Почему нагружается видеокарта при майнинге

Почему лучше майнить на GPU — ответ очевиден

Популярная сегодня цифровая валюта биткоин не имеет материального аналога, не зависит от реальных денег и материальных ценностей, но возможность совершать за неё покупки, переводить в наличные средства через обменник, а также огромный скачок курса до небывалых ранее высот укрепляют её позиции во всём мире.

Сегодня одним из способов получить биткоин является не только его фактическая покупка, но и самостоятельная добыча – майнинг. Высокотехнологичная система блокчейна позволяет такой вариант заработка, чем активно пользуются инвесторы, используя:

• Центральный процессор;
• Графические чипы.

Для реализации таких возможностей используют качественные видеокарты, но не каждый может действительно подняться на этом. Почему такой метод не для всех – потому что сегодня он требует неких финансовых вложений не в саму криптовалюту, а в оборудование для её добычи, плюс умения им пользоваться.

Суть майнинга заключается в том, что группа лиц группируют множество операций, которые производятся онлайн, чтобы сформировать единый блок. Он многократно хэшируется, чтобы в итоге был получен правильный хэш, соответствующий всем условиям задачи, за решение которой вы и получаете биткоины. Каждый блок формирует цепочку, и каждый следующий сложнее предыдущего, что необходимо, чтобы никто из участников не взял криптовалюту под контроль.

В принципе, решать задачи в майнинге можно и не имея специального оборудования, но отвечая, почему для майнинга используют видеокарту, – с её помощью добыча более эффективна, а в нынешних реалиях расходы без специальных приспособлений могут превысит уровень дохода.

Какие задачи решает CPU – центральный процессор

Рассматривая, какая именно вам нужна видеокарта для майнинга и почему, важно знать, по какому принципу работает компьютеризированное оборудование. Чтобы использовать майнинг и реально на этом зарабатывать, нужно знать об основных этапах его эволюции и принципиальных различиях между ними. И прежде чем мы дойдём до выбора оптимальной видеокарты, почему бы не остановиться на столь важном этапе, как центральный процессор.

CPU-процессор был разработан специально для принятия решений задач по условиям программы. Самый простой и понятный пример – печать и сохранение документа, где задача процессора заключается в преобразовании этого документа в файл определённого типа и реализации его записи на жёсткий диск.

Разумеется, CPU может выполнить ряд математических расчётов по условиям «если», отслеживая все процессы и способы переключения между задачами. Он также создаёт виртуальную память, ограничивает привилегии пользовательских программ и самой операционной системы, обеспечивает обратную совместимость для работы устаревших инструкций и программ.

Непосредственно в майнинге процессор CPU делает ваш доход соразмерным мощности вашего процессора. Это значит, что чем быстрее процессор, видеокарта, тем больше хэшей в секунду вы можете обработать. Если раньше майнить можно было и при помощи самого простого домашнего компьютера, сегодня это уже совсем не актуально.

Что делает GPU – графический чип

Майнинг-ферма на видеокарте GPU более актуальна сегодня, чем на процессоре, поскольку сложность задач увеличилась, и мощность теперь требуется ещё больше. Зачем применять устаревшее оборудование, если есть возможность использовать современный чип? Биткоин-протоколы реализовываются на языке, схожем с языками Java и Python, поэтому такой вопрос, как «зачем майнерам мощные видеокарты», сам собой отпадает ещё и потому, что математические задачи они решают максимально эффективно, хоть и предназначены для обработки видеоизображений, а это ускоряет и добычу криптовалюты.

При этом примечательна возможность установить много видеокарт для майнинга, совершенствуя и ускоряя работу. Чип может запросто обрабатывать огромный объём однотипных операций (каждая задача решается быстрее, зачем и ставят несколько чипов), но вот на новую задачу переключается медленно.

Несмотря на то что даже современные графические чипы уступают специализированному оборудованию, потребляя немало энергетического ресурса, спрос на них, в частности, на некоторые модели, растёт, так как оборудование стоит в разы дороже и окупаться будет очень долго.

Почему GPU майнит лучше CPU

Бытует мнение, что GPU в добыче биткоинов лучше, чем CPU, и сейчас мы рассмотрим, почему майнинг на видеокартах быстрее майнинга на процессоре. Эффективность чипа обусловлена тем, что в майнинге не нужно принимать решения, в чём хорош процессор, он представлен повторяющимися математическими операциями. Как выше было сказано, для повторяющихся операций видеокарта подходит идеально, выполняя задачу в разы быстрее, чем CPU. Да, решения по условиям принимаются, но они ограничены ответом на вопрос «есть блок», «нет блока», с чем GPU идеально справляется.

Производительность чипов тоже разная, и графический чип, прекрасно выполняющий задачи, экономя время, плюс ко всему выгоднее, так как потребляет меньше ресурсов. GPU – это попросту инструмент для работы, пригодный для большого объёма однотипной работы, которой майнинг и является, а CPU предназначен для выполнения намного большего числа функций, и его архитектура гораздо сложнее, чем и обоснована медлительность в исчислениях.

Отвечая на вопрос, почему майнинг на видеокарте лучше, более простыми словами, – его успех зависит от того, насколько быстро выполняются вычисления.

Что лучше майнит – Nvidia или Radeon

Разобравшись с тем, зачем нужна при майнинге видеокарта, следует перейти к выбору таковой, учитывая цели её использования. Исходя из практики, чипы AMD Radeon считаются более подходящими, чем Nvidia из-за разницы в архитектуре. В AMD мелких блоков больше, что даёт возможность работать на низких частотах. Чем больше таких блоков – тем производительность выше. Разница в среднем в два, а то и три раза.

Разница в производительности ALU на примере
AMD Radeon HD 6990: 3072 ALU x 830 МГц	2550 миллиардов 32-битных инструкций в секунду
Nvidia GTX 590: 1024 ALU x 1214 МГц	1243 миллиардов 32-битных инструкций в секунду

Помимо представленного, алгоритмы в майнинге биткоинов основаны на SHA-256, а его основную операцию выполняет одна инструкция в графическом чипе AMD Radeon. При этом в чипе GPU Nvidia для этой же цели должны быть выполнены три инструкции, опять же, производительность в 1,7 ниже. Этого уже более чем достаточно для того, чтобы сделать правильный выбор.

Источник

О деградации памяти видеокарт при майнинге

Многие майнеры, занимающиеся добыванием криптовалют с помощью ригов на видеокартах, со временем неизбежно сталкиваются с тем, что память уже не может работать на тех частотах, которые она раньше с легкостью брала.

Из-за этого подвисают программы-майнеры, работа ригов становиться нестабильной. Для устранения проблем приходиться занижать частоту памяти/уменьшать ее разгон, что уменьшает хешрейт и прибыль.

Рассмотрим подробнее, отчего со временем портятся полупроводниковые кристаллы в памяти видеокарт и как можно увеличить продолжительность и качество ее работы.

Почему портится память видеокарт при майнинге?

Эксплуатация полупроводниковых элементов в вычислительных устройствах (особенно при повышенной температуре) со временем приводит к сбоям и поломкам, причину которых подчас трудно найти.

Основными причинами неисправностей в работе чипов памяти являются:

• перегрев и электромиграция (они взаимосвязаны) – сильно влияет на качество и долговременность работы чипов памяти и (не так сильно) процессоров;
• электромагнитное излучение (в обычных условиях эффект минимален);
• влияние электростатики (ESD, electrostatic discharge) – может проявляться при неквалифицированном обслуживании видеокарты;
• разрушающее физическое воздействие, вибрация и прочее.

Наибольшее влияние на чипы памяти при майнинге оказывают перегрев и диффузный эффект электромиграции.

Иллюстрация возникновения эффекта электромиграции в полупроводниках:

Эффект электромиграции также влияет на процессор/ядро видеокарт, но в этих случаях электромиграция проявляется намного меньше, так как частота CPU и ядра GPU в разы меньше эффективной частоты работы памяти.

Этот эффект связан с переносом вещества в металле/полупроводнике при прохождении тока высокой плотности. Вследствие этого в чипах постепенно происходит диффузионное перемещение ионов, которое ускоряется при высоких плотностях тока и температурах. Если на полупроводниковый элемент одновременно прикладывается высокий ток и возникает его перегрев, то эффект проявляется в сотни и тысячи раз сильнее, что может привести к мгновенному выходу чипа из строя.

Согласно расчетам производителей, при работе в штатных условиях чипы памяти должны отработать около 100 тысяч часов.

При повышенном вольтаже и высокой температуре (такой считается диапазон от 75 до 125°C) на чипах значительно увеличивается влияние эффекта электромиграции и кардинально ускоряется их деградация.

Каждое повышение температуры с шагом в 10 градусов уменьшает срок службы полупроводниковых элементов в два раза.

Похожая деградация происходит и с электролитическими конденсаторами, особенно с теми, в которых используется полужидкий электролит (подробнее об этом можно прочитать в статье «Об износе электролитических конденсаторов блоков питания во время майнинга»).

Электромиграция отдельных микрочастиц внутри полупроводниковых кристаллов особенно сильно проявляется во время переходных процессов, связанных с включением/выключением питания, при которых происходят скачки напряжения. При этом возникают случайные микропробои/замыкания внутри кристаллов чипов, постепенно уменьшается количество работоспособных элементов и нарушается их нормальный порядок работы.

Эффект электромиграции действует постоянно, но особенно сильно проявляется при большом нагреве чипов в условиях воздействия сильного электрического поля. При этом в полупроводниках происходит интенсивный нежелательный перенос (дрейф) веществ вместе с ионами. Он проявляется тем сильнее, чем меньший техпроцесс использовался при производстве полупроводников.

Это явление имеет накопительный эффект, так как на возникающие в результате электромиграции маленькие островки со временем осаждается все больше микрочастиц. Поначалу эти микроучастки слабо влияют на работу чипов, хотя их рабочие характеристики (возможность разгона) постепенно падают из-за возникновения паразитных емкостей и нежелательных соединений. Постепенно они увеличиваются, возникают большие бугорки (очаги) с повышенной плотностью тока и нагревом, которые постепенно приводят к частичному или полному разрушению полупроводникового элемента.

Возникновение бугорков(Hillock) и пустот (Void) в полупроводниковом элементе в результате электромиграции:

Появление пустот приводит к пропаданию полезных контактов, а возникновение бугорков – к появлению нежелательных контактов и коротких замыканий.

Особенно сильно эффект электромиграции проявляется у алюминия, который широко применяется при изготовлении микросхем. Для борьбы с этим эффектом в радиодеталях используют добавки меди (добавление 2-4% меди уменьшает эффект электромиграции в 50 раз). Если в качестве проводника используется чистая медь, то допустимая плотность тока возрастает в разы, что также увеличивает надежность элементов. Поэтому в вопросах долговечности и надежности работы памяти немаловажную роль играет качество изготовления. Если в проводящих элементах больше меди, то они могут выдержать большую плотность тока и меньше нагреваются, что увеличивает их долговечность.

Вследствие деградации полупроводников постепенно увеличиваются задержки сигнала и падает их быстродействие. Чипы еще могут работать, но для этого нужно снижать частоту и корректировать рабочее напряжение в сторону уменьшения. Из-за этого эффекта видеокарты даже с качественной памятью GDDR5 фирмы Самсунг, которая держала разгон до 2100 МГц, через 1-2 года майнинга устойчиво держат частоты порядка 1900 МГц, а память Elpida, итак с трудом работавшая на частотах до 1950 МГц, скатывается до уровня 1800 МГц.

У памяти GDDR6, изготовленной по более компактной технологии, чем GDDR5, эффект деградации проявляется быстрее. По опыту автора, чипы производства фирмы Micron, державшие разгон в +800 МГц через 6-8 месяцев эксплуатации при температурах порядка 59 градусов уже не могут держать стабильный разгон более +500 МГц. Естественно, это привело к падению хешрейта при майнинге на алгоритме Ethash с 31,5 до 29,5 mh/s.

Явление деградации полупроводниковых элементов проявляется тем сильнее, чем более миниатюризированный технологический процесс используется при их изготовлении. Процессоры и память, изготовленные 15-20 лет назад по 45-90 нм процессу с успехом работают и поныне. При этом они сохраняют работоспособность даже при кратковременном перегреве до высокой температуры.

Проблема электромиграции стала сильно проявляться уже при 28-нм процессе. Современные чипы, изготовленные по 7-10 нм технологии, не могут проработать долгий промежуток времени в неблагоприятных условиях из-за очень близкого расположения активных элементов. Они обречены на быстрое старение, если им не обеспечить хорошие условия эксплуатации, особенно охлаждение.

Деградация чипов (в особенности памяти) является очень нежелательным явлением. Такие чипы уже невозможно восстановить, можно только немного улучшить условия их работы, прочистив систему охлаждения и заменив термопрокладки. Эксплуатировать их все равно уже придется при более низких частотах.

Что можно сделать для снижения деградации памяти при майнинге?

Усиленная нагрузка на полупроводниковые элементы памяти и (видео)процессоры при майнинге (высокоинтенсивных вычислениях) неизбежно приводит к их повышенному нагреву, что ускоряет старение чипов.

Для новых видеокарт можно существенно увеличить срок производительной работы полупроводниковых элементов памяти с помощью эксплуатации при более низких температурах и (по возможности) меньшем вольтаже.

Этого невозможно сделать при использовании некачественной системы охлаждения видеокарт и недостаточном вентилировании мест установки ригов.

Для продления срока службы чипов желательно периодически проверять систему охлаждения GPU на предмет правильной установки термопрокладок и обеспечение отвода тепла от зоны с микросхемами памяти. Этому может помочь и установка теплопроводящего бекплейта.

Кроме того, необходимо максимально снижать напряжение на ядре видеокарт для уменьшения их общей температуры. Нужно помнить, что каждый лишний градус на чипах памяти уменьшает срок их плодотворной (скоростной) жизни.

Заключение

Чем новее технология, которая применяется при производстве полупроводниковых элементов, тем меньше расстояния между кристаллами в них. Из-за этого увеличивается влияние температурного фактора, который неизбежно приводит чипы к износу/выходу из строя чипов памяти.

Эксплуатация видеокарт с загрязненной системой охлаждения при высоких температурах, использование некачественных термопрокладок, плохая вентиляция – все эти факторы приводят к ускоренной деградации полупроводниковых приборов и быстрому проявлению эффекта электромиграции. В связи с этим со временем чипы памяти не могут работать с разгоном, начинают сбоить даже на штатных частотах.

Чтобы как можно дольше использовать чипы памяти на высоких частотах, нужно обеспечивать для них благоприятный температурный режим – порядка 40-50 градусов.

Так как при майнинге относительно низкая температура видеокарты возможна только при использовании очень хорошего охлаждения, то деградация чипов видеопамяти практически гарантирована уже после нескольких месяцев майнинга.

Из-за этого не стоит покупать видеокарты с одним/двумя кулерами, особенно б/у, которые долгое время использовались при высоких температурах. По крайней мере, не стоит рассчитывать на их работоспособность при разгоне по памяти.

Источник