Una FPGA o matriz de puertas lógicas programable en campo es un tipo único de circuito digital integrado en blanco que se utiliza en varios tipos de tecnología y produce una mayor tasa de hash con menores cantidades de energía y electricidad en comparación con las tarjetas gráficas (GPU).
Podemos pensar en las FPGA como un puñado de ladrillos de legos con los que podemos construir prácticamente lo que queramos, tarea que deberemos llevar adelante nosotros.
La diferencia es que aquí estos bloques de construcción son circuitos digitales.
Las CPU que tenemos en los ordenadores son circuitos digitales que tienen un propósito general, correr múltiples tareas. Usualmente, construimos software para que corra en ellas.
A diferencia de las CPU, las FPGA son un circuito digital en blanco. Todo lo que debemos hacer es diseñar el circuito digital y la FPGA se comportara acorde a ello.
En otras palabras, tenemos el control sobre el hardware.
Contenido
¿Para qué son útiles las FPGA?
Sabemos que la minería de criptomonedas consisten en averiguar cual es el nonce que hace que el hash de la cabecera del bloque sea inferior a cierto hash objetivo.
Por tanto, cuanto más rápido podamos determinar cual es el nonce correcto, más rápido podremos conseguir criptomonedas.
Las FPGA son una de las muchas opciones que existen hoy en día para minar criptomonedas. Las otras opciones son CPUs, GPUs o ASICs.
En los primeros años de Bitcoin, los mineros eran capaces de utilizar GPU de gama alta, o incluso CPU si nos remontamos hasta los primeros meses de vida. Esto implicaba que cualquier persona con un ordenador normal podía unirse a la tarea.
Lamentablemente, eso no continuo siendo así, y si hoy queremos minar de forma rentable BTC es necesario que utilicemos un tipo de hardware especial llamado ASIC.
Los mineros FPGA provee a los usuarios de una solución que es diferente de las alternativas que mencionamos arriba.
Puede que sea más barato o costoso en algunos casos, pero lo compensa con una mayor flexibilidad que las otras opciones. Un rig de minería construido con FPGA puede ser muy eficiente en términos energéticos y provee un hashrate muy superior al que ofrecen las GPUs o CPUs.
Para configurar un sistema de minería FPGA tendremos que instalar chips especiales en secuencias y matrices específicas para aumentar la capacidad adivinar hashes del ordenador.
Una de las grandes ventajas de la minería con FPGA es que son la opción más flexible que existe. En lugar de comprar un minero ASIC que funciona solo para Bitcoin, podemos construir un set-up con FPGA que pueden ser personalizados para minar cualquier criptomoneda.
Incluso muchas personas que recién comienzan con la minería primero prueba con FPGA años de pasar directamente a ASIC, opción que a día de hoy es la más eficiente y rentable.
Una vez que han conseguido la experiencia necesaria en este mundo es cuando finalmente se deciden por pasar al siguiente nivel con una granja compuesta por ASICs.
FPGA vs GPU vs ASIC
La mejor forma de diferenciar estas 3 opciones de minería es con una analogía. Una que nos habla de la eficiencia cuando ejecutamos un algoritmo criptográfico.
Supongamos que tenemos que podar el césped y estamos buscando la forma más eficiente de hacerlo.
En el primer caso, tenemos una GPU. Lo cual representan una caja de herramientas con un destornillado, una llave, un martillo, etc. No todas estas herramientas nos servirán para la tarea, pero por suerte encontramos algunas como unas tijeras o un machete que si pueden ser de ayuda para cortar el césped.
Aquí nos encontramos con muchas opciones, pero no es la más eficiente. Una tarjeta gráfica nos puede servir para jugar, trabajar en diseño y también minar criptos, no obstante no es la mejor de las opciones.
La segunda opción es una FPGA. Esto se puede comparar con uno de esos kits de ingeniera de Lego. El mismo nos permite construir una cortadora de césped, aunque nos llevará tiempo y esfuerzo.
Sin embargo, una vez construida podará el césped más rápido que las opciones de la caja de herramientas. Y lo mejor es que cuando terminemos con la tarea, siempre podemos construir algo nuevo con ese kit.
Por último tenemos a los ASIC, que aquí representan a la cortadora de césped. Técnicamente, es la mejor herramienta que tenemos para realizar la tarea, ya que es rápida y fácil de usar.
Pero cuando hayamos acabado de usarla, no hay otro fin que le podamos dar. Por tanto, si queremos regar las plantas o cortar un árbol viejo entonces debemos comprar otras herramientas. Si queremos minar otra criptomoneda necesitaremos otro ASIC.
| Hardware | Adaptabilidad | Disponibilidad | Precio | Amigable | Eficiencia Energética |
|---|---|---|---|---|---|
| ASIC | ✔️ | ✔️ | 🥇 | ||
| GPU | ✔️ | ✔️ | ✔️ | ✔️ | 🥉 |
| FPGA | ✔️ | ✔️ | 🥈 |
ASIC
Los ASIC son creados específicamente para correr un tipo especial de algoritmo, por eso pueden funcionar muy rápido, pero no se puede cambiar el algoritmo que utilizan.
Aun cuando tienen un precio bastante elevado, la rentabilidad de esos mineros es la más alta de todas.
GPU
El objetivo principal de las tarjetas gráficas es la de renderizar gráficos. Puede también producir hashes más rápido que una CPU, pero aún queda por detrás con respecto a FPGA y ASIC.
Las GPU se pueden adaptar si cambiamos de algoritmo. Son fáciles de conseguir, fáciles de usar y no tienen un precio muy elevado si las comparamos con las otras opciones.
FPGA
Al igual que las GPU, las FPGA pueden ser modificadas para ajustarse a un nuevo algoritmo, lo que las vuelve adaptables.
Sin embargo, a diferencia de las primeras, necesitamos construir tanto el circuito digital como el software. Esto las hace poco amigables con el usuario, que necesita aprender como utilizarlas, algo que podría llevar semanas o meses. Tarea que aún es más compleja si tenemos que desarrollar la FPGA.
En el pasado era difícil comprarlas, algo que ya no es tan cierto porque se pueden conseguir por internet fácilmente.
Existen muchos modelos y tamaños, que van desde los $180 hasta casi $6.000, lo cual se ajusta para cada bolsillo.
La eficiencia para minar de las FPGA (velocidad de hashing / consumo eléctrico) es muy bueno, siempre y cuando las comparemos con las GPU y las CPU en lo que respecta a minería.
Por desgracia, los ASIC son mucho más rápidos y eficientes que las FPGA.
De todas formas, las FPGA tienen varias ventajas:
- Ser más rápidas y eficientes que las GPU
- Ser más flexibles que las ASIC
Por tanto, pueden ser opciones muy interesantes para minar criptomonedas que sean resistentes a ASIC. Por lo que debemos comparar siempre estas alternativas con las GPU en lugar de las ASIC.
Ventajas de minar con FPGA
Todas las ventajas que tienen las FPGA en un solo lugar son las siguientes:
1. Menor consumo eléctrico
FPGA son diseñadas para consumir la menor cantidad posible de electricidad, comparadas con los circuitos integrados.
Este menor consumo significa más ganancias para el minero. Persona que deben buscar siempre países, ciudades y regiones donde el precio de la electricidad sea el más bajo.
Es que la minería es tan competitiva que unos pocos centavos menos que se paguen por kWh es una gran ventaja. Y acceder a lugares donde la electricidad es muy barata debido a ciertas ventajas geográficas no es poca cosa. Por eso un equipo eficiente también aporta lo suyo a este problema.
2. Personalización
Las FPGA pueden ser personalizables hasta que resuelvan las necesidades específicas. Por ejemplo, podemos configurar diferentes algoritmos de minería para diferentes criptomonedas.
Esto nos permite comenzar a minar una criptomoneda que es muy rentable hoy y mañas personalizarla para que mine otra diferente que ahora es más rentable.
Lo mejor de todo es que estos cambios se pueden realizar casi sin ninguna perdida de tiempo.
3. Perfecto como hobby o proyecto serio
Una FPGA puede ser utilizada como un minero hogareño bastante rentable, pero también puede ser parte de una granja de minería.
Ya sea que sea un proyecto que realizas en casa o estés planeando un emprendimiento complejo con un espacio enorme, las FPGA son ideales.
4. Baratos
A día de hoy podemos encontrar un F1 Mini+ por menos de $200. Si nuestro interés es meramente hobby y explorar el mundo de la minería por primera vez, entonces las FPGA son una gran opción.
Quizás no sean muy amistosas para los que recién comienzan, pero si tienes ganas de empezar y no te importa aprender, su costo no será un problema.
¿Qué es BitStreams?
Quizás hayas notado que el término bitstream aparece con frecuencia si buscas la minería FPGA. Una vez que se ha escrito un programa para una FPGA, el FPGA debe ser “cargado” junto con ese archivo.
Este archivo es esencialmente una configuración de los diversos elementos lógicos dentro de la FPGA. La configuración indica a estos elementos lógicos lo que deben hacer.
Para cargar el programa en la FPGA, debemos tener el bitstream correcto. También tenemos que contar con un programa especial en el PC que cargue el bitstream en la FPGA.
Es importante recordar que la configuración de la FPGA es volátil: al igual que la RAM. Las FPGAs eliminaran las configuraciones una vez que pierdan la conexión a la corriente eléctrica.
Por eso, la mayoría de las tarjetas FPGA tienen una memoria flash que se encuentra junto a la FPGA. Esta memoria flash contiene el archivo de configuración del flujo de bits, y la tarjeta puede configurarse para que cargue automáticamente el archivo de flujo de bits al arrancar.
También hay dos tipos diferentes de bitstreams o archivos de configuración, incluyendo un bitstream estándar y un archivo de configuración de memoria:
- Bitstream estándar: un flujo de bits estándar es una configuración que perderá su contenido cuando la unidad pierda la energía, al igual que la RAM vierte su contenido después de la pérdida de energía.
- Archivo de configuración de memoria: es un archivo de configuración de memoria que está diseñado para ser cargado desde el PC, a través de la FPGA, en la memoria flash vecina para que la FPGA pueda configurarse automáticamente cuando se enciende.
Muchos mineros utilizarán un archivo de configuración de memoria para asegurarse que la unidad esté el mayor tiempo posible operativa.
Los archivos de configuración de la memoria son especialmente útiles para aquellos que ejecutan granjas mineras de forma remota. Si hay un corte de energía en la granja minera, la FPGA puede volver a funcionar inmediatamente
Si hay un corte de energía y no existe un archivo de configuración en memoria, entonces tendríamos que usar un programa de terminal remoto (como TeamViewer) para reprogramar manualmente la FPGA.
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