX 1.5 Gbps SPDT 4-lane

حالا می‌رسیم به منبع تغذیه (پاور) و اون رو بیرون می‌کشیم. این پاور یه واحد سفارشی ساخت شرکت Lite-On هست که از ولتاژ دوگانه (100 تا 240 ولت) پشتیبانی می‌کنه.

جالب اینجاست که منبع تغذیه برای خودش یه فن خنک‌کننده کوچیک و داخلی داره؛ انگار داریم طراحی‌های سنگین قدیمی رو دوباره می‌بینیم. در کل، با یه منبع تغذیه قدرتمند، بزرگ و به شدت عایق‌بندی‌شده طرفیم. بریم سراغ چیپ‌های روی بردش:

شناسایی آیسی‌ها:

← کنترلر یکسوساز همگام دوگانه NXP Semiconductor TEA1995T

← سنسور دمای دیجیتال STMicroelectronics STTS751-0DP3F

دیگه چیزی نمونده تا به خود مادربرد برسیم. بوی فایبرگلاس و مس به مشام می‌رسه! اما یه قطعه کوچیک هنوز سر راهمون قرار داره: جک هدفون.

با اینکه این روزا شرکت‌ها دارن جک هدفون رو منقرض می‌کنن، دیدنش اینجا حس خوبی داره؛ هرچند که جاش اون پشت خیلی بد مسیره و برای وصل کردن هندزفری یا باید کل دستگاه رو بچرخونی یا از یه آینه کمک بگیری!

نکته مهم‌تر اینه که این جک کاملا ماژولاره؛ پس اگه خراب بشه، با کمی حوصله می‌تونی خیلی راحت تعویضش کنی. با برداشتن این قطعه، مادربرد رسما آزاد می‌شه! بریم سراغ بررسی چیپ‌های این برد.

روی بخش بالایی مادربرد، این مدارها و آیسی‌ها قرار گرفتن:

← پردازنده اینتل Core با 6 مگابایت کش و فرکانس تا 3.50 گیگاهرتز

← هشت عدد رم 512 مگابایتی Samsung DDR4 (4 گیگابایت در این سمت و 4 گیگابایت دیگه تو سمت مخالف)

← پردازنده گرافیکی Nvidia GeForce 965M

← کنترلر هاب پلتفرم اینتل (Intel Platform Hub Controller)

کنترلر فاز 3+3+1 مدل ON Semiconductor

ماژول امنیتی Infineon 9665 TT 2.0 TPM و آیسی Infineon 0812ND HBE613

← حافظه فلش سریال 128 مگابایتی Winbond

و اما چیپ‌های سمت دوم برد:

← چهار عدد رم گرافیکی 512 مگابایتی SK Hynix H5GC4H24AJR GDDR5 (مجموعا 2 گیگابایت)

← هشت عدد حافظه رم 512 مگابایتی Samsung K4A4G085WE-BCPB DDR4 (برای تکمیل ظرفیت 8 گیگابایتی)

← حافظه فلش سریال Winbond W25X40CL

← کنترلر ورودی/خروجی ITE IT8527VG

کدک صوتی Realtek ALC3269

کنترلر شبکه گیگابیت اترنت اینتل

← تقویت‌کننده عملیاتی دوگانه Texas Instruments LM358A

ادامه شناسایی آیسی‌های روی مادربرد:

← سنسور دمای دیجیتال STMicroelectronics STTS751

← آمپلی‌فایر صوتی کلاس D مدل Goodix TFA9890A

← مانیتور ولتاژ/جریان 13 بیتی Texas Instruments INA3221

← کنترلر چندفازی Richtek RT8813A PWM

کنترلر کاهنده همگام دو کاناله Richtek RT6575D DC-DC

کنترلر تک‌فاز Richtek RT8171C مخصوص پردازنده اینتل

← آیسی تامین برق حافظه رم Richtek RT8231B DDR

همون‌طور که قول داده بودیم، وقتشه برگردیم سراغ اون پنل شیشه‌ای عظیم 28 اینچی. کار سختی در پیش داریم! چون نمی‌دونیم مایکروسافت از چه نوع چسبی استفاده کرده، اول کار دو تا iOpener گرم‌شده رو روش می‌ذاریم تا چسب‌ها کاملا نرم بشن.

بعد از کلی کشیدن غلتک مخصوص باز کردن آی‌مک، متوجه می‌شیم که چسبش نه به سختی چسب سرفیس پرو هست و نه به راحتی چسب آی‌مک باز می‌شه؛ یه چیزی بین این دوتاست. با اینکه باز کردنش کمی قلق داره و زحمت می‌خواد، اما غیرممکن نیست.

اما مشکل اینجاست که بعد از بریدن چسب‌ها، شیشه تکون نمی‌خوره! انگار چند تا پیچ مخفی اون وسط پنل هست که هنوز بازشون نکردیم. اما کجان؟

فعلا بی‌خیال پنل می‌شیم و تمرکزمون رو می‌ذاریم روی قسمت لولا، تا شاید از اونجا راهی برای باز کردن نمایشگر پیدا کنیم. چون ابزار خاصی برای این کار نداشتیم، کاور لولا رو با دست و کمی زور زدن از پشت نمایشگر جدا کردیم. این کاور با کلی گیره کوچیک نگه داشته شده و خبری از چسب یا پیچ نیست. زیر این کاور، دو تا آنتن، کلی فنر قدرتمند و یه عالمه پیچ جا خوش کردن.

این مکانیزم پیچیده فنرهاست که اجازه می‌ده صفحه‌نمایش غول‌پیکر دستگاه با یه لمس کوچیک، از حالت عمودی به حالت تقریبا افقی دربیاد و بالانس بمونه.

باز کردن پیچ‌های لولا مثل بازی رولت روسی می‌مونه؛ بعضی‌هاشون فنر دارن و تحت فشارن، بعضی‌ها هم نه! ما شانسمون رو امتحان کردیم و موفق شدیم پیچ‌های درستی رو باز کنیم تا لولا بدون پرتاب شدن فنرهاش به بیرون، از پنل جدا بشه.

مسیر طولانی رو اومدیم، اما به نظر می‌رسه تعویض کامل صفحه‌نمایش یکی از ساده‌ترین کارها تو این دستگاه باشه. این خبر خوبیه برای اونایی که ممکنه با استفاده خشن از سرفیس دایال به اسکرین آسیب بزنن. با جدا شدن پنل و پایه، همچنان با یه سخت‌افزار سنگین روبه‌رو هستیم که هنر مهندسی مایکروسافت رو به رخ می‌کشه.

روی نوار بالایی لولا، دو تا فنر محکم، یه پیچ تنظیم برای کالیبراسیون تو مرکز، و چهار تا کابل فلت تصویر قرار داره که از داخل بازوهای لولا عبور می‌کنن و به پشت نمایشگر وصل می‌شن.

داخل پایه دستگاه هم، انتهای دیگه بازوها توسط دو تا فنر کششی مهار شدن؛ این مکانیزم دقیقا شبیه چیزیه که تو درهای کرکره‌ای و اتوماتیک گاراژها استفاده می‌شه!

با جدا شدن بخش لولا، پنل نمایشگر خیلی تمیز از قاب پشتیش جدا می‌شه. پشت این قاب یه جفت صفحه فلزی نامتقارن شبیه بال پروانه چسبیده شده که احتمالا نقش استحکام‌بخش و یا وزنه تعادل رو برای مهار کردن این پنل شیشه‌ای عظیم بازی می‌کنن.

روی قاب پشتی یه برد مربوط به دکمه‌ها، دو تا اسپیکر و یه عالمه سوراخ مشبک وجود داره که تعدادشون خیلی بیشتر از چیزیه که واقعا نیاز بوده!

طراحی سوراخ‌های اضافی انگار این روزا به یه ترند تبدیل شده.

پشت پنل نمایشگر، نیمه دوم مادربرد رو پیدا کردیم! باورتون می‌شه؟ تعداد مدارهای مجتمع (آیسی‌ها) این قسمت خیلی بیشتر از پایه‌ی پردازشی دستگاهه. اینم از مهم‌ترین آیسی‌های این بخش:

← درایور و مبدل افزاینده Monolithic Power Systems MP3387LLED (چهار عدد)

← آیسی Microsoft X904169 05 CL1631 T518907.1 (شش عدد) - احتمالا کنترلر تاچ

← آیسی Microsoft X904163 01 CL1634 4C39290-01 (دو عدد) - احتمالا کنترلر تاچ

← حافظه فلش سریال Macronix NOR (دو عدد)

پردازنده 32 بیتی Atmel ARM

آیسی Novatech NT96131QG-46 - احتمالا کنترلر دوربین

← حافظه فلش سریال 2 مگابیتی Winbond W25X20CL NOR (دو عدد)

ادامه شناسایی آیسی‌های پنل:

← آیسی ناشناس QIC1832-B98B (احتمالا بافر گامای قابل‌برنامه‌ریزی)

← سنسور دمای دیجیتال STMicroelectronics STTS751-1DP3F

← رگولاتور LDO سه آمپری Richtek RT9059GQW

← مقایسه‌کننده ولتاژ Texas Instruments TLV3011

مبدل کاهنده همگام Monolithic Power Systems NB671GQ6 A

مبدل DC-DC مدل Monolithic Power Systems

← سوییچ آنالوگ Texas Instruments SN74LVC1G3157 SPDT

و بقیه قطعات جانبی روی این برد بزرگ:

← کنترلر هاب یو‌اس‌بی Genesys Logic USB 3.1

← آمپلی‌فایر صوتی کلاس D با راندمان بالا مدل NXP (دو عدد)

← چیپ کمبو Marvell (شامل WLAN + BT4.0 + NFC)

← آیسی Mediatek MT7600UAN (احتمالا پردازنده مجتمع وای‌فای)

آیسی مدیریت تغذیه نمایشگر Silicon Mitus SM4142A

آیسی MegaChips F216 (احتمالا کنترلر تایمینگ تصویر)

آخرین قطعه‌ای که از روی نمایشگر جدا می‌شه، نوار سنسورهاست که شامل میکروفون‌ها، پروژکتور مادون قرمز، دوربین مخصوص قابلیت Windows Hello و البته وب‌کم 5 مگاپیکسلی دستگاهه.

باز هم آیسی‌های بیشتر تو بخش سنسورها:

← بافر مرجع ولتاژ MaxLinear iML2811

← حافظه فلش 512 کیلوبیتی Macronix MX25L512ZUI-12G NOR

← حافظه 16 کیلوبیتی Rohm BR24T16-W EEPROM

← حافظه 32 کیلوبیتی STMicroelectronics M24C32-W EEPROM (احتمالی)

مبدل DC-DC افزاینده Maxim Integrated MAX17112 برای LCD

نظارت‌گر جریان Texas Instruments TPS3808G12

← مبدل‌های DC-DC مدل Monolithic Power Systems NB671LBGQ و NB671GQ

حسابی رفتیم تو عمق سرفیس استودیو و اینم از تمام قطعاتی که از توش کشیدیم بیرون! واقعا مجموعه پیچیده، شلوغ و جذابی بود.

کالبدشکافی مایکروسافت سرفیس استودیو نشون داد که طراحی یه کامپیوتر همه‌کاره با چنین مکانیزم لولای خفنی، چقدر نیاز به مهندسی دقیق داره. با اینکه دسترسی به پایه و تعویض قطعاتی مثل هارد دیسک و SSD ماژولار بدون دست زدن به نمایشگر امکان‌پذیره، اما لحیم بودن پردازنده گرافیکی، پردازنده مرکزی و حتی رم روی مادربرد، یه نقطه ضعف بزرگ برای ارتقای این دستگاه گرون‌قیمت محسوب می‌شه. تعویض قطعات داخل پنل هم که به خاطر چسب‌های سفت و طراحی فشرده، قلق‌های خاص خودش رو داره.

امیدوارم از این بررسی سخت‌افزاری و عمیق لذت برده باشی. اگه تو هم مثل ما عاشق کشف کردن رازهای درون گجت‌های پیچیده‌ای، حتما اپلیکیشن "آیسی‌مدار" رو روی گوشیت نصب کن و اون رو به دوستات هم معرفی کن تا بقیه آموزش‌ها و کالبدشکافی‌های خفن ما رو از دست ندن!

← پایه راحت باز می‌شه و چند قطعه ماژولار داره — از جمله هارد SATA استاندارد و M.2 SSD — که بدون جدا کردن نمایشگر قابل تعویضن.

← کل مجموعه نمایشگر به‌صورت یکپارچه قابل تعویضه، بدون جدا کردن نمایشگر یا پایه.

← RAM، CPU و GPU به برد لحیم شدن و قابل ارتقا نیستن. شاید بخوای دوباره درباره پیکربندی 8 گیگ فکر کنی.

← چند قطعه تو نمایشگر جاسازی شده (دکمه‌ها، سنسورهای جلو و بلندگوها) اگه خراب بشن، تعویضشون سخته.