Зміст
Спосіб видобутку криптовалют вибирають залежно від можливостей та цілей: за допомогою інтегральних схем конкретного застосування (ASIC), через комп’ютерний процесор (CPU), відеокарти (GPU) та на техніці з програмованими вентильними матрицями (FPGA-майнінг). Останній спосіб універсальний – обладнання може працювати на будь-якому алгоритмі. У статті розказано про адаптивні чіпи, наведено порівняння з іншими видами апаратного забезпечення для майнінгу та вказано плюси та мінуси останніх.
Що таке FPGA
Абревіатура від англійського field-programmable gate array. Перекладається як “програмована користувачем вентильна матриця”. Чіп налаштовують для виконання однієї чи кількох конкретних завдань.
Принцип роботи
Матриці потрапляють із виробництва у продаж не зовсім готовими до роботи. Мікросхеми зі з’єднаними транзисторами – постійна частина FPGA. Однак блоки матриць влаштовані так, що користувач може запрограмувати потоки сигналів за потрібним алгоритмом. Якщо потрібно перебудувати чіп під інше завдання, то робити це можна скільки завгодно разів.
Як і процесор персонального комп’ютера, вентильні матриці, що програмуються, не працюють самостійно. Вони підключаються до сумісної материнської плати та відображаються в системі як окрема майнінг-ферма. Особливість чіпів вони швидко перегріваються, тому в кожен FPGA-майнер вбудовується вентилятор, який охолоджуватиме матрицю.
Використання в майнінгу
Видобуток криптовалюти розпочався у 2009 році з біткоїну. Тоді не були потрібні високі потужності для пошуку блоків, тому майнули навіть на домашніх комп’ютерах. Вважається, що поштовхом до зростання вартості цифрових грошей стало їхнє перше комерційне використання. У травні 2010 року програміст Ласло Хайєнц купив 2 піци за 10 000 BTC. Дедалі більше учасників приєднувалося до мережі, і звичайного процесора для розрахунків перестало вистачати.
Потім люди почали майнути на відеокартах. Першовідкривач способу – людина з ніком ArtForz, що видобула криптовалюту за допомогою GPU у липні 2010 р. Софт для ферм на відеокартах вперше виклали у вересні цього ж року на форумі BitcoinTalk.
При видобуванні монет на GPU хешрейт був у десятки разів вищим, проте проблема з високим споживанням електроенергії нікуди не поділася. У 2011 році майнери звернули увагу на плати FPGA – вони вже використовувалися в телекомунікаційному обладнанні, при збиранні автомобілів та інших областях.
Щоб інтегрувати програмовані матриці в майнінг, виробникам довелося забрати зайві деталі. Енерговитратність знизилася, а для охолодження стали використовувати прості комп’ютерні вентилятори. Хоча обладнання на FPGA-платах було ефективнішим у плані продуктивності, воно коштувало надто дорого.
Наступним етапом в історії криптодобування стала поява ASIC-майнерів . Вони виявилися доступнішими, простіше і при цьому не поступалися продуктивністю. Їхнім недоліком стала неможливість змінити алгоритм роботи — плати програмуються під видобуток однієї криптовалюти на весь термін експлуатації.
Порівняння з CPU, GPU та ASIC
Плати FPGA використовують як заміну комп’ютерним процесорам та відеокартам – це допомагає знизити енерговитрати та підвищити продуктивність. Для CPU та GPU складність полягає у використанні великої кількості пам’яті при хешуванні. Для програмованих чіпів потрібні тільки посадкове місце з підключенням до мережі та вентилятор. При FPGA-майнінгу витрачається менше електроенергії, а хешрейт однієї плати може бути вищим, ніж у 10 відеокарт.
Можна настроїти параметри процесора або відеокарти через інтерфейс обладнання. FPGA, хоч універсальні та підходять під безліч завдань, надходять у продаж порожніми (без програмного забезпечення). Користувач має сам написати алгоритм. Для цього потрібно знати мову Verilog або VHDL.
Через складність налаштування програмованих матриць та його високої ціни майнери вибирають старі методи чи інтегральні схеми спеціального призначення (ASIC). З останнім варіантом у FPGA-плат різні технології побудови електроланцюгів.
Коли ASIC виходить із виробничого цеху, він налаштований на роботу за конкретним алгоритмом, який вже не можна змінити. У програмованих чіпах протягом усього терміну експлуатації дозволяється змінювати конфігурацію необмежену кількість разів.
Які питання має вирішувати
На противагу високій вартості та складності налаштування, майнери з програмованими чіпами мають гнучкість. У разі перемикання на видобуток більш перспективної монети обладнання можна перепрофілювати, чого не можна сказати про ASIC, які вже готові до видобутку конкретних монет.
Где можно купить FPGA для майнинга
У продажу зустрічаються чіпи різних виробників:
- Xilinx. Компанія працює з 1984 року, і на 2022 вона є частиною корпорації AMD. Чіпи для майнінгу представлені брендами Virtex та Spartan.
- Altera. Виробник програмних пристроїв почав працювати з 1984 року у США. 2015-го було викуплено корпорацією Intel. Відомий продукцією Stratix та Cyclone.
- Alpha Data. Європейська компанія, заснована в Единбурзі в 1993 р. Чіпи виробника використовуються при комплектації літаків Boeing та інших відомих корпорацій. Для видобутку криптовалюти випускається лінійка мікросхем Virtex.
- Achronix Semiconductor. Американська організація над ринком напівпровідників перебуває з 2004 року. Програмовані чіпи представлені брендом Achronix.
Усього основних виробників близько 20, але більшість ринку FPGA-майнерів належить Xilinx і Altera. Готовий до роботи майнер у РФ знайти важко. Раніше їх можна було придбати на eBay, але із введенням західних санкцій майданчик перестав надсилати посилки до Росії.
Наприклад, модель Xilinx VU9P з встановленим ПЗ під майнінг біткоїну продається за 1 млн руб. Однак потрібно знайти ще й решту комплектуючих. Остаточна ціна повного складання може виявитися вдвічі більшою.
Як завжди, у цьому плані рятують китайські виробники. Популярні FPGA-майнери Blackminer на сайті компанії Hash Altcoin Technologies наприкінці травня 2022 р. продавалися за цінами від $165 (модель mini) до $1539. Термін доставки до РФ — близько тижня після онлайн-оплати.
Як зібрати майнер FPGA самому
Можна купити готове обладнання, причому навіть із встановленим алгоритмом. Однак якщо купувати його частинами, кінцевий результат виявиться дешевше. Для складання невеликого, мобільного майнера знадобляться такі деталі:
- Чіп FPGA з посадковим місцем (мікросхемою).
- Бітстрім (прошивка, програма).
- Корпус.
- Оперативна пам’ять.
- Материнська плата.
- Іммерсійна рідина для охолодження (склад, у якому відсутня електрична провідність).
Збирається все за інструкцією від виробника. Замовляти комплектуючі краще в одному місці, порадившись із менеджером інтернет-магазину. Іноді завдання полегшується тим, що разом із чіпом продавець надсилає флешку з декількома версіями бітстрімів під різні криптовалюти. Однак найчастіше програму доводиться шукати у відкритих джерелах або замовляти у професіоналів. Деякі продавці пропонують прошивку за додаткову оплату.
Плюси та мінуси FPGA
Основна проблема при покупці програмованих чіпів для видобутку криптовалюти – їхня висока ціна. Найпродуктивніший ASIC коштує дешевше, ніж брендований майнер зі змінним алгоритмом. Можна заощадити, замовляючи комплектуючі китайських виробників, але тоді не буде гарантії якості.
Розглядаючи FPGA для майнінгу як варіант заміни відеокарт або ASIC, слід врахувати переваги та недоліки.
| ПЛЮСИ | МІНУСИ |
|---|---|
| Програмується та налаштовується під будь-який алгоритм | Товар від американських та європейських брендів коштує дуже дорого |
| Не поступається спеціалізованим інтегральним картам з хешрейту | Важко ввести в експлуатацію без навичок програмування мовою Verilog або VHDL |
| Невеликі габарити | Дефіцит |
| Працює набагато швидше, ніж відеокарти, споживаючи однакову кількість електроенергії. | Висока тепловіддача |
Резюме
Інтерес до майнерів на чіпах FPGA був викликаний їхньою універсальністю, низьким споживанням електроенергії та швидкістю. Однак вони стали перехідною ланкою до інтегральних схем ASIC, які набагато дешевші за високої продуктивності. Мінус останніх полягає в обмеженості: якщо алгоритм стане неактуальним, пристрій можна викинути.
У 2022 році інтерес до програмованих схем є, але на ринку мало пропозицій. Якщо справа стосується американських чи європейських чіпів, то для середнього криптомайнера ціна буде непідйомною. Дешеві аналоги можна придбати у китайських онлайн-магазинах.
Від майнерів FGPA відштовхує ще й складність початкового налаштування. Деякі виробники разом з комплектуючими надсилають програмне забезпечення для конкретних цілей. Іноді майнери за додаткову плату програмують за бажанням замовника.
