Майнинг на FPGA переживает новый рассвет из-за борьбы разработчиков криптовалюты с майнерами ASIC. В статье описывается одно из таких устройств — Blackminer F1 Mini.
Производство оборудования для майнинга криптовалюты – это бурно развивающаяся отрасль, прошедшая определенные этапы развития за относительно короткое время существования. Одним из таких этапов было использование ПЛИС, или FPGA, для создания аппаратных майнеров. Первые подобные устройства сами по себе предназначались для добычи биткойнов и просуществовали недолго, после чего были вытеснены ASIC-майнерами. Одно из таких устройств рассматривалось для примера здесь.
Однако эра майнинга на ПЛИС не закончилась. С годами количество криптовалют значительно увеличилось, как и количество алгоритмов хеширования. Производители оборудования реагируют на изменение ситуации на этом рынке, выпуская все новые и новые устройства для майнинга на базе ASIC.
Однако современные чипы ASIC создаются только под один алгоритм, и при изменении алгоритма криптовалюты модифицировать чип под новый алгоритм невозможно. И такое изменение алгоритма — довольно частое явление. Достаточно вспомнить хотя бы непрекращающуюся борьбу Monero с майнерами ASIC, или Vertcoin, создатели которого изменили алгоритм, забрав свою монету из сферы ASIC-майнинга. В отличие от ASIC, чип FPGA обладает огромным неоспоримым преимуществом — адаптивностью и программной гибкостью, поскольку его можно перепрограммировать и продолжать использовать на измененном алгоритме.
Современные майнеры на базе FPGA можно разделить на две категории. К первой категории, которую можно назвать «для специалистов», относятся типовые платы ПЛИС с различными интерфейсами, для программирования и обслуживания которых необходимо обладать рядом специфических знаний. Во вторую категорию, «для домашнего майнера», входят готовые устройства с дружественным интерфейсом, настройка которых не требует дополнительных знаний.
Представителями второй категории майнинговых устройств FPGA являются устройства BlackBlock. На сегодняшний день компания производит и продает четыре модели майнеров:
В данной статье рассмотрен самый дешевый и простой майнер семейства BlackMiner — F1 Mini. Читая небольшое описание на сайте производителя, можно увидеть фразу «Нет радиаторов и нет стоимости». Это означает, что для использования изделия необходимо заранее подготовить блок питания. Подойдут блоки ATX с разъемами питания видеокарты PCI-e. Однако на плате имеется разъем для обычного блока питания постоянного тока 12В, основное требование к которому — обеспечение честных 8А на выходе.
По старой доброй традиции производитель подготовил промокод специально для пользователей нашего сайта для получения скидки на F1 Mini — bits.media. Код необходимо либо ввести в окне заказа, либо изначально перейти по ссылке.
Упаковка вполне стандартная для таких вещей. В таможенной декларации ПЛИС майнер указан как «разработочная плата».
<без индекса>
Под упаковкой довольно жесткая картонная коробка:
<без индекса>
В самой коробке плата майнера упакована в антистатический пакет, который упакован в специальный кредл, сформированный из вспененного полиэтилена. Сверху пакет с платой закрыт крышкой из того же материала. Такая тщательная упаковка исключает возможность повреждения платы майнера при транспортировке.
<без индекса>
Рассматриваемый майнер состоит из двух частей. Передняя часть предназначена для установки охлаждения, которое не должно мешать. Именно поэтому на передней части практически нет электронных компонентов.
<без индекса>
Под желтой предупреждающей наклейкой скрыта микросхема FPGA.
<без индекса>
В майнере используется FPGA семейства Xilinx Kintex-7, модель XC7K325T. Это достаточно мощная и производительная микросхема на логических ячейках 326080. Подробные характеристики следующие:
<без индекса>
В семействе Kintex-7 этот чип относится к среднему сегменту как по своим техническим характеристикам, так и по цене.
Тыльная сторона майнера несомненно интереснее по своему содержанию.
<без индекса>
В правом нижнем углу платы находится разъем для подключения блока питания 12В стандарта PCI-e. Слева от него находится переключатель «ON-OFF», разъем для питания от блоков DC 12V и кнопка сброса в левом нижнем углу. В верхней части платы, слева, есть два красных 4-контактных разъема для подключения вентиляторов активного охлаждения.
В центре композиции гордая черная карточка с белой надписью Antminer. Многие владельцы ASIC-майнеров Bitmain искренне считают, что эта плата не более чем управляющая розетка для Bitmain Antminer. Однако эта черная доска есть только у одного BeagleBon Black версии 2.5 или на BBB в простонародье.
<без индекса>
Как бы то ни было, наличие на самой материнской плате клейма от Bitmain вызывает удивление, но неудивительно, что BBB использовалась в качестве управляющей карты для майнера. Для данного одноплатника имеется достаточное количество готовых системных решений, в том числе и в открытом доступе.
Как было отмечено выше, майнер отправляется клиентам без системы охлаждения и без блока питания. В качестве градирни подойдет кулер семейства процессоров Intel LGA115X. Для его установки на лицевой стороне платы есть четыре отверстия.
Однако примечательно, что рядом с микросхемой ПЛИС есть еще четыре отверстия. То есть на чип можно установить небольшое пассивное охлаждение. Такое охлаждение целесообразно ставить, если вы планируете размещать плату в закрытом, хорошо продуваемом корпусе.
<без индекса>
На торце платы расположены два сигнальных светодиода. Логика их работы стандартная, используется во многих майнерах ASIC. Если зеленый светодиод моргает медленно, с частотой примерно раз в секунду, то все в порядке; если он красный, то есть какие-то проблемы.
<без индекса>
Не рекомендуется включать майнер без охлаждения. В настройках майнера по умолчанию уже есть пулы и алгоритм хеширования. Поэтому при подключении питания и включении сети с DHCP майнер сразу начнет работать.
Операционная система и ПО майнера стоят на упомянутом выше одноплатном компьютере BeagleBon Black. В качестве операционной системы для ARM выбран Linux, тут никаких сюрпризов.
<без индекса>
Не самое новое, но проверенное ядро 3.8.13 на многих системах. Свободной оперативной памяти много. В общем, напрашивается вывод, что ВВВ для данной модели майнера достаточно много, и вместо него можно было бы взять другую плату, подешевле.
<без индекса>
Основные ресурсы платы управления расходуются на адаптированный для работы с ПЛИС cgminer 2.3.3. Средняя загрузка Linux для системы «Средняя загрузка» составляет в среднем 0,6, что вполне комфортно для систем такого класса.
В списке запущенных процессов можно увидеть ряд программ и скриптов, которые можно увидеть на майнерах производства Bitmain, например, monitor-ipsig, montorsd, monitor-recobtn, monitorcg. В итоге можно сделать вывод, что позаимствована не только плата управления, но и программные компоненты Bitmain.
На скриншоте выше видно, что cgminer работает через программу screen и называется cgminer. В консоли можно подключиться к экрану и наблюдать за работой cgminer.
<без индекса>
К сожалению, cgminer не отображает много статистической информации в консоли.
Структура файловой системы вполне типична для операционных систем такого типа:
<без индекса>
Хотя если присмотреться, то можно увидеть пару незнакомых директорий — fpgabit и sdcard, и их наличие не случайно. Эта плата управления управляет FPGA, которому, в свою очередь, для работы нужны так называемые «битовые потоки», или битовые потоки.
Каждому алгоритму нужен свой битовый поток, а так как F1 Mini «понимает» довольно много алгоритмов, то их можно хранить во внутренней памяти майнера очень много. Разработчики устройств говорят о семи битовых потоках, которые можно хранить одновременно. Если память заполнена, но есть необходимость добавить новый алгоритм майнинга, то вам придется самостоятельно подключаться к майнеру и удалять неиспользуемые битовые потоки.
<без индекса>
На скриншоте выше видно, что каталог fpgabit содержит пять битовых потоков и пять конфигурационных файлов для них для cgminer. Вы можете видеть, что сам битовый поток имеет размер около девяти мегабайт. Для используемой ПЛИС Kintex-7 это нормально. Например, размер битового потока Cyclon V составляет около четырех мегабайт.
Каталог sdcard появился только в последних версиях ПО для майнера.
<без индекса>
Эта папка представляет собой точку монтирования внешней SD-карты и предназначена для хранения битовых потоков только одного алгоритма Odocrypt, который на момент написания еще не использовался. Это алгоритм, который будет введен в DigiByte вместо Myriad-Groestl после 19 июля и изначально был адаптирован для FPGA.
Необходимость использования отдельной карты памяти связана со сменой алгоритма хеширования каждые 10 дней. То есть каждые 10 дней майнеру придется менять битстрим. Соответственно, производители планируют заранее формировать свой конкретный объем, который не помещается во внутреннюю память платы управления.
Пользовательский интерфейс доступен через браузер. Как и в других подобных майнерах, основная задача — найти устройство в сети, а затем связаться с найденным IP-адресом с помощью браузера.
<без индекса>
Вся основная информация выводится на стартовый экран майнера. Однако первым делом следует перейти к настройкам пула для майнинга. Выше было отмечено, что F1 Mini поставляется с заложенными в нем настройками. Поэтому на экране вы можете увидеть что-то вроде этого:
<без индекса>
Не исключено, что в другом F1 Mini еще что-то найдется, но в этом образце были прописаны пулы для алгоритма амовео. Полный набор доступных для майнера алгоритмов можно посмотреть и скачать на специальной странице.
<без индекса>
На скриншоте выше показаны 18 алгоритмов, а также основная прошивка для платы управления — «Rootfs Linux Image». Сами алгоритмы частично универсальны — для F1 mini файлы с битстримами подходят для старшей модели майнера F1.
В списке вы можете увидеть алгоритмы, название которых скрыто. Например, на скриншоте выше это алгоритм Algo7. Разработчики майнеров специально скрывают названия некоторых алгоритмов. Как они уточнили, дело в том, что некоторым сообществам не нравятся определенные криптовалюты, когда их монеты начинают добывать с помощью ПЛИС.
Именно поэтому название некоторых алгоритмов скрыто и сообщается только покупателям устройств. Кстати, для предварительной оценки прибыли майнеров разработчики предлагают ознакомиться со специальной страницей на их сайте.
<без индекса>
К сожалению, информации о рентабельности F1 Mini нет, но общая картина вполне реальная.
Алгоритмы и файловая система обновляются в том же меню.
<без индекса>
После загрузки архива с файлами алгоритмов майнер автоматически перезапустится, после чего все загруженные алгоритмы будут доступны на странице конфигурации пула в выпадающем списке.
<без индекса>
Опция «Настроить процент скорости вращения вентилятора», включенная в нижнюю часть экрана с установленным значением 0%, имеет жизненно важное значение. Как показала практика, в текущей версии прошивки есть какая-то ошибка. Если не поставить эту опцию, то майнинг банально не запустится. Это связано с ошибкой распознавания подключенного вентилятора системы охлаждения. Однако вполне вероятно, что эта ошибка не появится в других экземплярах F1 Mini.
F1 Mini тестировался на собственных пулах на основе децентрализованного пула — p2pool. Такой выбор не случаен. Стратовый децентрализованный p2pool не совсем стандартный из-за характера самого пула. Поэтому всегда интересно проверить, как очередной новый майнер способен воспринимать разные интерфейсы для майнинга.
Из списка алгоритмов были выбраны три алгоритма — Phi2 (монета Argoneum), Tribus (монета Denarius) и Lyra2rev3 (монета Vertcoin). На момент написания статьи был выпущен еще один алгоритм GPU — Honeycomb (монета Beenode). Все четыре алгоритма ранее считались алгоритмами исключительно для графических процессоров, что показало для них неплохую рентабельность. Настройку и майнинг рассмотрим на примере алгоритма Tribus.
После настройки майнера через некоторое время информация появляется на странице «Статус майнера».
<без индекса>
На скриншоте выше показаны результаты майнинга на алгоритме Tribus. Средний хешрейт за три дня составил 236 Mh/s, хотя на странице с описанием возможностей F1 Mini производители указывают 244 Mh/s. Небольшая разница может быть связана с не очень стабильным интернет-каналом в месте расположения тестового стенда.
Энергопотребление F1 Mini при майнинге на алгоритме Tribus на частотах по умолчанию (490 МГц) составило 68,2 Вт.
<без индекса>
To check the overclocking potential, the default frequency of 450 MHz was increased by 10% to 540 MHz
Energy consumption increased from 68.2 to 73.1 watts, by 7.1%
At the same time, the hash rate increased from 236 Mh / s to 262 Mh / s by 11%, and the temperature on the FPGA chip increased from 35 to 38 degrees, by 8.5%. Accelerating the F1 Mini, like any other miner, you need to do it carefully, controlling the parameters and understanding what you are doing. As a mandatory recommendation – the normal cooling of the chip.
The most interesting thing is to compare the effectiveness of mining on different algorithms for GPUs from different manufacturers and the F1 Mini miner under consideration. For such a comparison, the above four algorithms, Phi2, Tribus, Lyra2rev3 and Honeycomb, were taken. In addition to F1 Mini, mining was carried out on AMD Vega64 and Nvidia 1060. The results were summarized in a comparative table.
The results obtained in the comments do not need and allow us to evaluate the effectiveness of mining on the FPGA in comparison with the GPU mining. It is logical that different algorithms have different efficiency on different equipment.
In the end, it is worth noting that the device turned out very interesting. The implementation of multi-algorithm mining on FPGA with a user-friendly interface turned out to be quite good.
Blackminer has a large community, but it is mainly concentrated in Discord. In the Telegram, especially in the Russian segment, the manufacturer is not represented. An open group has been created specifically for the development of the Russian-speaking community. For those interested in FPGA mining and those who want to buy F1 Mini, we remind you that a discount code – bits.media was created specifically for bits.media users. The code must either be entered in the order window, or initially follow the link with this code.