Особенности FPGA-майнинга

7 мин

3869

Способ добычи криптовалют выбирают в зависимости от возможностей и целей: при помощи интегральных схем конкретного применения (ASIC), через компьютерный процессор (CPU), видеокарты (GPU) и на технике с программируемыми вентильными матрицами (FPGA-майнинг). Последний способ универсален — оборудование может работать на любом алгоритме. В статье рассказано об адаптивных чипах, приведено сравнение с другими видами аппаратного обеспечения для майнинга и указаны плюсы и минусы последних.

Что такое FPGA
Принцип работы
Использование в майнинге
Сравнение с CPU, GPU и ASIC
Какие вопросы должен решать
Где можно купить FPGA для майнинга
Как собрать майнер FPGA самому
Плюсы и минусы FPGA
Резюме
Часто задаваемые вопросы

Что такое FPGA

Аббревиатура от английского Field Programmable Gate Array. Переводится как «программируемая пользователем вентильная матрица». Чип настраивают для выполнения одной или нескольких конкретных задач.

Популярные видеообзоры

FPGA Видеокарты для Майнинга: Что такое, Зачем нужны, Сколько Приносят и Ethash Bitsrtim для ФПГА

Первый в РФ FPGA TH53 3.18Gh/s Kaspa

FPGA карты для майнинга. Производительность. Охлаждение.

Вся правда про FPGA в майнинге. Разоблачаем мифы!

Тест FPGA в Майнинге / 3 FPGA заменяют 116 видюх

выбор редакции

Обзор

Монеты

Расположение

Азия

Комиссия

2.3%

выбор редакции

Обзор

Монеты

Расположение

Азия, Европа, США

Комиссия

1.0%

выбор редакции

Обзор

Монеты

Расположение

Россия

Комиссия

1.0%

выбор редакции

Обзор

Монеты

Расположение

Океания

Комиссия

2.5%

Принцип работы

Матрицы попадают с производства в продажу не совсем готовыми к работе. Микросхемы с соединенными транзисторами — неизменная часть FPGA. Однако блоки матриц устроены так, что пользователь может запрограммировать потоки сигналов по нужному алгоритму. Если потребуется перестроить чип под другую задачу, то делать это можно сколько угодно раз.

Как и процессор персонального компьютера, программируемые вентильные матрицы не работают самостоятельно. Они подключаются к совместимой материнской плате и отображаются в системе как отдельная майнинг-ферма. Особенность чипов — они быстро перегреваются, поэтому в каждый FPGA-майнер встраивается вентилятор, который будет охлаждать матрицу.

Чип FPGA с посадочным местом — Плата для майнинга Spartan 6

Использование в майнинге

Добыча криптовалюты началась в 2009 году с биткоина. Тогда не требовались высокие мощности для поиска блоков, поэтому майнили даже на домашних компьютерах. Считается, что толчком к росту стоимости цифровых денег стало их первое коммерческое использование. В мае 2010 года программист Ласло Хайенц купил 2 пиццы за 10 000 BTC. Все больше участников присоединялось к сети, и обычного процессора для расчетов перестало хватать.

Затем люди начали майнить на видеокартах. Первооткрыватель способа — человек с ником ArtForz, добывший криптовалюту с помощью GPU в июле 2010 г.

Софт для ферм на видеокартах впервые выложили в сентябре этого же года на форуме BitcoinTalk.

При добыче монет на GPU хешрейт был в десятки раз выше, однако проблема с высоким потреблением электроэнергии никуда не делась. В 2011 году майнеры обратили внимание на платы FPGA — они уже использовались в телекоммуникационном оборудовании, при сборке автомобилей и в других областях.

5 принципов майнинга

Пройти тест и получи скидку на торговую комиссию вместе с книгой о криптовалютах

Чтобы интегрировать программируемые матрицы в майнинг, производителям пришлось убрать лишние детали. Энергозатратность снизилась, а для охлаждения стали использовать простые компьютерные вентиляторы. Хотя оборудование на FPGA-платах было эффективнее в плане производительности, оно стоило слишком дорого.

Следующим этапом в истории криптодобычи стало появление ASIC-майнеров. Они оказались доступнее, проще и при этом не уступали в производительности. Их недостатком стала невозможность изменить алгоритм работы — платы программируются под добычу одной криптовалюты на весь срок эксплуатации.

Сравнение с CPU, GPU и ASIC

Платы FPGA используют как замену компьютерным процессорам и видеокартам — это помогает снизить энергозатраты и повысить производительность. Для CPU и GPU сложность заключается в использовании большого количества памяти при хешировании. Для программируемых чипов нужны только посадочное место с подключением к сети и вентилятор. При FPGA-майнинге тратится меньше электроэнергии, а хешрейт одной платы может быть выше, чем у 10 видеокарт.

Параметры процессора или видеокарты можно настроить через интерфейс оборудования. FPGA, хоть универсальны и подходят под множество задач, поступают в продажу пустыми (без программного обеспечения). Пользователь должен сам написать алгоритм. Для этого нужно знать язык Verilog или VHDL.

По причине сложности настройки программируемых матриц и их высокой цены майнеры выбирают старые способы или интегральные схемы специального назначения (ASIC). С последним вариантом у FPGA-плат разные технологии построения электроцепей.

Когда ASIC выходит из производственного цеха, он настроен на работу по конкретному алгоритму, который уже нельзя изменить. В программируемых чипах на протяжении всего срока эксплуатации допускается менять конфигурацию неограниченное количество раз.

Какие вопросы должен решать

В противовес высокой стоимости и сложности настройки, майнеры с программируемыми чипами обладают гибкостью. В случае переключения на добычу более перспективной монеты оборудование можно перепрофилировать, чего нельзя сказать об ASIC, выпускаемых уже готовыми к добыче конкретных монет.

Где можно купить FPGA для майнинга

В продаже встречаются чипы разных производителей:

Xilinx. Компания работает с 1984 года, и на 2023-й она является частью корпорации AMD. Чипы для майнинга представлены брендами Virtex и Spartan.
Altera. Производитель программных устройств начал работать с 1984 года в США. В 2015-м был выкуплен корпорацией Intel. Известен продукцией Stratix и Cyclone.
Alpha Data. Европейская компания, основанная в Эдинбурге в 1993 г. Чипы производителя используются при комплектации самолетов Boeing и ряда других известных корпораций. Для добычи криптовалюты выпускается линейка микросхем Virtex.
Achronix Semiconductor. Американская организация на рынке полупроводников находится с 2004 года. Программируемые чипы представлены брендом Achronix.

Всего основных производителей около 20, но большая часть рынка FPGA-майнеров принадлежит Xilinx и Altera. Готовый к работе майнер в РФ найти трудно. Раньше их можно было приобрести на eBay, но со вводом западных санкций площадка перестала отправлять посылки в Россию.

Если заказывать платы внутри страны, то нужно постараться найти интернет-магазины, в которых они есть. Цены достаточно высокие.

К примеру, модель Xilinx VU9P с предустановленным ПО под майнинг биткоина продается за 1 млн руб. Однако нужно найти еще и остальные комплектующие. Окончательная цена полной сборки может оказаться в 2 раза больше.

Как всегда, в этом плане выручают китайские производители. Популярные FPGA-майнеры Blackminer на сайте компании Hash Altcoin Technologies в конце мая 2022 г. продавались по ценам от $165 (модель mini) до $1539. Срок доставки в РФ — около недели после онлайн-оплаты.

Цены на китайское оборудование — FPGA от китайского производителя Hash Altcoin

Как собрать майнер FPGA самому

Можно купить готовое оборудование, причем даже с предустановленным алгоритмом. Однако если приобретать его по частям, конечный результат окажется дешевле. Для сборки небольшого, мобильного майнера понадобятся такие детали:

Чип FPGA с посадочным местом (микросхемой).
Битстрим (прошивка, программа).
Корпус.
Оперативная память.
Материнская плата.
Иммерсионная жидкость для охлаждения (состав, в котором отсутствует электрическая проводимость).

Собирается все по инструкции от производителя. Заказывать комплектующие лучше в одном месте, посоветовавшись с менеджером интернет-магазина. Иногда задача облегчается тем, что вместе с чипом продавец присылает флешку с несколькими версиями битстримов под разные криптовалюты. Однако чаще программу приходится искать в открытых источниках или заказывать у профессионалов. Некоторые продавцы предлагают прошивку за дополнительную плату.

Плюсы и минусы FPGA

Основная проблема при покупке программируемых чипов для добычи криптовалюты — их высокая цена. Самый производительный ASIC стоит дешевле, чем брендированный майнер с изменяемым алгоритмом. Можно сэкономить, заказывая комплектующие у китайских производителей, но тогда не будет гарантии качества.

Рассматривая FPGA для майнинга как вариант замены видеокартам или ASIC, следует учесть преимущества и недостатки.

Плюсы	Минусы
Программируется и настраивается под любой алгоритм	Товар от американских и европейских брендов стоит очень дорого
Не уступает специализированным интегральным картам по хешрейту	Сложно ввести в эксплуатацию без навыков программирования на языке Verilog или VHDL
Небольшие габариты	Дефицит
Работает намного быстрее, чем видеокарты, при потреблении одинакового количества электроэнергии	Высокая теплоотдача

Резюме

Интерес к майнерам на чипах FPGA был вызван их универсальностью, низким потреблением электроэнергии и скоростью. Однако они стали переходным звеном к интегральным схемам ASIC, которые гораздо дешевле при высокой производительности.

Минус последних состоит в ограниченности: если алгоритм станет неактуальным, устройство можно будет выбросить.

В 2023 году интерес к программируемым схемам есть, но на рынке мало предложений. Если дело касается американских или европейских чипов, то для среднего криптомайнера цена будет неподъемной. Дешевые аналоги можно приобрести в китайских онлайн-магазинах.