為什麼越來越少人用CPU/GPU挖礦？ASIC礦機優勢在哪裡？

在《權力的遊戲》第七季中，異鬼已經將北境之牆外面的所有人都變成了行屍走肉，並成功的在厚重的牆上鑿開了一個大缺口，Winter is coming! 幣圈以內，一場戰爭也正在醞釀之中。在成功玩壞了比特幣後，比特大陸開始發售其專門研發用於以太坊挖礦的加密貨幣礦機Antminer：E3。這讓以太坊社區的人非常緊張，一份提案已經提交，旨在更改挖礦演算法，最終的目的是讓Ethash ASIC礦機與該網路不能兼容。他們這麼做是為了什麼呢？

比特大陸是世界上最大的礦機生產商，它生產的ASIC礦機已經掌握超過60%的比特幣全網算力，被「譽為」礦霸，嚴重影響了比特幣的去中心化這個基本特性，並成功導致比特幣硬分叉。以太坊的大都數人都希望將加密貨幣的共識演算法從PoW轉移到PoS，這就意味不以算力論英雄，避免了重蹈比特幣的覆轍。

受傷的人並不僅僅是以太坊，最直接的影響，發而是AMD和英偉達。比特大陸這家2013年才成立的年輕公司，在2017年的營業利潤為30億美元至40億美元，而同期英偉達的營業利潤為30億美元！儼然是隱形大佬。比特大陸如此高的利潤源於它的礦機在基於SHA演算法的比特幣領域已經完全驅逐了GPU，乃至FPGA。GPU挖礦退守到以太幣等等Ethash演算法領域，如果這次ASIC礦機再次入侵該領域，會對GPU的廠商AMD和英偉達造成很大影響（儘管兩大GPU廠商拒絕透露挖礦顯卡佔比），也許會被徹底逐出挖礦界！

撇開這些商業故事不談，如果我們回首這些年礦機的發展脈絡，會發現一條清晰的路徑：

CPU->GPU->FPGA->ASIC

我們今天就從硬體技術的角度討論一下這條主線發展的驅動原因：每瓦算力。並在最後給出一些數據。

每瓦算力

要討論每瓦算力在CPU、GPU和ＡＳＩＣ之間為什麼不同，先要釐清一下為什麼晶元需要消耗電能，它和什麼相關。

我們將集成電路簡單看作場效應晶體管FET的集合。這麼多個FET隨著每一次的翻轉都在消耗者能量。一個FET的簡單示意圖如下：

圖1

當輸入低電平時，CL被充電，我們假設a焦耳的電能被儲存在電容中。而當輸入變成高電平後，這些電能則被釋放，a焦耳的能量被釋放了出來。因為CL很小，這個a也十分的小，幾乎可以忽略不計。但如果我們以1GHz頻率翻轉這個FET，則能量消耗就是a × 10^9，這就不能忽略了，再加上CPU中有幾十億個FET，消耗的能量變得相當可觀。

從這裡我們可以看出CPU的能耗和有多少個晶體管參與工作有關，還和頻率是正相關的。一個指令在CPU中的執行，要不要調度運算器，要不要訪問外存，要不要回寫，在不在L1中都會在調動晶體管數目上產生差別。綜合下來，流水線中各個階段的功耗餅圖如下：

可以看到Fetch指令和decode佔據了大頭，而我們的執行才佔據%9！！這也是達成同樣功能，ASIC很省電，而CPU很費電的原因:

ASIC不需要其他各種操作，只要專心計算HASH就好了！只會做一件事，專心做一件事，做到最省，這就是ASIC的優勢。

數據

每瓦算力這個概念比較抽象，實際上很多時候我們以每瓦Hash來衡量。我們來對比一下CPU、GPU、FPGA和ASIC在挖礦效能，經濟性方面的數據：

為了公平和易於運算起見，所選的四種挖礦設備都是184美金（綠色框）。從每瓦Hash數據來看，GPU是CPU的1800倍；ASIC是GPU的188倍，是CPU的34萬倍！

我們還能從圖中藍色部分看出，目前唯一在比特幣挖礦上能夠掙錢的就是ASIC礦機。而GPU／CPU則是越挖越虧，還不夠電費呢！（比特幣每年產生數量固定，34萬倍效率的當然挖得快了）。所以還想用CPU挖比特幣的就洗洗睡吧。

結論

E3礦機價格並不貴：

這一代效能也只是1080Ti的6倍，為180 Megahash。但這只是第一步，下面的產品就非常可怕了，無怪乎以太坊社區這麼緊張，要和ASIC礦機開戰。

對於我們一般的吃瓜群眾來說，這還說不定是件好事。GPU如果這次被徹底逐出挖礦界，GPU價格應該就不會被炒到天上去了。

喜歡這篇文章嗎？立刻分享出去讓更多人知道吧！