O que é mineração e por que é mineração em placas de vídeo

O que é mineração? Por que, na grande maioria dos casos, as placas de vídeo são mais adequadas para mineração de criptomoeda do que uma CPU? Por que asics são tão boas? Neste post, tentei em uma linguagem compreensível falar sobre o básico do lado técnico da mineração.

Para entender a imagem geral, as informações são fornecidas de forma simplificada, alguns detalhes são omitidos.

O que é mineração?

Tome o blockchain do Bitcoin como exemplo. Para simplificar o máximo possível, o poder computacional dos computadores de mineração visa criptografar as operações de transferência de bitcoins de uma carteira para outra.

Como é isso?

Suponha que Satoshi Buterin tenha enviado 1 bitcoin da carteira para a carteira de Vitalik Nakamoto. De acordo com a essência do blockchain, você precisa criptografar as informações que contêm os endereços das carteiras de Satoshi e Vitalik, bem como o número de bitcoins transferidos. Aqui o equipamento de mineração entra em jogo - ele precisa encontrar a opção de criptografia correta.

De acordo com o algoritmo de hash SHA-256, no qual o blockchain do Bitcoin é construído, você precisa fazer isso de uma maneira estritamente definida. Por exemplo, o algoritmo instruiu a criptografar as informações para que o final da cadeia criptografada fosse zero. Um requisito semelhante vem dos desenvolvedores de criptomoedas - eles precisam de uma cifra com um determinado símbolo para aumentar a resistência ao cracking.

O ferro começa a funcionar - para resolver esse problema matemático pelo método de seleção. As informações “carteira Satoshi Buterin ---> 1 carteira BTC ---> Vitalik Nakamoto” se transformam em uma sequência criptografada como “dh523456l29e4f6ab42d99c81156d3a17228d6e1eef4139be78dgw5jh63f2348”. Mas nesta opção, não há zero no final. Em seguida, o hardware começa a escolher uma nova opção de criptografia, adicionando um símbolo às informações que não alteram seu significado.


Assim que a combinação necessária de criptografia é encontrada, ela é gravada no banco de dados (blockchain) e, mais especificamente, em um pequeno pedaço desse banco de dados, chamado de bloco.


Os desenvolvedores de blockchain do Bitcoin determinaram que o tamanho máximo do bloco não pode exceder ~ 1 Mb. E para que o bloco seja considerado formado, ele deve ser preenchido com registros de transação criptografados. Depois que o bloco é formado, o blockchain gera automaticamente uma transação de emissão de bitcoins para recompensar o mineiro por seu trabalho.

Mas não pense que você pode simplesmente pegar e classificar calmamente milhares de combinações, encontrando a correta. Mais de uma dúzia ou mais de cem capacidades podem "trabalhar" em uma tarefa. E quem será o primeiro, "isso e chinelos". Acontece que quanto mais poder de computação você tiver, maior a chance de ser o primeiro a encontrar a opção de criptografia correta.

Mas um homem-mineiro pode formar um bloco separado em seu computador por um tempo muito longo. É improvável que alguém fique satisfeito com a perspectiva de minerar por vários anos sem interrupção, formar um único bloco e receber 12,5 bitcoins como recompensa por isso (este é o número de bitcoins emitidos para a formação de um novo bloco). Portanto, as pessoas juntam seu poder em piscinas. Nesse caso, a rede Bitcoin aloca uma recompensa pelos blocos formados não a um minerador individual, mas a um pool. A piscina, por sua vez, distribui as recompensas para cada mineiro, de acordo com o tempo gasto e a energia (menos a comissão).

Por que placas de vídeo, não CPU?

A arquitetura do processador gráfico (GPU) e a unidade central de processamento (CPU) são muito diferentes. As CPUs modernas consistem em 4-8 núcleos - o que as torna adequadas para resolver tarefas grandes e complexas. Além disso, com essa arquitetura, eles podem alternar rapidamente de uma tarefa para outra.

E os processadores gráficos foram criados para resolver um grande número de tarefas pequenas e simples. Portanto, eles não consistem em um par de núcleos grandes, mas em milhares de pequenos nucléolos. Nesta forma, é muito mais conveniente para eles processar milhões de pixels e polígonos. Mas executar tarefas complexas, além de mudar de uma para outra, é muito difícil para a GPU.


Os criadores de placas de vídeo inicialmente procuraram melhorar a imagem e seu processamento em jogos de computador. E eles definitivamente não esperavam que uma arquitetura semelhante de suas GPUs fosse a mais adequada para mineração.

Afinal, o que é mineração? Essa é uma enumeração de centenas de milhares de combinações diferentes para criptografia, diferindo em essência por apenas um caractere. Milhares de núcleos de GPU podem lidar com um trabalho tão simples e simples com muito mais rapidez do que 4-8 núcleos de CPU inteligentes, mas pequenos.

Para comparação: o núcleo da CPU processa oito instruções de 32 bits por relógio (AVX). E o processador da placa de vídeo Radeon HD 5970 processa 3200 instruções de 32 bits por ciclo.

Mas existem dispositivos nos quais a mineração é ainda mais rápida - eles são chamados ASIC.

ASIC

Traduzido do inglês, circuito integrado específico da aplicação significa "circuito integrado para fins especiais". Este é um equipamento feito para resolver um problema estritamente específico. Se falamos de ASIC para mineração, então, em essência, é "tudo em um": uma fonte de alimentação, um dispositivo de resfriamento e uma pequena placa na qual CPUs, ROMs, RAM e outros blocos estão localizados. E se as placas de vídeo não foram criadas originalmente para mineração, esse hardware é "afiado" precisamente para esta tarefa.

Tomemos, por exemplo, a placa de vídeo AMD Radeon RX 580, popular entre os mineradores de bitcoin, que custa cerca de 26.000 rublos e seu poder de mineração é de 1,5 GH / s. Colocamos o ASIC AntMiner R4 contra ele: a um custo de ~ 100.000 p. Sua capacidade é de 8,7 TH / s. A diferença é óbvia.


Antminer r4

Além disso, os fabricantes de ASICs de mineração os criam para a extração de uma certa criptomoeda. Eles selecionam componentes e configuram o software no ASIC de forma a lidar melhor com a solução de problemas de acordo com o algoritmo específico no qual uma criptomoeda específica é construída (por exemplo, SHA-256 para mineração de bitcoin). Em teoria, o ASIC para bitcoin pode ser usado para minerar outra criptomoeda , mas seu desempenho nesse caso não será impressionante.

Mas se você pode conectar a placa de vídeo ao computador e jogar vários jogos com ela, não pode fazer isso com o ASIC - eles instalam sistemas operacionais muito simplificados, cujas habilidades são especialmente projetadas para mineração de criptomoedas.

Sumário

Apresentamos a mineração no exemplo de bitcoin de forma simplificada e tentamos explicá-lo da maneira mais compreensível. Deve-se notar que, para diferentes criptomoedas, as placas de vídeo de diferentes fabricantes são mais adequadas: uma se adequa mais à Nvidia e a AMD será a melhor solução para a outra. Isso se deve ao fato de as criptomoedas serem construídas em algoritmos diferentes: a placa de vídeo cujos recursos de design são mais adequados para cada uma delas é a melhor.