Зачем нужны видеокарты для майнинга Биткоинов в 2019 году

Некоторые пользователи Bitcoin задают вопрос: почему майнинг на GPU (видеокарте) быстрее чем майнинг на CPU (процессоре)?

Для начала давайте уточним:

CPU – центральный процессор (или просто процессор), является частью компьютера, исполняющей задачи программного обеспечения и указывающей всем остальным частям компьютера, что они должны делать в соответсвии с командами программ и пользователя.

GPU — графический процессор, является частью видео подсистемы компьютера. Основная функция GPU – рендеринг 3D графики и визуальных эффектов.

И GPU и CPU – являются процессорами, но сконструированны они были для выполнения различных задач. Эта конструктивная разница и делает GPU более производительным при майнинге в Bitcoin.

Ядро CPU обрабатывает 4 32-битных инструкции за такт (SSE), или 8 32-битных инструкций за такт (AVX), в то время как GPU Radeon HD 5970 способно обработать 3200 32-битных инструкции за такт (используя свои 3200 ALU или шейдеров). Получается что в этом примере GPU способно обработать в 800 (или в 400 (при AMX)) раз больше инструкций за такт чем СPU.

Даже не смотря на то, что с 2011 года производятся CPU c 6, 8 и 12 ядрами, и тактовой частотой в районе 2000-3000 МГц и более, GPU Radeon HD 5970 (с тактовой частотой 750 МГц) остаётся более чем в 5 раз быстрее четырёх 12-ядерных CPU с частотой 2,3 ГГц (при стоимости последних в районе $4700, в отличии от $350 за HD5970).

CPU, в первую очередь, разрабатывались для того, чтобы принимать решения в соответствии с указаниями программы. Например, если вы печатаете документ и сохраняете его, то работа CPU заключается в том, чтобы преобразовать ваш документ в соответствующий тип файла и дать указание жёсткому диску записать этот файл. Процессор также способен выполнять математические расчёты, в каждом CPU есть один или несколько ALU, способен следовать инструкциям «если произошло это — сделай то, иначе сделай что то другое». Большое количество элементов CPU занимаются отслеживанием того, способны ли остальные элементы переключиться на выполнение новой задачи в необходимый момент.

Еще CPU выполняет множество других операций, которые добавляют сложности к его архитектуре, в том числе:

• ограничение привилегий между пользовательскими программами и операционной системой
• создание «иллюзии» виртуальной памяти для выполняемых программ
• обеспечение обратной совместимости для выполнения устаревших программ и инструкций

GPU были разработаны для обработки видео. Да, GPU могут делать и математические расчёты и многие другие задачи, но сконструированы они были именно для обработки видео, а не для принятия решений. Обработка видео представляет из себя большие объёмы однотипной работы, при которой пикселям на экране монитора постоянно указывается, что они должны делать. Для эффективного выполнения такой работы GPU сконструированы так, что могут быстро обрабатывать большие объёмы повторяющихся операций, но при этом довольно медлительны в переключении на новую задачу. GPU содержат в себе большое количество ALU, значительно большее, чем содержат в себе CPU. В результате чего GPU выполняет громоздкие математические вычисления намного быстрее чем CPU.

Представим себе что CPU — это маленькая группа очень умных людей. Они способны быстро справиться с любой поставленной задачей. Тогда GPU — это большая группа «бездарей», каждый из которых не в состоянии быстро выполнить какую-либо задачу, но которых можно научить выполнять повторяющиеся действия. В таком случае производительность большого числа «бездарей» делающих однотипную повторяющуюся работу окажется выше чем производительность небольшого числа очень умных людей выполняющих ту же работу.

Это вовсе не означает что CPU жирный, избалованный или ленивый. И CPU и GPU — изготовлены из миллиардов микроскопических транзисторов, размещённых на маленьком кусочке кремния, при этом то, что позволяет CPU хорошо делать свою работу — это более сложная структура каждого элемента. Сложнее структура — больше площади занимает каждый элемент, а площадь на кремниевом чипе стоит дорого. В отличие от CPU, в GPU структура каждого элемента проста и мала по площади, что позволяет разместить на одном чипе большее количество «бездарных» элементов.

ALU в GPU разбиваются на группы, в которых каждый участник в составе группы выполняет ту же операцию что и остальные (и не может выполнять какую то иную операцию). Они все будут работать над почти идентичной вариацией одной задачи, в идеальной синхронизации друг с другом, либо будут простаивать. При майнинге в Bitcoin выполняется одна постоянная операция — обработка хэш-функций, отличающихся друг от друга только одним символом — эта задача очень хорошо подходит для обработки на GPU.

Возьмём, к примеру, GPU Radeon HD 5970 — это популярная и высокопроизводительная видеокарта для майнинга содержит в себе 3200 ALU, которые можно рассматривать как 3200 «бездарных исполнителей», обученных делать одни и те же повторяющиеся задачи до тех пор, пока им не придётся прерываться для принятия каких либо решений. Radeon HD 5970 сконструирован по архитектуре VLIW-5, это означает что 3200 исполнителей объединены в 640 групп, и каждая группа способна выполнить 5 операций за 1 такт. Для сравнения возьмём 4-х ядерный CPU, способный моментально переключаться на новые задачи и принимать решения, он содержит в себе всего 4 (или небольшое кратное 4 количество) ALU.Так как ALU выполняет всю работу необходимую для майнинга в Bitcoin, то скорость майнинга напрямую зависит от количества ALU .

Вот причины по которым майнинг на GPU гораздо эффективнее майнинга на CPU: майнинг в Bitcoin не требует принятия решений, а представляет собой повторяющиеся математические операции. Принятие решений состоит только в определении «у меня есть блок» или «у меня нет блока». Это великолепная работа для выполнения на GPU.

Почему GPU AMD больше подходят для майнинга чем GPU Nvidia?

Во-первых, AMD конструирует свои GPU с использованием большого количества простых ALU (VLIW-архитектура), работающих на низких тактовых частотах (в среднем 1120-3200 ALU на частотах 625-900 МГц), в то время как конструкция GPU Nvidia состоит из меньшего числа более сложных ALU, что компенсируется повышением тактовой частоты ( в среднем 448-1024 ALU на частотах 1150-1544 МГц). Из-за разниц в архитектуре GPU ALU Nvidia занимают большую площадь, чем ALU AMD, соответственно Nvidia размещает в чипе меньшее количество ALU. Это и приводит к выигрышу GPU AMD в решении задач, в которых важнейшим является производительность ALU:

• AMD Radeon HD 6990: 3072 ALU x 830 МГц = 2550 миллиардов 32-битных инструкций в секунду
• Nv >

Эта примерно 2х-3х кратная разница в производительности наблюдается во всём диапазоне линеек GPU от AMD и Nvidia, что сказывается в скорости решения всех ALU-связанных задач, таких как Bitcoin, подбор пароля (брутфорс) и т.д.

Во-вторых, алгоритм майнинга в Bitcoin основан на SHA-256, основная операция которого исполняется 1 инструкцией в GPU AMD (BIT_ALIGN_INT), но требует исполнения 3 инструкций в GPU Nvidia (2 shifts + 1 add), что даёт выигрыш производительности GPU AMD в 1,7 раза по сравнению с GPU Nvidia (около 1900 инструкций для AMD и около 3250 инструкций для Nvidia исполняются для функции сжатия SHA-250).

Суммарно эти 2 фактора делают производительность GPU AMD в 3-5 раз выше при майнинге в Bitcoin.

В 2017 году майнеры принялись массово скупать игровые видеокарты, чтобы строить из них фермы и зарабатывать криптовалюту. В связи с этим цены на графические процессоры пошли вверх, в магазинах наблюдается их дефицит. Многие геймеры из-за этого решили повременить, подождать, пока нынешние модели GPU станут невыгодными, чтобы купить их дешевле. Однако вместе с тем в обществе распространено мнение, что майнинг приводит к быстрому износу видеокарт, и потому покупать б/у GPU после майнинга не стоит.

Предрассудок об износе видеокарт имеет под ногами вполне разумное объяснение. В отличие от игрового ПК, ферма для майнинга работает в режиме 24/7, а это значит, что видеокарты подвергаются большей нагрузке. Однако есть и моменты, которые говорят, что все не так однозначно. Поэтому сейчас попробуем разобраться, правда ли майнинг убивает видеокарту.

Сами по себе кремниевые кристаллы, являющиеся основой полупроводниковых чипов, отличаются высоким уровнем надежности. До сих пор можно встретить раритетные процессоры и видеокарты, возраст которых приблизился к 20 годам (а то и перевалил за эту отметку), находящиеся в рабочем состоянии.

Ярким примером долговечности чипов являются процессоры Intel Xeon. В китайских магазинах, вроде AliExpress, массово продаются по бросовым ценам такие ЦП, списанные из дата-центров. До этого они по 5-10 лет работали в серверах в круглосуточном режиме, при этом мы не наблюдаем массовых жалоб покупателей на выход из строя таких б/у процессоров. И это не потому, что в Xeon кристаллы отличаются от таковых в обычных ЦП и ГП (нет, они такие же, производятся по тем же нормам), просто эти чипы работали в оптимальных условиях.

Так как кристалл не содержит механических элементов, подверженных естественному износу, сама по себе постоянная работа не убивает видеоркарты и процессоры. Основным врагом чипов являются неблагоприятные условия работы. К главным факторам можно отнести температурный режим и питающие напряжения. Если они сильно отклоняются от нормы, микроскопические транзисторы в составе кристалла деградируют, приводя к его выходу из строя. Помимо самого кристалла, перегрев также способен повредить пайку чипа, а неправильное напряжение – вывести из строя его «обвязку».

Высокие температуры (порядка 90-100 градусов), а также их резкий перепад, приводят к тому, что в шариках припоя, которыми крепится чип, возникают микротрещины и окислы, прочность пайки ухудшается. В результате финалом этого процесса становится так называемый «отвал чипа» – потеря частью его выводов контакта с платой. Это – главная причина, по которой видеокарты выходят из строя.

Подвергаются износу и элементы питания видеокарты (резисторы, транзисторы, конденсаторы, диоды и т. д.). Если питающего напряжения недостаточно, а в силовых линиях возникают просадки по вольтажу, то сила тока увеличивается, что приводит к росту тепловых потерь на сопротивлении. В итоге питающие элементы перегреваются, со временем деградируя и выходя из строя.

Раз интенсивная работа ускоряет выход чипа из строя, то, казалось бы, ресурс видеокарты при майнинге существенно сокращается. Но тут не все так однозначно, ибо, как сказано выше, вредит чипам не активная эксплуатация сама по себе, а эксплуатация в неблагоприятных условиях. Нельзя сказать, что она характерна только для майнинга, так как большинство простых пользователей не привыкло следить за температурами компьютера (многие даже не в курсе, как их посмотреть). Из-за этого игровой компьютер, набираясь постепенно пыли, начинает перегреваться.

Помимо самого перегрева, вызванного отсутствием регулярного ухода, игровые видеокарты подвергаются еще и перепадам температур. Когда пользователь запускает тяжелую игрушку, температура GPU резко поднимается с 30-50 до 80-100°C. Во время загрузки уровней, когда ГП не нагружен, а также после выхода из игры, кристалл резко остывает до прежних температур. В итоге припой чипа подвергается перепадам температур, которые ускоряют его «отвал».

Ферма для майнинга, установленная в сухом прохладном помещении, перепадам температур почти не подвергается. Майнер может установить скорость вентиляторов на 100%, в результате чего GPU работают стабильно при температуре около 70°C. Да и сама ферма обычно имеет открытую конструкцию, что способствует лучшему охлаждению ее комплектующих. Таким образом, в геймерском ПК, за которым не ухаживают, риск «отвала» чипа видеокарты гораздо выше, чем при майнинге.

Что же касается проблем с напряжениями – тут тоже все неоднозначно. Все-таки, в ферме GPU (а следовательно, и силовые элементы «обвязки») постоянно работают под нагрузкой, им некогда «отдыхать». Но так как для майнинга требуется хороший блок питания, а в готовых сборках игровых ПК пользователям часто предлагают бюджетные БП, сами по себе просадки напряжения, приводящие к износу видеокарты, не так вероятны. То есть, майнинг убивает видеокарты сильнее, чем игры, только при плохом их питании.

Еще один момент связан с настройкой производительности. Для того, чтобы получить более высокий FPS в играх, нужны высокие частоты графического процессора и памяти. В майнинге все немного иначе, так как хэшрейт сильно зависит от возможностей памяти. При этом часто большее значение имеют даже не частота и пропускная способность видео-ОЗУ, а тайминги (задержки). При повышении частоты памяти растут и задержки, поэтому часто для повышения хэшрейта нужно на разгонять ОЗУ, а «дефорсировать» ее, понижая тайминги.

Геймеры редко обращают внимание на энергопотребление видеокарт, так как даже самая прожорливая карта не сильно влияет на сумму в платежках за коммунальные расходы. А вот майнерам, содержащим фермы, этот показатель очень важен. Если понижение частот GPU и общего энергопотребления не понижает хэшрейт (а это так для многих видеокарт), они не упустят возможности «дефорсировать» и графический процессор. Поэтому получается, что при правильной настройке видеокарты в майнинге подвергаются гораздо меньшим нагрузкам и нагреву, чем в играх. Из-за этого ресурс видеокарты в майнинге, при правильной ее настройке, как минимум не меньше, чем в игровом компьютере.

Приведенные аргументы показывают, что майнинг не так уж и страшен для видеокарт, но бывают случаи, когда он явно не идет на пользу. Это касается ситуаций, когда майнер подходит к созданию и эксплуатации фермы не очень ответственно. Если майнинг-риг стоял в сыром и/или жарком помещении, никакой настройки видеокарт для повышения хэшрейта и/или понижения энергопотребления не проводилось, за температурами GPU никто не следил – в таких случаях срок службы графических ускорителей может существенно снижаться. Но точно так же вредит видеокарте и ее безответственная эксплуатация в игровом ПК.

Мониторинг форумов и тематических ресурсов не выявил обилия жалоб на то, что карты после майнинга массово умирают. Google первой ссылкой выдает тему на форуме Overclockers, где с 2013 года набралось всего 7 страниц обсуждения вопроса. Производители GPU тоже не проявляют какого-либо стремления отказывать в гарантии при подозрении в майнинге, а следовательно, проблема не носит массового характера.

Каких-либо весомых доказательств, что ресурс видеокарты при майнинге существенно сокращается, обнаружить не удалось. Отдельный прецедент, в виде поста на Pikabu, где показаны две вышедшие из строя платы, таковым являться не может. В 2006-2007 годах у пользователей безо всякого майнинга массово выходили из строя GeForce серий 8000 и 9000, что было связано с их «горячим нравом».

Так как грамотный майнер – не враг себе и заинтересован в долгой жизни видеокарт, он будет стараться обеспечить им нормальные условия работы. А при покупке б/у GPU на вторичном рынке обращать внимание на ее состояние нужно в любом случае, вне зависимости от того, майнили на ней Эфир или играли в танки. Предпочитайте предложения с остаточной гарантией, без пыли в кулере, без следов ремонта. В любом случае покупка б/у комплектующих связана с риском, поэтому гораздо важнее не то, чем занималась видеокарта, а в каком состоянии она находится.

А думали ли вы, что можно получать деньги за работу установленной в вашем компьютере видеокарты? Криптовалюта Биткоин (Bitcoin), существует только в виртуальном формате и не имеет материального воплощения. За довольно короткий период существования, она невероятно выросла в цене. Добыча (майнинг) биткоина происходит за счет вычислений, которые можно проводить даже на домашнем компьютере. Поэтому практически каждый может этим заняться. Давайте посмотрим, как заработать bitcoin на видеокарте, и способна ли эта «золотая жила» действительно обогатить.

Несмотря на то,что Биткоин является виртуальной валютой, всегда должно быть четкое обоснование к появлению новых средств. Это аналогично тому, как вы не можете просто напечатать новых бумажных банкнот и разбогатеть за этот счет. Но, в некотором смысле, биткоины все же «печатаются», а именно – производятся за счет вычислительных мощностей агрегатов, рассредоточенных в хаотическом порядке по всему свету. Коллективное использование вычислительных возможностей гарантирует защиту процесса майнинга и его эффективность.

Почему видеокарты? Биткоины «появляются» в результате очень сложных и ресурсоёмких вычислений, справиться с которыми могут только видеокарты, причем довольно мощные. После проведения конкретных операций на аппаратных ресурсах ПК, пользователь, предварительно зарегистрированный в майнинг-системе, получает на свой счет некоторую сумму в биткоинах. Их впоследствии можно использовать как для оплаты услуг и товаров, так и для обмена на одну из мировых валют.

Подобно международному формату обозначения валют, биткоины указывают аббревиатурой BTC. Его текущий курс достиг отметки в 400 долларов США за один BTC, поэтому для удобства обращения используются миллибиткоины и микробиткоины, который и начисляются во время заработка bitcoin на видеокарте.

Следует отметить, что увеличение количества участников в общем пуле майнеров приводит к усложнению вычислений, что, естественно, увеличивает время генерации валюты. Заработок биткоинов на видеокартах становится все более популярным и майнинг-сообщество стремительно разрастается, а это, в свою очередь, приводит к уменьшению заработка. Поэтому для получения хорошей прибыли, нужно включаться в процесс с видеокартой AMDRadeon с серией не ниже 5XXX. Видеокарты от NVidia не показывают должной продуктивности, а встроенное оборудование и вовсе не поддерживается системой.

Разобравшись с тем, как заработать bitcoin на видеокарте, естественным будет задать себе вопрос – а сколько можно заработать таким образом? Здесь все напрямую зависит от мощности вашего оборудования.

Для большего понимания следует немного пояснить сам процесс вычислений. Система майнинга начисляет, конечно, не за какие-то бесполезные расчеты, а решения сложных задач по криптографии, которые, в свою очередь, служат укреплению безопасности системы. Задачи крайне сложны (их, кстати, называют блоками) и для решения одной из них в одиночку понадобится невероятно мощное компьютерное оборудование и месяцы, а возможно и годы. Именно поэтому майнеры объединяются в общий пул, чтобы использовать для решения суммарную мощность своей техники.

Принцип заработка биткоинов на видеокартах основывается на том, что после решения задачи в систему добавляется некоторое количество новых денег, которые распределяются между майнерами, а сообщество переходит к следующему расчету. На текущий момент сетью обрабатывается около 5,7 блоков в час, за каждый из которых «выплачивается» 25BTC (скоро эта норма уменьшиться до 12,5 BTC).

Скорость обработки измеряется гигахеш/сек в общем по системе и в мегахэш/сек в условиях одной расчетной станции. Для понимания перспектив, представим, что вы решили заработать биткоины на видеокарте AMDRadeon 7970. Её мощностью обработки составляет 555 Mhash/s. Обратившись к специальному калькулятору, нетрудно понять, что за 24 часа работы она сгенерирует 0,0000017072 BTC, что равно 0,053 рубля. Пока на способ обогащения не особо похоже. Однако никто не занимается майнингом с одной видеокартой, обычно их объединяют в группы, называемые «фермами». Они представляют собой материнскую плату, к которой подключено несколько очень мощных видеокарт.
Вы кркглосуточно сможете совершить обмен биткоинов на нашем сайте обменника.

Перед тем как заработать bitcoin на видеокарте своего компьютера, необходимо установить специальное программное обеспечение для контроля за своим bitcoin-кошельком (wallet) и подключения в общий пул майнеров.

1. Первый шаг – установка приложения «Биткоин-Бумажник» под вашу ОС. Сама программа не очень велика и устанавливается стандартным путем, но после установки начинает скачивание блоков. Bitcoin – это децентрализованная сеть, где все компьютеры соединены между собой, поэтому для работы нужно скачать полную базу блоков (на сегодня их больше 400122). Загрузка может продолжаться больше суток.
2. После установки «бумажника» зайдите во вкладку «Получение» и нажмите кнопку «Создать адрес». Вы можете создавать несколько адресов для получения средств с разных источников.
3. Вступаем в пул. Согласно указанному калькулятору, в среднем, нам для нахождения одного блока в одиночном режиме понадобится около 14,5 млн. дней (при использовании Radeon 7970). Поэтому лучше скооперироваться с пулом майнеров и начать зарабатывать совместно. Выберите среди множества ресурсов подходящий и пройдите регистрацию. Как правило, для того, чтобы начать заработок bitcoin на видеокарте, нужно указать лишь почту, пароль и добавить в настройках аккаунта свой bitcoin-адрес, созданный в «бумажнике».
4. Загрузка майнинг-софта. Программ для майнеров тоже большое множество. Одной из самых популярных является «50miner». Бесплатно скачать её можно из открытого доступа. Скачайте и распакуйте приложение в любую папку на компьютере.
5. Запустите программу для заработка биткоинов на видеокарте и введите туда данные, указанные при регистрации кошелька. Затем нажмите на кнопку «Только майнинг» (Onlymining в англ. версиях). Программа автоматически найдет подключенные видеокарты и OpenCL платформу, необходимую для вычислений. При отсутствии платформы появится ссылка на скачку. Во время работы программа автоматически настраивает режим вычислений.
6. Для вывода средств вам будут предоставлены все популярные платежные системы: Яндекс.Деньги, QIWI, Вебмани, пластиковые карты. Можно также выводить средства на счет мобильного телефона и счёт в банке.

Примерно в 2013 году возникла ситуация, при которой заработать биткоины на видеокартах стало заметно сложнее. Сеть на то время еще позволяла «набивать» несколько долларов в день на «ферме» из нескольких видеокарт. Однако рост числа участников стремительно поднимал сложность вычислений, и прибыль падала.

В этот момент произошел прорыв в сфере майнинга – производители начали производить Asic установки, призванные заменить недостаточно производительные видеокарты. Биткоины на сегодняшний день по большей части генерируются именно BitcoinAsciMiner установками. Скорость расчетов в этих агрегатах составляет десятки и даже сотни ГигаХеш/сек.

Стоят подобные машины десятки тысяч долларов, но их продуктивность тоже стремительно падает. В былые времена одна Asic установка могла приносить по $400 ежедневно, то сегодня её может не хватить даже на $10. Сложность вычислений вырастает примерно на 13% в месяц.

В 2014 году произошел еще один скачок, когда на рынок вышли новые вычислительные установки. Они приносили стабильную прибыль только в первое время. В наши дни их уже очень сложно окупить. Подобная закономерность позволяет точно сказать, что больше всего от майнинга получают те, кто первым успевает подключиться к сети с новым оборудованием.

Развитие Asic оборудования привело к ситуации, когда курс биткоина растет за счет спроса на это самое оборудование. А оно, в свою очередь, покупается за те же биткоины. В данном случае заработать биткоины на видеокарте как таковой уже невозможно, но момент абсолютной нецелесообразности майнинга еще не наступил. Возможно, это произойдет, когда за один блок станут «давать» 12,5BTC (при текущем объеме вычислений – через несколько месяцев).

На данный момент рост системы позволяет, хорошо рассчитав прибыль, заниматься спекуляцией биткоинов и получать плюс от курсовой разницы при выводе. Однако биткоин, как любая валюта, подвержен периодическим колебаниям курса, хотя более стабильно сохраняет котировки по сравнению с фидуциарными (фиатными) денежными единицами . А вопрос, брать на себя подобные риски или нет, тратить ли время и использовать или нет вычислительные мощности своего ПК для майнинга, каждый решает сам за себя.