کالبدشکافی سوپرکامپیوتر گرافیکی Silicon Graphics Onyx

اول از همه باید زره پلاستیکی این غول رو باز کنیم. کار رو با جدا کردن پنل‌های کناری و پشتی شروع می‌کنیم. برای درآوردن این پنل‌ها، کافیه قسمت پایینی قاب رو یه کم به سمت بیرون بکشی و بعد کل پنل رو به سمت پایین لیز بدی تا از جاش دربیاد. این مدلی که ما داریم کالبدشکافی می‌کنیم، پنل‌های حاشیه‌ای پایین (Skirts) رو نداره.

قاب رویی دستگاه رو می‌ذاریم برای مراحل آخر؛ چون اصولا فقط وقتی نیاز به تعویضش باشه بازش می‌کنن و فعلا مزاحم کار ما نیست.

حالا نوبت باز کردن اون در بنفش رنگ و نمادین جلوی دستگاهه.

← این در با دو تا ضامن بسته نگه داشته شده. با نوک یه پیچ‌گوشتی دکمه‌ها رو فشار بده تا ضامن‌ها بیرون بپرن.

برای جدا کردن کامل در جلویی، اون رو به سمت بالا هل بده و از لولای پایینی جدا کن. لولای بالایی حالت فنری داره و راحت آزاد می‌شه.

← سه تا پیچی که با رنگ قرمز مشخص شدن رو باز کن تا در محفظه‌ی پورت‌ها (I/O) باز بشه.

این در لولا داره و به سمت پایین باز می‌شه تا راحت بتونی به داخلش دسترسی داشته باشی. تمام بردهای جانبی مثل کارت صدا، شبکه یا خروجی‌های تصویر از طریق این پنل با دستگاه ارتباط برقرار می‌کنن.

حالا دل و روده‌ی این سوپرکامپیوتر کاملا جلوی چشمامونه! محفظه قرارگیری بردها استاندارد 9U VME داره؛ یعنی هر کدوم از این بردهای مربعی شکل، تقریبا 14 اینچ (حدود 35 سانتی‌متر) طول و عرض دارن که ابعاد عظیمی برای یه قطعه‌ی کامپیوتریه.

← برد حافظه یا رم دستگاه (MC3 با ظرفیت 2 گیگابایت)

← برد پردازنده اصلی (مدل IP25 شامل 4 پردازنده MIPS R10000 با فرکانس 195 مگاهرتز)

← برد ورودی/خروجی دستگاه (مدل SGI IO4)

← موتور پردازش هندسی (شامل 4 تراشه اختصاصی GE12)

مدیریت رستر (شامل 20 موتور پردازش تصویر چهار هسته‌ای - در مجموع 80 هسته با 16 مگابایت حافظه)

← تولیدکننده تصویر (شامل دو مبدل دیجیتال به آنالوگ برای مانیتور و خروجی ویدئو)

هر زمان که خواستی داخل این ماشین کار کنی، حتما مراقب تخلیه الکتریسیته ساکن (ESD) باش! دستبند ضد الکتریسیته ببند و از پوشیدن لباس‌های پشمی، نایلونی یا مواد مصنوعی خودداری کن. بردها رو فقط روی پد مخصوص یا داخل پلاستیک‌های ضد الکتریسیته قرار بده.

← برد جلویی که به Infinite Reality معروفه رو مستقیم به سمت بیرون بکش و جداش کن. این برد وظیفه داره بردهای مدیریت رستر رو به برد تولید تصویر متصل کنه.

← کابل‌های SCSI و کابل‌های پنل ورودی/خروجی رو از برد مدار IO4 جدا کن.

← اهرم‌های کناری کانکتور رو به سمت هم فشار بده تا کابل راحت بیرون بپره.

← کابل پنل گرافیک رو هم از روی برد تولیدکننده تصویر (Display Generator) جدا کن.

← دو تا پیچ دستی، این کابل رو سر جاش محکم کردن. اگه سفت بودن، می‌تونی از یه پیچ‌گوشتی دوسو برای باز کردنشون کمک بگیری.

موقع بیرون کشیدن بردها از داخل محفظه، حواست به این کابل‌ها باشه و اون‌ها رو کنار نگه‌دار. این کابل‌ها حساسن و ممکنه به قطعات گیر کنن و پاره بشن.

برای درآوردن هر برد، اهرم‌های بالا و پایین اون رو هم‌زمان به سمت بیرون بکش تا ارتباطش با بک‌پلین (Backplane) قطع بشه. وقتی کارت آزاد شد، اون رو مثل یه کشو از محفظه بیرون بکش و تو یه جای امن قرار بده.

امن‌ترین جا برای این بردها، داخل خود دستگاهه! اگه مجبوری اون‌ها رو بیرون بیاری، حتما تو یه کیسه ضد الکتریسیته بذارشون و دورشون پلاستیک حباب‌دار بپیچ.

درآوردن بردی که کنارش خالیه خیلی راحت‌تره. اگه یه برد بین دو تا برد دیگه ساندویچ شده (مخصوصا برد حافظه یا برد گرافیک در اسلات آخر)، اول بردهای کناریش رو دربیار تا فضای دستت باز بشه. وقتی تمام بردها رو درآوردی، می‌تونی نمای جذاب بک‌پلین و فن بلوور غول‌پیکر دستگاه رو تماشا کنی.

حالا بیا یه نگاه دقیق‌تر به این مدارهای جذابی که بیرون آوردیم بندازیم. از برد حافظه که بهش MC3 می‌گن شروع می‌کنیم. ماژول‌های رم به صورت سیم (SIMM) با ظرفیت‌های 16 مگابایتی (نوار صورتی) و 64 مگابایتی (نوار بنفش/سبز) وجود دارن. درآوردن این رم‌ها دقیقا مثل کامپیوترهای قدیمی دهه‌ی 90 میلادیه: دستگیره سفید رو مستقیم به سمت بالا بکش و دعا کن هیچ خاری نشکنه!

بخش‌های مختلف این برد:

← تراشه‌های کنترل‌کننده گذرگاه قدرت (Everest Powerchannel)

← اسلات‌های قرارگیری حافظه

مبدل برق DC به DC (تبدیل 48 ولت به 5 ولت)

← برد MC3 مجهز به 256 مگابایت رم

← برد MC3 مجهز به 2 گیگابایت رم (نسخه قدرتمندتر)

مغز متفکر سیستم! برد IP25 شامل 4 پردازنده قدرتمند MIPS R10000 هست که با فرکانس 195 مگاهرتز کار می‌کنن و 2 مگابایت حافظه کش روی خودشون دارن.

تراشه پردازنده روی یه سوکت خاص به اسم HIMM سوار شده و ارتباطش از طریق سیستم CIN::APSE برقراره. این سیستم شبیه سوکت‌های LGA امروزیه، با این تفاوت که وقتی پردازنده رو برمی‌داری، هیچ چیزی پین‌های ظریف اتصال رو نگه نمی‌داره! به هیچ وجه پردازنده‌ها رو بدون دلیل باز نکن و موقع بستن مجدد، اتصالات رو زیر میکروسکوپ چک کن. این پین‌ها خیلی راحت گم یا اتصالی می‌شن!

← پردازنده MIPS R10000

← تراشه‌های گذرگاه دیتای Everest

← تراشه گذرگاه آدرس Everest

← مبدل برق 5 ولتی

مبدل‌های برق 3.3 ولتی

← مدارهای منطقی (Glue Logic) و حافظه‌های EPROM

← این پیچ‌ها رو باز کن تا ماژول VCAM از برد IO4 جدا بشه.

← ماژول VCAM وظیفه ارتباط کامپیوتر با گذرگاه VME و سیستم گرافیک رو بر عهده داره.

تراشه‌های کنترلر PowerChannel و محل اتصال به برد VCAM

← اتصالات توسعه HIO برای هارد دیسک، گرافیک، صدا و سایر لوازم جانبی

← تراشه ساعت بلادرنگ Dallas و حافظه NVRAM باتری‌دار

← کنترلرهای اتصال SCSI مدل WD33C95A

← رابط‌های گذرگاه VME و مدارهای جانبی

بردهای رایزر SCSI: رنگ قرمز برای نوع دیفرانسیلی و رنگ سبز برای نوع Single-ended هست. این سیستم می‌تونه با ترکیبی از این دو نوع هارد کار کنه.

← این برد میزبان 4 عدد پردازنده گرافیکی هندسی GE12 اختصاصی SiliconGraphics هست.

← تراشه‌های رابط گذرگاه PowerChannel2، حافظه‌های FIFO و مدارهای منطقی جانبی.

این برد می‌تونه در هر ثانیه 10 میلیون چندضلعی (Polygon) رندر کنه؛ قدرتی که با کارت گرافیک‌های سال‌ها بعد مثل Nvidia GeForce 256 برابری می‌کرد!

به جای خالی لحیم‌کاری‌ها روی برد دقت کن. این پدها برای ارتقا به مدل 8 پردازنده‌ای در نظر گرفته شده بودن که هیچ‌وقت تولید نشد. بردهای گرافیکی با ولتاژ 3.3 ولت کار می‌کنن و مبدل‌های برق اون‌ها پشت بک‌پلین روی بردهای جداگانه‌ای سوار شدن.

این برد (مدل RM6) وظیفه پردازش پیکسل‌ها و بافت‌ها (تکسچرها) رو به دوش می‌کشه. این مدل با حافظه بافت 16 یا 64 مگابایتی عرضه می‌شد که نمونه‌ی ما نسخه 16 مگابایتی هست.

سیستم گرافیکی InfiniteReality می‌تونه با 1، 2 یا 4 تا از این بردها کار کنه. با اضافه کردن برد بیشتر، حافظه تصویر بزرگ‌تر می‌شه و سرعت رندر بافت‌ها هم به شدت بالا می‌ره.

← 8 تا تراشه کنترلر وظیفه مدیریت 32 چیپ حافظه SDRAM (در پشت برد) رو دارن که همون حافظه بافت رو تشکیل می‌دن.

← اینجا 80 "موتور تصویر" داریم که روی 20 تراشه چهار هسته‌ای قرار گرفتن. این‌ها مثل اجداد سایه‌زن‌ها (Shaders) در کارت گرافیک‌های مدرن هستن و عملیات‌های پیچیده ترکیب رنگ و رستر رو انجام می‌دن.

تو یه سیستم فول آپشن InfiniteReality4 (با کلی برد و پایپ‌لاین موازی)، این ماشین می‌تونه تا 16 گیگابایت حافظه تکسچر و 160 گیگابایت حافظه فریم‌بافر داشته باشه!

همین قدرت عجیب باعث می‌شه بتونه تصاویر رو روی پرده‌های عظیم و خمیده IMAX که از ترکیب چندین پروژکتور ساخته می‌شن، بدون افت کیفیت پردازش کنه. همچین سیستم غول‌پیکری چند تا رک کامل رو پر می‌کنه و جالبه بدونی هنوز هم تو بعضی نقاط دنیا دارن ازشون استفاده می‌کنن.

برد تولید تصویر وظیفه داره دیتای بردهای رستر رو ترکیب کنه. روی این برد مبدل‌های آنالوگ به دیجیتال (DAC) قرار دارن تا تصویر نهایی رو برای مانیتورها آماده کنن.

← این مدل DG4-2 می‌تونه هم‌زمان به 2 مانیتور گرافیکی تصویر بده.

← این تراشه DAC وظیفه خروجی ویدئو رو داره تا بتونی تصویر سیستم رو روی تلویزیون یا دستگاه‌های ضبط VCR (با کابل‌های S-Video یا BNC) نمایش بدی.

← نسخه پیشرفته‌تر این برد به اسم DG4-8 می‌تونه به 8 مانیتور خروجی بده.

← رابط Sirius Video یه آپشن فوق‌العاده برای ورودی و خروجی ویدئو به صورت بلادرنگه که برد جانبی اون دقیقا اینجا متصل می‌شه.

برد جانبی PAB2 Sirius شامل دو تراشه اختصاصی و یک مدار FPGA هست که اطلاعات گرافیکی رو به مادربرد منتقل می‌کنه. دستگاه ما سیستم کامل ویدئویی رو نداره و فقط همین برد جانبی رو یدک می‌کشه.

خب، کلاس تاریخ کامپیوتر کافیه! بریم سراغ باز کردن بقیه قطعات سخت‌افزاری.

← پنل‌های گرافیک و ورودی/خروجی (I/O) با 8 تا پیچ سر جای خودشون محکم شدن.

پیچ‌ها رو باز کن و پنل رو کمی بیرون بکش. قبل از اینکه کامل جداش کنی، حتما کابل‌های متصل بهش رو قطع کن.

این پنل‌ها فقط یه تکه فلز نیستن، بلکه روی خودشون مدارهایی مثل مقاومت‌های ترمیناتور (پایان‌دهنده) هم دارن.

← این فیوز برای محافظت از فرستنده گیرنده شبکه اترنت تعبیه شده.

← این فیوز هم وظیفه محافظت از اتصالات برق لوازم جانبی رو داره.

حالا نوبت برداشتن درپوش بک‌پلین هست. به راهنمای پیچ‌ها دقت کن تا درپوش رها نشه:

← این پیچ‌ها رو کاملا باز کن.

← پیچ‌های پایینی رو کمی شل کن، ولی کامل درشون نیار.

← پیچ بالایی رو آخر از همه باز کن تا درپوش سر جاش بمونه و وقتی آماده بودی برش داری.

← محل اتصالات منبع تغذیه (پاور).

← کنترلر سیستم، تامین برق هارد SCSI و اتصالات فن بلوور دستگاه.

این قطعات از چپ به راست عبارتند از: مبدل‌های برق گرافیک (دو عدد)، مبدل برق VME/IO4 و در نهایت کنترلر اصلی سیستم.

← هر کدوم از این بردهای تبدیل برق مدل 303، شامل دو تا مبدل جریان مستقیم AT&T FW300 با خروجی 3 ولت هستن.

← هر بلوک 60 آمپر جریان میده که مجموعا می‌شه 120 آمپر برای هر برد. این مقدار جریان به راحتی می‌تونه نوک پیچ‌گوشتی رو ذوب کنه!

← برد قدرت 512T هم ولتاژهای 5 و 12 ولت رو برای گذرگاه VME و برد IO4 تامین می‌کنه.

← کنترلر سیستم برای خودش مبدل برق جداگانه‌ای داره و این قطعات روش نصب شدن:

تراشه ساعت Dallas و حافظه NVRAM

← حافظه EPROM کنترلر

← میکروکنترلر Motorola 68hc11 که مغز پردازشی این بخشه.

← این پیچ‌ها رو باز کن تا بتونیم منبع تغذیه اصلی رو به صورت کشویی بیرون بکشیم.

خروجی این پاور غول‌پیکر 48 ولت با جریان 50 آمپره؛ یعنی توان 2400 وات! اگه با برق 120 ولتی کار کنه، فقط می‌تونه 1500 وات خروجی بده که برای سیستم‌های پایه مناسبه. اما برای گرفتن حداکثر توان، باید اون رو به برق 208 تا 240 ولت متصل کرد.

← این پیچ‌ها مجموعه کلید مینیاتوری (فیوز) و سوکت ورودی برق رو سر جاشون نگه داشتن.

برای درآوردن کلید مینیاتوری، باید سیم‌ها رو قطع کنی و کلیدها رو از روی پنل باز کنی. دو تا سیمی که به هر کلید وصل می‌شن باید هم‌رنگ باشن: آبی به آبی و قهوه‌ای به قهوه‌ای.

کانکتورهای فیشی که به این کلید وصل شدن، به خاطر گذشت زمان خیلی خشک و شکننده شدن، پس تا وقتی واقعا مجبور نشدیم دست بهشون نمی‌زنیم تا آسیبی نبینن.

حالا می‌ریم سمت چپ دستگاه تا مجموعه فن خنک‌کننده یا همون بلوور رو خارج کنیم.

← سه تا پیچ، این فن عظیم رو سر جاش محکم کردن؛ بازشون کن.

فن رو یه کم بیرون بکش و بعد به سمت بالا بیار تا از جاش خارج بشه. طراحی جالبی داره؛ کانکتور برقش طوری طراحی شده که وقتی فن رو تو جاش هل می‌دی، خودش به صورت کشویی به برق متصل می‌شه.

سمت راست شاسی هم یه درپوش هست. پشت این درپوش می‌تونیم به بک‌پلین SCSI، فن کمکی و اتصالات برق خطی دسترسی پیدا کنیم.

← 4 تا پیچ این درپوش رو نگه داشتن.

← وقتی پیچ‌ها رو باز می‌کنی، این پین راهنما درپوش رو سر جاش نگه می‌داره تا نیفته.

← درپوش بالای خودش یه زبانه داره؛ اون رو به سمت بیرون بکش و پایین بیار تا کامل جدا بشه.

حالا که درپوش باز شد:

← این پیچ فن کمکی رو سر جاش نگه داشته. کابل برق فن هم مستقیم به بک‌پلین SCSI متصل می‌شه.

این پیچ‌ها اتصالات برق خطی رو محکم کردن که برق رو به بک‌پلین اصلی و کلید مینیاتوری دستگاه می‌رسونن.

← این پیچ‌ها هم خود بک‌پلین SCSI رو نگه داشتن. قبل از باز کردن این برد، باید تمام کابل‌های دیتا و برق رو جدا کنی و کنار بزنی. حواست باشه حتما هاردها رو قبل از برداشتن این برد از دستگاه خارج کرده باشی.

این هم نمایی از بک‌پلین SCSI که پشت هاردها قرار می‌گیره.

← کانکتور تامین برق هارد دیسک‌ها.

← محل اتصال کابل فن کمکی.

← کانکتورهای گذرگاه دیتای SCSI.

ترمیناتورهای پایان‌دهنده سیگنال روی گذرگاه.

هاردها روی خشاب‌های فلزی سوار می‌شن. این خشاب‌ها می‌تونن درایوهای 3.5 و 5.25 اینچی رو تو خودشون جا بدن. حتی می‌شه درایوهای تمام ارتفاع (Full-height) رو هم نصب کرد، ولی در این حالت فضای خالی بالای درایو دیگه قابل استفاده نیست. برای درآوردن هر خشاب هارد، کافیه اهرم سبزرنگ رو به سمت چپ بکشی.

← این خشاب حاوی هارد اصلی سیستمه؛ یه هارد 9 گیگابایتی برند Quantum که با سرعت 10000 دور در دقیقه می‌چرخه! شاید الان حجمش خیلی کم به نظر برسه، ولی برای تکنولوژی اواخر دهه 90 فوق‌العاده سریع و استاندارد بود.

← این قسمت اتصال برق خشابه.

← اتصال گذرگاه صفر (نوع Single-ended).

← اتصال گذرگاه یک (با سیگنال‌دهی دیفرانسیلی).

آیدی (ID) هر هارد رو می‌شه با کلیدی که روی پنل جلویی قرار داره تنظیم کرد. این کلید مستقیما به خود هارد متصل می‌شه.

همونطور که قبلا گفتیم، فقط وقتی نیاز به تعویض قاب بالایی داری باید بازش کنی. برای برداشتن کلاهک بنفش‌رنگ بالایی، قسمت جلوش رو بلند کن و به سمت عقب بکش تا آزاد بشه.

حالا برای درآوردن کل پنل سقف، اول باید هر دو قاب کناری رو درآورده باشی. یه پیچ‌گوشتی دوسو رو تو زبانه سمت راست پنل بنداز و قاب رو به سمت چپ هل بده. پنل سقف هم به همین راحتی جدا می‌شه و حالا ماشین پردازشی ما کاملا لخت و عریان شده!

پنل کنترل سیستم / اپراتور فقط با یک پیچ نگه داشته شده پیچ رو باز کن و پنل رو از زبانه‌هاش بکش بیرون. کنترلر سیستم یه کلید استارت/استپ داره، یه نمایشگر ال‌سی‌دی که موقع کار نمودار مصرف CPU نشون می‌ده، و چهار دکمه اپراتور. این کنسول دور فن، دما، ولتاژ منبع تغذیه و پیام‌های خطای ثبت‌شده رو نشون می‌ده. چند تا کامپیوتر می‌شناسی که با سوئیچ استارت روشن بشن؟ :)

خب، این هم از کالبدشکافی کامل یه سوپرکامپیوتر گرافیکی غول‌پیکر! سرهم کردن دوباره‌ی این قطعات عظیم و اجرای تست‌های نرم‌افزاری برای اطمینان از سلامت رم‌ها و پردازنده‌ها، خودش یه پروژه‌ی سنگینه که مهندسی بی‌نظیر اون زمان رو نشون می‌ده.

امیدوارم از این سفر عمیق به تاریخ سخت‌افزار با تیم آیسی‌مدار لذت برده باشی. اگه تو هم عاشق این ماشین‌های کلاسیک و قطعات عجیب‌وغریبشون هستی، حتما لینک این مقاله رو برای دوستای خوره کامپیوترت بفرست تا اون‌ها هم این غول گرافیکی رو از نزدیک ببینن!