Eksploracja FPGA - opis, cechy, znaczenie

Mówiąc o etapach rozwoju przemysłu wydobywczego, należy zdecydowanie przypomnieć takie zjawisko jak wydobycie FPGA. Chodzi o niego i zostanie omówione w tym materiale. Porozmawiamy o jego głównych cechach, różnicach w stosunku do innych metod i znaczeniu tego podejścia. Ponadto będziesz musiał omówić możliwość stworzenia takiego górnika własnymi rękami.

Co to jest wydobywanie na FPGA i jak to działa

Skrót FPGA z angielskiego oznacza tablicę programowalnych bramek polowych. W języku rosyjskim oznacza to programowalną przez użytkownika tablicę zaworów. Takie urządzenie składa się z półprzewodników i może być konfigurowane zarówno przez producenta, jak i użytkownika, w zależności od jego potrzeb.

FPGA (lub FPGA) jest uważany za jedną z odmian FPGA (programowalne układy logiczne zintegrowane). Jeśli mówimy konkretnie o ich zastosowaniu w górnictwie, to używają zarówno pierwszego, jak i drugiego terminu.

Jeśli łatwiej jest wyrazić, to jest to prosty mikroukład z dużą liczbą bloków logicznych, które są połączone w jednym obwodzie. Możesz skonfigurować bloki w dowolnym momencie i skonfigurować je do wykonywania podstawowych operacji binarnych, na przykład i, lub, xor, nand, ani.

Większość procesorów ma obecnie bloki z funkcjami zaprogramowanymi fabrycznie i nie można ich zmienić. Istnieją jednak również rozwiązania, które można dostosować niezależnie w zależności od bieżących zadań.

Architektura FPGA składa się z trzech komponentów, które można zaprogramować:

Programowalnybloki logiczne (PLB) - używane do tworzenia logiki urządzenia. Każdy blok zawiera tabelę LUT, cztery wejścia i wyzwalacz.
Bloki wejściowe i wyjściowe (BVV) - służą do łączenia styków z liniami sygnałowymi.
Komunikacja wewnętrzna - zarządzaj ścieżkami połączeń jednostek wejściowych i wyjściowych z programowalnymi blokami logicznymi.

Jeśli chodzi o wykorzystanie tych płyt w górnictwie, największym problemem dla entuzjastów był wzrost zużycia energii w porównaniu z innymi aplikacjami FPGA. Tłumaczy się to stałym obciążeniem bloków obliczeń logicznych, ponieważ wydobycie jest naprawdę „żarłoczną” operacją obliczeniową. W tym przypadku średnia karta nie zapewnia wystarczającego chłodzenia i zasilania.

W związku z tymi wydarzeniami producenci zorganizowali wydanie płyt zawierających tylko minimalny wymagany zestaw komponentów bez zbędnych portów, pamięci RAM i innych niepotrzebnych szczegółów w tym przypadku. Umożliwiło to zapewnienie wystarczającego zasilania i akceptowalnych warunków temperaturowych. Poprawiono stabilność pracy w ten sposób i wystarczyło użycie konwencjonalnych systemów chłodzenia od najprostszych wentylatorów. Niskie zużycie energii umożliwiło utrzymanie się na plusie, nawet jeśli sytuacja na rynku nie jest najlepsza, co często ma miejsce w jednej lub innej kryptowalucie.

Jeden taki przykład jest uważany za tablicę spartańską. Pozwoliła dotrzećwydajność 860 megapikseli na sekundę przy zużyciu energii 39 W i koszcie 1000 USD.

Firma KFN BFL również miała doświadczenie w opracowywaniu podobnych rozwiązań. Ich wynagrodzenie osiągnęło 830 megapikseli, ale koszt wyniósł tylko 600 $.

Najbardziej zaawansowanym rozwiązaniem była płyta zbudowana na chipach Altera. Jego pojemność przekroczyła 25 gigagesh, ale koszt wynosił 15 000 USD. Takie urządzenie można uznać za absolutny rekordzista, a jego wydajność jest nawet wyższa niż w przypadku najlepszych ASIK. Jednak ich koszt jest również znacznie niższy i wyraźnie zyskują pod względem stosunku ceny do wydajności.

Znaczenie wydobycia FPGA

Era górnictwa na płytach FPGA nie trwała długo. Jednym z głównych powodów było rozpoczęcie produkcjigórników ASIK , którzy wygrali zarówno pod względem wydajności energetycznej, jak i wydajności.

Wyższośćkart wideoma parametry wymienione poniżej:

Koszt urządzeń o jednakowych wskaźnikach mocy jest o 30% niższy w przypadku kart wideo.
Karty wideo są łatwiejsze do sprzedania na rynku wtórnym, jeśli złożoność również wzrasta. Karty FPGA mają tylko jeden cel i nie można ich odsprzedać.
Produkcja kart wideo wiąże się z wykorzystaniem bardziej nowoczesnych procesów.

Efektywność energetyczna to jedyna znacząca zaleta płyt FPGA. Ta liczba jest znacznie niższa niż GPU. Możesz wziąć pod uwagę najbardziej aktualną na rynku płytę firmyAltera, którego produkcja została wykorzystana w technologii procesowej 14 i 22 nanometrów. Oferują imponującą wydajność energetyczną, ale ich koszt jest zbyt wysoki.

Inne wiodące firmy produkujące takie chipy to Actel, Atmel, Lattice półprzewodnik, Xilinx i inne.

Jak zrobić górnika FPGA własnymi rękami

Wielu użytkowników było zainteresowanych możliwością ręcznego utworzenia górnika w domu. Pomysł ten stał się szczególnie popularny po pojawieniu się pierwszych udanych przykładów urządzeń do ekstrakcji kryptowaluty opartej na FPGA. Na forach kryptowalutowych można znaleźć dyskusje na ten temat, a nawet sugestie ekspertów, którzy oferują pomoc w tworzeniu takich urządzeń dla „drogich”. Należy rozumieć, że górnik FPGA może być montowany tylko wtedy, gdy istnieje dobra znajomość projektowania obwodów i programowania mikrokontrolerów. Tacy górnicy nie mogą być zbierani przez wszystkich, a dzisiejsza pozycja rynkowa czyni ich nieodebranymi.

Tak czy inaczej, w zasobie „Habr” możesz znaleźć artykuł, w którym autor szczegółowo opisuje swojedoświadczeniedotyczące tworzenia górnika dla kryptowalutyBlakeCoin . Warto zauważyć, że materiał pochodzi z 2018 roku. Z tekstu wynika, że nie ma tylu odpowiednich programów do takich zadań w otwartym dostępie, a autor musiał dostosować kody źródłowe z Internetu do swoich potrzeb. Rozpoczęcie wydobycia na FPGA Intel Cyclone V nie było tak łatwym zadaniem, było wystarczająco dużo miejsca na tylko trzy skróty na tablicy. Przy uruchamianiu urządzenia z częstotliwością 120 MHz możliwe było osiągnięciewydajność 360 MH na sekundę. Zwiększenie częstotliwości wymagałoby instalacji dodatkowego systemu chłodzenia. Należy zauważyć, że deweloper nie miał czasu na przetestowanie swojego górnika ze względu na gwałtowny skok złożoności tej monety.

Wiele pytań podnosi również wydobycie FPGA dlaalgorytmów , które zakładają obecność dużej ilości pamięci RAM. W szczególności wielu jest zainteresowanych wydobyciemeteruna FPGA. W tej chwili nie możesz kupić takiego urządzenia, ale fora omawiają możliwość samodzielnego utworzenia takiego urządzenia. Jednak twórcy Ethereum już stwierdzili, że planowane jest przeniesienie sieci doPoS , co oznacza, że wydobycie eteru na FPGA nie będzie miało sensu. A jeśli mówimy o bardziej złożonych algorytmach, na przykład o CryptoNight, to w tym przypadku potrzebna jest również pamięć podręczna procesora.

Zalety i wady

Korzyści	Wady
1. Niskie zużycie energii.Jedną z głównych zalet wydobywania na układach FPGA jest niskie zużycie energii. Wartości te są niższe niż w przypadku górników ASIC i znacznie niższe niż w przypadku kart wideo. Jednocześnie zużycie energii przez zarabiających kryptowaluty jest nadal wyższe niż zużycie FPGA, które są wykorzystywane do innych zadań. 2. Zdolność zgromadzenia górnika własnymi rękami.Przy odpowiedniej wiedzy taki górnik może zostać utworzony niezależnie od płyt dostępnych na rynku do bezpłatnej sprzedaży. Możesz omówić ten proces na forach kryptowalut lub na temat zasobówinżynieria elektryczna. Czasami można nawet znaleźć oferty od profesjonalistów, którzy oferują tworzenie takich urządzeń za pieniądze.	1. Wysoki koszt sprzętu.Jeśli porównamy cenę górników FPGA z kartami graficznymi o tej samej pojemności, okazuje się, że uzyskanie tych ostatnich jest znacznie bardziej opłacalne. Ostatecznie Ashiki ma również niższą cenę za jednostkę mocy. 2. Brak możliwości odsprzedaży sprzętu.Inną wadą nabycia tych urządzeń jest ich „dyspozycyjność”. Jeśli karta wideo przestaje być opłacalna w górnictwie ze względu na wzrost złożoności, można ją sprzedać graczom. Jeśli tak się stanie z kartą FPGA, znalezienie nabywcy będzie trudniejsze. Z drugiej strony, układ FPGA może zostać ponownie skonfigurowany do ekstrakcji innej kryptowaluty, jeśli aktualnie wybrana krypta stanie się nieopłacalna dla Twojej karty. 3. Wysoki transfer ciepła przez górników na podstawie FPGA.Pomimo tego, że problem ten został rozwiązany przez niektórych producentów, nadal nie traci on na znaczeniu. Płyty, które były w stanie utrzymać normalną temperaturę i zapewnić dobre zasilanie, są zbyt drogie i nie są opłacalną inwestycją. Jednocześnie płyty, które nie radzą sobie z tym, będą problematyczne w użyciu, a ich stosowanie nie jest zalecane. Z powodu uwzględnienia stosunku ceny do wydajności wydobycie to straciło na znaczeniu i ustąpiło miejsca ASIK.

Korzyści

Wady

1. Niskie zużycie energii.Jedną z głównych zalet wydobywania na układach FPGA jest niskie zużycie energii. Wartości te są niższe niż w przypadku górników ASIC i znacznie niższe niż w przypadku kart wideo. Jednocześnie zużycie energii przez zarabiających kryptowaluty jest nadal wyższe niż zużycie FPGA, które są wykorzystywane do innych zadań.
2. Zdolność zgromadzenia górnika własnymi rękami.Przy odpowiedniej wiedzy taki górnik może zostać utworzony niezależnie od płyt dostępnych na rynku do bezpłatnej sprzedaży. Możesz omówić ten proces na forach kryptowalut lub na temat zasobówinżynieria elektryczna. Czasami można nawet znaleźć oferty od profesjonalistów, którzy oferują tworzenie takich urządzeń za pieniądze.

1. Wysoki koszt sprzętu.Jeśli porównamy cenę górników FPGA z kartami graficznymi o tej samej pojemności, okazuje się, że uzyskanie tych ostatnich jest znacznie bardziej opłacalne. Ostatecznie Ashiki ma również niższą cenę za jednostkę mocy.
2. Brak możliwości odsprzedaży sprzętu.Inną wadą nabycia tych urządzeń jest ich „dyspozycyjność”. Jeśli karta wideo przestaje być opłacalna w górnictwie ze względu na wzrost złożoności, można ją sprzedać graczom. Jeśli tak się stanie z kartą FPGA, znalezienie nabywcy będzie trudniejsze. Z drugiej strony, układ FPGA może zostać ponownie skonfigurowany do ekstrakcji innej kryptowaluty, jeśli aktualnie wybrana krypta stanie się nieopłacalna dla Twojej karty.
3. Wysoki transfer ciepła przez górników na podstawie FPGA.Pomimo tego, że problem ten został rozwiązany przez niektórych producentów, nadal nie traci on na znaczeniu. Płyty, które były w stanie utrzymać normalną temperaturę i zapewnić dobre zasilanie, są zbyt drogie i nie są opłacalną inwestycją. Jednocześnie płyty, które nie radzą sobie z tym, będą problematyczne w użyciu, a ich stosowanie nie jest zalecane. Z powodu uwzględnienia stosunku ceny do wydajności wydobycie to straciło na znaczeniu i ustąpiło miejsca ASIK.

Wniosek

Trzeba powiedzieć, że górnictwo przy pomocy CPVM- Jest to interesujący etap w rozwoju przemysłu wydobywczego, który miał znaczący wpływ na jego przyszłość. Oczywiście korzystanie z tych płyt nie ma już znaczenia ze względu na pojawienie się górników ASIC. Koszt GPU o porównywalnej wydajności jest również niższy. Jednak korzystanie z FPGA może nadal przyciągać entuzjastów lub ludzi, którzy chcą złożyć własnoręcznie górnika.