Was ist Bergbau und warum ist Bergbau auf Grafikkarten

Was ist Bergbau? Warum sind Grafikkarten in den allermeisten Fällen besser für das Cryptocurrency Mining geeignet als eine CPU? Warum sind Asics so gut? In diesem Beitrag habe ich versucht, in einer verständlichen Sprache über die Grundlagen der technischen Seite des Bergbaus zu sprechen.

Um das allgemeine Bild zu verstehen, werden die Informationen in vereinfachter Form angegeben, einige Details werden weggelassen.

Was ist Bergbau?

Nehmen Sie als Beispiel die Bitcoin-Blockchain . Um dies so weit wie möglich zu vereinfachen, zielt die Rechenleistung von Mining-Computern darauf ab, die Vorgänge zum Übertragen von Bitcoins von einer Brieftasche in eine andere zu verschlüsseln.

Wie sieht es aus?

Angenommen, Satoshi Buterin hat 1 Bitcoin aus seiner Brieftasche an Vitalik Nakamotos Brieftasche geschickt. Entsprechend der Essenz der Blockchain müssen Sie Informationen verschlüsseln, die die Adressen der Brieftaschen von Satoshi und Vitalik sowie die Anzahl der übertragenen Bitcoins enthalten. Hier kommt die Bergbaumaschine ins Spiel - er muss die richtige Verschlüsselungsoption finden.

Gemäß dem SHA-256-Hashing-Algorithmus, auf dem die Bitcoin-Blockchain basiert, müssen Sie dies streng definiert tun. Beispielsweise wies der Algorithmus an, die Informationen so zu verschlüsseln, dass das Ende der verschlüsselten Zeichenfolge Null war. Eine ähnliche Anforderung stellen Entwickler von Kryptowährungen: Sie benötigen eine Verschlüsselung mit einem bestimmten Symbol, um die Rissbeständigkeit zu erhöhen.

Eisen beginnt zu arbeiten - um dieses mathematische Problem durch die Auswahlmethode zu lösen. Die Information "Satoshi Buterin Brieftasche ---> 1 BTC ---> Vitalik Nakamoto Brieftasche" wird zu einer verschlüsselten Zeichenfolge wie "dh523456l29e4f6ab42d99c81156d3a17228d6e1eef4139be78dgw5jh63f2348". Bei dieser Option steht jedoch am Ende keine Null. Dann beginnt die Hardware, eine neue Verschlüsselungsoption aufzunehmen und fügt den Informationen ein Symbol hinzu, das ihre Bedeutung nicht ändert.


Sobald die erforderliche Kombination von Verschlüsselung gefunden wurde, wird sie in die Datenbank (Blockchain) und insbesondere in einen kleinen Teil dieser Datenbank geschrieben, der als Block bezeichnet wird.


Entwickler von Bitcoin-Blockchain haben festgestellt, dass die maximale Blockgröße ~ 1 MB nicht überschreiten darf. Damit der Block als gebildet betrachtet werden kann, muss er mit verschlüsselten Transaktionsdatensätzen gefüllt sein. Sobald der Block gebildet ist, generiert die Blockchain automatisch eine Ausgabetransaktion von Bitcoins, um den Bergmann für seine Arbeit zu belohnen.

Aber denken Sie nicht, dass Sie einfach tausend Kombinationen nehmen und ruhig sortieren können, um die richtige zu finden. Mehr als ein Dutzend oder sogar mehr als einhundert Kapazitäten können an einer Aufgabe „arbeiten“. Und wer wird der Erste sein, "das und Hausschuhe". Es stellt sich heraus, dass je mehr Rechenleistung Sie haben, desto höher ist die Chance, als Erster die richtige Verschlüsselungsoption zu finden.

Ein Bergmann kann jedoch sehr lange einen separaten Block auf seinem Computer bilden. Es ist unwahrscheinlich, dass irgendjemand mit der Aussicht zufrieden sein wird, mehrere Jahre ohne Unterbrechung abzubauen, einen einzigen Block zu bilden und dann 12,5 Bitcoins als Belohnung dafür zu erhalten (genau diese Anzahl von Bitcoins wird jetzt für die Bildung eines neuen Blocks ausgegeben). Daher bündeln die Menschen ihre Kraft in Pools. In diesem Fall weist das Bitcoin-Netzwerk eine Belohnung für die gebildeten Blöcke nicht einem einzelnen Miner, sondern einem Pool zu. Der Pool wiederum verteilt die Belohnungen entsprechend der aufgewendeten Zeit und Leistung (abzüglich der Provision) an die einzelnen Bergleute.

Warum Grafikkarten, keine CPU?

Die Architektur des Grafikprozessors (GPU) und der Zentraleinheit (CPU) ist sehr unterschiedlich. Moderne CPUs bestehen aus 4-8 Kernen - damit eignen sie sich zur Lösung großer und komplexer Aufgaben. Darüber hinaus können sie mit dieser Architektur schnell von einer Aufgabe zur anderen wechseln.

Und die Grafikprozessoren wurden entwickelt, um eine Vielzahl kleiner und einfacher Aufgaben zu lösen. Daher bestehen sie nicht aus einem Paar großer Kerne, sondern aus Tausenden kleiner Nukleolen. In dieser Form ist es für sie viel bequemer, Millionen von Pixeln und Polygonen zu verarbeiten. Für die GPU ist es jedoch zu schwierig, komplexe Aufgaben auszuführen und nicht nur von einer zur anderen zu wechseln.


Die Entwickler von Grafikkarten versuchten zunächst, das Bild und seine Verarbeitung in Computerspielen zu verbessern. Und sie hatten definitiv nicht erwartet, dass eine ähnliche Architektur ihrer GPUs für den Bergbau am besten geeignet wäre.

Was ist Bergbau? Dies ist eine Aufzählung von Hunderttausenden verschiedener Kombinationen für die Verschlüsselung, die sich im Wesentlichen nur durch ein Zeichen unterscheiden. Tausende von GPU-Kernen können diese einfache Arbeit viel schneller bewältigen als 4-8 intelligente, aber kleine CPU-Kerne.

Zum Vergleich: Der CPU-Kern verarbeitet acht 32-Bit-Befehle pro Takt (AVX). Der Prozessor der Radeon HD 5970-Grafikkarte verarbeitet 3200 32-Bit-Anweisungen pro Zyklus.

Es gibt jedoch Geräte, auf denen das Mining noch schneller ist - sie werden als ASIC bezeichnet.

ASIC

Aus dem Englischen übersetzt bedeutet anwendungsspezifische integrierte Schaltung "spezielle integrierte Schaltung". Dies ist eine Ausrüstung, die zur Lösung eines streng spezifischen Problems entwickelt wurde. Wenn wir über ASIC für das Mining sprechen, dann ist es im Wesentlichen „alles in einem“: ein Netzteil, ein Kühlgerät und eine kleine Platine, auf der sich CPUs, ROMs, RAM und andere Blöcke befinden. Und wenn die Grafikkarten ursprünglich nicht für das Mining erstellt wurden, wird diese Hardware genau für diese Aufgabe „geschärft“.

Nehmen wir zum Beispiel die AMD Radeon RX 580-Grafikkarte, die bei Bitcoin-Minenarbeitern beliebt ist. Sie kostet etwa 26.000 Rubel und ihre Bergbauleistung beträgt 1,5 GH / s. Wir haben ASIC AntMiner R4 dagegen gestellt: zu einem Preis von ~ 100.000 p. Seine Kapazität beträgt 8,7 TH / s. Der Unterschied ist offensichtlich.


Antminer r4

Darüber hinaus erstellen Hersteller von Mining-ASICs diese für die Extraktion einer bestimmten Kryptowährung. Sie wählen Komponenten aus und konfigurieren Software in ASIC so, dass Probleme am besten gemäß dem spezifischen Algorithmus gelöst werden können, auf dem eine bestimmte Kryptowährung basiert (z. B. SHA-256 für das Mining von Bitcoin). Das heißt, theoretisch kann asic for bitcoin zum Mining einer anderen Kryptowährung verwendet werden, aber seine Leistung wird in diesem Fall nicht beeindruckend sein.

Wenn Sie dann die Grafikkarte in den Computer einstecken und verschiedene Spiele damit spielen können, können Sie dies nicht mit dem ASIC tun - auf ihnen werden sehr vereinfachte Betriebssysteme installiert, deren Funktionen speziell für das Cryptocurrency Mining entwickelt wurden.

Zusammenfassung

Wir haben den Bergbau am Beispiel von Bitcoin in vereinfachter Form vorgestellt und versucht, ihn auf verständlichste Weise zu erklären. Es ist zu beachten, dass Grafikkarten verschiedener Hersteller für verschiedene Kryptowährungen besser geeignet sind: Eine passt besser zu Nvidia, und AMD ist die beste Lösung für die andere. Dies liegt an der Tatsache, dass Kryptowährungen auf unterschiedlichen Algorithmen basieren: Die Grafikkarte, deren Designmerkmale für jeden einzelnen am besten geeignet sind, ist am besten geeignet.