معرفی FPGAها. آیا عمر اقتصادی کارت گرافیک‌های کنونی به پایان نزدیک است؟

در دنیایی که ایسیک‌ها رفته رفته دارن جای گرافیک‌ها رو اشغال می‌کنن شاید صحبت دوباره‌ای از FPGA ها خالی از لطف نباشه. FPGA یا Field Programmable Gate Arrays یا به فارسی “مدار مجتمع برنامه‌پذیر” در واقع شاید بشه گفت چیزی بین ایسیک ها و گرافیک ها هستش. موضوعی که امروز میخوام مطرح کنم احتمال دوباره استفاده از FPGAها در ماینینگ هستش.

برگردیم به روزی که CPU و GPU برای اکثر سکه‌های مارکت سوددهی مناسبی داشتن. راجع به این که روند سخت افزارهای شبکه بیت کوین از کجا به کجا رسید توی پست تاریخچه‌ای در مورد استخراج رمزارزها یه توضیحی دادم. شما زمانی با CPU یه لپتاپ می‌تونستید هزاران بیت کوین ماین کنید ولی الان با دستگاه های فوق قدرتمند ایسیک عملا شاید سالی چند دهم هم نشه ماین کرد.

امروز تقریبا اکثر سکه‌هایی که زمانی با گرافیک ماین میشدن به دست ایسیک‌ها افتادن ولی هنوز گرافیک‌ها با توجه به این که میشه باهاشون الگوریتم‌های خیلی متفاوت تری رو ماین کرد هنوز اغلب توجیه بیشتری دارن. مشکل اصلی اکثر ایسیک ها اینه که انعطاف پذیری ندارن، چون در واقع یک IC هستن که ورودی مشخصی میگیرن تا خروجی مشخصی تولید کنن. یعنی اغلب فقط میتونن یک الگوریتم خاص رو ماین کنن و اگر روزی سکه‌های اون الگوریتم محبوبیت خودشون رو از دست بدن، آپدیت ضد ایسیک ارائه بدن و یا دیگه سودده نباشن عملا ایسیک خریداری شده هیچ ارزشی نخواهد داشت.

راه حل رو میشه توی FPGAها پیدا کرد. مدارهای سخت افزاری که قدرت ایسیک‌ها رو با انعطاف پذیری کارتهای گرافیکی برای شما به ارمغان میارن. با این حساب آیا ممکنه این FPGAها جای کارت های گرافیکی رو بگیرن؟ بله امکانش هست.در واقع این مدارها توجه بسیاری رو در جامعه ماینینگ به خودش جلب کرده. این مدارها برای اولین بار در سال 1982 ایجاد شدن و هنوز به طور گسترده‌ای در محاسبات پیچیده علمی، مدلسازی و حتی مورد استفاده نیروهای نظامی بوده اند. اولین کمپانی که دست به تولید این مدارهای برنامه‌پذیر کرد شرکت آمریکایی Xilinx بود.

چرا این مدارها به صورت گسترده جهت ماینینگ استفاده نشدن؟

زمانی ماینرها برای بیت کوین شروع به استفاده از این مدارها کردن و هنوز هم افرادی هستن که از همون زمان این مدارها رو توی فارم‌های خودشون دارن. دو دلیل اصلی وجود داشت که FPGAها به صورت گسترده برای ماینینگ استفاده نشد:

1. به دلیل انعطاف پذیری و معماری خاصی که دارن به راحتی قابل تنظیم نیستن. این مدارها قابلیت اینو دارن که تقریبا هر چیزی رو بشه باهاشون ماین کرد که نکته خیلی خوبی هستش ولی نیاز به مهارت برنامه نویسی زیادی داره که بشه اینکار رو انجام داد. بر عکس کارتهای گرافیک که مسیر خاصی برای کاراییشون تعریف شده و شما کافیه مقداری فرکانس‌ها و شاید بایوس رو تغییراتی بدید، FPGAها نیاز دارن که از صفر تا صد برنامه نویسی بشن تا بشه باهاشون یک الگوریتم خاص رو ماین کرد. داستان اونجایی سخت تر میشه که شما باید برنامه رو به زبان Verilog و یا VHDL بنویسید و نه به زبانهای رایجی مثل Python یا ++C. این نیاز به یک تیم خاص برنامه نویس داره که این کار رو انجام بدن. تقریبا این کار در حال انجام شدن هم بود که دلیل دوم به وجود اومد.
2. ایسیک‌ها. دلیل دومی که استفاده از FPGAها با اقبال زیادی مواجه نشدن اومدن ایسیکها برای بیت کوین بود. برعکس FPGA ها ایسیکها تقریبا Plug & Play هستن. یعنی بدون نیاز به برنامه نویسی و دانش خاصی میشه ازشون استفاده کرد.

پس مبتدی‌هایی مثل من یا احتمالا شما مجبور بودیم که یا از همون ریگ‌های گرافیکی استفاده کنیم و یا دل به خرید ایسیک‌ها بدیم. الان که ایسیک‌ها دارن باز قدرت شبکه اکثر سکه‌ها رو به دست میگیرن شاید دوباره نگاه کردن به FPGAها منطقی به نظر برسه.

چرا با وجود این که CPUها و GPUها هم انعطاف پذیری دارند ولی FPGAها میتونن گزینه بهتری باشن؟

•  FPGA ها میتونن یک کار خاص رو 3 تا 100 برابر یک گرافیک با مصرف همون برق انجام بدن.
• همینطور انعطاف پذیری کاملی هم روی الگوریتمهای متفاوت دارن.

از طرفی این مدارها یک سری محدودیت ها هم دارن:

• برای مثال نمیشه اونها رو مستقل استفاده کرد و باید حتما تحت کنترل یک کامپیوتر باشن مثل گرافیک‌ها
• هنوز کار با این مدارها به جریان نیوفتاده (البته جامعه ماینینگ جهانی دارن روی این مدارها کار میکنن)
• به نسبت گرافیک‌ها خیلی گرونتر هستن
• ممکنه روی بعضی از الگوریتم‌ها به نسبت ایسیک‌ها عملکرد خیلی ضعیف تری نشون بدن

بیت استریم (BitStream) چیه؟

بیت استریم در واقع برنامه ای که نوشته میشه تا به FPGA دستور بدیم چجوری کار کنه. وقتی شما بخوایید یک الگوریتم رو ماین کنید باید یک بیت استریم بنویسید که در موقع بوت شدن مدار اون بیت استریم لود بشه.

بیت استریم بر روی رم این مدارها لود میشه. دقیقا همون رمهای DDR4 که مدلهای جدیدی که اکنون مورد توجه قرار گرفتن 64 گیگابایت رم دارن. این فضای بالای رم به FPGA این امکان رو میده که بیت استریم های متفاوتی رو توی خودش جا بده و بتونه در کسری از ثانیه بین این‌ها جابجایی انجام بده.

همونطور که به اشاراتی در پست ریون‌کوین Ravencoin (RVN) چیست؟ دادم و حدس میزنید این باعث میشه که شما بتونید ماینینگ الگوریتمهایی مثل X16r و Timetravel10 رو که نیاز به سوییچ روی الگوریتمهای مختلف وجود داره رو به راحتی انجام بدید.

 

شروعی دوباره برای FPGAها در ماینینگ

حدودا یک ماه و نیم هستش که اعضایی از جامعه ماینینگ دارن روی ایجاد اولین بیت استریم برای مدل جدیدی از FPGA به نام Xilinx Virtex UltraScale+ FPGA VCU1525 دارن کار میکنن. چند روز پیش هم وبسایت فورشگاه این پروژه (FPGA Land) رو ایجاد کردن تا اولین بوردها با بیت استریم های خودشون رو با نام BCU1525 – Blockchain Edition عرضه کنن. مشکل اصلی این بوردها طی گزارشی که این تیم دادن کولینگ بدشون هستش و این تیم در حال تلاش برای بهتر کردن سیستم کولینگ هستن.

خوشبختانه به خاطر همکاری که بین این تیم و شرکت زیلینکس اتفاق افتاده این امکان وجود داره که این بوردها رو با تغییرات و بیت استریم این تیم خریداری کرد. یعنی امکان این فراهم میشه که هم تیم توسعه دهنده اصلی و هم باقی کامیونیتی ماینینگ بتونن روی این FPGAها توسعه ایجاد کنن. این باعث میشه بیت استریم های مختلفی توسط توسعه دهندگان مختلف برای الگوریتمهای مختلف تولید بشه و ماینرها هم فقط در صورتی کارمزد پرداخت میکنن که بیت استریم ها درست کار کنن.

در تست‌های اولیه که از این FPGA ها گرفته شده ( نه با 100% قدرت چون کولینگ مناسبی ندارن) تونستن روی الگوریتم کریپتونایت 14 کیلوهش با مصرف 150 وات محاسبه انجام بدن. یعنی تا اینجای کار در مراحل توسعه حدودا 7 برابر کارت VEGA 64 ولی با مصرف برق کمتر!

سخن آخر…

FPGAها ممکنه قدرت و انعطاف پذیری رو همزمان به ارمغال بیارن ولی قیمت خیلی بالایی دارن. 3600-4000 دلار! با این که من این FPGAها رو در این پست معرفی کردم ولی هیچگونه توصیه خرید یا نخریدن ندارم. چون ریسک بسیار زیادی ممکنه وجود داشته باشه در شروع این مسیر، خودتون تحقیق کنید تا متضرر نشید. با شروع تولید انبوه مموری‌های GDDR6 برای گرافیک‌های نسل جدید توسط کمپانی‌های سامسونگ، مایکرون و هاینیکس، تولید و توسعه FPGAها برای ماینینگ، همینطور احتمال به وجود اومدن ایسیک‌ها و همینطور POS شدن اتریوم در آینده ای نه چندان دور به نظر میرسه ریگ‌های گرافیکی کنونی هر روز بیشتر در معرض ضرردهی قرار می‌گیرن.

لینک‌های مفید:

• تاپیک FPGA Land در فروم بیت‌کوین‌تاک
• تاپیک Zetheron در فروم بیت‌کوین‌تاک
• سایت FPGA Land
• سایت Zetheron
• فروشگاه سایتMineority