Fpga майнинг что это

FPGA майнинг: что это, преимущества и недостатки

Сейчас ASIC начинают обгонять добычу криптовалюты на GPU (видеокартах), выходят асики под новые и новые алгоритмы. Однако появилась альтернатива ASIC и GPU.

Сегодня мы расскажем о программируемой логической интегральной схеме или кратко FPGA.

Эти электронные элементы объединяют то, что мы любим больше всего в видеокартах и в ASIC.

Единственная проблема в том, что на сегодняшний день этих плат очень мало, и если Вы хотите зайти в майнинг на FPGA, Вы должны это сделать . сейчас.

Чем FPGA интересен для майнинга?

Два основных вопроса, которые FPGA должны решить

Криптовалюты волатильны и нестабильны. Криптомир можно сравнить с бурным океаном – если Вы хотите заниматься серфингом, Вы должны быть готовы к маневрированию.

Раньше, когда для добычи большинства популярных монет было выгодно использование CPU (процессоров) или GPU (видеокарт), Вы всегда имели возможность быстро адаптироваться к криптовалютному рынку. Как только курс монеты падает, Вы можете сразу запустить другой майнер (программу для добычи криптовалют) и начать добычу более прибыльной монеты. Мы все прыгали из Ethereum к Monero, а затем к Zcash: туда и обратно, в зависимости от прибыльности монет.

Сейчас, когда ASIC штурмуют майнинг пулы большинства монет, существует всего одна стратегия: выбрать монету, купить под нее ASIC и молиться, чтобы монета быстро окупалась. GPU майнинг по-прежнему является вариантом, но количество монет, которые Вы можете добывать, теперь ограничено.

Проблема ASIC заключается в том, что они предлагают нулевую гибкость, когда дело доходит до монеты, которую Вы можете добывать. ASIC разрабатывается только под один алгоритм. Если по какой-то причине алгоритм становится непопулярным или нерентабельным, купленный ASIC становится бесполезным. Так как они очень много стоят, то покупать их очень рискованно.

Есть ли третий вариант?

Всегда есть третий вариант, верно? Если бы было только такое аппаратное обеспечение, которое бы сочетало гибкость выбора алгоритма для добычи (как у видеокарт) и мощность хэширования ASIC . все бы использовали это оборудование, верно?

FPGA — это такое оборудование, поэтому он – новый фаворит в сообществе майнеров. Неудивительно, почему спрос на него огромен.

FPGA существует с 1982 года. Они использовались и продолжают использоваться в науке, моделировании транспортных средств и даже в военных технологиях.

Первым производителем этих устройств была американская технологическая компания под названием Xilinx. Позже, другая американская компания под названием Altera (теперь входящая в состав Intel) присоединилась к этой отрасли и с тех пор является основным конкурентом Xilinx.

Внедрение и развитие схем ПЛИС (программируемых логических интегральных схем), разновидностью которых является FPGA, очень приветствовалось во многих отраслях промышленности, и спрос на такое оборудование и технологии все еще растет. Например, в 2013 году размер объема рынка для плат FPGA составил 5,4 миллиарда долларов США, и, согласно оценкам, он достигнет отметки в 9,8 миллиардов долларов США в 2020 году.

Прежде, чем говорить о технической стороне, ответим на вопрос: «Если FPGA настолько хороши, почему бы людям не использовать их для майнинга с самого начала?»

Почему FPGA никогда не использовались в майнинге?

На самом деле, как только Bitcoin стал популярен, некоторые люди, у кого были ПЛИС старого образца, начали добывать первую криптовалюту на своем оборудовании. Но в массы это не пошло.

Есть две причины, почему платы FPGA для майнинга массово начинают использовать только сейчас.

Первая причина заключается в том, что благодаря гибкости и архитектуре платы FPGA нелегко настроить. Их можно запрограммировать на что угодно. Это хорошо, хотя это также означает, что для использования платы FPGA Вы должны знать, как программировать ее.

В отличие от графического процессора (GPU), который Вы можете настроить с помощью BIOS и майнера, плата FPGA должна быть запрограммирована с нуля, чтобы она могла добыть определенный алгоритм. Для этого вам нужно написать код на языке Verilog или VHDL — ни Python, ни C ++ не работают.

Так как только некоторые программисты способны это сделать, потребуется время, чтобы они выполнили эту работу. Затем эти программисты должны будут сделать бизнес-модель для продажи программ для общественности и так далее. Это, в конечном счете, произойдет, но пока они это делали, появилась причина №2.

Вторая причина — создание первой ASIC для добычи криптовалют. В отличие от FPGA, ASIC не нужно настраивать: подключи и он работает. Любой может использовать его. Очевидно, что это само по себе было решающим фактором. Кроме того, было много альтернатив для майнинга ASIC — таких, как возможность использовать фермы GPU и добывать меньше монет.

Теперь, когда ASIC доминируют в майнинг пулах, а графические процессоры немного отстают, FPGA становятся все более интересными для среднего майнера.

В двух словах: что такое FPGA?

Итак, что такое программируемая пользователем вентильная матрица (field-programmable gate array)?

FPGA — это часть аппаратного обеспечения, которая очень похожа на ASIC с одним исключением. ASIC — это чип, который был настроен для жесткого выполнения одного типа вычислений (например, для майнинга алгоритма Equihash). FPGA — это чип, который можно перепрограммировать для выполнения любых операций. В области добычи криптовалют Вы можете перенастроить свою FPGA от CryptoNight до добычи Lyra2z в течение секунды.

CPU и GPU тоже могут это делать, хотя по нескольким причинам FPGA работает быстрее. Для этого есть несколько причин – о некоторых мы расскажем чуть позже.

Платы FPGA работают в несколько раз лучше, чем GPU с одинаковым энергопотреблением. В зависимости от алгоритма FPGA может не отставать от ASIC по хэшам.

С одной стороны FPGA — это:

• Полная гибкость при использовании любых алгоритмов — никакие программные форки не могут повлиять на ваш майнинг, пока Вы обновляете битовый поток FPGA.
• Огромная энергоэффективность по сравнению с GPU

С другой стороны FPGA:

• Должны быть подключены к ПК, как и графические процессоры
• Пока недоступны для массового майнинга
• Очень дорогие по сравнению с GPU
• Может немного превосходить ASIC в зависимости от алгоритма

Bitstream

Bitstream — это в программа, написанная на языке программирования (Verilog или VHDL), который сообщает FPGA, что делать. Если Вы хотите добывать определенный алгоритм, Вы должны иметь бит-поток, который сообщает FPGA, как добывать этот конкретный алгоритм. Bitstreams загружаются в FPGA после загрузки системы.

Битовый поток загружается в энергозависимую память ПЛИС. Да, это все та же память DDR4. Модель FPGA имеет 64 ГБ. Это огромное количество оперативной памяти позволяет FPGA хранить сотни бит-потоков и переключаться между ними в доли секунды.

Как Вы, вероятно, ожидаете, эта функциональность позволяет FPGA добывать такие алгоритмы, как Timetravel10, X11Evo, X16R и X16S, которые требуют, чтобы чип переключался между различными «меньшими» алгоритмами хэширования каждые несколько минут.

В то время как битовый поток может быть изменен за долю секунды, плата может по-прежнему добывать только один алгоритм за раз с несколькими редкими исключениями.

Первоначальное предложение

Около полутора месяцев назад три члена майнинг сообщества упорно работали над созданием первых битовых потоков, чтобы некоторые модели FPGA (Xilinx VU9P) могли добывать различные алгоритмы.

Сегодня у этой команды есть магазин, где они разместили первые платы, а также страница на Bitcointalk. Одним из членов команды является GPUhoarder, известный за свой проект Squirrels Research.

Эти ребята в основном используют универсальные платы FPGA Xilinx VU9P и модифицируют их, чтобы они были пригодны для майнинга. «Vanilla» Xilinx VU9P поставляется с довольно плохим охлаждением, поэтому для хорошей работы в майнинге необходимо вручную выполнить требуемые настройки и улучшения.

Благодаря партнерству команды программистов с Xilinx, они дают нам возможность покупать эти платы в розницу. Кроме того, модификации, которые они делают (улучшенный радиатор и охлаждение), не мешают официальной гарантии Xilinx.

В дополнение к этому, они работают над экосистемой, окружающей карты, с необходимыми программными инструментами, структурой поддержки и т.д. Это позволит как начальным разработчикам, так и сообществу писать свои собственные потоки данных и размещать их в зашифрованном блокчейне, доступном только для людей, которые приобрели FPGA «интеллектуального выпуска».

Затем любой может создавать битовые потоки для существующих майнинг алгоритмов, а Zetheron (название компании) будет взимать фиксированную плату от имени разработчиков. Это обеспечит:

• безопасность разработчикам битовых потоков — они будут получать оплату за свою работу
• не будет членского взноса для владельцев FPGA: Вы платите только если скачали битовый поток для майнинга определенного алгоритма
• доступ к разнообразию битового потока, созданного сообществом, безусловно, гарантирует, что скоро можно будет добывать практически любые алгоритмы

Что касается сегодняшнего дня, то Zethereon разработал рабочий битовый поток для алгоритмов Cryptonote и Lyra2z.

«Текущий план — выпускать примерно один алгоритм в месяц, пока не будут охвачены все основные алгоритмы»,

— пишет команда Zethereon.

Это означает, что благодаря работе, которую эти ребята сделали, теперь у нас будет готовая разработка для настройки наших плат FPGA. Созданная экосистема Zetheron даст нам все варианты битового потока, которые нужны, чтобы добывать любой популярный алгоритм без необходимости знать что-либо о программировании. Кроме того, разработчики будут мотивированы, чтобы продвинуть планку выше и создать лучшие битовые потоки.

Это все прекрасно, но есть подвох. Платы, которые Zethereon предложили публике, были проданы в течение нескольких часов. По-видимому, идея иметь плату, которая сочетала бы гибкость графического процессора и возможности ASIC, была слишком хороша, чтобы ее можно было упустить.

Хешрейт 1900 MH/s — фейк?

В сети ходят слухи, что устройства FPGA VCU1525 способны выдавать 1900 MH/s на Ethash алгоритме Эфириума. Скорее всего это фейк.

По нашим подсчетам, одно FPGA устройство не может выдавать 1900 MH/s, вероятнее это риг из 6 FPGA дает такой показатель.

FPGA может быть мощнее видеокарты в 10 раз, но не более.

1900 MH/s был бы способен выдавать ASIC, если бы его смогли произвести.

Создают ли угрозу GPU майнерам FPGA?

Устройство стоит в районе 4000$ и скорее всего мощнее видеокарт в 10 раз.

При этом, гарантия на видеокарты обычно составляет 3 года, а у FPGA вендоров — всего 3 месяца.

Вероятнее всего, устройства подойдут только для крупных, «промышленных» майнеров. На данный момент проще купить видеокарт, т.к. окупаемость почти одинаковая.

Где взять FPGA сейчас?

FPGA нет в наличии у Zethereon, но есть другой вариант — Mineority.

Mineority была основана OhGodACompany — командой программистов, которые сделали ETHnlargementPill и других хорошо известные программные обеспечения для майнинга. Они объединились с Stayfirst, Mind Dev и Di Support, чтобы открыть Mineority.

На своем официальном сайте Mineority заявляет, что они являются «платформой для покупки, оптимизации, размещения и торговли видеокартами».

Mineority — это компания, специализирующаяся на торговле оборудованием для майнинга. Они также производят в Китае собственные карты, ориентированные на добычу криптовалют, и продают их. Что отличает Mineority от других компаний, так это то, что они предлагают облачный майнинг.

За определенную плату Вы можете купить свою карточку и оставить ее на одном из объектов Mineority в США или Европе. Вы можете арендовать место в майнинг ферме на срок до трех лет, после чего ваша карта будет отправлена вам. Или Вы можете попросить компанию сразу же отправить вам видеокарту, как только Вы ее купите. Существует также возможность перепродавать карту на рынке Mineority.

Компания гарантирует, что Вы получаете купленную вами карту: детали и уникальный номер вашей карты и чипа прикреплены к незаменимому токену ERC-721 – Вы всегда можете проверить, совпадают ли детали.

Не так давно Mineority начали перепродавать карту Xilinx V9UP, модифицированную так, чтобы быть «лучшей среди конкурентов в майнинге». Эта версия карты включает в себя требуемые 64 ГБ установленной DDR4 RAM и специальную систему охлаждения, которая позволяет карте использовать всю свою вычислительную мощность в майнинге (исходный Xilinx V9UP не может работать со 100% отдачей без перегрева). Mineority также дает владельцу доступ к постоянно растущей базе битовых потоков для добычи различных алгоритмов.

Плохая новость заключается в том, что запас этих карт ограничен, но будут и новые FPGA.

Вывод

FPGA стоит от $3600 долларов, но если все пойдет так, как планировалось, эти платы позволят нам в любой момент добывать практически любой алгоритм. В отличие от ASIC, которая требует, чтобы Вы инвестировали большие средства в разработку одного алгоритма, FPGA должна стать универсальным решением для майнинга.

Источник

Что такое FPGA майнеры для добычи криптовалюты? Сравнение FPGA, ASIC и GPU

FPGA (программируемая пользователем вентильная матрица) – это оборудование для майнинга криптовалюты, которое очень похоже на ASIC за исключением одной ключевой особенности.

• ASIC – это чип, который жёстко запрограммирован для выполнения одноготипа вычислений (например, для майнинга Equihash).
• FPGA – это чип, который по желанию можно перепрограммировать для выполнения любых операций.

В области майнинга вы можете перенастроить FPGA с майнинга Cryptonight на майнинг Lyra2z за считанные секунды. С процессорами и видеокартами это тоже можно сделать, но по определённым причинам FPGA работает намного быстрее.

Известно, что определённые платы FPGA работают в 100 раз лучше, чем графические процессоры с таким же энергопотреблением. В зависимости от алгоритма FPGA может немного отставать или вообще не отставать от ASIC’ов.

Навигация по материалу:

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.

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

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.

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 алгоритм зашивается в «камень» 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.

Сравнение FPGA майнеров с ASIC и GPU

FPGA (англ. Field Programmable Gate Array) или программируемая пользователем вентильная матрица – одна из разновидностей ПЛИС (программируемых логических интегральных систем) – интегральная микросхема, которую можно реконфигурировать под любые сложные вычислительные задачи.

Первые FPGA для коммерческого использования были разработаны в 1985 году, их применяли в научных расчетах, военной электронике, телекоммуникации, обработке видеопотоков, медицине, промышленности и т.д. В этих сферах FPGA используются и по сей день. В области добычи криптовалют FPGA можно настроить на майнинг разных монет в течение секунды.

В отличие от CPU и GPU, FPGA-карту можно перепрограммировать под решаемую на ней задачу. Одна из самых важных особенностей FPGA для майнинга – пониженное энергопотребление в расчете на единицу вычислительной мощности.

Если FPGA такие универсальные, то почему они до сих пор не вытеснили ASIC с рынка? Широкое применение это оборудование не получило по нескольким причинам.

Причина первая: FPGA нелегко настроить из-за гибкости и архитектуры карты. Их можно запрограммировать на что угодно, но для этого необходимо знание непопулярных низкоуровневых языков – Verilog или VHDL. И если видеокарту можно настроить с помощью BIOS и майнера, то плата FPGA должна быть запрограммирована с нуля, а для этого требуется время.

Из этой причины проистекает и вторая – появление на рынке асиков. ASIC не нужно настраивать, он прост в использовании, и это то, в чем нуждается большинство майнеров. Для прототипирования ASIC используются FPGA, но их программирование — задача производителя, а не майнера.

Однако с ростом числа ASIC в крупных майнинг-пулах появилась, так называемая, угроза «атаки 51%» для различных монет. Тогда создатели этих монет стали менять алгоритмы в борьбе за децентрализацию блокчейна, о чем уже упоминалось выше.

Теперь FPGA становятся все более интересными для среднего майнера, из-за рисков, связанных с использованием ASIC. Потому ASIC Antminer S9, которые на пике популярности стоили на вторичном рынке $5000 долларов, сейчас можно приобрести за $200 с блоком питания.

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 -> выпуск -> тест -> фикс -> 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».

FPGA vs видеокарт (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.

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

Где можно купить FPGA в 2019 году?

Основные производители FPGA — Xilinx и Altera (Intel) — находятся в США, от чего купить карту становится сложнее. Поскольку производителей этих карт единицы, то напрямую приобрести их розничному покупателю невозможно.

Крупные майнеры Европы и Азии также могут заказать карты через американскую компанию SQRL или кипрскую COMINO, но это также сопряжено с рядом трудностей, например, оформлением таможенных документов.

Еще одно решение — CrystalCore на базе FPGA Xilinx UltraScale Plus — предлагают инженеры белорусской компании AETTECH. Оборудование представляет собой ячейку с иммерсионной жидкостью, в которую погружены от трех до девяти чипов FPGA и прочие электронные компоненты, которые обслуживают работу этих чипов.

Средняя стоимость FPGA-чипов варьируется в пределах $3000-6000. Цена решения CrystalCore начинается от $19 200 с учетом всех комплектующих.

Заключение

FPGA способны обеспечить гибкость и вернуть майнинг обратно обычным людям, таким как мы с вами. FPGA-чипы позволят в любой момент выполнять майнинг практически любого алгоритма.

В отличие от ASIC’ов, которые требуют, чтобы вы инвестировали несколько тысяч долларов в майнинг по единственному алгоритму, FPGA могут стать универсальным комплексным решением для майнинга (каким в прошлом являлись GPU).

Всегда проводите собственные исследования и инвестируйте только на свой страх и риск. Мы приложили максимум усилий, чтобы рассказать обо всём, что нам известно по этой теме. Возможно, мы слишком упростили некоторые аспекты, однако надеемся, что эта статья стала хорошей презентацией майнинга с помощью FPGA.

Хотелось бы узнать ваши мысли, которыми вы можете поделиться в блоке комментариев, расположенном ниже.

Источник