FPGA Mining: Funktionsweise von vor Ort programmierbaren Gate-Arrays

fpga Bergbauführer

Das FPGA-Mining in der Welt der Kryptowährung ist ein neuer Trend, der die Art und Weise, wie Blockchain-basierte Münzen und Token abgebaut werden, verändern soll, da es im Vergleich zu GPU- und CPU-Mining-Leistungen sehr effizient ist.

FPGA oder Field Programmable Gate Array ist ein einzigartiger integrierter Typ einer leeren digitalen Schaltung, die in verschiedenen Technologietypen verwendet wird und im Vergleich zu GPU-Hardware (Graphic Processing Unit) eine höhere Hash-Rate bei geringerem Strom- und Stromverbrauch erzeugt.

Sie finden FPGAs beispielsweise in Bild- und Videoverarbeitungssystemen. Es wird auch für Berechnungen von High-End-Kryptografiealgorithmen verwendet und ist dafür bekannt, dass Sie die FPGA-Hardware besser steuern können.

Wie der Name schon sagt, können vor Ort programmierbare Gate-Arrays vor Ort programmiert werden. Nachdem ein Kunde das FPGA gekauft hat, kann er es an alle Rechenanforderungen anpassen.

Es ist erwähnenswert, dass Experten von Field Programmable Gate Arrays empfehlen, FPGAs als Lego-Blöcke zu betrachten:

„Sie können sich FPGAs als Lego-Blöcke vorstellen. Mit eigenständigen Legos können Sie viele verschiedene Dinge mit denselben, rekonfigurierbaren Teilen erstellen. Ein Teil kann verwendet werden, um das Dach eines Hauses herzustellen, und das gleiche Teil kann später nachgerüstet werden, um das Fahrgestell eines Autos herzustellen. “ #BlockBaseMining

Genau wie Legoblöcke können FGPAs, aus denen die Chips 1985 hergestellt wurden, verwendet werden, um praktisch jede digitale Schaltung mit hoher Anpassungsfähigkeit und Vielseitigkeit aufzubauen, um Algorithmen einfach zu ändern. FPGAs können unterschiedliche Software ausführen und sind im Wesentlichen ein LEGO Engineering Kit im Vergleich zu GPUs, bei denen es sich um eine Mischung aus zufälligen Tools in einer Toolbox handelt.

Da FPGAs anpassbare, kostengünstige, umprogrammierbare Geräte sind, können sie mit unterschiedlichen Algorithmen arbeiten, bieten jedoch eine schwierigere Benutzererfahrung und erfordern, dass sowohl das Software- als auch das digitale Schaltungsdesign korrekt eingerichtet sind. Diese Funktion ist wichtig für das Cryptocurrency-Coin-Mining, da unterschiedliche Cryptoassets unterschiedliche Algorithmen für das Mining verwenden. FPGAs können einfach an alle unterschiedlichen Mining-Anforderungen angepasst werden, da das Effizienzverhältnis von Hashing-Geschwindigkeit und Stromverbrauch für FPGAs im Vergleich zu GPUs (oder ASICs) sehr günstig ist..

Lassen Sie uns einen Blick auf die FPGA-Crypto-Mining-Branche werfen und die Geschwindigkeits- und Flexibilitätsvorteile von Field Programmable Gate Arrays herausarbeiten.

Wie funktioniert FPGA Mining??

Bevor wir über die Funktionsweise des FPGA-Mining sprechen, müssen wir die Grundlagen des Crypto-Mining erläutern.

Bitcoin und die meisten anderen Kryptowährungen bestehen aus Datenblöcken. Diese Blöcke sind in einer Kette durch eindeutige Zahlen- und Buchstabenfolgen miteinander verbunden, die als Hashes bezeichnet werden. Die Kryptographie stellt sicher, dass nur ein bestimmter Hash verwendet werden kann, um den aktuellen Datenblock in der Blockchain mit dem nächsten zu verknüpfen.

Wenn ein Computer Bitcoin und andere Kryptowährungen abbaut, errät der Computer einfach Billionen verschiedener Hashes. Es ist ein Prozess des Versuchs und Irrtums. Schließlich errät der Computer den richtigen Hash und der neue Block wird der Kette hinzugefügt.

Nehmen wir an, Sie sind der Lehrer vor einem Klassenzimmer. Sie sagen den 25 Kindern in Ihrer Klasse, dass sie eine Zahl zwischen 1 und 1.000 erraten sollen. Die erste Person, die die richtige Zahl errät, erhält 5 US-Dollar. Sie gehen weiter durch den Raum, bis schließlich ein Kind die richtige Antwort errät.

Stellen Sie sich jetzt die gleiche Situation vor, außer dass eine Person in einem riesigen Stadion vor 80.000 Menschen spricht. Der Sprecher bittet das Stadion, eine Zahl zwischen 1 und 1 Billion zu erraten. Jeder ruft Zufallszahlen aus, bis schließlich eine Person die richtige Zahl errät. Dies entspricht eher der Funktionsweise des Bitcoin-Mining.

Beim Bitcoin-Mining müssen Bergleute Zeit, Energie und Ressourcen aufwenden, um die richtige Anzahl zu finden. Dies ist die „Arbeit“, die ausgeführt werden muss, um Bitcoin abzubauen. Die richtige Zahl, die die Bergleute letztendlich finden, ist der „Beweis“ für diese Arbeit. Jeder andere Bergmann kann diese Nummer anhand der vom Sprecher angegebenen korrekten Nummer überprüfen, um sicherzustellen, dass der Bergmann die Arbeit ausgeführt hat.

Beim Bitcoin-Mining fordern Sie kein Klassenzimmer auf, eine Zahl zwischen 1 und 1.000 zu erraten. Stattdessen bitten Sie Millionen von Bergleuten weltweit, eine 64-stellige Zahl zu erraten. Um zu dieser Antwort zu gelangen, ist viel Rechenleistung erforderlich. Diese Computer raten ständig Zahlen mit 64 Ziffern. Schließlich kommt man zur richtigen Antwort. Der Block wird zur Blockchain hinzugefügt, der Miner erhält die Blockbelohnung und die Berechnungen für den nächsten Block beginnen.

Wie FPGAs Kryptowährung abbauen

Wir haben erklärt, wie Crypto Mining funktioniert. Aber wie verbessern Field Programmable Gate Arrays das Mining? Wie können sie Kryptowährung effizienter abbauen??

Nun, FPGAs sind eine von mehreren Optionen, die Crypto Miner zur Verfügung stehen. Heutzutage können Miner CPUs, GPUs, FPGAs oder ASICs verwenden, um Kryptowährungen abzubauen. In den frühen Tagen von Bitcoin konnte jeder mit einer High-End-Gaming-GPU Bitcoin von einem normalen Computer aus abbauen. Heute benötigen Sie die neuesten ASICs, um überhaupt daran zu denken, mit Bitcoin einen Gewinn zu erzielen.

FPGA-Mining bietet Benutzern eine Lösung, die sich von den oben genannten Alternativen unterscheidet. Es kann billiger oder teurer sein, obwohl es sicherlich flexibler ist als GPU-, CPU- und ASIC-Mining-Setups. Es ist bekannt, dass FPGA-Mining-Rigs eine optimale Energieeffizienz und höhere Hashes pro Sekunde als GPUs aufweisen.

Um ein FPGA-Mining-System einzurichten, müssen Sie spezielle Chips in bestimmten Sequenzen und Arrays installieren, um die Fähigkeit Ihres Computers zu verbessern, Hashes zu erraten.

Eines der besten Dinge beim FPGA-Mining ist, dass es die flexibelste Option ist. Anstatt beispielsweise einen Bitcoin-Mining-ASIC zu kaufen, der beispielsweise nur Bitcoin abbaut, kann Ihr FPGA-Setup so angepasst werden, dass jede Kryptowährung abgebaut wird.

Viele unerfahrene Bergleute beginnen mit dem FPGA-Mining, bevor sie beispielsweise zum ASIC-Mining übergehen. Sobald Sie Erfahrung und Verständnis für die Funktionsweise von Crypto Mining haben, sind Sie gut gerüstet, um eine profitable ASIC-Mining-Farm zu betreiben.

FPGAs sind sehr anpassbar

Wenn Sie einen ASIC-Miner kaufen, kann dieser Miner wirklich gut eine bestimmte Kryptowährung abbauen. Diese Maschine wurde entwickelt, um alle möglichen Ressourcen für den Abbau von Bitcoin zu verwenden. Es ist ein einziges Tool, das von Grund auf so effizient wie möglich entwickelt wurde, um Bitcoin abzubauen.

FPGAs sind jedoch unterschiedlich. Sie bestehen aus mehreren Bausteinen, die zusammengesetzt werden können, um verschiedene Kryptowährungen abzubauen.

Stellen Sie sich für diese Analogie einen ASIC wie einen Rasenmäher vor. Der Rasenmäher ist wirklich gut darin, eine bestimmte Aufgabe zu erfüllen: einen Rasen zu mähen. Dies ist der beste Weg, um den Rasen zu mähen.

FPGAs sind wie ein Toolkit mit Optionen, die so angeordnet werden können, dass der Rasen auf verschiedene Arten gemäht wird. Sie haben zum Beispiel einen Schraubenzieher, einen Hammer, eine Machete und eine Schere. Sie haben auch einen Schlauch zum Gießen des Rasens nach dem Schneiden, Sprinkler, Dünger Anstatt nur einen Rasenmäher – wie einen ASIC – zu haben, haben Sie mehrere Werkzeuge, mit denen Sie den Rasen auf verschiedene Arten mit verschiedenen Effizienzstufen schneiden und wachsen lassen können. Es ist eine große Auswahl an Werkzeugen, die Bergleuten viele verschiedene Optionen bieten.

Wenn Sie alle diese Optionen so einrichten, dass sie in optimaler Form funktionieren, liefert Ihr FPGA den höchsten Gewinn und die bestmögliche Effizienz.

Vorteile von FPGA Mining

FPGA-Mining bietet mehrere entscheidende Vorteile, darunter:

Weniger Stromverbrauch: FPGAs verbrauchen weniger Strom als andere integrierte Schaltkreise. Weniger Stromverbrauch bedeutet mehr Gewinn für Bergleute. Crypto Miner sind bereits in Länder oder Regionen umgezogen, in denen die Strompreise niedrig sind. Bergleute in bestimmten Teilen Kanadas und der Vereinigten Staaten zahlen beispielsweise weniger als 0,05 USD pro kWh für Wasserkraft, was es viel einfacher macht, Gewinne zu erzielen, als jemand, der zahlt, beispielsweise 0,40 USD pro kWh in Deutschland.

Anpassung: FPGAs können an alle unterschiedlichen Anforderungen angepasst werden. Sie können FPGAs so konfigurieren, dass beispielsweise verschiedene Algorithmen für verschiedene Kryptowährungen berechnet werden. Sie können beispielsweise zu der Kryptowährung wechseln, die heute am rentabelsten ist, und dann Ihre FPGAs anpassen, um in Zukunft eine andere, rentablere Kryptowährung abzubauen. Das Beste ist, dass dieser Wechsel mit begrenzten Ausfallzeiten erfolgen kann.

Ideal für Hobbyisten oder Serverfarmen: Sie können FPGAs verwenden, um die Kryptowährung zu Hause gewinnbringend abzubauen. Sie können FPGAs auch als Teil einer Serverfarm verwenden. Egal, ob Sie ein Heimwerker oder ein Bergmann mit einem riesigen Lagerraum sind, FPGAs können für Sie funktionieren.

Erschwinglich: Sie können Low-End-FPGAs wie das F1 Mini + für unter 200 US-Dollar kaufen. Wenn Sie ein Hobby-Miner sind, der sich zum ersten Mal mit Crypto Mining befasst, ist FPGA-Mining sicherlich eine Option. FPGA-Mining ist nicht für Anfänger geeignet, kann aber durchaus erschwinglich sein.

Profitabel: Mitte 2019 kann der FPGA-Bergbau leicht einen Gewinn von 12 USD pro Tag erzielen.

FPGA versus ASIC versus GPU

Zu den drei beliebtesten Arten des heute verfügbaren Crypto-Mining gehören FPGA-, ASIC- und GPU-Mining:

fpga-Mining-Chart

GPU (Graphics Processing Unit) Mining

GPU-Mining ist wie eine Toolbox, die Ihnen viele verschiedene Optionen bietet. Sie können diese Tools für verschiedene Aufgaben verwenden, obwohl dies für keine Aufgabe die effizienteste Option ist. Anstatt zum Beispiel einen Rasenmäher zum Mähen des Rasens zu haben, haben Sie eine Machete. Es erledigt die Arbeit, aber ein Rasenmäher wäre besser.

GPU-Mining basiert auf der Grafikverarbeitungseinheit (GPU) Ihres Computers. Der Hauptzweck einer GPU ist das Rendern von Grafiken. Es erzeugt Hashes schneller als eine CPU, obwohl es immer noch viel langsamer als FPGA- und ASIC-Mining ist, da der Hauptzweck einer GPU wiederum darin besteht, Grafiken zu verarbeiten und nicht die Kryptowährung abzubauen.

Der Hauptvorteil des GPU-Mining besteht darin, dass es anpassungsfähig ist. Sie können die Algorithmen ändern. GPUs sind auch leicht zu bekommen: Jeder mit einem Spielecomputer hat bereits eine GPU mit anständiger Leistung. GPU-Miner können auch zwei Zwecke erfüllen: Sie können tagsüber spielen und nachts Krypto abbauen.

FPGA-Mining (Field Programmable Gate Array)

FPGAs können wie GPUs Algorithmen ändern und sie anpassungsfähig machen. Im Gegensatz zum GPU-Mining müssen Sie jedoch sowohl das Design der digitalen Schaltung als auch die Software erstellen. Es ist nicht benutzerfreundlich und es kann Wochen oder sogar Monate dauern, bis Ihr System erstellt ist. FPGAs waren früher auch schwer zu kaufen. Heutzutage finden Sie jedoch alle Arten von FPGA-Chipmodellen und -größen, von billigen (200 USD) bis zu teuren (6.000 USD) Optionen, was das FPGA-Mining erschwinglich macht.

ASIC-Mining (Application Specific Integrated Circuit)

ASICs können nur einen bestimmten Algorithmus ausführen. Diese Miner führen diesen Algorithmus sehr schnell aus, aber der Algorithmus kann nicht geändert werden (oder zumindest ist der ASIC nicht so effizient, wenn Sie eine andere Kryptowährung abbauen). ASICs sind teuer, obwohl sie rentabel und einfach zu bedienen sind.

Die besten heute verfügbaren FPGAs

Einige der beliebtesten FPGAs, die heute erhältlich sind, sind:

  • F1 Blackminer: 1.350 US-Dollar
  • F1 + Blackminer: 2.199 US-Dollar
  • Überholte BTU9P: 1.999 US-Dollar
  • Überholte BCU1525: 1.999 US-Dollar
  • F1 Mini +: $ 189

FPGA Mining: Beste Münzen und Algorithmen zum Minen

Einer der besten Aspekte beim FPGA-Mining ist, dass Sie zwischen Münzen wechseln können, wenn eine Münze rentabler wird. Anstatt an einer bestimmten Münze festzuhalten, können Sie die auswählen, mit der Sie heute, in dieser Woche oder in diesem Monat das meiste Geld verdienen.

Einige der beliebtesten Algorithmen und Münzen, die derzeit in der FPGA-Community verwendet werden, sind:

  • Algorithmus: Keccak-ZP Profitabelste Münze: Zen-Protokoll
  • Algorithmus: 0xToken Profitabelste Münze: 0xBitcoin
  • Algorithmus: Lyra2z Profitabelste Münze: Gentarium
  • Algorithmus: Tribus Profitabelste Münze: Denar
  • Algorithmus: Keccak Profitabelste Münze: MaxCoin
  • Algorithmus: Nexus Profitabelste Münze: Nexus
  • Algorithmus: CryptoNightV7 Profitabelste Münze: Monero

Wechseln Sie zwischen Münzen und Algorithmen, um die Rentabilität Ihres FPGA-Mining zu maximieren.

So richten Sie FPGAs ein

FPGAs müssen mit einer speziellen Programmiersprache programmiert werden. Die zwei beliebtesten Sprachen sind Verilog und VHDL. Diese werden als “Hardware Description Languages” oder HDLs bezeichnet.

Wenn Sie ein FPGA in einem programmieren Hardwarebeschreibungssprache, Sie tun, was heißt “RTL-Programmierung “oder„ Register Transfer Level Programming “”. Dies bedeutet, dass der Programmierer, der das FPGA auf RTL-Ebene programmiert, jedes einzelne Element im FPGA vollständig steuern kann, um maximale Anpassung und Leistung zu erzielen.

Hier unterscheiden sich FPGAs von Allzweckprozessoren wie CPUs und GPUs. CPUs und GPUs können mit höheren Sprachen wie C, C ++, Java und Python programmiert werden.

Da Hochsprachen viel einfacher zu erlernen und zu verwenden sind, haben viele Menschen versucht, ein System zu erstellen, mit dem Sie FPGAs mit Hochsprachen programmieren können. Ein Universitätsprojekt namens Handel-C versuchte Ende der neunziger Jahre, ein solches System zu schaffen. Heute hat sich dieses System zu mehreren Softwarepaketen entwickelt, darunter Vivado HLS (Hochleistungssynthese) und eine Sprache namens OpenCL.

Diese High-Level-FPGA-Sprachen funktionieren für einige Anwendungen – wie künstliche Intelligenz – obwohl sie für Crypto Mining nicht gut funktionieren.

Um die Kryptowährung wettbewerbsfähig abzubauen, muss Ihr FPGA auf der niedrigstmöglichen Ebene konfiguriert werden. Dies ist die Registerübertragungsebene (RTL) unter Verwendung von Hardwarebeschreibungssprachen wie Verilog und VHDL.

Heute sind FPGA-Miner zwischen Verilog und VHDL aufgeteilt. Die beiden sind strukturell ähnliche Programmiersprachen, obwohl ihre Syntax dramatisch variiert. VHDL wird normalerweise in akademischen Umgebungen verwendet, während Verilog in der realen Welt von Programmierern und Unternehmen verwendet wird.

Einer der Vorteile von Verilog ist, dass es dieselbe Syntax wie die Programmiersprache C hat. Außerdem nimmt ein Verilog-Programm weniger als die Hälfte des Textraums ein, den ein ähnliches Programm in VHDL beanspruchen würde. Aufgrund dieser Vorteile ist Verilog bei realen FPGA-Implementierungen beliebter.

FPGA Mining und Bitstreams

Wenn Sie sich das FPGA-Mining ansehen, wird der Begriff “Bitstreams” häufig angezeigt. Sobald ein Programm für ein FPGA geschrieben wurde, muss der FPA mit diesem Programm „geladen“ werden.

Dieses Programm ist im Wesentlichen nur eine Konfiguration der verschiedenen Logikelemente innerhalb des FPGA. Die Konfiguration teilt diesen Logikelementen mit, was zu tun ist. Die Konfigurationsdatei wird als Bitstream bezeichnet.

Um das Programm in das FPGA zu laden, müssen Sie den richtigen Bitstream haben. Sie müssen auch ein spezielles Programm auf Ihrem PC haben, das den Bitstrom in das FPGA lädt.

Es ist wichtig, sich daran zu erinnern, dass die Konfiguration des FPGA flüchtig ist: Genau wie RAM werden FPGAs ihre Konfigurationen sichern, sobald die Stromversorgung unterbrochen wird. Aus diesem Grund verfügen die meisten FPGA-Karten über einen Flash-Speicher direkt neben dem FPGA. Dieser Flash-Speicher enthält die Bitstream-Konfigurationsdatei, und die Karte kann so konfiguriert werden, dass die Bitstream-Datei beim Start automatisch geladen wird.

Es gibt auch zwei verschiedene Arten von Bitstreams oder Konfigurationsdateien, einschließlich eines Standard-Bitstreams und einer Speicherkonfigurationsdatei:

Standard-Bitstream: Ein Standard-Bitstream ist eine Konfiguration, die ihren Inhalt verliert, wenn das Gerät Strom verliert – genau wie RAM seinen Inhalt nach einem Stromausfall entleert.

Speicherkonfigurationsdatei: Eine Speicherkonfigurationsdatei kann vom PC über das FPGA in den benachbarten Flash-Speicher geladen werden, damit sich das FPGA beim Einschalten automatisch selbst konfigurieren kann.

Viele Miner verwenden eine Speicherkonfigurationsdatei für maximale Verfügbarkeit. Speicherkonfigurationsdateien sind besonders nützlich für Benutzer, die Miningfarmen remote ausführen. Wenn in der Mining Farm ein Stromausfall auftritt, kann das FPGA sofort wieder online geschaltet werden.

Wenn ein Stromausfall auftritt und Sie keine Speicherkonfigurationsdatei haben, müssen Sie ein Remote-Terminal-Programm (wie TeamViewer) verwenden, um das FPGA manuell neu zu programmieren.

Letztes Wort

Letztendlich sorgte das FPGA-Mining 2018 nach einem Bitcointalk-Forenthread für Schlagzeilen ist schnell bekannt geworden. Seitdem ist das FPGA-Mining eine beliebte und leistungsstarke Methode, um alle Arten von Kryptowährungen abzubauen.

FPGAs können angepasst werden, um alle Arten von Kryptowährungen abzubauen. Sie sind nicht so leistungsfähig wie ASICs, aber anpassbarer. Sie erhalten die Anpassbarkeit eines GPU-Miners mit der hohen Leistung und Effizienz eines ASIC. Wir werden diesen FPGA-Mining-Test weiterhin mit neuen Produkten, Ankündigungen und Weiterentwicklungen in der Welt der Field Programmable Gate Arrays aktualisieren.

Mike Owergreen Administrator
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