Расцвет ASIC: пошаговая история майнинга Bitcoin

За последнее десятилетие машины, поддерживающие сеть Bitcoin, претерпели стремительное технологическое развитие.

Оборудование для майнинга является основополагающим фактором успеха сети Bitcoin , поскольку эти машины определяют, выгодно ли майнерам делать то, что они делают, то есть обрабатывать вычисления, необходимые для встраивания блоков транзакций в блокчейн.

Хотя история несколько упущена из виду,BitcoinОборудование для горнодобывающей промышленности также является ключевым объяснением того, почему горнодобывающая деятельность за эти годы превратилась в многомиллиардную индустрию. Горнодобывающая промышленность продолжает развиваться и сегодня, хотя есть признаки, указывающие на замедление ее развития.

Читать дальше: Халвинг Bitcoin в 2020 году: «гонка вооружений» за эффективность майнинга усиливается

Ниже мы рассмотрим полную историю Технологии майнинга Bitcoin и то, в каком направлении могут развиваться инновации.

Майнинг CPU

3 января 2009 года, псевдонимный создательСатоши Накамото добыл первый блок Bitcoin . Будучи единственным майнером в сети Bitcoin в то время, Накамото T нуждался в специализированном оборудовании для запуска блокчейна Bitcoin . Он мог создавать блоки Bitcoin, используя обычный персональный компьютер.

Компьютеры, используемые для просмотра интернета, запуска Microsoft Word и множества других бесчисленных приложений, содержат то, что называется центральным процессором (ЦП). Эти устройства контролируют, как команды на компьютере обрабатываются и выполняются. Из-за отсутствия конкуренции майнеров в ранние дни биткоина вычислительная энергия, необходимая для создания новых блоков и получения вознаграждений за майнинг, могла легко обрабатываться на устройствах ЦП.

Оборудование, необходимое для добычи новых монет, со временем совершенствовалось, поскольку к сети Bitcoin присоединялись новые майнеры и начинали конкурировать за награды за блоки.

Майнинг на GPU и FPGA

Первое крупное новшество в оборудовании для майнинга Bitcoin появилось вскоре после установления рыночной стоимости Bitcoin .

22 мая 2010 года программист Ласло Ханец заплатил10 000 BTC за две пиццы Papa John's. Пиццы стоили около 25 долларов. По данным поставщика данных о Криптовалюта Coin Metrics, рыночная цена Bitcoin в июле выросла примерно до 8 центов. К тому времени, когда цена Bitcoin достигла 10 центов в октябре 2010 года, было разработано первое устройство для майнинга, использующее графические процессоры (GPU).

Читать дальше: В Китае наступает сезон дождей. На этот раз майнеры Bitcoin T инвестируют

В отличие от ЦП, устройства на базе ГП оптимизированы для выполнения узкого круга вычислительных задач. Первоначально созданные для игровых приложений, ГП отлично справляются с параллельным вычислением простых математических операций, а не по ONE за раз, чтобы генерировать тысячи чувствительных ко времени пикселей изображения. Эти устройства также можно перепрограммировать для вычисления других математических операций, например, тех, которые требуются для майнинга новых Bitcoin.

Инновация майнинга GPU, то есть майнинга Bitcoin на устройстве GPU, сделала производство блоков Bitcoin и получение вознаграждений за блоки в среднем примерно в шесть раз эффективнее, согласно анализу, проведенному генеральным директором консалтинговой компании по майнингу Navier Джошем Метником. Для такого повышения эффективности среднее устройство GPU стоит всего в два раза дороже, чем среднее устройство CPU.

Эти достижения в области эффективности быстро затмились в следующем, 2011 году, когда программируемые пользователем вентильные матрицы (ПЛИС) также были модернизированы для майнинга Bitcoin.

Согласно расчетам Метника, FPGA способны вычислять математические операции, необходимые для майнинга Bitcoin, в два раза быстрее, чем GPU самого высокого класса. Однако эти устройства более трудоемки в сборке. FPGA требуют конфигурации как на программном, так и на аппаратном уровне, то есть устройства должны быть запрограммированы для запуска индивидуального кода, а также спроектированы для эффективного запуска этого кода. Именно возможность настройки аппаратных компонентов на FPGA делает эти типы устройств более оптимизированными для майнинга Bitcoin , чем GPU.

ASIC-майнинг

Третье крупное новшество в майнинге Bitcoin , вероятно, потребовало наибольшего количества выделенных ресурсов, времени и разработки. Вместо того, чтобы перепрофилировать программные и аппаратные параметры существующих машин, усилия по созданию совершенно новой машины, которая будет только майнить Bitcoin, наконец окупились. В 2013 году китайский производитель компьютерного оборудования под названием Ханаан Креатив выпустила первый набор специализированных интегральных схем (ASIC) для майнинга Bitcoin .

Эти устройства, в отличие от CPU, GPU и FPGA, изначально были разработаны для майнинга Bitcoin. Это означало, что все аппаратные и программные компоненты этих устройств ASIC были предварительно разработаны и оптимизированы для выполнения строго тех вычислений, которые необходимы для создания новых блоков Bitcoin . Повышение эффективности от ASIC не могло сравниться ни с одним из более универсальных устройств, которые им предшествовали.

Хотя Canaan Creative был первым производителем ASIC для Bitcoin , другие, такие как Bitmain и MicroBT также представили новые версии ASIC-устройств для майнинга Bitcoin с более продвинутым оборудованием. ONE из самых заметных достижений в Технологии майнинга ASIC с 2013 года стало устойчивое уменьшение размера чипа. Размер чипов ASIC, который в 2013 году начинался с размера 130 нм, значительно уменьшился до 7 нм в последних моделях оборудования.

Без радикально новой новаторской Технологии майнеры Bitcoin вскоре перестанут конкурировать, в первую очередь, на основе оборудования и техники, как это было на протяжении последнего десятилетия.

Значение размера чипа возвращается к эффективности майнинга. Чем шире поверхность чипа ASIC, тем больше его коммуникационные каналы и, следовательно, тем больше электричества требуется для передачи данных по его поверхности. Согласно расчетам Метника, сегодняшнее устройство ASIC для майнинга Bitcoin в 100 миллиардов раз быстрее среднего процессора 2009 года.

Ракеш Кумар, доцент кафедры электротехники и вычислительной техники в Университете Иллинойса, считает, что сильным мотивирующим фактором эволюции оборудования для майнинга за годы с момента создания биткоина был рост долларовой стоимости Bitcoin, что сделало майнинг все более прибыльным занятием. Чем выше рыночная стоимость вознаграждений за блок, тем выше отдача от инноваций в Технологии майнинга, которые повышают прибыль майнеров при одновременном снижении эксплуатационных расходов.

Будущее майнинга Bitcoin

С 2015 года уменьшение размера чипов в устройствах ASIC для майнинга Bitcoin происходило медленнее и менее драматично, чем в 2013 и 2014 годах. Более того, с момента появления первого майнера Bitcoin ASIC не появилось новой Технологии , которая могла бы так же резко повысить эффективность майнинга, как это произошло с майнингом на GPU по сравнению с майнингом на CPU или с майнингом на FPGA по сравнению с майнингом на GPU.

«Мы достигаем фундаментальных пределов», — сказал Кумар. «Это проблема всей отрасли, не только майнинга [Bitcoin], но и всей полупроводниковой промышленности... Нам нужен новый тип устройств».

Без радикально новой новаторской Технологии майнеры Bitcoin вскоре перестанут конкурировать в первую очередь на основе оборудования и аппаратуры, как это было в течение последнего десятилетия. Если оборудование для майнинга Bitcoin станет товаром, где эффективность ONE модели будет отличаться от более новой модели в считанные минуты, майнерам придется рассмотреть другие области, в которых можно получить конкурентное преимущество. Они могут подпадать под инновации в области источников энергии, финансового планирования или даже диверсификации продукции.

Хотя развитие оборудования для майнинга Bitcoin исторически было источником большого прироста эффективности майнеров, в будущем это может не иметь места, особенно по мере того, как технологические инновации на основе оборудования становятся все реже и реже. Конкуренция за награды за майнинг Bitcoin продолжит подстегивать технологическую эволюцию. Однако неясно, как будет выглядеть следующий крупный скачок в Технологии майнинга.