Почему для майнинга используют видеокарты, а не процессор

7 мин

2895

В 2009 году, когда биткоин только появился, первые криптомайнеры могли добывать цифровые монеты на процессорах. С развитием блокчейна сложность сети увеличилась. В 2023 году BTC майнят только на асиках. При этом многие топовые монеты добывают на GPU. Подробно расскажем, почему для майнинга используют видеокарты, а не процессоры. Это связано с особенностями устройств, из-за которых GPU имеет больший хешрейт.

Суть майнинга
Функции CPU
Основные функции GPU при майнинге
Отличия процессора от видеокарты
Доступ к памяти
Размер кеш-памяти
Основные преимущества GPU перед CPU
Почему для майнинга используют видеокарты
Часто задаваемые вопросы

Суть майнинга

Блокчейн — распределенная база данных, которая хранится на стационарных компьютерах участников, а не на серверах как в банках. Чтобы создать блок и добавить его в общую цепь, майнеры должны достичь консенсуса. Это позволяет избежать расхождений и рассинхронизации копий. Существуют 4 способа проверки, но майнинг поддерживает первый алгоритм, появившийся еще в Bitcoin, — Proof-of-Work.

Схема добычи криптовалют — Алгоритм майнинга

Чтобы подтвердить транзакцию, в сети производится сбор хеша и создаются проверочные скрипты. Для этого блокчейну нужно выполнить 2 действия:

Хешировать входную и выходную информации для запуска проверочного скрипта. Позже он проанализирует обработанные значения, которые покажут, действительна ли транзакция.
Скрипт, создавший операцию, выполняется на входных данных. Результаты обеих проверок позволят принять окончательное решение.

Из-за того, что блокчейн децентрализован, у него нет единого сервера, как у банка, который мог бы самостоятельно поддерживать работоспособность ПО. Эту функцию выполняют майнеры. Они подключают оборудование к системе и проверяют транзакции, создавая и закрывая блоки.

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%

В качестве вознаграждения за работу блокчейн выплачивает цифровые монеты. Однако приз дается не всем участникам, а тому, чье оборудование первым справилось с вычислениями. Вот что писал об особенности PoW Друв Тандон — эксперт по криптовалютным проектам:

«Подобная конкуренция среди майнеров коллективно защищает блокчейн. Это позволяет транзакциям и данным проходить так называемым доверительным образом. В таком случае для защиты сети посредник (например, банк) не требуется. Вместо этого сложность поиска правильного хеша и финансовое вознаграждение за успех создают надежный механизм консенсуса, делая его слишком трудным для взлома злоумышленниками».

Высокая конкуренция для майнера означает больше затрат. Растущий хешрейт увеличивает сложность вычислений. Если ранее для добычи Bitcoin достаточно было подключить несколько хороших GPU, то теперь владельцам видеокарт приходится переходить на другие блокчейны — Ethereum Classic, Ravencoin.

Отдельно стоит отметить, что майнеры нужны только блокчейнам с консенсусом Proof-of-Work. В случае с популярным Proof-of-Stake, на который перешел Ethereum, этот способ добычи не работает, поскольку используется другой механизм проверки транзакций.

Функции CPU

Процессор создавался для принятия решений в рамках условий программы. К примеру, во время сохранения документа на диске CPU преобразует его в файл выбранного пользователем типа и записывает на HDD. Также «камень» создает виртуальную память, разграничивает приоритетность доступа программ и ОС к ресурсам устройства и обеспечивает обратную совместимость для поддержания работы софта.

Архитектура устройств — Количество ядер CPU и GPU

Ключевой недостаток CPU заключается в их архитектуре. Процессор выполняет много дополнительных функций, которые негативно сказываются на скорости вычисления математических операций для добычи криптовалют. Он способен быстро переключаться между задачами, в отличие от видеокарт. Однако это нельзя назвать его преимуществом.

Для майнинга важна возможность быстро выполнять множество мелких задач. Поэтому графические адаптеры, ориентированные на проработку миллионов пикселей, отлично подходят для добычи криптовалют. При этом GPU с 4–8 мощными ядрами лучше показывают себя при решении крупных задач.

Для получения криптовалют требуется большая скорость, поэтому в майнинге используется видеокарта, а не процессор. Однако это не исключает добычу монет на CPU. Есть блокчейны, созданные для них, — Dogecoin, Monero, ChatCoin.

Майнинг в криптовалюте

Пройди опрос и получи в подарок скидку на торговую комиссию и книгу о криптовалюте

Основные функции GPU при майнинге

Видеокарты созданы для прорисовки графики на мониторе. Без них невозможна обработка данных в изображения, но по сложности эта функция уступает обязанностям CPU. Графические карты выполняют массивы однотипных задач, при завершении которых на экране постепенно возникают пиксели.

Отличия процессора от видеокарты

GPU за один такт обрабатывают больше 32-битных инструкций, чем CPU. Поэтому майнеры используют видеокарты. Если процессор способен справиться максимум с 8 действиями на одном ядре, то не самое топовое устройство Radeon HD 5970 — с 3200 операциями. На примере видно, что майнинг на GPU выгоднее более чем в 800 раз. Даже дорогие серверные CPU по мощности не сравнятся с графическими устройствами.

Доступ к памяти

Видеокарта выполняет множество типичных и предсказуемых задач. Если из памяти читается элемент криптографического шифрования, мгновенно появится очередь похожих операций, которые будут повторяться. Запись информации происходит так же.

Видеокарты в этом плане функционируют проще из-за характера рабочей нагрузки. Им не нужно готовиться к дальнейшим действиям. Процессоры из-за многозадачности вынуждены заранее записывать в кеш данные, которые им потребуются для конвейерной работы. Модуль предсказания переходов увеличивают темпы процессов CPU, но по скорости «камни» сильно уступают.

Размер кеш-памяти

Процессоры делают из нескольких ядер. Каждое из них обладает большим объемом кеш-памяти. Она позволяет обрабатывать несколько потоков и быстро переключаться между операциями. В архитектуру карт входят сотни микропроцессоров, которые обладают небольшим объемом кеша. Для прорисовки пикселей и выполнения математических расчетов достаточно 128 Кб.

Основные преимущества GPU перед CPU

Для начала стоит определить различия обоих устройств. В таблице приведено сравнение GPU и CPU по 4 критериям.

Параметры	CPU	GPU
Процессор	Центральный	Графический
Количество ядер	2-16	До нескольких тысяч
Пропускная способность	Низкая задержка	Высокая пропускная способность
Обработка данных	Последовательная	Параллельная
Проверка транзакций	Может выполнять несколько операций	Обрабатывает тысячи транзакций

Архитектура устройства определяет спектр задач, которые оно выполняет эффективно. В случае с майнингом большинства криптовалют GPU показывает себя лучше, поскольку может быстро обрабатывать огромное количество 32-битных данных. Разница между аппаратами измеряется в сотнях, поэтому видеокарты в майнинге закрепились надежнее CPU.

Это обусловлено резким ростом хешрейта начиная с 2017 года. В то же время использование процессоров в блокчейнах, не ориентированных на CPU, стало неэффективно.

Если хешрейт видеокарты измеряется в Mh/s, то его соперника — в Kh/s. Здесь очевидна разница в тысячи раз. Благодаря этому добыча криптовалют на графических устройствах выгоднее, несмотря на большее энергопотребление по сравнению с «камнем».

Почему для майнинга используют видеокарты

Графические устройства по хешрейту превосходят процессоры из-за архитектурных особенностей. Однако они проигрывают ASIC — интегральным схемам, которые по мощности превосходят другие устройства в 50–100 раз.

При этом майнеры не отказываются от графических адаптеров из-за их гибкости. Они подходят для добычи любой криптовалюты с PoW, в то время как асики создают для одного алгоритма хеширования. Благодаря этой особенности пользователи смогли перейти на другие монеты после обновления Ethereum.

Майнинг на графических картах менее рискован. Если бы существовали асики для Эфириума, то оборудование на миллионы долларов превратилось бы в металлолом.

Однако нужно помнить, что далеко не все устройства окупаются из-за затяжной криптозимы и цен на электроэнергию. Согласно сервису WhatToMine, только 3 GPU NVIDIA имеют сравнительно неплохую прибыль. Это объясняет, зачем майнерам нужны именно мощные видеокарты для майнинга.

Из-за того, что они не составляют конкуренцию ASIC, желательно перейти на блокчейны с алгоритмами, которые имеют резистентность к асикам. Среди них: