『学概念找员外』GPU挖矿的缺点以及门阵列挖矿

矿工和游戏玩家的对比

根据民间传说，2011年，由于比特币矿工采购了太多的显卡以至于影响到了正常的市场需求，这造成了比特币社区和游戏社区之间的摩擦，因为游戏玩家们发现采购某个热门显卡变得越来越难。有趣的是，尽管如此，很多失望的游戏玩家因此而对比特币产生了兴趣，甚至有些游戏玩家因此而变成了比特币矿工！

缺点

GPU挖矿也有缺点。GPU有大量的内置硬件来进行图形处理，这些特定硬件对比特币挖矿没有任何用处，比如它们大量的浮点运算单元（floating point units），在SHA-256的运算中完全用不到。

同时GPU也没有很好的冷却处理设置，尤其是当你把大量的GPU堆放在一起的时候，这个问题就尤为突出。设计显卡的时候并没有考虑如上图所示的这种堆放的情形，原始的设计场景就是在一台电脑、一个机箱、一块显卡运行做图形处理而已。GPU也非常耗电，所以一台普通的电脑也会消耗很多电。由此引发的另一个缺点就是，你要么自己构建特定的主板，要么花大价钱购买可以搭载大量显卡的特定的主板。

一个非常高端的显卡经过超频之后可能使得运行速度达到200MH/s，也就是说，每秒可以进行2亿次哈希运算，这是用CPU不可能达到的一个数量级。但是即便如此，即使你将100块这样的显卡集成在一起进行运算，根据2015年早期的比特币挖矿难度，仍旧需要运算几百年才有可能找到一个有效区块。因此，用GPU来挖矿基本上已经成为历史，但是在其他一些另类币的早期阶段还是很有效率的。

现场可编程门阵列挖矿

2011年左右，用于现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，简称FPGA)的硬件设计语言Verilog，第一次用于比特币挖矿。一些矿工开始用FPGA来代替GPU进行挖矿。

FPGA的工作原理是在追求定制硬件的最佳性能的同时，用户可以现场调试或者修改硬件参数。相比之下，常用的硬件是在出厂之前就设计好的，以后是无法更改定制而只能永远做同样的工作。

FPGA比GPU的性能好，特别是在数位操作（bit fiddling）方面FPGA很轻易就可以做到。FPGA也很容易冷却，不像GPU，FPGA理论上可以使用硬件板卡上的每一个晶体管进行挖矿运算。跟GPU一样，可以将很多FPGA堆叠在一起，通过一个中央处理单元来驱动所有的FPGA，如上图所示。总体来说，相比显卡堆叠，我们可以构建一个更加干净整洁的大型FPGA阵列。

精心使用FPGA可以使得运算速度上升到1GH/s，也就是每秒10亿次哈希运算。这显然比CPU或者GPU在性能上都有很大的提高，不过即使你有100块每秒运算1GH/s的FPGA板，在2015年早期的比特币难度之下，平均仍旧需要100年的时间才能找到一个有效区块。

虽然性能提高了，但由于以下几个原因，用FPGA挖矿的时代也非常短暂：首先，使用FPGA来挖矿其实更加困难——几乎需要一直超频使用——这远超FPGA供普通消费者而设定的频率。因为这个原因，很多人在用FPGA挖矿的时候经常看到各种报错和故障。其次，优化FPGA的32位加法处理上十分困难，而这在SHA-256的运算中非常关键。最后，FPGA在多数商店都买不到，而且相比GPU来说，只有少数人才知道怎么搭建FPGA并进行相应的编程。

最重要的是，即使在性能功耗比方面，FPGA相比GPU的提升也不是很高，这就使得用FPGA挖矿只是一个短期现象。尽管GPU挖矿的时代持续了大约一年，而FPGA存在的时间更加有限——仅仅存在了几个月，之后定制化的专用集成电路技术（ApplicationSpecific Integrated Circuits，简称ASIC）就诞生了。