MSTR Cat

Blockchain/Tahap III · Rangkaian/3.2 Perlombongan/Pelajaran 1

Dari CPU hingga GPU, FPGA dan ASIC

Perlumbaan senjata perkakasan: daripada logik serba guna kepada silikon berfungsi tunggal

BahanSpesifikasi pengilang untuk Antminer S9 dan ASIC generasi terkiniKadar elektrik tempatan (kos per kWh)

Ingin tahu

  1. Mengapa kad grafik yang direka untuk permainan video mempunyai prestasi yang lebih baik daripada CPU moden dalam proses hashing?
  2. Apakah yang berlaku kepada daya maju ekonomi sebuah rig perlombongan apabila kecekapannya ketinggalan hanya 20% berbanding generasi seterusnya?
  3. Bagaimanakah pemusatan pembuatan pada segelintir syarikat mengubah profil desentralisasi rangkaian?

Teroka

  1. Pada awal tahun 2009, perlombongan dilakukan menggunakan Unit Pemprosesan Pusat biasa. Satoshi dan pengguna terawal menjalankan perisian pada komputer meja peribadi, mencuba hash SHA-256 secara brute-force untuk bersaing mendapatkan ganjaran blok. Era ini berlanjutan hingga tahun 2010; CPU dibina untuk kerja yang pelbagai dan berjujukan, bukan pengulangan selari tanpa henti yang diberi ganjaran oleh bukti kerja (PoW). Apabila kesukaran rangkaian meningkat, jurang pengiraan antara perkakasan peminat dengan rangkaian yang semakin berkembang melebar dengan pantas.
  2. Sepanjang tahun 2010, tumpuan beralih kepada Unit Pemprosesan Grafik. GPU, yang pada asalnya dibina untuk pemaparan grafik, mengandungi ribuan teras yang mampu melakukan pengiraan mudah secara serentak. Laszlo Hanyecz antara yang terawal melombong menggunakan kad grafik, kerana menyedari bahawa keselarian ini memberikan lonjakan besar dalam kadar hash per watt berbanding CPU. Dalam beberapa bulan sahaja, perlombongan CPU tidak lagi kompetitif apabila kesukaran meningkat.
  3. Seterusnya, Field-Programmable Gate Array muncul sekitar tahun 2011. Berbeza dengan GPU yang tetap, FPGA ialah silikon yang boleh diprogram semula oleh pengguna selepas dikilangkan. Pelombong menggunakannya untuk membuang semua logik yang tidak diperlukan daripada cip komputer, dan hanya mengekalkan litar khusus yang diperlukan untuk hashing SHA-256. Hasilnya ialah kecekapan tenaga dan prestasi yang jauh lebih baik berbanding kad grafik serba guna, sekali gus menandakan satu lagi langkah ke arah perkakasan khusus.
  4. Kemuncak evolusi ini ialah Litar Bersepadu Khusus Aplikasi (ASIC). ASIC bitcoin pertama dihantar pada awal tahun 2013 (Avalon), diikuti oleh siri Antminer daripada Bitmain; Antminer S9 (2016), dengan kira-kira 12-14 TH/s bergantung pada kelompok pengeluaran, mendominasi selama bertahun-tahun. ASIC ialah cip yang dibina khas dan dioptimumkan secara eksklusif untuk algoritma SHA-256 berganda, menawarkan prestasi dan kecekapan yang tiada tandingan sehingga menjadikan semua jenis perkakasan sebelumnya tidak berdaya maju dari segi ekonomi dalam persekitaran yang kompetitif.
  5. Kecekapan ialah ukuran utama: joule per terahash. Mesin baharu terbaik pada tahun 2025-2026 beroperasi pada kira-kira 10-15 J/TH, manakala purata keseluruhan armada lebih hampir kepada 20-30 J/TH. Setiap generasi perkakasan menjadikan generasi sebelumnya tidak menguntungkan di mana-mana sahaja kos elektrik tidak boleh diabaikan. ASIC bitcoin tidak boleh melakukan apa-apa selain mengira SHA-256 berganda, jadi ia hanya boleh melombong syiling yang menggunakan bukti kerja (PoW) yang sama. Pengkhususan ini mengikat modal pelombong kepada kesihatan satu aset tunggal.
  6. ASIC menumpukan pembuatan pada segelintir syarikat, satu kebimbangan desentralisasi yang berulang. Walaupun perisiannya kekal terbuka dan tanpa kebenaran (permissionless), perkakasan yang diperlukan untuk mengambil bahagian secara ekonomi adalah proprietari dan dihasilkan oleh pembekal yang terhad. Untuk menyemak piawaian kecekapan semasa, lawati penjelajah blok atau papan pemuka perlombongan untuk membandingkan anggaran kadar hash rangkaian dengan metrik penggunaan kuasa bagi model ASIC terkemuka daripada pelbagai generasi.

Fakta utama

  • Perlombongan CPU mendominasi pada tahun 2009 tetapi dipintas oleh keselarian GPU pada tahun 2010.
  • Laszlo Hanyecz antara yang terawal melombong menggunakan kad grafik pada tahun 2010.
  • FPGA muncul pada tahun 2011, menawarkan kecekapan yang lebih tinggi berbanding GPU melalui logik yang boleh diprogram semula.
  • Antminer S9 (2016) menghasilkan kira-kira 12-14 TH/s dan mendominasi pasaran selama bertahun-tahun.
  • ASIC terbaik terkini menggunakan kira-kira 10-15 joule per terahash; purata keseluruhan armada lebih tinggi.
  • Pengeluaran ASIC tertumpu di beberapa syarikat sahaja, yang menimbulkan kebimbangan mengenai desentralisasi.

Latihan sembilan, enam, tiga, satu

9KumpulSenaraikan 9 jenis perkakasan pengkomputeran yang digunakan atau dicadangkan untuk perlombongan Bitcoin dari tahun 2009 hingga kini. Catatkan tujuan reka bentuk utama setiap satu dan era kecekapan relatifnya.
6KelompokkanKumpulkan 9 jenis itu kepada 6 kategori berdasarkan pengkhususan seni bina: serba guna, grafik selari, logik boleh diprogram semula, ASIC fungsi tetap, eksperimen, atau usang.
3SaringKurangkan 6 itu kepada 3 sebab mengapa setiap generasi baharu menjadikan generasi sebelumnya tidak berdaya maju dari segi ekonomi.
1KristalkanTulis 1 ayat tentang kelebihan teknikal khusus yang membolehkan setiap kelas perkakasan baharu menggantikan kelas sebelumnya.

Semakan fakta

Tarikh, angka dan dakwaan telah disemak berbanding dengan sumber yang diterbitkan yang disenaraikan di bawah.

Buka dalam akademi interaktif →

EN PT ES ZH JA KO RU DE FR