CPU/GPU マイニングを使用する人が減っているのはなぜですか? ASIC マイニングマシンの利点は何ですか?

ゲーム・オブ・スローンズの第 7 シーズンでは、ホワイト ウォーカーが北の壁の外にいるすべての人をゾンビに変え、厚い壁に大きな穴を開けることに成功しました。冬が来ます！暗号通貨の世界でも戦争が勃発しつつある。ビットメインはビットコインを破滅させることに成功した後、イーサリアムのマイニング専用に開発された暗号通貨マイニングマシン「Antminer E3」の販売を開始しました。これにより、イーサリアムコミュニティの人々は大変不安を感じており、Ethash ASICマイナーをネットワークと互換性のないものにすることを最終目標として、マイニングアルゴリズムを変更する提案が提出されました。彼らはなぜこんなことをするのでしょうか?

Bitmainは世界最大のマイニングマシンメーカーです。同社が製造するASICマイニングマシンは、すでにビットコインネットワークの計算能力の60%以上を制御している。これはマイニングの暴君として「知られている」もので、ビットコインの分散化の基本特性に深刻な影響を及ぼし、ビットコインのハードフォークを引き起こしました。イーサリアムのほとんどの人々は、暗号通貨のコンセンサスアルゴリズムを PoW から PoS に移行することを望んでいます。これは、計算能力によってヒーローを判断せず、ビットコインの過ちを繰り返さないことを意味します。

被害を受けるのはイーサリアムだけではなく、最も直接的な影響を受けるのは AMD と Nvidia です。 2013年に設立されたばかりの若い企業であるBitmainの2017年の営業利益は30億～40億ドルでしたが、同じ期間のNvidiaの営業利益は30億ドルでした。彼は目に見えない上司のような存在です。 Bitmain がこれほど高い利益を上げている理由は、同社のマイニングマシンが SHA アルゴリズムに基づくビットコイン分野の GPU や FPGA さえも完全に駆逐したからです。 GPUマイニングは、EthereumなどのEthashアルゴリズム分野に後退しました。 ASICマイニングマシンが再びこの分野に侵入した場合、GPUメーカーのAMDとNvidiaに大きな影響を与えることになります（2つの主要なGPUメーカーはマイニンググラフィックカードの割合を開示することを拒否しましたが）、彼らはマイニング業界から完全に排除される可能性があります。

こうしたビジネスの話はさておき、長年にわたるマイニングマシンの発展を振り返ると、明確な道筋が見つかります。

CPU->GPU->FPGA->ASIC

今日は、ハードウェア技術の観点から、このメインラインの開発の原動力であるワットあたりの計算能力について説明します。最後にいくつかのデータを示します。

ワットあたりのハッシュレート

CPU、GPU、ASIC 間でワットあたりの計算能力が異なる理由を議論するには、まず、チップがなぜ電力を消費する必要があるのか​​、そしてそれが何に関係しているのかを明らかにする必要があります。

集積回路は、単純に電界効果トランジスタ (FET) の集合体であると考えられます。非常に多くの FET が、各フリップごとにエネルギーを消費します。 FET の簡単な回路図は次のとおりです。

図1

入力が低い場合、CL は充電され、コンデンサに 1 ジュールのエネルギーが蓄積されていると想定されます。入力がハイレベルになると、電気エネルギーが放出され、ジュールのエネルギーが放出されます。 CL は非常に小さいため、この a も非常に小さく、ほとんど無視できます。しかし、この FET を 1 GHz で反転すると、エネルギー消費量は × 10^9 となり、無視できない値になります。さらに、CPU には数十億個の FET が搭載されているため、エネルギー消費量は相当なものになります。

このことから、CPU のエネルギー消費量は、作業に関与するトランジスタの数に関係しており、周波数とも正の相関関係にあることがわかります。 CPU で命令を実行する場合、演算ユニットをスケジュールする必要があるかどうか、外部メモリにアクセスする必要があるかどうか、書き戻す必要があるかどうか、L1 にあるかどうかによって、動員されるトランジスタの数が変わります。要約すると、パイプラインの各ステージの電力消費量の円グラフは次のようになります。

フェッチ命令とデコードが大部分を占め、実行は %9 しか占めていないことがわかります。 ！これは、ASIC が非常にエネルギー効率に優れているのに対し、CPU は同じ機能を実現するために非常にエネルギーを消費する理由でもあります。

ASIC は他の操作を必要とせず、HASH の計算に集中します。 1 つのことだけを行い、1 つのことに集中し、それをできるだけ経済的に行うこと、これが ASIC の利点です。

データ

ワットあたりの計算能力の概念は比較的抽象的です。実際、ワットあたりのハッシュで測定することがよくあります。 CPU、GPU、FPGA、ASIC のマイニング パフォーマンスと経済データを比較してみましょう。

公平性と計算のしやすさを考慮して、選択した 4 つのマイニング デバイスの価格はすべて 184 ドル (緑のボックス) に設定されています。ワットあたりのハッシュレートから判断すると、GPU は CPU の 1,800 倍です。 ASIC は GPU の 188 倍、CPU の 340,000 倍です。

また、画像の青い部分から、現在ビットコインマイニングで利益を上げることができる唯一のマシンは ASIC マイニングマシンであることがわかります。しかし、GPU/CPU をマイニングすればするほど損失が増え、電気代を賄うのにも足りません。 （ビットコインの年間生産量は決まっているので、もちろん34万倍の効率でより速く採掘することができます）。したがって、依然として CPU を使用して Bitcoin をマイニングしたい場合は、諦めてください。

結論は

E3マイニングマシンは高価ではありません。

この世代のパフォーマンスは 180 メガハッシュで、1080Ti の 6 倍にすぎません。しかし、これはほんの第一歩に過ぎません。以下の商品は非常に恐ろしいものになります。イーサリアム コミュニティが非常に神経質になり、ASIC マイニング マシンと戦争したがるのも不思議ではありません。

私たち一般観客にとっては、これは良いことなのかもしれません。もし今回、GPU がマイニング業界から完全に排除されていたら、GPU の価格は急騰することはなかったでしょう。