FPGA для майнинга: какие тренды будут преобладать в 2020 году

Что такое fpga

FPGA расшифровывается как Field Programmable Gate Array, что по-русски переводится как «программируемая пользователем вентильная матрица», сокращается до ППВМ. Она является разновидностью ПЛИС — программируемой логической интегральной системы.

Микросхема представляет собой полупроводники. Используется в тех случаях, когда устройство предназначено для выполнения логических операций, типа and, or, nand и другие.


Технические основы можно найти в книге от Интел «FPGA для чайников» авторства Andrew Moore

То есть, это микросхема с повторяющимися логическими блоками, соединенными в цепь. Их можно сконфигурировать по собственному усмотрению с учетом задач.

FPGA mining распространился одно время, так как задача майнинга как раз совершать однотипные операции. Это был первый шаг перед АСИКами.

Но при майнинге температура устройства слишком поднималась, охлаждение и обеспечение электричеством выходили затратными, снижая рентабельность от fpga-майнера.

Проблему решали производители устройств, повышая эргономичность, стабильность работы и температуры.

ПЛИС даже в режиме цепи действуют как один майнер (порт UART). Когда плата подключается к ПК, распознается как устройство ttyUSB или COM под Windows.

Нормальная частота ошибок составляет менее 0,1%, если уровень ошибок увеличивается, это означает, что что-то пошло не так.

Для FPGA необходим дополнительный вентилятор. Измерение температуры позволяет cgminer отключать ПЛИС, если он становится слишком разогретым.

Принцип работы FPGA-чипов

Для майнинга на FPGA пишется битстрим – прошивка чипа, в которой указано как FPGA должен решать задачу, необходимую для майнинга той или иной монеты. Программируются битстримы на языках Verilog или VHDL.

Микросхема FPGA представляет собой полупроводники. Используется в тех случаях, когда устройство предназначено для выполнения логических операций, типа and, or, nand и другие.

Принцип работы FPGA-чипов

То есть, это микросхема с повторяющимися логическими блоками, соединенными в цепь. Их можно сконфигурировать по собственному усмотрению с учетом задач.

Микросхема FPGA

Оборудование на базе FPGA изначально предназначено для воздушного охлаждения. При нем рабочая температура чипа достигает 100 градусов. При эксплуатации чипов в таких условиях один из ведущих производителей – компания Xilinx – дает гарантию три месяца. Но при иммерсионном охлаждении температура чипа не превышает 80 градусов.

Благодаря этому, вся плата и все чипы, которые на ней находятся, работают в идеальных для них условиях. Это значительно увеличивает срок эксплуатации чипов и автоматически увеличивает скорость хеширования.

Плюсы FPGA:

  • одна карта FPGA по производительности равна 20-40 видеокартам, при потреблении, как у 1-2 видеокарты,
  • FPGA гибко переходит с одного алгоритма на другой, поэтому никакие программные форки не могут остановить работу майнинг-фермы,
  • требуется в разы меньшие затраты на инфраструктуру (электрика, охлаждение и пр.)

Минусы FPGA:

  • FPGA недоступны для массового майнинга, так как карт производится пока меньше, чем число желающих их приобрести,
  • программирование карт – это трудоемкий процесс создания битстрима с нуля на непопулярных языках Verilog или VHDL, что обусловило высокую стоимость разработки,
  • FPGA гораздо дороже по сравнению с GPU и ASIC, поэтому подходит скорее крупным майнинг-игрокам, нежели домашним фермерам.

Майнинг на fpga Altera

Это устройство до сих пор можно считать топовым по производительности. Выпускалось наряду с Spartan (один из первых).

В конце 2011–начале 2012 года такие инновационные компании, как Butterfly Labs, ZTEX начали предлагать майнинговые устройства на базе FPGA. Большинство из них были основаны на FPGA Xilinx Spartan6-150 (200 to 220 MH/s) стоимостью 100 долларов, в устройствах BFL использовалась Altera (830 MH/s), что компания получила по сниженной цене.

Но цена на майнер все равно была высокой, по 600 долларов за микросхему.

В середине 2012 года BFL начал поставлять так называемое мини-устройство miniRig на 25,2 GH/s, состоящее из корпуса и вентиляторов, внутри несколько плат (как правило 17-18) на общую хэш-скорость в 25,2 ГГц/с. ПЛИС Altera в miniRig были еще более дорогими, вся конструкция стоила 15 тысяч долларов. Затем компания плавно перешла на ASIC.


Майнер, который использует совместимую плату FPGA, может работать и в пуле, и в одиночку.

Первый проект с открытым исходным кодом FPGA Bitcoin mine был выпущен 20 мая 2011 года для Altera и Xilinx FPGA. Чтобы скомпилировать код, нужны хотя бы базовые технические знания.

Люди использовали чипы для майнинга BTC, LTC, DOGE и других монет. Все разработки FPGA чаще всего были SHA256 или Scrypt. Силами сообщества была создана схема для майнинга X11. АСИКи начали вытеснять эти майнеры.

Эволюция оборудования для майнинга — от CPU, GPU, FPGA, ASIC

История биткоин-майнинга начиналась с использования CPU (процессоров) в 2009 году. Летом 2010 года курс первой криптовалюты вырос до $0,08, тогда майнинг стал приносить доход, который спровоцировал рост конкуренции среди майнеров.

Это привело к переходу майнинга на промышленные рельсы — использованию GPU (видеокарт). Видеокарты имели в десятки раз большую скорость хеширования при меньшей стоимости. Явным преимуществом добычи монет как на CPU, так и на GPU была возможность переключаться с одной на другую – в зависимости от ситуации на рынке.

В 2011 году некоторые энтузиасты начали поиск менее энергозатратных девайсов для майнинга, и нашли FPGA. Фермы с FPGA-картами были в разы производительнее и энергоэффективнее, но дорогими и сложными в программировании. В 2013 году появились первые ASIC – заточенные под добычу одной монеты, мощные и простые в использовании.

Экономика майнинга менялась. К основным факторам изменений можно отнести медвежий рынок криптовалют и постоянно растущую сложность майнинга. Потому мощность хеширования и простота использования появившихся ASIC определили их популярность.

Рост числа ASIC привел к другой проблеме – централизации или, так называемому, риску «атаки 51%» многих крупных монет, который заставляет разработчиков менять алгоритмы хеширования.

Большой недостаток ASIC для майнеров в том, что в случае изменения алгоритма хеширования майнинг на них станет невозможен, так как расчетный алгори и поменять его нельзя. Остается только купить ASIC и надеяться, что вложенные средства окупятся до того, как изменится алгоритм добычи монеты или сложность майнинга этой монеты не вырастет до небес.

GPU-майнинг по-прежнему является рабочим вариантом, но высокое энергопотребление видеокарт делает майнинг бессмысленным занятием во многих регионах, где стоимость 1 кВт/ч электроэнергии выше 7-12 центов при нынешней рыночной ситуации. Разумеется, производители оборудования для майнинга задумались о том, есть ли альтернатива ASIC и GPU? Решение нашли – вернулись к FPGA-чипам.

FPGA vs ASIC

Первое, что можно отметить, — это то, что разработать FPGA намного проще. В отличие от ПЛИС, дизайн ASIC начинается с совершенно пустой таблицы. Не значит, что каждый настроит микросхему для майнинга дома. Но при наличии базы и прочтении опыта других (об этом ниже), задача теоретически выполнима.

На FPGA вы начинаете с большого массива логических блоков, PLL, встроенных ОЗУ, буферов ввода-вывода, (де) сериализаторов, сетей распределения электроэнергии и т. д., разработка ASIC самостоятельно начинается еще с более низкого уровня. Это означает, что компоненты должны быть приобретены либо изготовлены как часть библиотеки, либо индивидуально разработаны для ASIC.

Следующей большой разницей является цикл разработки. Простые ПЛИС могут быть построены в течение дня или пары недель для умеренно сложного проекта. Это именно цикл: разработка -&gt, выпуск -&gt, тест -&gt, фикс -&gt, разработка…

Один цикл производства ASIC может занять несколько недель (месяцев), после чего вам необходимо интегрировать и протестировать его. После тестов баги не фиксятся, это слишком дорого.

Технология ASIC обеспечивает более высокую скорость и более низкое энергопотребление в сравнении с FPGA. Различия в скорости между двумя методами легко достигают 10 раз или более.

  • Плюсы ПЛИС: можно поиграться самому, подходит для хобби, дешевле за одну единицу товара
  • Плюсы АСИК: быстрее, ниже потребление, много предложений на рынке, работает «из коробки».

Bitcoin: история развития, от CPU до FPGA

(источник фото) Ранее нами рассматривались основные принципы, которым следуют при майнинге биткоинов. В этот раз рассмотрим историю развития вычислительных систем, предназначенных для добычи биткоинов, а также технологические достижения и трудности, которые встретились на этом пути.

CPU: Первое поколение майнеров

Если заглянуть в исходный код майнера биткоинов, то окажется, что он на удивление прост. Основная часть выглядит примерно следующим образом:

while (1) { HDR[kNoncePos]++, IF (SHA256(SHA256(HDR)) &lt, (65535 &lt,&lt, 208)/ DIFFICULTY) return, }

Вычисление SHA256 выполняется над 512-битными блоками данных и включает в себя 64 раунда шифрования, требующих множества 32-битных сложений, сдвигов и битовых операций. Каждый последующий раунд шифрования зависит от результатов предыдущего, создавая цепочку зависимостей. Хотя выполнение отдельных раундов шифрования не может быть распараллелено, проверка каждого отдельного хэша может выполняться параллельно, что делает вычисления прекрасно поддающимися параллелизации. Производительность таких майнеров достигает 33 MH/s на процессор (Core i7 990x). Больше добавить особенно нечего.

GPU: Второе поколение майнеров

В октябре 2010 был опубликован код первого open-source OpenCL майнера, после чего тот был быстро адаптирован и оптимизирован стараниями энтузиастов сообщества. Подобные майнеры состояли из реализации bitcoin-протокола на языке вроде Java или Python и алгоритма перебора в виде OpenCL-файла, который надлежало скомпилировать под ISA соответствующего GPU.

Огромное разнообразие OpenCL-реализаций объяснялось попытками выжать из компиляторов всё, на что те были способны, в погоне за улучшением качества кода. Кроме того, часть кода, не относящаяся к OpenCL напрямую, отвечала за вызов OpenCL API с целью перепроверки результатов или управления параметрами GPU в ответ на температурный режим и пользовательские настройки. Поскольку предполагалось, что подобное оборудование будет работать месяцами, пользователи пускались во все тяжкие, играя с напряжением питания (понижая, чтобы снизить стоимость накладных расходов на майнинг, или повышая вместе с частотой, чтобы увеличить производительность), ядром GPU и такими параметрами кода, как число потоков. Всё ради того, чтобы увеличить пропускную способность в рамках разумной стабильности работы и температуры.

Т.к. добыча биткоинов не требует особой нагрузки на оперативную память или операций с плавающей точкой, большое число критических путей в электрической схеме или узких мест в архитектуре GPU никак себя не проявляют. Однако, с течением времени могла возникать потребность в перенастройке параметров, т.к. системы электропитания и охлаждения со временем деградируют в своих характеристиках. Типовые GPU от AMD имеют тенденцию показывать большую производительность, чем GPU от NVidia, если речь идет о GH/s на $, отчасти благодаря системе команд, хорошо подходящей для вычислений SHA256, и архитектуре VLIW, которая содержит большее количество ALU, работающих параллельно, пусть и на слегка меньшей частоте. В частности, операции сдвига и битового выбора могут быть реализованы единственной инструкцией AMD ISA. Встроенная графика, в частности от Intel, уже сейчас имеет лучшие показатели производительности на ватт, но для CPU характерны гораздо более скромные power-бюджеты — 200W, типичные для GPU, совершенно неприемлемы для CPU, который, вообще говоря, еще и не только графикой занят. Кроме того, к одному компьютеру не удастся подключить столько CPU, сколько можно было бы подключить видеокарт (про это дальше). Да и амортизация оборудования не настолько быстра для CPU. Поэтому встроенная графика — это не выбор майнера.

Основной код майнера, написанный на OpenCL, а не ассемблере или в машинных кодах, после компиляции нередко патчился с целью использования инструкций GPU, напрямую не поддерживаемых OpenCL. Реализация на OpenCL представляет собой один большой блок кода, который в начале выбирает ряд параметров, на основе id потока, а затем выполняет все 64 раунда хэширования в одном развернутом цикле.

A Datacenter In My Garage

Потратив $300-600 на оборудование для майнинга на основе GPU, которое, практически буквально, печатает деньги, и потратив немало времени за настройкой его параметров, следующим шагом закономерно встаёт идея о наращивании масштабов катастрофы вычислительных мощностей.

Купив ещё один такой же GPU и повторив настройки, вы удвоите свою прибыль. На самом деле, если монетки добываются столь быстро и столь же стремительно растут в цене, возможно, имеет смысл купить десять или даже двадцать GPU! Правда, это может привести к катастрофе — из-за группового поведения майнеров, закупившихся видеокартами, до небес подскочит сложность добычи и так же стремительно упадет прибыльность майнинга. К счастью, катастрофы не произошло, благодаря росту курса USD/BTC затраты на покупку видеокарт всё же окупились. GPU оказались гораздо более доступны для конечных пользователей, чем FPGA. Их использование для майнинга хоть и требует навыков сборки ПК и многочасового чтения форумов, но можно быть полным профаном в параллельном программировании, не говоря об инструментах для работы с FPGA. Однако для GPU характерно несколько ключевых ограничений: 1. GPU не работает сам по себе. Каждый GPU должен быть включен в 8x или 16x PCI-E разъем, которых на материнских платах сравнительно мало. 2. Материнская плата, процессор, жесткий диск и ОЗУ в GPU майнинге практически не используются, но удорожают систему, т.е. увеличивают стоимость майнинга на единицу производительности. У типичного пользователя под рукой есть единственный PC, куда можно установить 1-2 GPU, но не более того. 3. Каждый GPU потребляет 200-300W, что очень быстро превышает возможности блока питания и требует апгрейда. 4. Стандартные корпуса не рассчитаны на охлаждение нескольких GPU. Особенно, если «несколько» — это более двух. 5. Использование многих GPU быстро достигает пределов электроснабжения, охлаждения и уровня шума, допустимых в большинстве жилых районов. 6. Из-за каких-то проблем (вероятно, в программной части) реализации, для работы OpenCL может потребоваться, чтобы к GPU был подключен дисплей. Хотя сама технология подобных требований не выдвигает. 7. Типовой GPU занимает два слота в корпусе ПК, не давая подключить к ПК большое число видеокарт.

Для решения этих проблем появилось следующее решение. Во первых, т.к. майнинг биткоинов толком не использует пропускную способность интерфейса с материнской платой, то PCI-E 1x имеет достаточно пропускной способности, а GPU работает и подключенным в 1х слот. Простой кабель, продаваемый за $8, позволяет подключить 16x GPU в 1х слот. Правда это означает, что видеокарта не может находиться в корпусе ПК, что побудило энтузиастов к созданию стоек, предназначенных исключительно для монтажа GPU. Использование правильной материнской платы, с большим числом дешевых 1x слотов, решило проблему с подключением большого числа GPU. Отказ от привычного корпуса позволил решить проблему отвода тепла более эффективно. А резистор, воткнутый в DVI разъем, успешно имитирует подключение монитора, если таковое потребуется для OpenCL. Используя такой подход, одна материнская плата, CPU, и RAM может обслуживать 5-6 GPU, тем самым повышая экономическую эффективность затеи.

Bitcoin: история развития, от CPU до FPGA

примеры того, как может выглядеть машина для добычи биткоинов на основе GPU

Некоторые такие системы могут работать стабильно на протяжении нескольких месяцев, но затем начинают проявляться проблемы со стабильностью работы. Причина в том, что GPU потребляют слишком большой ток по линии 12V, перегружая коннектор материнской платы. Решением этой проблемы становится независимый подвод питания к видеокартам, минуя материнскую плату.

После решения проблем с подключением GPU на первый план выходят вопросы надлежащего электроснабжения и охлаждения оборудования. С потреблением одного GPU в районе 200W, удельная мощность такой системы сопоставима или даже превышает показатели дата-центров. Собственно, дата-центры практически никогда и не используются для размещения GPU-майнеров из-за сопутствующих расходов и требований к сертификации оборудования. Также немногие дома способны обеспечить такую электрическую мощность, а различные схемы тарификации электроснабжения могут привести к заоблачным счетам за электричество. По этим причинам на практике удачнее всего майнинг идет на территориях складских помещений, где нет больших проблем с создаваемым шумом и охлаждением, а электричество доступно по промышленным тарифам.

Bitcoin: история развития, от CPU до FPGA

Bitcoin-miner, содержащий 69 GPU

FPGA: Третье поколение майнеров

Июнь 2011 принес общественности первую open-source реализацию биткоин-майнера для FPGA. FPGA хороши как для операций сдвига, так и для битовых операций, составляющих ядро алгоритма майнинга. Интересным испытанием для разработчиков FPGA-майнеров стала разработка такого дизайна, который позволил бы эффективно использовать различные FPGA, как hi-end, так и low-end.

Решение оказалось весьма элегантным – майнер состоит из нескольких экземпляров SHA256-модуля, который параметризуется глубиной развертывания. С полным развертыванием, модуль создает отдельные аппаратные узлы для каждого из 64 раундов хэширования, разделенные регистрами – своего рода конвейер. Такая реализация позволяет достичь производительности 1хэш/такт/модуль. Меньшая глубина развертывания приводит к тому, что конвейер получается короче, и полное вычисление хэша требует нескольких проходов по его ступеням. Если FPGA достаточно велика, то в неё может уместиться несколько таких конвейеров. Выбор между глубиной развертывания и числом копий конвейера есть предмет для оптимизации.

Основной проблемой для FPGA-майнеров стало то, что их энергопотребление гораздо выше, чем для типичных случаев использования FPGA. Это объясняется практически постоянной активностью логических элементов в процессе вычислений. В результате большинство готовых плат с FPGA, таких как, например, обучающие наборы, легко доступные студентам, не могли предоставить ни достаточное питание ни достаточное охлаждение. Причем для hi-end микросхем проблема стояла в разы острее.

В результате появились специализированные платы, которые минимизировали расходы, отказавшись ото всей избыточной периферии (RAM, I/O, и т.д.), и которые конструировались с единственной целью – обеспечить необходимое питание и температурный режим для FPGA. Платы на основе FPGA Spartan XC6SLX150 позволили достигнуть производительности 860MH/s, при частоте 215 MHz, энергопотреблении 39W и стоимости $1060. Проприетарная разработка компании Butterfly Labs (BFL), расположенной в Канзасе, показала похожую производительность 830 MH/s при цене $599. Топовое решение от той же компании на основе FPGA Altera показало производительность 25.2 GH/s при цене $15K (650-750 MH/s на чип). На настоящий момент BFL была и остается самой успешной коммерческой биткоин-компанией.

К сожалению, FPGA было трудно конкурировать с GPU – последние стоили на ~30% меньше и имели больший потенциал для перепродажи после завершения своего пути как майнера биткоинов. Не помогло и то, что GPU обгоняли FPGA на лестнице техпроцесса, нередко используя более современный и энергоэффективный техпроцесс. Тем не менее, основное преимущество FPGA заключается в почти пятикратном выигрыше энергопотребления, что делает их столь же привлекательными как и GPU, при условии эксплуатации в течение года или двух. В частности, наиболее продвинутые FPGA, например, производимые Intel для Altera по новейшим 22нм и 14нм техпроцессам, оказываются крайне выгодными с точки зрения энергопотребления, но имеют сравнительно высокую цену.

Bitcoin: история развития, от CPU до FPGA

500GH/s майнер от BFL на основе ASIC, в окружении четырёх FPGA-майнеров на 25.2 GH/s. Можно заметить два кабеля электропитания – майнер потребляет ~2700W.

(источник фото: James Gibson)

Правление FPGA оказалось кратким, потому как на свет появилось новое поколение аппаратуры, ASIC, дающее выигрыш на порядки и в энергоэффективности и в производительности. Усилия на разработку FPGA не оказались напрасны, т.к. многое, от Verilog описания майнера и до компановки печатных плат было переиспользовано.

О поколении ASIC – четвертом поколении bitcoin-майнеров, шагнувшем в эпоху кремния, делаемого на заказ (Age of Bespoke Silicon) в следующий раз.

Автор: yurav

Источник

Сравнение с GPU

Графические процессоры значительно более мощные, чем CPU’s, как по мощности, так и по хешированию/ватту, но из-за присущей FGPA параллельности может быть примерно в 15 раз эффективнее.

В целом, вывод по FPDA такой, что они потребляют меньше электроэнергии, могут быть перенастроены и спроектированы самостоятельно, если вы разбираетесь в микроэлектронике. Но у них:

  • высокая теплоотдача,
  • устройства не подходят для новичиков,
  • чтобы настроить своими руками, нужно действительно искать материалы.


Сравнение майнинга на алгоритме Scrypt
Несмотря на более высокую цену, АСИК будет выгоднее. Но для устойчивых к такой разработке монет, можно попробовать FPGA-майнер.

Что не так с CPU, GPU и ASIC

FPGA появились как альтернатива центральным процессорам и видеокартам, которых поначалу хватало майнерам. Главным их плюсом было то, что ЦП или графический процессор можно было переключить на другой блокчейн-проект, не ограничиваясь одной «веткой». Майнер формировал инвестиционный портфель из нескольких криптовалют и чувствовал себя увереннее на штормящем и волатильном рынке крипто. Едва прибыльность монеты падала, можно было переключиться на другой блокчейн.

Усложнение вычислений привело к тому, что процессоры не могли обрабатывать такое количество операций в секунду. Например, ядро процессора способно обрабатывать 4/8 32-битных операций в секунду. Средняя видеокарта могла выполнять уже 3 000 операций в секунду. Конечно, до сих остаются монетки, которые выгодно добывать на ЦП или видеокартах, но производители предложили альтернативы в виде специализированных устройств.

Это привело к появлению ASIC. Мощные и узконаправленные устройства позволяли добывать больше токенов, но только в рамках одного алгоритма. В этом заключается их главный недостаток — жёсткая привязка к, скажем, алгоритму SHA-256. Если рентабельность крипты падает, вы ничего не можете сделать, остаётся надеяться, что она рано или поздно вернётся к вершинам. И произойдёт это раньше, чем асик устареет.

В короткий промежуток между двумя этими основными вариантами майнинга возникли FPGA. Они сочетали гибкость выбора блокчейнов (как GPU) и при этом обладали повышенной вычислительной мощностью (как ASIC). Основными игроками данного рынка стали уже знакомый нам Xilinx и Altera (ныне вошедшая в состав Intel). К 2020 году ёмкость рынка должна достичь 10 млрд долларов.

Майнер FPGA своими руками

Под Ethereum некоторые пытались писать майнер самостоятельно. Целый алгоритм таков:

  1. купить чип,
  2. разработать плату,
  3. собрать устройство,
  4. написать ядро под алгоритм майнинга: для SIA есть, для Groestl, для Keccak, их нужно адаптировать под свое устройство,
  5. установить дополнительный софт.

FPGA оборудованием занимаются:

  • Icarus Project,
  • X6500 Miner,
  • ModMiner Quad,
  • Ztex
  • Altera от Intel (считается более удобной для новичков, так как есть более подробная документация).

Можно почитать эту тему (на английском), где энтузиаст собрал ферму из нескольких установок с доходом $ 160- $ 456 в день. Его ROI составляет 70-200 дней в зависимости от алгоритма.

Вся установка оснащена одним источником Rosewill Hercules 1600W, каждая карта сжигает 100-160 Вт. Любая приличная материнская плата для майнинга будет работать, загрузка на процессор очень низкая. Любая установка GPU может быть быстро переделана в FPGA.

Также ПЛИС использовали для высокочастотного трейдинга: статья на Хабре.

Актуальность FPGA майнинга

Эпоха майнинга на FPGA платах длилась недолго. Одной из главных причин стало начало производства АСИК-майнеров, которые выигрывали как по показателю энергоэффективности, так и по производительности.

Превосходство видеокарт заключается в перечисленных ниже параметрах:

  • Стоимость устройств с равными показателями мощности на 30% ниже у видеокарт.
  • Видеокарты легче сбыть на вторичном рынке, если сложность слишком возрастет. FPGA платы имеют лишь одно предназначение и не могут быть перепроданы.
  • Производство видеокарт предполагает использование более современных процессов.

Энергоэффективность является единственным весомым преимуществом FPGA плат. Этот показатель существенно ниже, чем у GPU. Можно рассмотреть самые топовые на данный момент платы от компании Altera, при производстве которых был использован 14 и 22 нанометровый техпроцесс. Они могут похвастаться впечатляющей энергоэффективностью, но их стоимость слишком высока.

Другими передовыми компаниями, которые производят такие чипы, являются Actel, Atmel, Lattice semiconductor, Xilinx и другие.

Оснащение для майнинга BTC и ETH

Майнинг популярных монет требует установки мощной аппаратуры (или фермы), классический вариант которой состоит из процессора, видеокарты, жёсткого диска, системы промышленного охлаждения. Ферма должна быть постоянно подключена к Сети, рекомендуется установить блок бесперебойного питания на случай перепадов напряжения или внезапного отключения питания.

Следует отметить, что добыча BTC — самый популярный вариант на рынке, поэтому выгодное оборудование для майнинга биткоинов — ASIC-платы с высоким хешрейтом. Скорость обработки блоков на таких установках достигает 14 тысяч гигахеш в секунду.

Из чего состоит домашняя ферма майнера

Процессор

Выгодный майнинг возможен на стандартном недорогом процессоре (CPU) последнего поколения, например, Pentium G3260, Celeron G3930. Рекомендуемая производительность оборудования — от 2,9 ГГц, стоимость колеблется от 2 до 6 тысяч рублей.

Майнинг предполагает подключение нескольких видеокарт, поэтому следует заранее выбрать подходящую материнскую плату (оптимальны варианты с разъёмами Socket 1150). Процессор должен соответствовать модели «материнки». CPU для заработка на «цифровом золоте» выпускают под брендами Intel (Pentium G3260, Core i5 7500), AMD (FX 8350).

Видеокарта

Модель графического адаптера выбирают с учётом его надёжности, энергопотребления и мощности. Показатели можно сравнить при помощи онлайн-калькуляторов. Видеокарты (GPU) быстрее всего перегреваются в процессе работы, поэтому необходима мощная встроенная система охлаждения. Выделяют несколько популярных моделей:

  1. AMD Radeon RX серий от 470 до 580. Сравнительно недорогие (от 8 до 25 тысяч рублей) модели со сроком окупаемости до года, оптимальны при добыче Ethereum и альткоинов, базирующихся на протоколе Ethash.
  2. NVIDIA GTX Ti серий от 1050 до 1070. Бюджетные (от 5 до 15 тысяч рублей) модели оборудования для работы с Zcash. Серия NVIDIA Geforce — видеокарты с возможностью «разгона» мощности и расширения объёма оперативной памяти.

Видеокарты для фермы криптовалют

Жёсткий диск

Выбор винчестера зависит от конкретного способа майнинга. Например, одиночная добыча предполагает загрузку всех цепочек блока в память устройства — в этом случае нужен жёсткий диск объёмом в несколько терабайт. Облачный майнинг или добыча в пуле не предполагают загрузки всей цепочки, пользователю подойдёт диск SSD объёмом в несколько сотен ГБ:

  1. SanDisk Ultra II — модель на 960 ГБ, данные читаются и записываются на скоростях 550 и 500 МБ в секунду. Модель стоит до 20 тысяч рублей.
  2. Kingston UV400 — модель на 120 ГБ, запись и чтение информации со скоростью 360 и 550 МБ в секунду. Бюджетный вариант, стоимость составляет до 5 тысяч рублей.

Прочие составляющие фермы

Цена оборудования для майнинга колеблется в зависимости от характеристик дополнительных компонентов:

  1. Дополнительная оперативная память. Объём ОЗУ должен составлять не менее 4 ГБ, в зависимости от количества графических процессоров. Например, если на ферме установлено больше 10 карт, следует расширить оперативную память до 8 ГБ.
  2. Материнская плата. Рекомендуются недорогие модели (до 10 тысяч рублей), адаптированные для подключения нескольких видеокарт. Подойдут серии Intel Gaming Pro Carbon, Gigabyte GA-H110, Biostar TB250-BTC.
  3. Райзеры (карты расширения) — переходники для подключения дополнительных видеокарт к материнской плате. Здесь стоимость колеблется от 300 рублей до нескольких тысяч, модель зависит от разъёмов на материнской плате. Самый популярный стандарт — PCI.
  4. Блок питания. Модель выбирают в зависимости от итоговой мощности установки. Например, устройство фермы на 5 видеокарт мощностью 100 Вт каждая потребует блока на 500–600 Вт, подойдут модели Aerocool VX-750, Gigabyte GZ.
  5. Корпус и удлинители. Платы монтируются на деревянный или алюминиевый каркас, соблюдается большое расстояние между элементами, чтобы исключить перегрев. Отдельные элементы соединяются кабелями — например, блок питания, жёсткий диск и материнская плата.

Составляющие фермы

Технология блокчейн и криптовалюты. Быстрый старт

Получите книгу и узнайте все основы технологии блокчейн и криптовалюты за один вечер
Минусы: повышенный риск создания вилок.

При применении PoS блоки не создаются майнерами. Этот процесс выполняется валидаторами (сетевыми узлами), роль которых выполняют кошелки пользователей. Размер вознаграждения каждого из них зависит от количества монет, хранящихся на их кошельках. На период использования токенов для подтверждения транзакций они замораживаются и не могут использоваться для других целей.

Недостаток этого алгоритма состоит в том, что валидаторам практически не нужна вычислительная мощность для поддержки вилки, в отличие от PoW. Они могут голосовать за обе сети после разделения. Это повышает риск высокой распространенности форков, что потенциально может нанести ущерб авторитету криптовалюты.

Делегированная доверенность (DPoS)

Используется в криптовалютах: Steemit, EOS, BitShares и др.

Плюсы: низкая комиссия за транзакции, масштабируемость, малые энергетические затраты.

Минусы: частичная централизация.

DPoS — детище Дэниела Ларимера, которое очень отличается от PoS. В DPoS токены-ходжеры используются не для голосования за правильность создаваемых блоков, а за выбор делегатов для проведения этой проверки от их имени.

Обычно избираются от 21 до 100 делегатов, которые периодически перетасовываются системой и получают заказ на подтверждение блоков. Для каждого из них определяется временной интервал. Если делегат регулярно пропускает свою очередь или публикует недействительные транзакции, его мандат могут отозвать и путем голосования выбрать ему замену.

В DPoS майнеры могут сотрудничать, чтобы создавать новые блоки, а не конкурировать друг с другом. Такая относительная централизация майнинга обеспечивает более высокую скорость работы по сравнению с большинством других консенсусных алгоритмов.

Доказательство полномочий (PoA)

Используется в криптовалютах: POA.Network, Ethereum Kovan testnet.

Плюсы: высокая пропускная способность, масштабируемость.

Минусы: централизованная система.

Доказательство полномочий — это консенсусный алгоритм, в котором транзакции проверяются сертифицированными аккаунтами, которые выполняют роль наподобие «админов» системы. Эти учетные записи получают полномочия для передачи правдивой информации всем остальным сетевым узлам.

PoA обладает высокой пропускной способностью и оптимизирован для приватных сетей. Для общедоступной сети он не очень подходит в виду его централизованного характера.

Доказательство веса (PoWeight)

Используется в криптовалютах: Algorand, Filecoin, Chia.

Плюсы: настраиваемый, масштабируемый.

Минусы: слабое стимулирование майнеров.

Доказательство веса — это широкая классификация консенсусных алгоритмов, основанных на модели согласия Альгорда. Общая идея заключается в том, что если в PoS доля токенов от всех имеющихся в сети влияет на вероятность создания следующего блока, то в системе PoWeight используется иное взвешенное значение.

Например, в Filecoin это зависит от того, сколько данных IPFS хранит пользователь.

Византийская устойчивость к отказам (BFT)

Используется в криптовалютах: Hyperledger, Stellar, Dispatch и Ripple.

Плюсы: высокая пропускная способность, масштабируемость.

Минусы: недостаток доверия.

Это классический алгоритм, который представляет собой решение так называемой задачи византийских генералов. Чтобы понять его основной принцип можно представить себе генералов, окруживших город. Они должны единогласно решить: нападать или нет. Если некоторые генералы атакуют без взаимодействия с другими, то осада закончится трагедией. Генералы обычно разделяются расстоянием и должны передавать сообщения друг другу для общения.

Всего существует несколько подвидов этого алгоритма, каждый из которых имеет свои плюсы и минусы:

  • практическая византийская толерантность к ошибкам (PBFT),
  • федеративное византийское соглашение (FBA).

Направленный ациклический граф (DAG)

Используется в криптовалютах: Iota, Hashgraph, Raiblocks / Nano.

Плюсы: масштабируемость.

Минусы: зависит от реализации.

DAG — это форма консенсусного алгоритма, которая не использует структуру блочной цепочки и обрабатывает транзакции в основном асинхронно. Tangle — это консенсусный алгоритм DAG, используемый в сети Iota. Чтобы отправить транзакцию монетами Йота, пользователю необходимо подтвердить две предыдущие транзакции. Консенсус действует по принципу «два к одному». Чем больше транзакций добавляется в Tangle, тем более надежным является консенсус.

В следующих статьях мы рассмотрим виды заработка на криптовалюте и перспективы отрасли. Поэтому оставайтесь с нами, добавляйтесь в наши группы в соцсетях. До новых встреч!

Майнеры

В любой традиционной денежной системе правительства печатают фиатные деньги — контролируют эмиссию банкнот и монет через центральные банки.

В сфере криптовалют нет никакого центрального органа, регулирующего денежную массу и процесс эмиссии цифровой валюты. Для этого необходимы майнеры, которые отвечают за подтверждение транзакций между пользователями. За свою работу они получают вознаграждение в цифровых монетах. Это позволяет объединить сразу два процесса в один — поддержание работы сети и эмиссию новых токенов в обращение.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий