Estrazione di FPGA: come funzionano gli array di porte programmabili sul campo

Il mining di FPGA nel mondo delle criptovalute è una nuova tendenza emergente destinata a cambiare il modo in cui le monete e i token basati su blockchain vengono estratti perché molto efficienti rispetto alle prestazioni di mining di GPU e CPU.

FPGA, o un array di porte programmabili sul campo, è un tipo integrato unico di un circuito digitale vuoto utilizzato in vari tipi di tecnologia e produce un tasso di hash più elevato con quantità inferiori di potenza ed elettricità rispetto all’hardware dell’unità di elaborazione grafica (GPU).

Ad esempio, è possibile trovare FPGA nei sistemi di elaborazione di immagini e video. Viene anche utilizzato per calcoli di algoritmi crittografici di fascia alta ed è noto per darti un maggiore controllo dell’hardware FPGA.

Come suggerisce il nome, gli array di porte programmabili sul campo sono programmabili sul campo. Dopo che un cliente ha acquistato l’FPGA, il cliente può personalizzarlo per soddisfare qualsiasi esigenza di calcolo.

Vale la pena notare che gli esperti di array di porte programmabili sul campo raccomandano di pensare agli FPGA come blocchi Lego:

“Puoi pensare agli FPGA come a blocchi Lego. I Lego stand-alone ti consentono di costruire molte cose diverse usando gli stessi pezzi riconfigurabili. Un pezzo può essere utilizzato per realizzare il tetto di una casa e lo stesso pezzo può essere successivamente adattato per realizzare il telaio di un’auto. ” #BlockBaseMining

Proprio come i blocchi Lego, gli FGPA, che i chip sono stati creati nel 1985, possono essere utilizzati per costruire praticamente qualsiasi circuito digitale con elevata adattabilità e versatilità per cambiare facilmente gli algoritmi. Gli FPGA possono eseguire software diversi e sono essenzialmente un kit di ingegneria LEGO rispetto alle GPU che sono un miscuglio di strumenti casuali in una cassetta degli attrezzi.

Poiché gli FPGA sono dispositivi riprogrammabili personalizzabili ed economici, possono funzionare utilizzando algoritmi diversi ma presentano un’esperienza utente più difficile e richiedono sia il software che la progettazione del circuito digitale per essere configurati correttamente. Questa funzione è importante per l’estrazione di monete di criptovaluta perché diverse criptovalute utilizzano algoritmi diversi per l’estrazione. Gli FPGA possono essere facilmente regolati per soddisfare tutte le diverse esigenze di mining poiché il rapporto di efficienza tra velocità di hashing e consumo energetico è molto favorevole per FPGA rispetto a GPU (o ASIC).

Esaminiamo il settore del mining di criptovalute FPGA e mappiamo i vantaggi in termini di velocità e flessibilità degli array di porte programmabili sul campo.

Come funziona l’estrazione mineraria FPGA?

Prima di parlare di come funziona il mining FPGA, dobbiamo spiegare le basi del mining di criptovalute.

Bitcoin e la maggior parte delle altre criptovalute sono costituite da blocchi di dati. Questi blocchi sono collegati tra loro – in una catena – da stringhe univoche di numeri e lettere note come hash. La crittografia garantisce che solo un hash specifico possa essere utilizzato per collegare il blocco di dati corrente nella blockchain al successivo.

Quando un computer “estrae” bitcoin e altre criptovalute, il computer sta semplicemente indovinando trilioni di hash diversi. È un processo di tentativi ed errori. Alla fine, il computer indovina l’hash corretto e il nuovo blocco viene aggiunto alla catena.

Supponiamo che tu sia l’insegnante di fronte a una classe. Di ‘ai 25 bambini della tua classe di indovinare un numero compreso tra 1 e 1.000. La prima persona che indovina il numero corretto ottiene $ 5. Continui a girare per la stanza finché, finalmente, un bambino indovina la risposta corretta.

Ora, immagina la stessa situazione, tranne che è una persona che parla in un enorme stadio di fronte a 80.000 persone. L’oratore chiede allo stadio di indovinare un numero compreso tra 1 e 1 trilione. Tutti gridano numeri casuali fino a quando, alla fine, una persona indovina il numero corretto. Questo è più vicino a come funziona il mining di bitcoin.

Con il mining di bitcoin, i minatori devono dedicare tempo, energia e risorse per trovare il numero giusto. Questo è il “lavoro” che deve essere eseguito per estrarre bitcoin. Il numero corretto che alla fine i minatori escogitano, nel frattempo, è la “prova” di quel lavoro. Qualsiasi altro minatore può confrontare quel numero con il numero corretto scritto dall’altoparlante per verificare che il minatore abbia svolto il lavoro.

Con il mining di bitcoin, non chiedi a una classe di indovinare un numero compreso tra 1 e 1.000. Invece, stai chiedendo a milioni di minatori in tutto il mondo di indovinare un numero di 64 cifre. Arrivare a questa risposta richiede molta potenza di calcolo. Questi computer cercano costantemente di indovinare numeri composti da 64 cifre. Alla fine, si arriva alla risposta corretta. Il blocco viene aggiunto alla blockchain, il minatore riceve la ricompensa del blocco e iniziano i calcoli per il blocco successivo.

Come gli FPGA minano la criptovaluta

Abbiamo spiegato come funziona il crypto mining. Ma in che modo gli array di porte programmabili sul campo migliorano il mining? Come estraggono la criptovaluta in modo più efficiente?

Bene, gli FPGA sono una delle numerose opzioni disponibili per i miner di criptovalute. Oggi, i miner possono utilizzare CPU, GPU, FPGA o ASIC per estrarre criptovalute. Agli albori del bitcoin, chiunque avesse una GPU di gioco di fascia alta poteva estrarre bitcoin da un normale computer. Oggi, hai bisogno degli ASIC più recenti per pensare anche a realizzare un profitto con bitcoin.

Il mining di FPGA fornisce agli utenti una soluzione diversa dalle alternative di cui sopra. Può essere più economico o più costoso, sebbene sia sicuramente più flessibile delle configurazioni di mining di GPU, CPU e ASIC. È noto che i mining rig FPGA hanno un’efficienza energetica ottimale e hash al secondo più elevati rispetto alle GPU.

Per configurare un sistema di mining FPGA, dovrai installare chip speciali in sequenze e array specifici per aumentare la capacità del tuo computer di indovinare gli hash.

Una delle cose migliori del mining FPGA è che è l’opzione più flessibile; invece di acquistare un ASIC per il mining di bitcoin che estrae solo bitcoin, ad esempio, la tua configurazione FPGA può essere personalizzata per estrarre qualsiasi criptovaluta.

Molti minatori alle prime armi iniziano con il mining FPGA prima di passare al mining ASIC, ad esempio. Una volta acquisita esperienza e compreso come funziona il crypto mining, sarai ben attrezzato per gestire una redditizia mining farm ASIC.

Gli FPGA sono molto personalizzabili

Quando acquisti un minatore ASIC, quel minatore è davvero bravo a estrarre una specifica criptovaluta. Quella macchina è costruita per dedicare ogni possibile risorsa all’estrazione di bitcoin. È un unico strumento progettato da zero per estrarre bitcoin nel modo più efficiente possibile.

Gli FPGA, tuttavia, sono diversi. Sono costituiti da più elementi costitutivi che possono essere messi insieme per estrarre varie criptovalute.

Per questa analogia, pensa a un ASIC come un tosaerba. Il rasaerba è davvero bravo a svolgere un compito specifico: falciare un prato. È il modo migliore per falciare il prato.

Gli FPGA, nel frattempo, sono come un kit di opzioni che potrebbero essere organizzate per falciare il prato in vari modi. Hai un cacciavite, un martello, un machete e delle forbici, per esempio. Hai anche un tubo per innaffiare il prato dopo il taglio, irrigatori, fertilizzanti Invece di avere solo un tosaerba – come un ASIC – hai più strumenti che puoi usare per tagliare e far crescere il prato in vari modi con vari livelli di efficienza. È un vasto assortimento di strumenti che offre ai minatori molte opzioni diverse.

Quando imposti tutte queste opzioni per lavorare in modo ottimale, il tuo FPGA fornirà i massimi profitti e la migliore efficienza possibile.

Vantaggi di FPGA Mining

Ci sono diversi vantaggi cruciali per il mining di FPGA, tra cui:

Meno consumo di energia: Gli FPGA sono progettati per consumare meno energia rispetto ad altri circuiti integrati. Meno consumo di energia significa più profitto per i minatori. I minatori crittografici si sono già trasferiti in paesi o regioni in cui i prezzi dell’elettricità sono bassi. I minatori in alcune parti del Canada e degli Stati Uniti, ad esempio, pagano meno di $ 0,05 per kWh per l’energia idroelettrica, il che rende molto più facile realizzare un profitto rispetto a qualcuno che paga, diciamo $ 0,40 per kWh in Germania.

Personalizzazione: Gli FPGA possono essere personalizzati per soddisfare tutti i diversi tipi di esigenze. È possibile configurare FPGA per calcolare diversi algoritmi per diverse criptovalute, ad esempio. Ad esempio, puoi passare alla criptovaluta più redditizia oggi, quindi personalizzare i tuoi FPGA per estrarre una criptovaluta diversa e più redditizia in futuro. Soprattutto, questo passaggio può avvenire con tempi di inattività limitati.

Ideale per hobbisti o server farm: Puoi utilizzare FPGA per estrarre proficuamente criptovaluta a casa. È inoltre possibile utilizzare FPGA come parte di una server farm. Che tu sia un hobbista casalingo o un minatore con un enorme spazio di magazzino, gli FPGA potrebbero funzionare per te.

Conveniente: Puoi acquistare FPGA di fascia bassa come F1 Mini + per meno di $ 200. Se sei un minatore per hobby interessato a esplorare il mining di criptovalute per la prima volta, il mining FPGA è sicuramente un’opzione. Il mining di FPGA non è adatto ai principianti, ma può certamente essere conveniente.

Redditizio: a metà del 2019, il mining di FPGA può facilmente guadagnare $ 12 di profitto al giorno.

FPGA contro ASIC contro GPU

I tre tipi più popolari di crypto mining oggi disponibili includono FPGA, ASIC e GPU mining:

Mining GPU (Graphics Processing Unit)

Il mining con GPU è come una cassetta degli attrezzi che ti offre molte opzioni diverse. Puoi utilizzare questi strumenti per varie attività, sebbene non sia l’opzione più efficiente per nessuna attività. Invece di avere un tosaerba per falciare il prato, ad esempio, hai un machete. Porta a termine il lavoro, ma un tosaerba sarebbe meglio.

L’estrazione tramite GPU si basa sull’unità di elaborazione grafica (GPU) del computer. Lo scopo principale di una GPU è il rendering della grafica. Produce hash più velocemente di una CPU, sebbene sia ancora molto più lento del mining FPGA e ASIC perché, ancora una volta, lo scopo principale di una GPU è elaborare la grafica e non estrarre la criptovaluta.

Il vantaggio principale del mining GPU è che è adattabile. Puoi modificare gli algoritmi. Anche le GPU sono facili da ottenere: chiunque abbia un computer da gioco ha già una GPU decentemente alimentata. I minatori GPU possono anche avere un duplice scopo: puoi giocare durante il giorno, quindi estrarre criptovalute di notte.

Estrazione mineraria FPGA (Field Programmable Gate Array)

Gli FPGA, come le GPU, possono modificare gli algoritmi, rendendoli adattabili. A differenza del mining con GPU, tuttavia, dovrai creare sia il progetto del circuito digitale che il software. Non è facile da usare e potrebbero essere necessarie settimane o addirittura mesi per creare il tuo sistema. Anche gli FPGA erano difficili da acquistare. Oggi, tuttavia, puoi trovare tutti i tipi di modelli e dimensioni di chip FPGA, che vanno da opzioni economiche ($ 200) a costose ($ 6.000), rendendo il mining FPGA conveniente.

Estrazione mineraria ASIC (Application Specific Integrated Circuit)

Gli ASIC sono progettati per eseguire solo un algoritmo specifico. Questi minatori eseguono quell’algoritmo molto velocemente, ma l’algoritmo non può essere modificato (o almeno l’ASIC non sarà altrettanto efficiente se si estrae una criptovaluta diversa). Gli ASIC sono costosi, sebbene redditizi e facili da usare.

I migliori FPGA disponibili oggi

Alcuni degli FPGA più popolari oggi disponibili includono:

• F1 Blackminer: $ 1.350
• F1 + Blackminer: $ 2,199
• BTU9P ricondizionato: $ 1.999
• BCU1525 ricondizionato: $ 1.999
• F1 Mini +: $ 189

Estrazione FPGA: migliori monete e algoritmi da estrarre

Una delle parti migliori del mining FPGA è che puoi passare da una moneta all’altra man mano che una moneta diventa più redditizia. Invece di rimanere bloccato con una moneta specifica, puoi scegliere quella che ti fa guadagnare più soldi oggi, questa settimana o questo mese.

Alcuni degli algoritmi e delle monete più popolari attualmente utilizzati nella comunità FPGA includono:

• Algoritmo: Keccak-ZP Moneta più redditizia: protocollo Zen
• Algoritmo: 0xToken Moneta più redditizia: 0xBitcoin
• Algoritmo: Lyra2z Moneta più redditizia: Gentarium
• Algoritmo: Tribus Moneta più redditizia: Denarius
• Algoritmo: Keccak Moneta più redditizia: MaxCoin
• Algoritmo: Nexus Moneta più redditizia: Nexus
• Algoritmo: CryptoNightV7 Moneta più redditizia: Monero

Passa tra monete e algoritmi per massimizzare la redditività del mining FPGA.

Come configurare gli FPGA

Gli FPGA devono essere programmati utilizzando un tipo speciale di linguaggio di programmazione. Le due lingue più popolari sono Verilog e VHDL. Questi sono chiamati “Linguaggi di descrizione hardware” o HDL.

Quando si programma un FPGA in un file Linguaggio di descrizione hardware, stai facendo quello che viene chiamato “Programmazione RTL ”, o“ Registra programmazione a livello di trasferimento“. Ciò significa che il programmatore che sta programmando l’FPGA a livello RTL è in grado di controllare completamente ogni singolo elemento all’interno dell’FPGA per la massima personalizzazione e prestazioni.

È qui che gli FPGA differiscono dai processori generici come CPU e GPU. Le CPU e le GPU possono essere programmate utilizzando linguaggi di livello superiore come C, C ++, Java e Python.

Poiché i linguaggi di alto livello sono molto più facili da imparare e da usare, molte persone hanno provato a creare un sistema che permette di programmare FPGA utilizzando linguaggi di alto livello. Un progetto universitario chiamato Handel-C ha tentato di creare un sistema come questo alla fine degli anni ’90. Oggi, quel sistema si è evoluto in diversi pacchetti software, incluso Vivado HLS (sintesi di alto livello) e una lingua chiamata OpenCL.

Questi linguaggi FPGA di alto livello funzionano per alcune applicazioni, come l’intelligenza artificiale, sebbene non funzionino bene per il crypto mining.

Per estrarre la criptovaluta in modo competitivo, il tuo FPGA deve essere configurato al livello più basso possibile, che è il livello di trasferimento del registro (RTL) utilizzando linguaggi di descrizione hardware come Verilog e VHDL.

Oggi, i minatori FPGA sono divisi tra Verilog e VHDL. I due sono linguaggi di programmazione strutturalmente simili, anche se la loro sintassi varia notevolmente. VHDL è tipicamente utilizzato in contesti accademici, mentre Verilog è utilizzato nel mondo reale da programmatori e aziende.

Uno dei vantaggi di Verilog è che ha la stessa sintassi del linguaggio di programmazione C. Inoltre, un programma Verilog occupa meno della metà dello spazio di testo che occuperebbe un programma simile in VHDL. A causa di questi vantaggi, Verilog è più popolare tra le implementazioni FPGA del mondo reale.

Mining FPGA e bitstream

Vedrai il termine “bitstream” apparire frequentemente quando guardi il mining FPGA. Una volta che un programma è stato scritto per un FPGA, l’FPA deve essere “caricato” con quel programma.

Questo programma è essenzialmente solo una configurazione dei vari elementi logici all’interno dell’FPGA. La configurazione dice a questi elementi logici cosa fare. Il file di configurazione è chiamato bitstream.

Per caricare il programma nell’FPGA, è necessario disporre del bitstream corretto. È inoltre necessario disporre di un programma speciale sul PC che carichi il flusso di bit nell’FPGA.

È importante ricordare che la configurazione dell’FPGA è volatile: proprio come la RAM, gli FPGA scaricheranno le loro configurazioni una volta che l’alimentazione viene persa. Ecco perché la maggior parte delle schede FPGA ha una memoria flash che si trova proprio accanto all’FPGA. Questa memoria flash contiene il file di configurazione bitstream e la scheda può essere configurata per caricare automaticamente il file bitstream all’avvio.

Esistono anche due diversi tipi di flussi di bit o file di configurazione, inclusi un flusso di bit standard e un file di configurazione della memoria:

Bitstream standard: Un bitstream standard è una configurazione che perderà il suo contenuto quando l’unità perde potenza, proprio come la RAM scarica i suoi contenuti dopo un’interruzione di corrente.

File di configurazione della memoria: Un file di configurazione della memoria è progettato per essere caricato, dal PC, attraverso l’FPGA, nella memoria flash adiacente in modo che l’FPGA possa configurarsi automaticamente all’accensione.

Molti miner useranno un file di configurazione della memoria per il massimo tempo di attività. I file di configurazione della memoria sono particolarmente utili per coloro che eseguono mining farm da remoto. Se si verifica un’interruzione di corrente nella mining farm, l’FPGA può tornare online immediatamente.

Se si verifica un’interruzione di corrente e non si dispone di un file di configurazione della memoria, è necessario utilizzare un programma terminale remoto (come TeamViewer) per riprogrammare manualmente l’FPGA.

Parola finale

In definitiva, il mining di FPGA ha fatto notizia nel 2018 dopo un thread del forum Bitcointalk è diventato virale. Da allora, il mining FPGA è stato un modo popolare e potente per estrarre tutti i diversi tipi di criptovalute.

Gli FPGA possono essere personalizzati per minare tutti i diversi tipi di criptovalute. Non sono potenti come gli ASIC, ma sono più personalizzabili. Ottieni la personalizzazione di un minatore GPU con l’elevata potenza ed efficienza di un ASIC. Continueremo ad aggiornare questa recensione di mining FPGA con nuovi prodotti, annunci e progressi nel mondo degli array di porte programmabili sul campo.