FPGA майнинг – описание, особенности, актуальность

Говоря об этапах развития индустрии майнинга, следует обязательно вспомнить о таком явлении, как FPGA-майнинг. Именно о нём и пойдет речь в данном материале. Мы расскажем о его основных особенностях, отличиях от других способов и актуальности подобного подхода. Кроме того, нужно будет обсудить и возможность создания такого майнера своими руками.

Что такое майнинг на FPGA и как он работает

Пример FPGA майнера

Аббревиатура FPGA с английского языка означает Field Programmable Gate Array. В русском языке это означает программируемая пользователем вентильная матрица. Такое устройство состоит из полупроводников и может быть сконфигурировано как производителем, так и пользователем в зависимости от его нужд.

FPGA (или ППВМ) считается одной из разновидностей ПЛИС (программируемых логических интегральных систем). Если говорить именно о применении их для майнинга, то используют и первый, и второй термины.

Если выражаться проще, то это простая микросхема с большим количеством логических блоков, которые соединены в одну цепь. Сконфигурировать блоки можно в любое время и настроить их для выполнения какой-либо базовой двоичной операции, например, and, or, xor, nand, nor.

Большинство процессоров сегодня имеют блоки с функциями, которые были запрограммированы на заводе и не могут быть изменены. Однако встречаются и решения, которые можно настраивать самостоятельно в зависимости от текущих задач.

Схема FPGA майнера

Архитектура ФПГА состоит из трёх компонентов, которые могут быть запрограммированы:

  • Программируемые логические блоки (ПЛБ) - используются для создания логики устройства. Каждый блок содержит таблицу LUT, четыре входа и триггер.
  • Блоки ввода и вывода (БВВ)- используются, чтобы связать контакты с сигнальными линиями.
  • Внутренние связи - занимаются управлением путей соединения блоков ввода и вывода с программируемыми логическими блоками.

Что касается применения данных плат в майнинге, то здесь самой большой проблемой, с которой столкнулись энтузиасты, стало повышенное энергопотребление, если сравнивать с другими вариантами применения FPGA. Объясняется это постоянной нагрузкой на блоки логических вычислений, так как майнинг является действительно “прожорливой” вычислительной операцией. Среднестатистическая плата не могла обеспечить достаточное охлаждение и электропитания в таком случае.

В связи с данными событиями производители организовали выпуск плат, которые содержали лишь минимально необходимый набор компонентов без лишних портов, оперативной памяти и прочих ненужных в данном случае деталей. Это позволило обеспечить достаточное электропитание и приемлемый температурный режим. Стабильность работы таким образом была повышена и достаточно было использования обычных систем охлаждения из простейших вентиляторов. А низкое энергопотребление дало возможность оставаться в плюсе даже при не самой лучшей ситуации на рынке, которая нередко возникает у тех или иных криптовалют.

Плата от компании Spartan

Одним из таких примеров считается плата от компании Spartan. Она позволяла достичь производительности в 860 мегахешей на секунду при энергопотреблении в 39Вт и стоимости в 1000 долларов.

Канзасская компания BFL также имела опыт разработки подобных решений. Их плата достигала производительности в 830 мегахешей, но стоимость при этом составляла лишь 600 долларов.

Самой топовой разработкой была плата построенная на чипах Altera. Её мощность превышала 25 гигахешей, однако и стоимость составляла 15000 долларов. Такое устройство можно считать абсолютным рекордсменом и его производительности даже выше, чем у топовых АСИКов на сегодняшний день. Однако их стоимость также значительно ниже, а по соотношению цены\производительности они явно выигрывают.

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.

loading...

Как сделать FPGA майнер своими руками

Многих пользователей интересовала возможность создания майнера вручную в домашних условиях. Особенно популярной эта идея стала после появления первых успешных примеров устройств для добычи криптовалюты на базе ФПГА. На криптовалютных форумах можно найти обсуждения по этой теме и даже предложения от специалистов, которые предлагают помочь в создании подобных устройств за “дорого”. Следует понимать, что собрать FPGA майнер можно лишь при наличии хороших познаний в схемотехнике и программировании микроконтроллеров. Такие майнеры могут быть собраны далеко не каждым, а сегодняшнее положение на рынке делает их невостребованными.

Так или иначе, на ресурсе “Хабр” можно найти статью, где автор подробно описывает свой опыт создания майнера для криптовалюты BlakeCoin. Примечательно, что материал датирован 2018 годом. Из текста следует, что подходящего программного обеспечения для таких задач в открытом доступе не так уж много и автору пришлось адаптировать под свои нужды исходники из интернета. Запустить майнинг на ПЛИС Intel Cyclone V оказалось не такой уж простой задачей, на плате хватало места лишь для трёх хэшеров. При запуске устройства на частоте 120 МГц удалось достичь производительности в 360 MHs на секунду. Подъём частоты бы потребовал установки дополнительной системы охлаждения. Следует отметить, что протестировать свой майнер разработчик не успел из-за резкого скачка сложности данной монеты.

Много вопросов также вызывает возможность FPGA майнинга для алгоритмов, которые предполагают наличие большого количества оперативной памяти. В частности многих интересует майнинг Эфира на FPGA. В данный момент купить подобное устройство нельзя, но на форумах обсуждается возможность его создания своими руками. Однако разработчики Ethereum уже заявляли, что планируется переход сети на PoS, а значит майнинг эфира на ПЛИС не будет иметь смысла. А если говорить о более сложных алгоритмах, например, о CryptoNight, то в данном случае также необходимо наличие кэш памяти процессора.

Преимущества и недостатки

Преимущества Недостатки
1. Низкое энергопотребление. Одним из главных плюсов майнинга на FPGA являются невысокие показатели энергопотребления. Эти значения ниже, чем у ASIC майнеров, и существенно ниже, чем у видеокарт. При этом энергопотребление у добытчиков криптовалюты всё равно выше, чем у ПЛИС, которые используются для других задач.
2. Возможность сборки майнера своими руками. При наличии соответствующих знаний, такой майнер может быть создан самостоятельно из плат, которые доступны на рынке в свободной продаже. Обсудить этот процесс можно либо на криптовалютных форумах, либо на на ресурсах об электротехнике. Иногда даже можно найти предложения от профессионалов, которые предлагают создание таких устройств за деньги.
1. Высокая стоимость оборудования. Если сравнивать цену на ПЛИС майнеры с видеокартами той же мощности, то окажется, что приобретение последних намного выгодней. Асики, в конечном итоге, также имеют меньшую цену за единицу мощности.
2. Отсутствие возможности перепродажи оборудования. Ещё одним минусом приобретения этих устройств является их “одноразовость”. Если видеокарта перестанет быть прибыльной в майнинге из-за увеличения сложности, то она может быть продана геймерам. Если такое случится с FPGA платой, то найти для неё покупателя будет уже сложнее. С другой стороны, ПЛИС можно будет перенастроить под добычу другой криптовалюты, если выбранная в данный момент крипта станет невыгодной для вашей платы.
3. Высокая теплоотдача майнеров на базе ПЛИС. Несмотря на то, что данная проблема была решена некоторыми производителями, она всё равно не теряет своей актуальности. Те платы, которые получили возможность сохранять нормальный температурный режим и обеспечить хорошее электропитание, стоят слишком дорого и не являются выгодным вложением. В то же время, платы, которые с этим не справляются, будут проблемными в использовании и их применение не рекомендуется. Именно из-за учёта соотношения цены и производительности такой майнинг потерял свою актуальность и уступил АСИКам.

Заключение

Нужно сказать, что майнинг с помощью ППВМ - это интересный этап развития индустрии майнинга, который оказал существенное влияние на её будущее. Конечно, на сегодняшний день использование этих плат уже не актуально из-за появления ASIC-майнеров. Стоимость GPU с сопоставимой производительностью также ниже. Однако использование ППВМ по прежнему может привлечь энтузиастов или людей, которые просто хотят собрать майнер своими руками.