为什么越来越少人用CPU/GPU挖矿？ASIC矿机优势在哪里？

在《权力的游戏》第七季中，异鬼已经将北境之墙外面的所有人都变成了行尸走肉，并成功的在厚重的墙上凿开了一个大缺口，Winter is coming! 币圈以内，一场战争也正在酝酿之中。在成功玩坏了比特币后，比特大陆开始发售其专门研发用于以太坊挖矿的加密货币矿机Antminer：E3。这让以太坊社区的人非常紧张，一份提案已经提交，旨在更改挖矿算法，最终的目的是让Ethash ASIC矿机与该网络不能兼容。他们这么做是为了什么呢？

比特大陆是世界上最大的矿机生产商，它生产的ASIC矿机已经掌握超过60%的比特币全网算力，被“誉为”矿霸，严重影响了比特币的去中心化这个基本特性，并成功导致比特币硬分叉。以太坊的大都数人都希望将加密货币的共识算法从PoW转移到PoS，这就意味不以算力论英雄，避免了重蹈比特币的覆辙。

受伤的人并不仅仅是以太坊，最直接的影响，发而是AMD和英伟达。比特大陆这家2013年才成立的年轻公司，在2017年的营业利润为30亿美元至40亿美元，而同期英伟达的营业利润为30亿美元！俨然是隐形大佬。比特大陆如此高的利润源于它的矿机在基于SHA算法的比特币领域已经完全驱逐了GPU，乃至FPGA。GPU挖矿退守到以太币等等Ethash算法领域，如果这次ASIC矿机再次入侵该领域，会对GPU的厂商AMD和英伟达造成很大影响（尽管两大GPU厂商拒绝透露挖矿显卡占比），也许会被彻底逐出挖矿界！

撇开这些商业故事不谈，如果我们回首这些年矿机的发展脉络，会发现一条清晰的路径：

CPU->GPU->FPGA->ASIC

我们今天就从硬件技术的角度讨论一下这条主线发展的驱动原因：每瓦算力。并在最后给出一些数据。

每瓦算力

要讨论每瓦算力在CPU、GPU和ＡＳＩＣ之间为什么不同，先要厘清一下为什么芯片需要消耗电能，它和什么相关。

我们将集成电路简单看作场效应晶体管FET的集合。这么多个FET随着每一次的翻转都在消耗者能量。一个FET的简单示意图如下：

图1

当输入低电平时，CL被充电，我们假设a焦耳的电能被储存在电容中。而当输入变成高电平后，这些电能则被释放，a焦耳的能量被释放了出来。因为CL很小，这个a也十分的小，几乎可以忽略不计。但如果我们以1GHz频率翻转这个FET，则能量消耗就是a × 10^9，这就不能忽略了，再加上CPU中有几十亿个FET，消耗的能量变得相当可观。

从这里我们可以看出CPU的能耗和有多少个晶体管参与工作有关，还和频率是正相关的。一个指令在CPU中的执行，要不要调度运算器，要不要访问外存，要不要回写，在不在L1中都会在调动晶体管数目上产生差别。综合下来，流水线中各个阶段的功耗饼图如下：

可以看到Fetch指令和decode占据了大头，而我们的执行才占据%9！！这也是达成同样功能，ASIC很省电，而CPU很费电的原因:

ASIC不需要其他各种操作，只要专心计算HASH就好了！只会做一件事，专心做一件事，做到最省，这就是ASIC的优势。

数据

每瓦算力这个概念比较抽象，实际上很多时候我们以每瓦Hash来衡量。我们来对比一下CPU、GPU、FPGA和ASIC在挖矿效能，经济性方面的数据：

为了公平和易于运算起见，所选的四种挖矿设备都是184美金（绿色框）。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！

我们还能从图中蓝色部分看出，目前唯一在比特币挖矿上能够挣钱的就是ASIC矿机。而GPU／CPU则是越挖越亏，还不够电费呢！（比特币每年产生数量固定，34万倍效率的当然挖得快了）。所以还想用CPU挖比特币的就洗洗睡吧。

结论

E3矿机价格并不贵：

这一代效能也只是1080Ti的6倍，为180 Megahash。但这只是第一步，下面的产品就非常可怕了，无怪乎以太坊社区这么紧张，要和ASIC矿机开战。

对于我们一般的吃瓜群众来说，这还说不定是件好事。GPU如果这次被彻底逐出挖矿界，GPU价格应该就不会被炒到天上去了。

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