132 549 
Сохранить статью:
С появлением в январе 2009 года биткоина зародился и майнинг. Цифровые активы на основе блокчейна были совершенно новым направлением, и в течение многих лет рынок криптовалют был относительно небольшим и его аудитория ограничивалась в основном технически подкованными людьми, которые верили, что криптовалюты станут финансовыми инструментами будущего. Эти люди были одними из первых майнеров Биткоинов, которые участвовали со своими компьютерами в поддержании блокчейна и майнили BTC.
Сегодня рынок криптовалют заполнен тысячами альткоинов, таких как Ripple, Bitcoin Cash, Litecoin, токены ERC20 и другие, а капитализация биткоина достигала одного триллиона долларов США в 2021 году.
Неудивительно, что множество людей со всего мира захотело принять участие в криптовалютной экосистеме и получить долю прибыли от майнинга. Число людей, решивших инвестировать средства в майнинг криптовалюты напрямую, используя компьютеры, видеокарты или устройства ASIC, многократно выросло.
Многие слышали, что графические процессоры (или видеокарты) важны для майнинга. По сравнению с центральными процессорами (CPU — central processing unit), графические процессоры (GPU — graphical processing unit) более эффективны с точки зрения скорости хеширования и потребляют меньше энергии при добыче криптовалют.
Как работает майнинг криптовалют
Для ответа на вопрос зачем видеокарта для майнинга используется, рассмотрим сам процесс добычи криптовалют.
Майнер — это, по сути, аудитор финансовых транзакций, который использует мощность своего вычислительного оборудования для проверки транзакций в цепочке блокчейна. Майнеры вносят свой вклад в сеть, следя за тем, чтобы не было двойных расходов (трат).
Термин двойная трата относится к возможности того, что кто-то может попытаться использовать свою криптовалюту дважды, для двух разных транзакций. Поскольку криптовалюта — это цифровая валюта, не имеющая физической формы, злоумышленник может попытаться обмануть систему и использовать одни и те же средства дважды. Вот почему блокчейн использует алгоритм доказательства работы для проверки транзакций.
Блокчейн требует, чтобы каждая транзакция была подтверждена несколькими узлами сети. Эти узлы, по сути, являются майнерами криптовалюты со своими вычислительными устройствам для майнинга, которые отвечают за проверку транзакций. В этом процессе майнеры открывают новые блоки блокчейна, решая математические задачи, которые способствуют проверке транзакций. За решение этих задач, проверку транзакций и эффективное расширение блокчейна майнеры получают вознаграждение в виде криптовалюты.
Однако вознаграждение получает не каждый майнер, а только тот, кто, помимо проверки данных, первым решит математическую задачу, открывающую новый блок блокчейна.
Чтобы решить эти задачи быстрее и увеличить вероятность получения правильного ответа первым, майнеры должны иметь на своих вычислительных устройствах высокие скорости хеширования.
Майнинг: почему видеокарта, а не процессор
Когда Биткоин появился в 2009 году и первые майнеры начали использовать его блокчейн для транзакций, майнинг на центральном процессоре (CPU) был популярным методом добычи Биткоинов. Мощности процессора персонального компьютера или ноутбука было достаточно, чтобы добывать BTC и получать вознаграждение. Биткоин в первые годы почти ничего не стоил, и было не так много людей, заинтересованных в его добыче.
По мере роста сети Биткоин вознаграждение за майнинг в BTC уменьшается вдвое каждые четыре года (в результате процесса под названием “халвинг”). Рыночная стоимость первой криптовалюты увеличилась до более чем $69 000 в 2021 году. Рост стоимости биткоина привлек в сферу майнинга множество новых участников, многократно увеличив конкуренцию при добыче криптовалют.
С годами майнинг на процессорах стал невыгодным, поскольку вычислительная мощность графических процессоров стала многократно выше.
Майнинг на GPU стал эффективнее благодаря более высокой скорости хеширования, и сегодня это распространенный метод майнинга криптовалют. Скорость хеширования и скорость обработки данных современных графических процессоров несопоставимы с вычислительной мощностью CPU.
Что делает видеокарта при майнинге
Архитектуры графического процессора (GPU) и центрального процессора (CPU) существенно различаются. Центральные процессоры состоят, как правило, из 4-8 ядер и способны решать массивные и сложные задачи, довольно быстро переключаясь между ними.
Графические процессоры изначально создавались для решения большого количества небольших, простых и однотипных задач. В связи с этим они состоят не из нескольких ядер, а из тысяч небольших ядрышек. Это позволяет видеокартам быстрее обрабатывать миллионы пикселей и полигонов. Но, в отличие от центральных процессоров, графические процессоры не способны решать сложные задачи, а также быстро переключаться между ними.
Производители видеокарт ставили перед собой задачу по улучшению изображения и увеличению скорости его обработки в компьютерных играх. Архитектура графических процессоров, разработанная для этих целей, идеально подошла для майнинга.
Ведь майнинг – это перебор многих тысяч различных комбинаций для шифровки, в которых различается по большому счету только один символ. С подобной однотипной и несложной задачей быстрее и эффективнее справляются тысячи ядер графического процессора, чем 4-8 мощных, но малочисленных ядер центрального процессора.
К примеру, CPU обрабатывает восемь 32-битных инструкций за такт. А GPU видеокарты Radeon HD 5970 обрабатывает 3200 32-битных инструкций за такт.
Можно ли майнить на центральном процессоре
На центральном процессоре можно прибыльно добывать криптовалюты, алгоритм которых оптимизирован для проведения вычислений на CPU. Самым популярным примером такой криптовалюты является Monero, которая функционирует на алгоритме RandomX. Помимо Monero на этом алгоритме работают и другие цифровые валюты.
Алгоритмы хеширования, для вычисления которых наиболее подходят центральные процессоры, настроены таким образом, что скорость их вычислений зависит от скорости доступа к кэш-памяти CPU. Также эти алгоритмы требуют наличия аппаратной поддержки проведения криптографических вычислений, называемой набором инструкций AES.
Все современные центральные процессоры поддерживают высокую скорость доступа к кэш-памяти и оснащены инструкциями AES.
История майнинга на GPU
Индустрия компьютерных игр первой начала использовать современные графические процессоры. Геймеры использовали графические процессоры для рендеринга графики и 3D-видео в компьютерных играх.
Несмотря на то, что многие компании производят графические процессоры с 1980-х годов, только после запуска Nvidia GeForce 256 в 1999 году термин «графический процессор» (GPU) стал популярным. GeForce 256 был первым в мире полностью интегрированным графическим процессором. Это был одночиповый процессор со встроенными механизмами преобразования, отсечения, рендеринга и освещения.
Графические процессоры не использовались в майнинге криптовалюты до 2010 года. Майнеры в то время все еще использовали многоядерные процессоры для добычи 50 биткоинов (BTC) за каждый вычисленный блок. Большинство криптомайнеров были довольны эффективностью центральных процессоров, которые позволяли заработать до десяти долларов в день.
Покупка в 2010 году пиццы за 10 000 биткоинов показала миру, что криптовалюту можно сделать ценной, и это навсегда изменило добычу биткоинов. В результате в последующем конкуренция в майнинге усилилась. Графические процессоры доказали свою большую эффективность, так как майнеры искали специализированное оборудование, чтобы победить в конкурентной борьбе.
В том же 2010 году впервые было выпущено программное обеспечения для майнинга на GPU и была запущена первая майнинг ферма, состоящая из видеокарт. В то время любой мог настроить GPU установку, имея небольшие технические навыки и несколько сотен долларов. Эта простота использования и доступность подтолкнули майнеров к использованию графических процессоров.
Когда многие начали добывать криптовалюту с помощью GPU, сложность майнинга возросла. Высокие требования к вычислительной мощности мешали любителям и энтузиастам криптографии зарабатывать деньги.
К 2011 году майнеры начали использовать программируемые вентильные матрицы (FPGA — field-programmable gate arrays), которые потребляли в три раза меньше энергии, чем графические процессоры. FPGA — это реконфигурируемая схема, которая может работать как видеокарта, микропроцессор, блок шифрования или все три устройства сразу.
После покупки FPGA требовалось, чтобы майнеры настраивали программируемую часть, поэтому вскоре майнеры начали искать схемы для конкретных приложений. Так появились специализированные интегральные схемы (ASIC — application-specific integrated circuit).
Вскоре майнеры начали добычу с помощью ASIC из-за более высокой скорости хеширования и энергоэффективности. К 2015 году майнеры ASIC начали доминировать в индустрии майнинга биткоинов. Так майнинг криптовалют превратился из хобби в индустрию.
