کالبدشکافی مک پرو ۲۰۱۳: نگاهی به شاهکار استوانه‌ای اپل

بالاخره مک پرو به دستمون رسید و قراره نسخه پایه این غول پردازشی رو کالبدشکافی کنیم. بیا اول یه نگاهی به مشخصات فنی جذابی که اپل تو این مدل قرار داده بندازیم:

← پردازنده چهار هسته‌ای Intel Xeon E5 با 10 مگابایت کش L3 که تو حالت توربو بوست تا 3.9 گیگاهرتز هم می‌رسه.

← 12 گیگابایت حافظه رم از نوع DDR3 ECC با فرکانس 1866 مگاهرتز (در قالب سه تا ماژول 4 گیگابایتی).

← دو تا پردازنده گرافیکی قدرتمند AMD FirePro D300 که هر کدومشون 2 گیگابایت حافظه اختصاصی GDDR5 VRAM دارن.

← 256 گیگابایت حافظه ذخیره‌سازی پرسرعت فلش مبتنی بر درگاه PCIe.

پشتیبانی از شبکه‌های بی‌سیم فوق‌سریع با استاندارد 802.11ac Wi-Fi و بلوتوث نسخه 4.0.

برخلاف تصور خیلیا که این دستگاه رو شبیه سطل زباله می‌دونستن، طراحی مک پرو جدید بیشتر شبیه یه قوطی نوشیدنی آلومینیومی براق و شیکه.

تو قسمت پشتی دستگاه (البته اگه بشه برای یه استوانه، پشت و رو تعریف کرد!) دکمه پاور، ورودی برق و یه مجموعه کامل و مرتب از پورت‌ها قرار گرفته:

← جک 3.5 میلی‌متری برای اتصال اسپیکر و هدفون.

← چهار تا پورت پرسرعت USB 3.0.

← شش تا پورت قدرتمند Thunderbolt 2.

← دو تا پورت شبکه گیگابیتی (Gigabit Ethernet).

خروجی تصویر HDMI 1.4. به نظر می‌رسه از بالای این استوانه هیچ راه نفوذی وجود نداره. پس باید بریم سراغ اون دکمه قفل جذابی که پشت دستگاه تعبیه شده.

اینجا با یه طراحی روبرو می‌شیم که اصلا شبیه رویه همیشگی اپل نیست! فقط با کشیدن دکمه قفل، کل قاب بیرونی مک پرو به‌راحتی جدا می‌شه. خبری از پیچ‌های اعصاب‌خردکن پنج‌پر (Pentalobe) و چسب‌های سفت‌وسخت نیست!

باید ببینیم تو دل این کامپیوتر استوانه‌ای چه ویژگی‌های تعمیرپذیر دیگه‌ای منتظرمون هستن. ابزارها رو دست می‌گیریم تا یکی‌یکی کشفشون کنیم.

خیلی امیدواریم این سادگی تو بقیه بخش‌های دستگاه هم ادامه داشته باشه و قطعات داخلی هم به همین راحتی باز بشن.

با برداشتن کاور استوانه‌ای، برای اولین‌بار نگاهی به قطعات متراکم داخل مک پرو می‌ندازیم. اولین چیزی که به چشم میاد، دو تا کارت گرافیک قدرتمنده که بیشتر فضای روبرو رو اشغال کردن. تقارن این دو تا کارت فقط با جایگاه حافظه SSD که کنار کارت گرافیک دوم جا خوش کرده، شکسته می‌شه. اگه مک پرو رو یه کم بچرخونیم، اسلات‌های رم رو می‌بینیم که خیلی مرتب و به‌صورت عمودی تو دو طرف پنل I/O قرار گرفتن.

یه خبر فوق‌العاده! حافظه‌های رم تو مک پرو اواخر 2013 به‌راحتی قابل دسترسی هستن و کاربر می‌تونه خودش اون‌ها رو تعویض یا ارتقا بده.

ماژول‌های 4 گیگابایتی DDR3L SDRAM (که سه تا هستن و در مجموع 12 گیگابایت رم رو تشکیل می‌دن) اینجا ساخت شرکت Elpida با شماره مدل EBJ04EG8BFWB-JS-F هستن.

طبق گفته اپل، رم‌های این دستگاه رو می‌تونی به 16 گیگابایت (چهار تا 4 گیگ)، 32 گیگابایت (چهار تا 8 گیگ) یا حتی 64 گیگابایت (چهار تا 16 گیگ) ارتقا بدی.

با یه پیچ‌گوشتی T8، ماژول حافظه SSD به‌سادگی هرچه تمام‌تر از روی دستگاه باز می‌شه.

جالبه بدونی برای درآوردن SSD فقط کافیه یک دونه پیچ رو باز کنی و حافظه کاملا آزاده. از اون جالب‌تر اینکه این پیچ اصلا از نوع اختصاصی و عجیب‌وغریب نیست!

روی برد SSD با قطعات کاملا آشنایی روبرو می‌شیم: کنترلر حافظه فلش مبتنی بر معماری ARM ساخت سامسونگ مدل S4LN053X01-8030. تراشه‌های حافظه ذخیره‌سازی فلش K9HFGY8S5C-XCK0. حافظه موقت (کش) 512 مگابایتی ساخت سامسونگ. این ترکیب سخت‌افزاری به شدت شبیه همون SSDهایی هست که قبلا تو مدل‌های مک‌بوک پرو رتینا و مک‌بوک ایر دیده بودیم. در واقع شباهت به حدی زیاده که فقط چند رقم آخر شماره مدل‌ها با هم فرق دارن.

نوشته‌های قانونی و مشخصات دستگاه به درپوش پایینی (که در واقع همون ورودی هواست) منتقل شدن. اینجا چند تا اطلاعات مفید می‌بینیم: مک پرو اواخر 2013 با شماره مدل A1481 و شماره EMC برابر با 2630 معرفی شده. این دستگاه با ولتاژ 100 تا 240 ولت متناوب (AC) کار می‌کنه؛ پس می‌تونی بدون نگرانی ازش تو هر کشوری استفاده کنی.

برای خنک‌سازی این غول پردازشی، فقط از یه فن غول‌پیکر استفاده شده. این فن هوا رو از زیر بدنه می‌کشه، از بین هسته حرارتی عبور می‌ده و هوای گرم رو از بالای دستگاه خارج می‌کنه.

ما قاب پلاستیکی روی ماژول فن رو هم برداشتیم و زیرش با یه سطح جدید از مهندسی دقیق و ظریف اپل روبرو شدیم.

کارت شبکه بی‌سیم (AirPort) خیلی کیپ و جمع‌وجور بین آنتن‌ها جا گرفته و روی یه برد تبدیل کوچیک سوار شده که از پایین به فن متصل می‌شه.

← سه تا پیچ بزرگ فن رو محکم نگه داشتن و برای کاهش لرزش و صدا، از ضربه‌گیرهای لاستیکی استفاده شده؛ دقیقا مشابه همون چیزی که قبلا تو کالبدشکافی آی‌مک‌ها دیده بودیم.

باز هم یه حس آشنای دیگه! وقتی شیلد کارت شبکه رو برمی‌داریم، دقیقا همون ترکیب قطعاتی رو می‌بینیم که تو اکثر محصولات جدید اپل استفاده شده: فرستنده و گیرنده گیگابیتی وای‌فای 5G ساخت Broadcom که از استاندارد 802.11ac پشتیبانی می‌کنه. تراشه بلوتوث نسخه 4.0 از Broadcom با پشتیبانی از بلوتوث کم‌مصرف (BLE). ماژول‌های فرانت‌اند شبکه بی‌سیم دو بانده (WLAN) از شرکت Skyworks.

← بردکام BCM4360؛ فرستنده وای‌فای 5 گیگاهرتز سه‌جریانه 802.11ac گیگابیتی

← بردکام BCM20702؛ راه‌حل تک‌چیپ بلوتوث 4٫0 با پشتیبانی BLE

← اسکای‌ورکس SE5516؛ ماژول فرانت‌اند وای‌فای دو بانده 802.11a/b/g/n/ac

مجموعه طلایی‌رنگ آنتن‌ها رو بیرون میاریم تا مسیر برای درآوردن فن باز بشه. وقتی فن رو جدا می‌کنیم، می‌بینیم که قدرت چرخش اون توسط یه موتور براشلس (Brushless) ساخت شرکت Nidec با شماره مدل AG720K01 تأمین می‌شه.

← مدیریت موتور این فن بر عهده یه آیسی درایور سه فاز ساخت Allegro Microsystems هست.

نکته جالب اینه که متوجه شدیم چند تا از حفره‌های لبه‌های پروانه فن با یه نوع چسب اپوکسی پر شدن. به احتمال زیاد این کار تو کارخونه برای بالانس کردن دقیق وزن پره‌ها انجام شده تا فن بتونه کاملا نرم و بی‌صدا کار کنه.

حالا که از بالا به دستگاه نگاه می‌کنیم، اون هیت‌سینک مثلثی غول‌پیکر (که اپل بهش هسته حرارتی می‌گه) کاملا مشخصه. این هیت‌سینک وظیفه داره گرمای هر دو تا کارت گرافیک و پردازنده اصلی رو یکجا دفع کنه.

به نظر می‌رسه مک پرو ایده‌های طراحیش رو از معماری بدنه AirPort Extreme و Time Capsule قرض گرفته؛ یعنی یه طراحی عمودی با بردهایی که به‌صورت مجزا در وجه‌های مختلف قرار گرفتن.

با استفاده از اسپاجر، کانکتورهای دیتای کارت گرافیک رو از سوکت‌هاشون جدا می‌کنیم. این کانکتورهای مدل FCI Meg-Array همون مدلی هستن که قبلا برای اتصال بردهای پردازنده تو سیستم‌های PowerPC استفاده می‌شد. این کانکتورها یه روش کاملا اختصاصی و فشرده برای برقراری ارتباط PCI-E هستن.

چون ساختار اصلی مک پرو دور این هیت‌سینک مرکزی شکل گرفته، بهترین راه اینه که قطعات رو یکی‌یکی از روی این هسته جدا کنیم. هر کدوم از کارت گرافیک‌های AMD FirePro D300 با یه گیره مخصوص و چهار تا پیچ محکم سر جاشون فیکس شدن.

با وجود تمام بحث‌هایی که درباره قیمت و قدرت پردازشی این دستگاه در مقایسه با سیستم‌های کاستوم (دسکتاپ‌های مونتاژ شده) وجود داره، این کارت‌های گرافیک دقیقا همون برگ برنده‌ای هستن که اپل رو تو بحث قدرت خالص جلو می‌ندازن.

البته با اینکه این پردازنده‌های گرافیکی فعلا عالی به نظر می‌رسن، اما اختصاصی بودن طراحیشون و عدم امکان ارتقای راحت کارت گرافیک، ممکنه باعث بشه این سیستم زودتر از چیزی که باید، قدیمی بشه.

وقتی پشت هر کدوم از کارت‌های گرافیک رو نگاه می‌کنیم، این قطعات رو می‌بینیم:

← پردازنده گرافیکی AMD FirePro D300.

← آیسی‌های حافظه ویدیویی 2 گیگابایتی GDDR5 ساخت Elpida.

← کنترلر مدولاسیون پهنای پالس (PWM) شش فازه ساخت Intersil که وظیفه مدیریت مصرف بهینه و مانیتور جریان رو بر عهده داره.

در طرف دیگه (جلوی) برد هم این تراشه‌ها قرار گرفتن:

← تراشه Fairchild Semiconductor DD30AJ.

درایور گیت (Gate Driver) ساخت International Rectifier که ماسفت و دیود شاتکی رو تو خودش یکپارچه کرده.

صبر کن، هنوز تموم نشده! نوبت به کارت گرافیک دوم می‌رسه که یه تفاوت‌های ظریفی با اولی داره.

با اینکه این کارت از همون مدل FirePro هست، اما برعکس برادر دوقلوش که ساخت چین بود، این یکی تو تایوان تولید شده.

تفاوت مهم‌تر اینه که فقط همین کارت دومه که اسلات اتصال حافظه SSD رو روی خودش داره. این نوع طراحی بهمون نشون می‌ده که اپل احتمالا این امکان رو در نظر گرفته که تو مدل‌های رده‌بالاتر، با اضافه کردن اسلات روی کارت اول، بشه از دو تا SSD همزمان استفاده کرد.

کارت‌های گرافیک به کجا وصل می‌شن؟ یه برد دیسکی‌شکل جذاب (Daughterboard) تو قسمت پایین دستگاه وجود داره که همه قطعات رو به هم متصل می‌کنه. بعد از جدا کردن کابل‌های فلت، این برد رو برمی‌گردونیم تا دقیق‌تر بررسیش کنیم. این برد پر از کانکتورهای عجیب و اختصاصیه؛ پس بهتره سراغ آیسی‌هاش بریم تا بفهمیم دقیقا چه وظیفه‌ای داره.

مادربرد اصلی، هر دو کارت گرافیک و برد پورت‌های I/O، همگی مستقیما به همین برد دیسکی متصل می‌شن. مدیریت این حجم از تبادل دیتا نیاز به چند تا تراشه مهم داره که اینجا پیداشون کردیم:

← هاب کنترل‌کننده پلتفرم ساخت اینتل.

← میکروکنترلر 16 بیتی H8S/2113 ساخت Renesas.

← تراشه ICS 932SQL435AL.

← تراشه مقایسه‌کننده (Comparator) ساخت Texas Instruments.

حافظه فلش سریال 64 مگابیتی CMOS ساخت MXIC.

← در پشت این برد، دقیقا همون کنترلر مدیریت سیستم (SMC) رو می‌بینیم که تو مک‌بوک ایرهای 2013 استفاده شده بود.

وقتی یه کاور مشکی و شبکه‌ای رو برمی‌داریم، بالاخره مخفیگاه منبع تغذیه (پاور) رو پیدا می‌کنیم؛ اپل پاور رو خیلی تمیز بین پنل I/O و مادربرد ساندویچ کرده.

کابل‌های متصل به پاور طراحی خیلی هوشمندانه‌ای دارن، اما باز کردنشون یه کم قلق داره. اینجا پیچ‌گوشتی Torx به دادمون می‌رسه... ...و با باز کردن پیچ‌ها، برد I/O و منبع تغذیه به صورت یه مجموعه یکپارچه جدا می‌شن.

قدم منطقی بعدی، رفتن سراغ مادربرد دستگاهه. آخرین قطعه‌ای که از روی هسته حرارتی جدا می‌شه، پردازنده اصلی (CPU) هست که با یه لایه نازک از خمیر سیلیکون به هیت‌سینک چسبیده. بعد از اینکه با اسپاجر آروم از هیت‌سینک جداش کردیم، می‌تونیم مشخصاتش رو بخونیم: پردازنده چهار هسته‌ای Intel Xeon E5 v2 با فرکانس پایه 3.7 گیگاهرتز (توربو بوست تا 3.9 گیگاهرتز) و 10 مگابایت کش L3.

با اینکه رسیدن به پردازنده یکم طول کشید، اما اینکه می‌تونی خودت تعویضش کنی یه خبر عالیه. یعنی می‌تونی سیستم رو با هزینه خیلی معقول‌تری به یه پردازنده 12 هسته‌ای ارتقا بدی.

حالا بیاید آیسی‌های روی مادربرد رو بررسی کنیم. اول از پشت مادربرد شروع می‌کنیم:

← سوکت پردازنده از نوع LGA 2011 (سوکت R).

← سنسور مانیتورینگ دمای 8 کاناله ساخت Microchip.

← درایور گیت ساخت International Rectifier.

← تکرارکننده (Repeater) پروتکل I2C ساخت شرکت NXP.

تراشه Texas Instruments 58872D.

و در جلوی مادربرد:

← کنترلر دیجیتال دوگانه PWM ساخت Intersil.

نوبتی هم باشه، نوبت برد پورت‌ها (I/O) هست.

آیسی‌های مهم در قسمت پشت این برد:

← کنترلر شبکه گیگابیتی ساخت Broadcom.

← کنترلر تاندربولت 2 (Thunderbolt 2) ساخت اینتل.

← کنترلر هاست 4 پورته USB 3.0 ساخت Fresco Logic.

← تراشه تکرارکننده و تمیزکننده سیگنال HDMI از شرکت Parade.

تراشه Delta 8904C-F.

و در جلوی برد پورت‌ها چه خبره؟

← سوئیچ Express ساخت PLX Technology.

← کنترلر تاندربولت 2 تکمیلی ساخت اینتل.

← کدک صوتی Cirrus 4208-CRZ (همون تراشه‌ای که تو مک‌بوک پرو 15 اینچی رتینا هم بود).

← تراشه Intersil 14AIRZ F335QV.

تراشه Texas Instruments 58888D.

← تراشه Texas Instruments 58872D.

یه باتری استاندارد BR2032 (باتری بایوس) هم اینجا قرار گرفته.

منبع تغذیه دستگاه با خروجی 12.1 ولت و 37.2 آمپر، یه پاور 450 واتی محسوب می‌شه. جالب اینجاست که این پاور فن جداگانه برای خنک شدن نداره و کاملا به فن اصلی سیستم متکیه؛ همین طراحی باعث می‌شه مک پرو تو حالت بیکاری، صدایی در حد یه نجوا (12 دسی‌بل) تولید کنه.

برای مقایسه، تو بررسی دستگاه Steam Machine هم یه پاور 450 واتی دیدیم، اما اون پاور یه فن 80 میلی‌متری داشت که حداقل 18 دسی‌بل صدا تولید می‌کرد.

یه نگاه سریع به بقایای هیت‌سینک مرکزی هم بندازیم: کابل‌های ضخیم و تخت برق که از پاور به مادربرد و کارت‌های گرافیک می‌رفتن، خیلی تمیز و یکپارچه از داخل شیارهای هیت‌سینک عبور داده شدن.

با بررسی کاور پنل I/O، سه تا آیسی دیگه هم پیدا کردیم که روشون این مدل‌ها نوشته شده بود:

← دو عدد تراشه M430 V380 H 39 کیلواهم CX88 G4.

← یک عدد تراشه M430 V380 H 39 کیلواهم CX7S G4.

حدس ما اینه که این‌ها میکروکنترلرهای 16 بیتی ساخت شرکت Texas Instruments باشن.

به انتهای این کالبدشکافی هیجان‌انگیز رسیدیم. مک پرو اواخر 2013 با طراحی انقلابی خودش تونست امتیاز بسیار عالی 8 از 10 رو تو تعمیرپذیری کسب کنه. اگه از این کالبدشکافی تو مجله آیسی‌مدار لذت بردی، حتما لینک این مقاله رو برای دوستای عشق سخت‌افزارت بفرست تا اون‌ها هم با معماری داخلی این استوانه جذاب آشنا بشن. حالا بیا دلایل این نمره بالا رو با هم مرور کنیم:

← با وجود فشردگی خیلی زیاد، طراحی دستگاه به شدت ماژولاره و باز کردنش نسبتا راحته. همه جا از پیچ‌های استاندارد Torx استفاده شده و قطعات رو می‌شه مستقل از هم تعویض کرد.

← طراحی کاور بیرونی به‌گونه‌ایه که ارتقای رم در سریع‌ترین زمان ممکن و بدون دردسر انجام می‌شه.

← دسترسی به فن خنک‌کننده و تعویض اون خیلی ساده‌ست.

← با وجود اینکه رسیدن به پردازنده (CPU) نیاز به باز کردن خیلی از قطعات داره، اما این قطعه قابل تعویضه و تعمیرکارها یا کاربرهای حرفه‌ای می‌تونن با خرید مدل پایه و ارتقای پردازنده، کلی تو هزینه‌هاشون صرفه‌جویی کنن.

← هیچ فضای خالی یا پورت استانداردی برای اضافه کردن هارد داخلی (مثل هاردهای ساتا) وجود نداره. هرچند اپل این کمبود رو با پورت‌های متعدد Thunderbolt جبران کرده، اما استفاده از یه درگاه استاندارد داخلی می‌تونست خیلی کاربردی‌تر باشه.

← به خاطر استفاده از کانکتورهای اختصاصی جدید و کابل‌کشی‌های بسیار کیپ و فشرده، تعمیر یا باز کردن این دستگاه گرون‌قیمت بدون داشتن راهنمای تعمیرات می‌تونه ریسک بالایی داشته باشه.