FPGA Mining: как работают программируемые вентильные матрицы

руководство по майнингу fpga

Майнинг FPGA в мире криптовалюты – это новая развивающаяся тенденция, призванная изменить способ добычи монет и токенов на основе блокчейна, поскольку он очень эффективен по сравнению с производительностью майнинга на GPU и CPU..

FPGA, или программируемая вентильная матрица, представляет собой уникальный интегрированный тип пустой цифровой схемы, используемой в различных типах технологий, и обеспечивает более высокую скорость хеширования при меньшем количестве энергии и электроэнергии по сравнению с оборудованием графического процессора (GPU)..

Например, вы можете найти ПЛИС в системах обработки изображений и видео. Он также используется для вычислений высокотехнологичных криптографических алгоритмов и известен тем, что дает вам больше контроля над оборудованием FPGA..

Как следует из названия, программируемые вентильные массивы программируются в полевых условиях. После покупки ПЛИС клиент может настроить ее для удовлетворения любых вычислительных потребностей..

Стоит отметить, что специалисты Field Programmable Gate Arrays рекомендуют рассматривать FPGA как блоки Lego:

«Вы можете думать о FPGA как о блоках Lego. Автономные конструкторы Lego позволяют создавать множество разных вещей из одних и тех же реконфигурируемых частей. Из одной части можно сделать крышу дома, а позже из той же части можно будет сделать шасси автомобиля ». #BlockBaseMining

Так же, как блоки Lego, FGPA, микросхемы которых были созданы в 1985 году, могут использоваться для создания практически любой цифровой схемы с высокой адаптируемостью и универсальностью, позволяющей легко изменять алгоритмы. ПЛИС могут запускать различное программное обеспечение и, по сути, представляют собой инженерный комплект LEGO по сравнению с графическими процессорами, представляющими собой набор случайных инструментов в наборе инструментов..

Поскольку ПЛИС являются настраиваемыми, экономически эффективными перепрограммируемыми устройствами, они могут работать с использованием различных алгоритмов, но представляют собой более сложный пользовательский интерфейс и требуют правильной настройки как программного обеспечения, так и проектирования цифровых схем. Эта функция важна для майнинга криптовалютных монет, потому что разные криптоактивы используют разные алгоритмы для майнинга. ПЛИС можно легко настроить для удовлетворения всех различных потребностей майнинга, поскольку коэффициент эффективности скорости хеширования и энергопотребления очень благоприятен для ПЛИС по сравнению с графическими процессорами (или ASIC)..

Давайте рассмотрим индустрию криптодобычи на ПЛИС и наметим преимущества скорости и гибкости программируемых вентильных массивов..

Как работает майнинг на ПЛИС?

Прежде чем мы поговорим о том, как работает майнинг FPGA, нам нужно объяснить основы майнинга криптовалют..

Биткойн и большинство других криптовалют состоят из блоков данных. Эти блоки связаны друг с другом в цепочку уникальными цепочками цифр и букв, известными как хеши. Криптография гарантирует, что только один конкретный хэш может использоваться для связывания текущего блока данных в цепочке блоков со следующим..

Когда компьютер «добывает» биткойн и другие криптовалюты, он просто угадывает триллионы различных хешей. Это процесс проб и ошибок. В конце концов, компьютер угадает правильный хеш, и новый блок добавляется в цепочку..

Допустим, вы учитель перед классом. Вы говорите 25 ученикам вашего класса угадать число от 1 до 1000. Первый, кто угадает правильное число, получает 5 долларов. Вы продолжаете ходить по комнате, пока, наконец, один ребенок не угадает правильный ответ.

А теперь представьте ту же ситуацию, за исключением того, что один человек выступает на огромном стадионе перед 80 000 человек. Спикер просит стадион угадать число от 1 до 1 триллиона. Все выкрикивают случайные числа, пока в конце концов один человек не угадает правильное число. Это ближе к тому, как работает майнинг биткойнов.

При майнинге биткойнов майнеры должны тратить время, энергию и ресурсы на поиск нужного числа. Это «работа», которую необходимо выполнить для майнинга биткойнов. Между тем правильное число, которое в конечном итоге получают майнеры, является «доказательством» этой работы. Любой другой майнер может сверить это число с правильным числом, записанным говорящим, чтобы убедиться, что майнер выполнил свою работу..

При майнинге биткойнов вы не просите класс угадать число от 1 до 1000. Вместо этого вы просите миллионы майнеров по всему миру угадать 64-значное число. Чтобы получить этот ответ, требуется много вычислительной мощности. Эти компьютеры постоянно угадывают числа, состоящие из 64 цифр. В конце концов, человек приходит к правильному ответу. Блок добавляется в цепочку блоков, майнер получает вознаграждение за блок, и начинаются вычисления для следующего блока..

Как FPGA добывают криптовалюту

Мы объяснили, как работает крипто-майнинг. Но как программируемые вентильные массивы улучшают добычу? Как они майнят криптовалюту более эффективно?

Что ж, FPGA – это один из нескольких вариантов, доступных крипто-майнерам. Сегодня майнеры могут использовать CPU, GPU, FPGA или ASIC для майнинга криптовалют. На заре биткойнов любой, у кого был высокопроизводительный игровой графический процессор, мог добывать биткойны с обычного компьютера. Сегодня вам нужны новейшие ASIC, чтобы даже думать о получении прибыли с биткойнами..

Майнинг FPGA предоставляет пользователям решение, отличное от указанных выше альтернатив. Это может быть дешевле или дороже, хотя, безусловно, более гибкое, чем настройки майнинга на GPU, CPU и ASIC. Установки для майнинга FPGA, как известно, имеют оптимальную энергоэффективность и более высокие хэши в секунду, чем графические процессоры.

Чтобы настроить систему майнинга на ПЛИС, вам необходимо установить специальные микросхемы в определенных последовательностях и массивах, чтобы повысить способность вашего компьютера угадывать хэши..

Одна из лучших особенностей майнинга FPGA – то, что это наиболее гибкий вариант; вместо покупки ASIC для майнинга биткойнов, который, например, майнит только биткойны, ваша настройка FPGA может быть настроена для добычи любой криптовалюты..

Многие начинающие майнеры начинают с майнинга FPGA, прежде чем перейти, например, к майнингу ASIC. Как только у вас появится опыт и вы поймете, как работает крипто-майнинг, вы будете хорошо оснащены для запуска прибыльной фермы для майнинга ASIC..

ПЛИС очень настраиваемы

Когда вы покупаете ASIC-майнер, этот майнер действительно хорош в добыче одной конкретной криптовалюты. Эта машина построена так, чтобы выделять все возможные ресурсы на добычу биткойнов. Это единый инструмент, разработанный с нуля для максимально эффективной добычи биткойнов..

Однако ПЛИС разные. Они состоят из нескольких строительных блоков, которые можно собрать вместе для добычи различных криптовалют..

Для этой аналогии представьте ASIC как газонокосилку. Газонокосилка действительно хороша для решения конкретной задачи: стрижки газона. Это лучший способ стричь газон.

Между тем, FPGA похожи на набор инструментов, которые можно использовать для стрижки газона различными способами. Например, у вас есть отвертка, молоток, мачете и ножницы. У вас также есть шланг для полива газона после стрижки, разбрызгиватели, удобрения. Вместо газонокосилки – например, ASIC – у вас есть несколько инструментов, которые вы можете использовать для стрижки и выращивания газона различными способами с разным уровнем эффективности. Это широкий набор инструментов, который дает майнерам множество различных возможностей..

Когда вы настроите все эти параметры для работы в оптимальной форме, ваша FPGA обеспечит максимальную прибыль и максимальную эффективность..

Преимущества майнинга на ПЛИС

Есть несколько важных преимуществ майнинга FPGA, в том числе:

Меньшее энергопотребление: ПЛИС спроектированы так, чтобы потреблять меньше энергии, чем другие интегральные схемы. Меньшее энергопотребление означает большую прибыль для майнеров. Крипто-майнеры уже перебрались в страны или регионы с низкими ценами на электроэнергию. Например, майнеры в некоторых частях Канады и США платят менее 0,05 доллара за кВтч за гидроэлектроэнергию, что значительно упрощает получение прибыли, чем кто-либо платит, скажем, 0,40 доллара за кВтч в Германии..

Настройка: ПЛИС можно настроить в соответствии со всеми типами потребностей. Вы можете настроить FPGA, например, для вычисления разных алгоритмов для разных криптовалют. Например, вы можете переключиться на наиболее прибыльную сегодня криптовалюту, а затем настроить свои FPGA для добычи другой, более прибыльной криптовалюты в будущем. Лучше всего то, что это переключение может происходить с ограниченным временем простоя..

Идеально для любителей или серверных ферм: Вы можете использовать FPGA для прибыльной добычи криптовалюты дома. Вы также можете использовать FPGA как часть серверной фермы. Независимо от того, являетесь ли вы любителем дома или майнером с огромным складским помещением, FPGA могут вам подойти..

Доступный: Вы можете купить недорогие ПЛИС, такие как F1 Mini +, менее чем за 200 долларов. Если вы любитель майнинга и хотите впервые изучить крипто-майнинг, то майнинг с помощью FPGA, безусловно, вам подойдет. Майнинг FPGA не удобен для новичков, но, безусловно, может быть доступным.

Прибыльно: в середине 2019 года майнинг FPGA может легко приносить 12 долларов прибыли в день..

FPGA против ASIC против GPU

Три самых популярных типа крипто-майнинга, доступные сегодня, включают майнинг на FPGA, ASIC и GPU:

fpga-mining-chart

GPU (графический процессор) Майнинг

Майнинг на GPU похож на набор инструментов, который предоставляет вам множество различных опций. Вы можете использовать эти инструменты для различных задач, хотя это не самый эффективный вариант для любой задачи. Например, вместо газонокосилки для стрижки газона у вас есть мачете. Он выполняет свою работу, но лучше использовать газонокосилку..

Майнинг на GPU зависит от графического процессора (GPU) вашего компьютера. Основная цель графического процессора – визуализация графики. Он производит хэши быстрее, чем CPU, хотя он все же намного медленнее, чем майнинг FPGA и ASIC, потому что, опять же, основная цель GPU – обрабатывать графику, а не майнить криптовалюту..

Основным преимуществом майнинга на GPU является его адаптируемость. Вы можете изменить алгоритмы. Также легко получить графические процессоры: любой, у кого есть игровой компьютер, уже имеет приличный графический процессор. Майнеры на GPU также могут иметь двойное назначение: вы можете играть днем, а затем добывать криптовалюту ночью..

FPGA (программируемая вентильная матрица) Майнинг

FPGA, как и графические процессоры, могут изменять алгоритмы, делая их адаптируемыми. Однако, в отличие от майнинга на GPU, вам нужно будет разрабатывать как схему цифровой схемы, так и программное обеспечение. Это неудобно для пользователя, и на создание вашей системы могут уйти недели или даже месяцы. Раньше было сложно купить FPGA. Однако сегодня вы можете найти все типы моделей и размеров микросхем FPGA, от дешевых (200 долларов) до дорогих (6000 долларов), что делает майнинг FPGA доступным..

ASIC (специализированная интегральная схема) Майнинг

ASIC предназначены для запуска только определенного алгоритма. Эти майнеры запускают этот алгоритм очень быстро, но алгоритм нельзя изменить (или, по крайней мере, ASIC не будет столь же эффективным, если вы добываете другую криптовалюту). ASIC дорогие, но они прибыльны и просты в использовании..

Лучшие ПЛИС, доступные сегодня

Некоторые из самых популярных FPGA, доступных сегодня, включают:

  • F1 Blackminer: 1350 долларов США
  • F1 + Blackminer: 2199 долл. США
  • Восстановленный BTU9P: 1 999 долл. США
  • Восстановленный BCU1525: 1 999 долл. США
  • F1 Mini +: 189 долларов США

Майнинг на ПЛИС: лучшие монеты и алгоритмы для майнинга

Одна из лучших особенностей майнинга FPGA заключается в том, что вы можете переключаться между монетами, когда одна монета становится более прибыльной. Вместо того, чтобы зацикливаться на одной конкретной монете, вы можете выбрать ту, которая приносит вам больше всего денег сегодня, на этой неделе или в этом месяце..

Некоторые из самых популярных алгоритмов и монет, которые в настоящее время используются в сообществе FPGA, включают:

  • Алгоритм: Keccak-ZP Самая прибыльная монета: протокол Zen
  • Алгоритм: 0xToken Самая прибыльная монета: 0xBitcoin
  • Алгоритм: Lyra2z Самая прибыльная монета: Gentarium
  • Алгоритм: Самая прибыльная монета Tribus: Денарий
  • Алгоритм: Keccak Самая прибыльная монета: MaxCoin
  • Алгоритм: Nexus Самая прибыльная монета: Nexus
  • Алгоритм: CryptoNightV7 Самая прибыльная монета: Monero

Переключайтесь между монетами и алгоритмами, чтобы максимизировать рентабельность майнинга на FPGA.

Как настроить ПЛИС

ПЛИС необходимо программировать с использованием специального языка программирования. Два самых популярных языка: Verilog и VHDL. Это так называемые «языки описания оборудования» или HDL..

Когда вы программируете ПЛИС в Язык описания оборудования, вы делаете то, что называется “Программирование RTL »или« Программирование уровня передачи регистров.». Это означает, что программист, который программирует FPGA на уровне RTL, может полностью контролировать каждый отдельный элемент внутри FPGA для максимальной настройки и производительности..

Этим FPGA отличаются от процессоров общего назначения, таких как CPU и GPU. Процессоры и графические процессоры можно программировать с использованием языков более высокого уровня, таких как C, C ++, Java и Python..

Поскольку языки высокого уровня намного проще изучать и использовать, многие люди пытались создать систему, позволяющую программировать ПЛИС с использованием языков высокого уровня. В конце 1990-х в рамках университетского проекта под названием Handel-C была предпринята попытка создать подобную систему. Сегодня эта система превратилась в несколько программных пакетов, в том числе Vivado HLS (синтез высокого уровня) и язык под названием OpenCL.

Эти языки высокого уровня FPGA действительно работают для некоторых приложений, таких как искусственный интеллект, хотя они не работают для крипто-майнинга..

Чтобы добывать криптовалюту на конкурентной основе, ваша FPGA должна быть настроена на минимально возможном уровне, который является уровнем передачи регистров (RTL) с использованием языков описания оборудования, таких как Verilog и VHDL..

Сегодня майнеры FPGA разделены между Verilog и VHDL. Эти два языка являются похожими по структуре языками программирования, хотя их синтаксис сильно различается. VHDL обычно используется в академических условиях, в то время как Verilog используется в реальном мире программистами и компаниями..

Одним из преимуществ Verilog является то, что он имеет тот же синтаксис, что и язык программирования C. Кроме того, программа Verilog занимает меньше половины текстового пространства, чем аналогичная программа на VHDL. Из-за этих преимуществ Verilog более популярен среди реальных реализаций FPGA..

Майнинг FPGA и битовые потоки

Вы увидите, что термин «битовые потоки» часто встречается при изучении майнинга FPGA. После того, как программа была написана для FPGA, FPA должна быть «загружена» этой программой..

По сути, эта программа представляет собой просто конфигурацию различных логических элементов внутри FPGA. Конфигурация сообщает этим логическим элементам, что делать. Файл конфигурации называется битовым потоком..

Чтобы загрузить программу в FPGA, у вас должен быть правильный битовый поток. У вас также должна быть специальная программа на вашем ПК, которая загружает битовый поток в FPGA..

Важно помнить, что конфигурация ПЛИС непостоянна: как и ОЗУ, ПЛИС сбрасывают свои конфигурации при потере питания. Вот почему большинство карт FPGA имеют флэш-память, которая находится рядом с FPGA. Эта флэш-память содержит файл конфигурации битового потока, и карту можно настроить для автоматической загрузки файла битового потока при запуске..

Также существует два разных типа битовых потоков или файлов конфигурации, включая стандартный битовый поток и файл конфигурации памяти:

Стандартный битовый поток: Стандартный битовый поток – это конфигурация, которая теряет свое содержимое, когда устройство теряет питание – точно так же, как RAM сбрасывает свое содержимое после потери питания..

Файл конфигурации памяти: Файл конфигурации памяти предназначен для загрузки с ПК через ПЛИС в соседнюю флэш-память, чтобы ПЛИС могла автоматически настраиваться при включении..

Многие майнеры будут использовать файл конфигурации памяти для максимального времени безотказной работы. Файлы конфигурации памяти особенно полезны для тех, кто запускает майнинг-фермы удаленно. Если на майнинговой ферме отключено электричество, FPGA может немедленно вернуться в оперативный режим..

Если произойдет отключение электроэнергии и у вас нет файла конфигурации памяти, вам придется использовать программу удаленного терминала (например, TeamViewer), чтобы вручную перепрограммировать FPGA..

Последнее слово

В конце концов, майнинг FPGA попал в заголовки новостей в 2018 году после обсуждения на форуме Bitcointalk. стал вирусным. С тех пор майнинг FPGA стал популярным и мощным способом добычи всех типов криптовалют..

ПЛИС можно настроить для майнинга всех типов криптовалют. Они не такие мощные, как ASIC, но более настраиваемые. Вы получаете возможность настройки майнера GPU с высокой мощностью и эффективностью ASIC. Мы продолжим обновлять этот обзор майнинга FPGA новыми продуктами, объявлениями и достижениями в мире программируемых вентильных массивов..

Mike Owergreen Administrator
Sorry! The Author has not filled his profile.
follow me
Like this post? Please share to your friends:
map