Розвиток ASIC: покрокова історія майнінгу Bitcoin

За останнє десятиліття машини, які підтримують мережу Bitcoin, зазнали стрімкого технологічного розвитку.

Обладнання для майнінгу є фундаментальною ознакою успіху мережі Bitcoin , оскільки ці машини визначають, чи вигідно майнерам робити те, що вони роблять, тобто обробляти обчислення, необхідні для вбудовування блоків транзакцій у блокчейн.

Хоча дещо поза увагою, історія с Bitcoin гірничодобувне обладнання також є ключовим поясненням того, чому гірничодобувна діяльність з роками перетворилася на багатомільярдну індустрію. Сьогодні гірничодобувна промисловість продовжує розвиватися, хоча є ознаки того, що її розвиток сповільнюється.

Читайте також: Bitcoin халвінг 2020: «Гонка озброєнь» за ефективність майнерів посилюється

Нижче ми ознайомимося з повною історією Технології майнінгу Bitcoin і розглянемо, куди інновації можуть йти далі.

ЦП Майнінг

3 січня 2009 р. псевдонім творця Сатоші Накамото видобув перший блок Bitcoin . Будучи єдиним майнером у мережі Bitcoin на той час, Накамото T потребувало спеціального обладнання для запуску блокчейну Bitcoin . Він зміг створити блоки Bitcoin за допомогою середнього персонального комп’ютера.

Комп’ютери, які використовуються для перегляду веб-сторінок, запуску Microsoft Word та ряду інших незліченних програм, містять так званий центральний процесор (CPU). Ці пристрої контролюють обробку та виконання команд на комп’ютері. Через відсутність конкуренції серед майнерів на початку появи біткойна обчислювальна енергія, необхідна для створення нових блоків і отримання винагороди за майнінг, могла бути легко оброблена на пристроях ЦП.

Апаратне забезпечення, необхідне для видобутку нових монет, розвивалося з часом, коли нові майнери приєднувалися до мережі Bitcoin і почали конкурувати за винагороду за блоки.

Майнінг GPU та FPGA

Перше серйозне нововведення в обладнанні для майнінгу Bitcoin з’явилося незабаром після того, як було встановлено ринкову вартість Bitcoin .

22 травня 2010 року програміст Ласло Ганєч заплатив 10 000 BTC за дві піци Papa John's. Піца коштувала близько 25 доларів. За даними постачальника даних про Криптовалюта Coin Metrics, ринкова ціна Bitcoin в липні зросла приблизно до 8 центів. Коли ціна Bitcoin досягла 10 центів у жовтні 2010 року, було розроблено перший пристрій для майнінгу, що використовує графічні процесори (GPU).

Читайте також: У Китаї наближається сезон дощів. Цього разу Bitcoin -майнери T інвестують

На відміну від центральних процесорів, пристрої GPU оптимізовані для виконання вузького діапазону обчислювальних завдань. Створені спочатку для ігрових додатків, графічні процесори чудово справляються з паралельним обчисленням простих математичних операцій, а не по ONE , щоб генерувати тисячі чутливих до часу пікселів зображення. Ці пристрої також можна перепрограмувати для обчислення інших математичних операцій, таких як ті, які необхідні для видобутку нових Bitcoin.

Згідно з аналізом, проведеним Джошем Метніком, генеральним директором консультаційної компанії з майнінгу Navier, інновація GPU-майнінгу, тобто майнінг Bitcoin на пристрої GPU, зробила виробництво блоків Bitcoin і отримання винагороди за блоки в середньому приблизно в шість разів ефективнішими. Для такого збільшення ефективності середній графічний процесор коштує лише вдвічі дорожче, ніж середній центральний процесор.

Цей приріст ефективності був швидко затьмарений наступного року, у 2011 році, коли програмовані вентильні матриці (FPGA) також були перемодельовані для видобутку Bitcoin.

Згідно з підрахунками Метніка, FPGA здатні обчислювати математичні операції, необхідні для видобутку Bitcoin, у два рази швидше, ніж GPU найвищого класу. Однак ці пристрої більш трудомісткі у виготовленні. ПЛІС вимагають конфігурації як на програмному, так і на апаратному рівні, тобто пристрої мають бути запрограмовані для запуску налаштованого коду, а також розроблені для ефективного виконання цього коду. Саме здатність налаштовувати апаратні компоненти на FPGA робить ці типи пристроїв краще оптимізованими для майнінгу Bitcoin, ніж GPU.

Майнінг ASIC

Третя основна інновація для видобутку Bitcoin , ймовірно, потребує найбільшої кількості виділених ресурсів, часу та розробки. Замість того, щоб перепрофілювати параметри програмного та апаратного забезпечення існуючих машин, спроби створити абсолютно нову машину, яка б тільки майнила Bitcoin , нарешті окупилися. У 2013 році зателефонував китайський виробник комп’ютерного обладнання Ханаан Креатив випустила перший набір інтегральних схем (ASIC) для видобутку Bitcoin .

Ці пристрої, на відміну від центральних процесорів, графічних процесорів і FPGA, спочатку були розроблені для видобутку Bitcoin. Це означало, що всі апаратні та програмні компоненти цих пристроїв ASIC були попередньо розроблені та оптимізовані для обчислення саме тих обчислень, необхідних для створення нових блоків Bitcoin . Підвищення ефективності від ASIC не могло зрівнятися з жодним із пристроїв більш загального призначення, які йому передували.

Хоча Canaan Creative був першим виробником Bitcoin ASIC, інші, наприклад, Bitmain і MicroBT також придумав нові версії пристроїв для майнінгу Bitcoin ASIC із дедалі вдосконаленим апаратним забезпеченням. ONE з найпомітніших подій у Технології майнінгу ASIC з 2013 року стало постійне зменшення розміру мікросхеми. Розмір мікросхем ASIC, які починалися з розміру 130 нм у 2013 році, значно скоротився до 7 нм. в останніх моделях обладнання.

Без радикально нової революційної Технології Bitcoin майнери незабаром перестануть конкурувати в основному на основі обладнання та обладнання, як це було протягом останнього десятиліття.

Важливість розміру мікросхеми повертається до ефективності майнінгу. Чим ширша поверхня чіпа ASIC, тим більші його канали зв'язку, а отже, тим більше електроенергії потрібно для передачі даних на його поверхні. Згідно з підрахунками Метніка, швидкість ASIC-пристрою для майнінгу Bitcoin у 100 мільярдів разів перевищує швидкість середнього ЦП у 2009 році.

Ракеш Кумар, ад’юнкт-професор електротехніки та комп’ютерної інженерії в Університеті Іллінойсу, вважає, що сильним мотивуючим фактором еволюції обладнання для майнінгу протягом багатьох років з моменту створення біткойна було зростання вартості Bitcoin в доларах, що зробило майнінг все більш прибутковою діяльністю. Чим вища ринкова вартість винагороди за блоки, тим вищий прибуток від інновацій у Технології майнінгу, які підвищують прибуток майнерів, одночасно знижуючи операційні витрати.

Майбутнє майнінгу Bitcoin

З 2015 року зменшення розміру чіпа в пристроях для майнінгу Bitcoin ASIC відбувалося повільніше та менш драматично, ніж у 2013 та 2014 роках. Більше того, з моменту появи першого ASIC-майнера Bitcoin не було нової Технології , яка б підвищила ефективність майнінгу так само, як майнінг GPU для майнінгу CPU або майнінг FPGA для майнінгу GPU.

«Ми досягаємо фундаментальних меж», — сказав Кумар. «Це проблема всієї індустрії, не лише майнінгу [Bitcoin], але й усієї індустрії напівпровідників… Нам потрібен новий вид пристрою».

Без радикально нової революційної Технології Bitcoin майнери незабаром перестануть конкурувати в основному на основі обладнання та обладнання, як це було протягом останнього десятиліття. Якщо апаратне забезпечення для майнінгу Bitcoin стане товаром, де приріст ефективності ONE моделі незначно відрізняється від нової моделі, майнерам доведеться розглянути інші сфери, в яких можна отримати конкурентну перевагу. Вони можуть підпадати під інновації в джерелах енергії, фінансовому плануванні чи навіть диверсифікації продукції.

Хоча еволюція обладнання для майнінгу Bitcoin історично була джерелом значного підвищення ефективності майнерів, це може не статися в майбутньому, особливо тому, що технологічних інновацій на основі обладнання стає все менше і далі. Конкуренція за винагороду за майнінг Bitcoin продовжуватиме стимулювати технологічний розвиток. Однак незрозуміло, як виглядатиме наступний великий стрибок у Технології майнінгу.