为什么使用 CPU/GPU 挖矿的人越来越少？ ASIC矿机有什么优势？

《权力的游戏》第七季，异鬼将北墙外的所有人都变成了行尸走肉，并成功在厚厚的墙壁上切出一大口，冬天来了！币圈内，一场大战也在酝酿之中。在成功玩转比特币之后，比特大陆开始发布其蚂蚁矿机：E3，一款专为以太坊挖矿而开发的加密货币矿机。这让以太坊社区的人非常紧张，已经提交了一份更改挖矿算法的提案，最终目标是让 Ethash ASIC 矿机与网络不兼容。他们这样做是为了什么？

比特大陆是世界上最大的矿机制造商。其生产的ASIC矿机已经掌握了整个比特币网络60%以上的算力。代币去中心化的这一基本特征成功地导致了比特币的硬分叉。大多数以太坊人都希望将加密货币的共识算法从 PoW 转移到 PoS，这意味着主人公不以算力为基础，避免重蹈比特币的覆辙。

受到伤害的不仅仅是以太坊，最直接的影响是 AMD 和 Nvidia。比特大陆是一家成立于 2013 年的年轻公司，2017 年的营业利润为 30 亿至 40 亿美元，而英伟达同期的营业利润为 30 亿美元！就像一个隐藏的老板。比特大陆如此高的利润源于其矿工在基于SHA算法的比特币领域彻底淘汰了GPU甚至FPGA。 GPU挖矿已经退回到以太坊等Ethash算法领域。如果这次ASIC矿机再次入侵这个领域，将对GPU厂商AMD和NVIDIA造成很大的影响（虽然这两家GPU厂商拒绝透露挖矿显卡的比例），可能会被彻底驱逐出矿界！

抛开这些商业故事，如果我们回顾这些年来矿机的发展，就会发现一条清晰的道路：

CPU->GPU->FPGA->ASIC

今天，我们将从硬件技术的角度来讨论这条主线发展的驱动原因：每瓦计算能力。并在最后给出一些数据。

每瓦哈希

要讨论 CPU、GPU 和 ASIC 之间的每瓦哈希值为何不同，我们首先要澄清芯片为何会消耗功率以及它与什么相关。我在前面的专栏中谈到了这一点：

我们将集成电路简单地视为场效应晶体管 (FET) 的集合。如此多的 FET 在每次翻转时都在消耗能量。一个简单的场效应管示意图如下：

图一

当输入为低电平时，CL 被充电，我们假设一焦耳电能存储在电容器中。而当输入变高时，就会释放电能，释放出一个焦耳的能量。因为CL很小，所以这个a也很小，几乎可以忽略不计。但是如果我们把这个 FET 翻转到 1GHz，能耗是一个 × 10^9，这是不容忽视的，再加上 CPU 中有数十亿个 FET，能耗就变得相当可观了。

从这里我们可以看出，CPU的功耗与参与工作的晶体管数量有关比特币矿机算力低的原因，也与频率呈正相关。 CPU中一条指令的执行，是否调度算术单元，是否访问外部存储器，是否回写，都会对L1中动员的晶体管数量产生影响。综上所述，流水线各阶段的功耗饼图如下：

可以看出Fetch指令和decode占据了大部分，而我们的执行占据了大部分%9！ ！这也是ASIC省电而CPU耗电大的原因：

ASIC不需要任何其他操作，只需要专心计算HASH就够了！只做一件事，专心做一件事，省得最多。这就是 ASIC 的优势。

数据

每瓦计算能力的概念比较抽象。事实上，很多时候我们用每瓦的哈希值来衡量它。让我们比较一下CPU、GPU、FPGA和ASIC的挖矿性能和经济数据。以下是2018年1月开采莱特币（Scrypt）的结果：

从每瓦Hash数据来看，GPU是CPU的1800倍； ASIC 是 GPU 的 188 倍，是 CPU 的 34 万倍！

我们也可以从图中蓝色部分看到，目前比特币/莱特币挖矿唯一能赚钱的就是ASIC矿工。而且GPU/CPU越来越挖，电费还不够！ （每年产生的比特币数量是固定的，34万倍的效率当然更快）。所以如果你还想用你的 CPU 来挖比特币，那就洗洗睡吧。

结论

E3矿机价格不贵：

这一代的性能只有1080Ti的6倍，对于180 Megahash。但这只是第一步，后面的产品很吓人，难怪以太坊社区对和ASIC矿工开战这么紧张。

对于我们一般的吃瓜群众来说，这可能是件好事。如果这次GPU被彻底驱逐出矿场，GPU的价格应该不会被炒到天上去。

其他比特币文章：

欢迎关注本专栏，用微信扫描下方二维码加入微信公众号“UEFIBlog”比特币矿机算力低的原因，这里有最新文章。同时，也欢迎大家为本专栏和公众号投稿！