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区块链入门100问(26):什么是ASIC矿机?

最早的时候,是可以用个人电脑挖比特币的,当时的挖矿程序用的是CPU进行SHA-256计算,也即是我们所说的挖矿。

CPU从逻辑上可以划分成3个模块,分别是控制单元、运算单元和存储单元。CPU相当于计算机的大脑,控制着整个计算机的运行。

虽然CPU有很强大的综合能力,但在单项计算能力上并不如专用计算芯片。比如图形计算,在图形与3D计算方面CPU就远不如GPU芯片。

发现这一点后,加上比特币逐渐受到认可,挖矿的竞争程度也激烈起来,难度也跟着提高,所以挖矿程序就逐渐抛弃CPU,转而采用显卡挖矿。除了显卡之外,同期也短暂出现过用FPGA矿机。FPGA(Field-Programmable Gate Array),中文名叫现场可编程门阵列。FPGA的灵活度较高,可以根据需要写入不同的程序实现任意的功能,包括挖矿。相比同时代的CPU、GPU矿机,FPGA在算力性能上不占优,但功耗要低很多,综合功耗比很高。

FPGA矿机的时代并不长。受FPGA矿机的启发,后来出现了ASIC矿机。
ASIC,全称是Application Specific Integrated Circuit,应用程序专用集成电路,是指应特定用户要求或特定电子系统的需要而设计、制造的集成电路(芯片)。用于挖矿的芯片,即是ASIC矿机芯片。ASIC矿机的计算能力更强、功耗更低,设计也更简单,所以很快就取代其他类型的矿机。

ASIC被设计为只进行某一挖矿需要的特定算法,也即是比特币矿机只能挖比特币,或者跟比特币用相同算法的币种,而挖不了其他的币。而且,ASIC矿机除了挖矿之外,其他的事情都做不了。

ASIC矿机带来的问题是挖矿的专业化、规模化,从而导致算力的中心化和矿霸的出现。针对比特币挖矿出现的这些问题,以太坊在挖矿算法的设计上,其设计目标是ASIC Resistance,即抗ASIC矿机。以太坊挖矿用的是Ethash算法,它和比特币采用的SHA-256算法的主要不同点在于计算时需要频繁读写大片内存,I/O成了速度瓶颈,其设计难度也更高,所以目前以太坊并没有专用的ASIC矿机,而是以显卡矿机为主。

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