تعدين FPGA: كيف تعمل مصفوفات البوابة القابلة للبرمجة الميدانية

دليل التعدين fpga

يعد تعدين FPGA في عالم العملات المشفرة اتجاهًا ناشئًا جديدًا تم تعيينه لتغيير طريقة تعدين العملات والرموز المستندة إلى blockchain نظرًا لكونها فعالة للغاية مقارنة بأداء تعدين GPU و CPU.

FPGA ، أو مصفوفة البوابة القابلة للبرمجة الميدانية ، هي نوع فريد متكامل من الدوائر الرقمية الفارغة المستخدمة في أنواع مختلفة من التكنولوجيا وتنتج معدل تجزئة أعلى بكميات أقل من الطاقة والكهرباء عند مقارنتها بأجهزة وحدة معالجة الرسوم (GPU).

يمكنك العثور على FPGAs في أنظمة معالجة الصور والفيديو ، على سبيل المثال. تُستخدم أيضًا في حسابات خوارزمية التشفير المتطورة وهي معروفة بمنحك مزيدًا من التحكم في أجهزة FPGA.

كما يوحي الاسم ، فإن مصفوفات البوابة القابلة للبرمجة الميدانية قابلة للبرمجة في هذا المجال. بعد أن يشتري العميل FPGA ، يمكن للعميل تخصيصه لتلبية أي احتياجات حسابية.

تجدر الإشارة إلى أن خبراء مصفوفات البوابة الميدانية القابلة للبرمجة يوصون بالتفكير في FPGAs على أنها كتل Lego:

“يمكنك التفكير في FPGAs على أنها كتل Lego. تسمح لك Legos المستقلة ببناء العديد من الأشياء المختلفة باستخدام نفس القطع القابلة لإعادة التكوين. يمكن استخدام قطعة واحدة في صنع سقف المنزل ، ويمكن تعديل نفس القطعة لاحقًا لصنع هيكل السيارة “. #BlockBaseMining

تمامًا مثل كتل Lego ، يمكن استخدام FGPAs ، التي تم إنشاؤها في عام 1985 ، لبناء أي دائرة رقمية تقريبًا ذات قدرة عالية على التكيف والتنوع لتغيير الخوارزميات بسهولة. يمكن لـ FPGAs تشغيل برامج مختلفة وهي في الأساس مجموعة هندسة LEGO مقارنة بوحدات معالجة الرسومات كونها عبارة عن حقيبة مختلطة من الأدوات العشوائية في صندوق الأدوات.

نظرًا لأن أجهزة إعادة البرمجة FPGA قابلة للتخصيص وفعالة من حيث التكلفة ، فيمكنها العمل باستخدام خوارزميات مختلفة ولكنها تقدم تجربة مستخدم أكثر صرامة وتتطلب إعداد كل من البرامج وتصميم الدوائر الرقمية بشكل صحيح. هذه الوظيفة مهمة لتعدين العملات المشفرة لأن الأصول المشفرة المختلفة تستخدم خوارزميات مختلفة للتعدين. يمكن تعديل FPGAs بسهولة لتلبية جميع احتياجات التعدين المختلفة نظرًا لأن نسبة كفاءة سرعة التجزئة واستهلاك الطاقة مواتية جدًا لـ FPGAs مقابل وحدات معالجة الرسومات (أو ASICs).

دعنا نراجع صناعة تعدين العملات المشفرة FPGA ونحدد مزايا السرعة والمرونة لمصفوفات البوابة القابلة للبرمجة الميدانية.

كيف يعمل التعدين FPGA?

قبل أن نتحدث عن كيفية عمل تعدين FPGA ، نحتاج إلى شرح أساسيات تعدين العملات المشفرة.

تتكون البيتكوين ومعظم العملات المشفرة الأخرى من كتل من البيانات. ترتبط هذه الكتل ببعضها البعض – في سلسلة – من خلال سلاسل فريدة من الأرقام والحروف المعروفة باسم التجزئة. يضمن التشفير أنه لا يمكن استخدام سوى تجزئة واحدة محددة لربط الكتلة الحالية من البيانات في blockchain بالتالي.


عندما يقوم الكمبيوتر “بتعدين” عملة البيتكوين والعملات المشفرة الأخرى ، فإن الكمبيوتر ببساطة يخمن تريليونات من التجزئة المختلفة. إنها عملية تجربة وخطأ. في النهاية ، يخمن الكمبيوتر التجزئة الصحيحة ، وتتم إضافة الكتلة الجديدة إلى السلسلة.

لنفترض أنك المعلم أمام الفصل الدراسي. تخبر 25 طفلاً في صفك أن يخمنوا عددًا يتراوح بين 1 و 1000. أول شخص يخمن الرقم الصحيح يحصل على 5 دولارات. تستمر في التجول في الغرفة حتى يخمن أحد الأطفال الإجابة الصحيحة في النهاية.

الآن ، تخيل نفس الموقف ، إلا أنه شخص واحد يتحدث في ملعب ضخم أمام 80.000 شخص. يطلب المتحدث من الاستاد تخمين رقم بين 1 و 1 تريليون. يصرخ الجميع بأرقام عشوائية حتى يخمن شخص واحد الرقم الصحيح في النهاية. هذا أقرب إلى كيفية عمل تعدين البيتكوين.

مع تعدين البيتكوين ، يتعين على المعدنين تكريس الوقت والطاقة والموارد للعثور على الرقم الصحيح. هذا هو “العمل” الذي يجب القيام به لتعدين البيتكوين. في غضون ذلك ، فإن الرقم الصحيح الذي توصل إليه عمال المناجم في النهاية هو “الدليل” على هذا العمل. يمكن لأي عامل منجم آخر التحقق من هذا الرقم مقابل الرقم الصحيح الذي كتبه المتحدث للتحقق من أن عامل المنجم قد قام بالعمل.

باستخدام تعدين البيتكوين ، أنت لا تطلب من الفصل تخمين رقم بين 1 و 1000. بدلاً من ذلك ، تطلب من الملايين من عمال المناجم في جميع أنحاء العالم تخمين رقم يتكون من 64 رقمًا. يتطلب الوصول إلى هذه الإجابة قدرًا كبيرًا من قوة الحوسبة. تقوم أجهزة الكمبيوتر هذه باستمرار بتخمين الأرقام التي تتكون من 64 رقمًا. في النهاية ، يصل المرء إلى الإجابة الصحيحة. تتم إضافة الكتلة إلى blockchain ، يتلقى المُعدِّن مكافأة الكتلة ، وتبدأ العمليات الحسابية للكتلة التالية.

كيف تقوم FPGAs بتعدين العملات المشفرة

لقد أوضحنا كيفية عمل تعدين العملات المشفرة. ولكن كيف تعزز مصفوفات البوابة الميدانية القابلة للبرمجة التعدين؟ كيف يقومون بتعدين العملات المشفرة بشكل أكثر كفاءة?

حسنًا ، FPGAs هي أحد الخيارات العديدة المتاحة لمعدني العملات المشفرة. اليوم ، يمكن للمعدنين استخدام وحدات المعالجة المركزية (CPU) أو وحدات معالجة الرسومات (GPU) أو FPGAs أو ASICs لتعدين العملات المشفرة. في الأيام الأولى لعملة البيتكوين ، كان بإمكان أي شخص لديه وحدة معالجة رسومات ألعاب متطورة تعدين البيتكوين من جهاز كمبيوتر عادي. اليوم ، أنت بحاجة إلى أحدث ASICs حتى تفكر في جني الأرباح باستخدام البيتكوين.

يوفر تعدين FPGA للمستخدمين حلاً مختلفًا عن البدائل المذكورة أعلاه. يمكن أن يكون أرخص أو أكثر تكلفة ، على الرغم من أنه بالتأكيد أكثر مرونة من إعدادات تعدين GPU و CPU و ASIC. من المعروف أن منصات التعدين FPGA تتمتع بكفاءة مثالية للطاقة و تجزئة أعلى في الثانية من وحدات معالجة الرسومات.

لإعداد نظام تعدين FPGA ، ستحتاج إلى تثبيت شرائح خاصة بتسلسلات ومصفوفات محددة لزيادة قدرة الكمبيوتر على تخمين التجزئة.

أحد أفضل الأشياء في تعدين FPGA هو أنه الخيار الأكثر مرونة ؛ بدلاً من شراء ASIC لتعدين البيتكوين الذي يقوم بتعدين البيتكوين فقط ، على سبيل المثال ، يمكن تخصيص إعداد FPGA لتعدين أي عملة مشفرة.

يبدأ العديد من عمال المناجم المبتدئين بتعدين FPGA قبل الانتقال إلى تعدين ASIC ، على سبيل المثال. بمجرد أن تتمتع بالخبرة وفهم كيفية عمل تعدين العملات المشفرة ، ستكون مجهزًا جيدًا لتشغيل مزرعة تعدين ASIC مربحة.

FPGAs قابلة للتخصيص للغاية

عندما تشتري عامل منجم ASIC ، فإن هذا المنجم جيد حقًا في تعدين عملة مشفرة معينة. تم تصميم هذه الآلة لتكريس كل مورد ممكن لتعدين البيتكوين. إنها أداة واحدة تم تصميمها من الألف إلى الياء لتعدين البيتكوين بأكبر قدر ممكن من الكفاءة.

ومع ذلك ، فإن FPGAs مختلفة. وهي تتكون من وحدات بناء متعددة يمكن تجميعها معًا لتعدين العملات المشفرة المختلفة.

لهذا القياس ، فكر في ASIC مثل جزازة العشب. إن جزازة العشب جيدة حقًا في إنجاز مهمة محددة: قص العشب. إنها أفضل طريقة لقص العشب.

في هذه الأثناء ، تشبه FPGAs مجموعة أدوات من الخيارات التي يمكن ترتيبها لقص العشب بطرق مختلفة. لديك مفك براغي ومطرقة ومنجل ومقص ، على سبيل المثال. لديك أيضًا خرطوم لري العشب بعد قطعه ، والرشاشات ، والأسمدة بدلاً من مجرد وجود جزازة العشب – مثل ASIC – لديك أدوات متعددة يمكنك استخدامها لقص العشب وتنميته بطرق مختلفة بمستويات كفاءة مختلفة. إنها مجموعة متنوعة من الأدوات التي تمنح عمال المناجم الكثير من الخيارات المختلفة.

عند إعداد كل هذه الخيارات للعمل بالشكل الأمثل ، ستحقق FPGA أعلى الأرباح وأفضل كفاءة ممكنة.

فوائد التعدين FPGA

هناك العديد من الفوائد الحاسمة لتعدين FPGA ، بما في ذلك:

استهلاك أقل للطاقة: تم تصميم FPGAs لاستهلاك طاقة أقل من الدوائر المتكاملة الأخرى. انخفاض استهلاك الطاقة يعني ربحًا أكبر لعمال المناجم. انتقل عمال مناجم العملات المشفرة بالفعل إلى بلدان أو مناطق تكون فيها أسعار الكهرباء منخفضة. يدفع عمال المناجم في أجزاء معينة من كندا والولايات المتحدة ، على سبيل المثال ، أقل من 0.05 دولار لكل كيلوواط ساعة مقابل الطاقة الكهرومائية ، مما يجعل تحقيق ربح أسهل بكثير من أي شخص يدفع ، على سبيل المثال 0.40 دولار لكل كيلوواط ساعة في ألمانيا.

التخصيص: يمكن تخصيص FPGAs لتلبية جميع أنواع الاحتياجات المختلفة. يمكنك تكوين FPGAs لحساب خوارزميات مختلفة للعملات المشفرة المختلفة ، على سبيل المثال. يمكنك التبديل إلى العملة المشفرة الأكثر ربحية اليوم ، على سبيل المثال ، ثم تخصيص FPGA لتعدين عملة معماة مختلفة وأكثر ربحية في المستقبل. أفضل ما في الأمر هو أن هذا التبديل يمكن أن يحدث مع فترة توقف محدودة.

مثالي للهواة أو مزارع الخوادم: يمكنك استخدام FPGA لتعدين العملات المشفرة في المنزل بشكل مربح. يمكنك أيضًا استخدام FPGAs كجزء من مزرعة الخوادم. سواء كنت هاويًا في المنزل أو عامل منجم مع مساحة مستودع ضخمة ، قد تعمل FPGAs من أجلك.

بأسعار معقولة، ميسور، متناول اليد: يمكنك شراء FPGAs منخفضة التكلفة مثل F1 Mini + بأقل من 200 دولار. إذا كنت عامل منجم هواية مهتم باستكشاف تعدين العملات المشفرة لأول مرة ، فإن تعدين FPGA يعد بالتأكيد خيارًا. تعدين FPGA ليس مناسبًا للمبتدئين ، ولكن يمكن بالتأكيد أن يكون ميسور التكلفة.

مربح: في منتصف عام 2019 ، يمكن أن يكسب تعدين FPGA بسهولة 12 دولارًا من الأرباح يوميًا.

FPGA مقابل ASIC مقابل GPU

الأنواع الثلاثة الأكثر شيوعًا لتعدين العملات المشفرة المتاحة اليوم تشمل تعدين FPGA و ASIC و GPU:

الرسم البياني للتعدين fpga

GPU (وحدة معالجة الرسومات) التعدين

يعد تعدين GPU بمثابة صندوق أدوات يوفر لك الكثير من الخيارات المختلفة. يمكنك استخدام هذه الأدوات في مهام مختلفة ، على الرغم من أنها ليست الخيار الأكثر فعالية لأية مهمة. بدلًا من أن يكون لديك جزازة العشب لقص العشب ، على سبيل المثال ، لديك منجل. إنها تنجز المهمة ، لكن جزازة العشب ستكون أفضل.

يعتمد تعدين GPU على وحدة معالجة الرسومات (GPU) بجهاز الكمبيوتر الخاص بك. الغرض الأساسي من GPU هو تقديم الرسومات. إنها تنتج تجزئة أسرع من وحدة المعالجة المركزية ، على الرغم من أنها لا تزال أبطأ بكثير من تعدين FPGA و ASIC لأن الغرض الأساسي لوحدة معالجة الرسومات (GPU) هو معالجة الرسومات وليس تعدين العملات المشفرة.

الميزة الرئيسية لتعدين GPU هي أنه قابل للتكيف. يمكنك تغيير الخوارزميات. من السهل أيضًا الحصول على وحدات معالجة الرسومات: أي شخص لديه جهاز كمبيوتر للألعاب لديه بالفعل وحدة معالجة رسومات جيدة. يمكن أن تكون أجهزة تعدين GPU ذات غرضين أيضًا: يمكنك اللعب أثناء النهار ، ثم تعدين العملات المشفرة في الليل.

FPGA (مصفوفة البوابة القابلة للبرمجة الميدانية) التعدين

يمكن لـ FPGA ، مثل وحدات معالجة الرسومات ، تغيير الخوارزميات ، مما يجعلها قابلة للتكيف. على عكس التعدين في GPU ، ستحتاج إلى بناء تصميم الدوائر الرقمية والبرامج. إنه ليس سهل الاستخدام ، وقد يستغرق إنشاء نظامك أسابيع أو حتى أشهر. اعتادت FPGAs أيضًا أن تكون صعبة الشراء. اليوم ، ومع ذلك ، يمكنك العثور على جميع أنواع نماذج وأحجام رقائق FPGA ، بدءًا من الخيارات الرخيصة (200 دولار) إلى الخيارات باهظة الثمن (6000 دولار) ، مما يجعل تعدين FPGA ميسور التكلفة.

ASIC (الدائرة المتكاملة للتطبيق المحدد) التعدين

تم تصميم ASICs لتشغيل خوارزمية محددة فقط. يقوم هؤلاء المعدنون بتشغيل هذه الخوارزمية بسرعة كبيرة ، ولكن لا يمكن تغيير الخوارزمية (أو على الأقل لن تكون ASIC فعالة إذا كنت تقوم بتعدين عملة مشفرة مختلفة). بطاقات ASIC باهظة الثمن ، على الرغم من أنها مربحة وسهلة الاستخدام.

أفضل FPGAs المتاحة اليوم

تتضمن بعض FPGAs الأكثر شيوعًا المتاحة اليوم ما يلي:

  • F1 بلاكمينر: 1350 دولارًا أمريكيًا
  • F1 + بلاكمينر: 2199 دولارًا
  • مجدد BTU9P: 1999 دولار
  • تم تجديده BCU1525: 1999 دولار
  • F1 ميني +: 189 دولارًا

التعدين FPGA: أفضل العملات المعدنية والخوارزميات للتعدين

أحد أفضل الأجزاء في تعدين FPGA هو أنه يمكنك التبديل بين العملات المعدنية حيث تصبح عملة واحدة أكثر ربحية. بدلاً من أن تعلق بعملة معينة ، يمكنك اختيار العملة التي تحقق لك أكبر قدر من المال اليوم ، أو هذا الأسبوع ، أو هذا الشهر.

تتضمن بعض الخوارزميات والعملات المعدنية الأكثر شيوعًا المستخدمة حاليًا في مجتمع FPGA ما يلي:

  • الخوارزمية: عملة Keccak-ZP الأكثر ربحية: Zen Protocol
  • الخوارزمية: العملة الأكثر ربحية 0xToken: 0xBitcoin
  • الخوارزمية: عملة Lyra2z الأكثر ربحية: Gentarium
  • الخوارزمية: عملة تريبوس الأكثر ربحية: دينارا
  • الخوارزمية: عملة Keccak الأكثر ربحية: MaxCoin
  • الخوارزمية: عملة Nexus الأكثر ربحية: Nexus
  • الخوارزمية: العملة الأكثر ربحية CryptoNightV7: Monero

قم بالتبديل بين العملات المعدنية والخوارزميات لزيادة ربحية تعدين FPGA.

كيفية إعداد FPGAs

يجب برمجة FPGAs باستخدام نوع خاص من لغات البرمجة. اللغتان الأكثر شيوعًا هما فيريلوج و VHDL. تسمى هذه “لغات وصف الأجهزة” أو HDLs.

عندما تقوم ببرمجة ملف FPGA بتنسيق لغة وصف الأجهزة, أنت تفعل ما يسمى “برمجة RTL “، أو” تسجيل برمجة مستوى التحويل“. هذا يعني أن المبرمج الذي يبرمج FPGA على مستوى RTL قادر على التحكم الكامل في كل عنصر فردي داخل FPGA لتحقيق أقصى قدر من التخصيص والأداء.

هذا هو المكان الذي تختلف فيه FPGA عن المعالجات ذات الأغراض العامة مثل وحدات المعالجة المركزية ووحدات معالجة الرسومات. يمكن برمجة وحدات المعالجة المركزية ووحدات معالجة الرسومات باستخدام لغات عالية المستوى مثل C و C ++ و Java و Python.

نظرًا لأن اللغات عالية المستوى أسهل في التعلم والاستخدام ، فقد حاول العديد من الأشخاص إنشاء نظام يسمح لك ببرمجة FPGAs باستخدام لغات عالية المستوى. حاول مشروع جامعي يسمى Handel-C إنشاء نظام مثل هذا في أواخر التسعينيات. اليوم ، تطور هذا النظام إلى العديد من حزم البرامج ، بما في ذلك Vivado HLS (تخليق عالي المستوى) ولغة تسمى OpenCL.

تعمل لغات FPGA عالية المستوى هذه مع بعض التطبيقات – مثل الذكاء الاصطناعي – على الرغم من أنها لا تعمل جيدًا في تعدين العملات المشفرة.

لتعدين العملة المشفرة بشكل تنافسي ، يجب تكوين FPGA الخاص بك على أدنى مستوى ممكن ، وهو مستوى نقل السجل (RTL) باستخدام لغات وصف الأجهزة مثل Verilog و VHDL.

اليوم ، يتم تقسيم عمال مناجم FPGA بين Verilog و VHDL. كلا اللغتين متشابهتين من الناحية الهيكلية ، على الرغم من اختلاف تركيبهما بشكل كبير. عادةً ما يتم استخدام VHDL في الأوساط الأكاديمية ، بينما يتم استخدام Verilog في العالم الحقيقي من قبل المبرمجين والشركات.

تتمثل إحدى مزايا Verilog في أنه يحتوي على نفس بناء الجملة مثل لغة البرمجة C. بالإضافة إلى ذلك ، يشغل برنامج Verilog أقل من نصف مساحة النص التي سيشغلها برنامج مشابه في VHDL. بسبب هذه المزايا ، أصبح Verilog أكثر شيوعًا بين تطبيقات FPGA في العالم الحقيقي.

التعدين وتدفقات البتات

سترى مصطلح “bitstreams” يظهر بشكل متكرر عند النظر إلى تعدين FPGA. بمجرد كتابة برنامج لـ FPGA ، يجب “تحميل” FPA بهذا البرنامج.

هذا البرنامج هو في الأساس مجرد تكوين للعناصر المنطقية المختلفة داخل FPGA. يخبر التكوين هذه العناصر المنطقية بما يجب القيام به. يسمى ملف التكوين تيار بت.

لتحميل البرنامج في FPGA ، يجب أن يكون لديك تيار البت الصحيح. يجب أن يكون لديك أيضًا برنامج خاص على جهاز الكمبيوتر الخاص بك يقوم بتحميل تدفق البتات في FPGA.

من المهم أن نتذكر أن تكوين FPGA متقلب: تمامًا مثل ذاكرة الوصول العشوائي (RAM) ، ستقوم FPGAs بتفريغ تكويناتها بمجرد فقد مصدر الطاقة. لهذا السبب تحتوي معظم بطاقات FPGA على ذاكرة فلاش موجودة بجوار FPGA مباشرةً. تحتوي ذاكرة الفلاش هذه على ملف تكوين bitstream ، ويمكن تكوين البطاقة لتحميل ملف bitstream تلقائيًا عند بدء التشغيل.

يوجد أيضًا نوعان مختلفان من دفق البتات أو ملفات التكوين ، بما في ذلك تدفق البت القياسي وملف تكوين الذاكرة:

دفق البت القياسي: تيار البت القياسي هو تكوين يفقد محتوياته عندما تفقد الوحدة الطاقة – تمامًا مثل تفريغ ذاكرة الوصول العشوائي (RAM) محتوياتها بعد فقد الطاقة.

ملف تكوين الذاكرة: تم تصميم ملف تكوين الذاكرة ليتم تحميله ، من الكمبيوتر ، من خلال FPGA ، إلى ذاكرة الفلاش المجاورة حتى تتمكن FPGA من تكوين نفسها تلقائيًا عند التشغيل.

سيستخدم العديد من المعدنين ملف تكوين الذاكرة لأقصى وقت تشغيل. تعد ملفات تكوين الذاكرة مفيدة بشكل خاص لأولئك الذين يديرون مزارع التعدين عن بُعد. إذا كان هناك انقطاع للتيار الكهربائي في مزرعة التعدين ، فيمكن لـ FPGA معاودة الاتصال بالإنترنت على الفور.

إذا كان هناك انقطاع في الطاقة ولم يكن لديك ملف تكوين ذاكرة ، فسيتعين عليك استخدام برنامج المحطة الطرفية عن بُعد (مثل برنامج TeamViewer) لإعادة برمجة FPGA يدويًا.

كلمة أخيرة

في النهاية ، احتل تعدين FPGA عناوين الصحف في عام 2018 بعد موضوع منتدى Bitcointalk ذهب الفيروسية. منذ ذلك الحين ، أصبح تعدين FPGA طريقة شائعة وفعالة لتعدين جميع أنواع العملات المشفرة المختلفة.

يمكن تخصيص FPGA لتعدين جميع أنواع العملات المشفرة. إنها ليست قوية مثل ASIC ، لكنها أكثر قابلية للتخصيص. يمكنك الحصول على قابلية التخصيص لعامل منجم GPU مع الطاقة العالية والكفاءة التي يتمتع بها ASIC. سنواصل تحديث مراجعة تعدين FPGA بالمنتجات الجديدة والإعلانات والتطورات في عالم مصفوفات البوابة القابلة للبرمجة الميدانية.

Mike Owergreen Administrator
Sorry! The Author has not filled his profile.
follow me
Like this post? Please share to your friends:
Adblock
detector
map