比特幣礦機演算法升級
比特幣從發明誕生出來後，比特幣挖礦主要經歷了3個階段（現在的礦池是挖礦的方式，非礦機技術）
CPU→GPU→ASIC專業礦機
一、CPU挖礦
說起CPU挖礦，誰是第一個呢？前面文章也說了，就是比特幣的發明者中本聰（無明確的證據，按邏輯應該是正確的）。
CPU挖礦是第一代的挖礦。2009年1月3日，比特幣創始人中本聰用電腦CPU挖出了第一批比特幣，挖出了第一個創始區塊，區塊里包含50個比特幣。
隨後一些極客、程序員、游戲挖機紛紛加入CPU挖礦，但當時的CPU挖礦，僅僅是一種嘗試和好玩，並沒有現在的商業化。
二、GPU挖礦
GPU（圖形處理單元，即顯卡）挖礦是第二代的挖礦。
從CPU換到GPU挖礦，是因為CPU中央處理器是通用性計算單元，裡面設計了計算機很多的分析處理需求，其綜合能力強但單項能力較弱，而比特幣的SHA256 hash運算，是非常單一的無腦重復計算，而且CPU的並行運算能力不強，後來，有人發現GPU的高吞吐率和高並行處理能力，其運算效率比CPU高10倍以上，並且GPU可以超頻使用以提升性能，適用於大規模的並發運算，比如密碼破解，於是人們紛紛轉向GPU挖礦。
大家肯定都聽說過比特幣歷史上最貴的吃貨、比特幣Pizza的故事了。沒錯，這個人叫Laszlo Hanyecz，他是個程序員，他在2010年5月22日，用1萬枚比特幣購買了兩個披薩，當時這兩個披薩只值不到50美元，但是這一萬枚比特幣拿到現在值幾個億了。
大家都在說Laszlo Hanyecz肯定腸子都悔青了，但是也未必，因為Laszlo Hanyecz是第一個使用GPU挖比特幣的人，他挖到了非常多的比特幣，當時的1萬枚可能只是九牛一毛了。
圖片來源於網上
但是GPU也存在缺陷，就是原本是做圖像處理的，內置的這些硬體非常好電，散熱也是個問題。
三、ASIC專業礦機挖礦
ASIC專業礦機是屬於第三代的挖礦。
ASIC是Application Specific Integrated Circuit的縮寫，是一種專門為某種特定用途設計的電子電路（晶元）。用於挖礦的晶元，就是礦機ASIC晶元了。因為被設計為只進行某一挖礦需要的特定演算法，所以ASIC晶元的設計可以簡單的多，成本也低的多。不過最重要的是，就挖礦算力來說，ASIC可以比同時代的CPU、GPU高出幾萬倍甚至更多。
ASIC礦機的出現，是隨著參與挖礦的人越來越多，算力不段上升，而GPU的算力也達到了極限，為了突破這個局限，就有人開始研發專門的礦機。
世界上第一台ASIC晶元的礦機是誰發明的呢？對，就是人稱「南瓜張」的張楠賡的阿瓦隆礦機。
礦機的晶元，需要非常強的研發技術實力，比如通訊領域，最強的晶元研發企業是高通、華為海思，因此礦機的晶元研發是一場高科技的競賽，最早的礦機廠商有龍礦礦機、閃電礦機、瑞典的KNC Minner，都已經從市場上消失，現在市場上最大的礦機廠商包括比特幣大陸（螞蟻礦機）、嘉楠耘智（阿瓦隆礦機）、Bitfury、Watts Miners等，
現在最火爆的礦機當屬比特大陸的螞蟻系列了，後續再詳細介紹如何挑選和購買礦機。
本文只簡單結束了比特幣礦機從CPU、GPU到ASIC的技術發展歷程，而現在的ASIC礦機尤其比特幣大陸的礦機占據了市場70%以上的算力和市場份額，被質疑為「算力霸權」和跟「去中心化」違背，潛在的「51%」攻擊和不公平等。而現在的礦機已經是一條完整的產業鏈，無論如何發展，也是基於市場和追求利益的行為。後續繼續分析。
❷ 詳解比特幣挖礦原理
可以將區塊鏈看作一本記錄所有交易的公開總帳簿（列表），比特幣網路中的每個參與者都把它看作一本所有權的權威記錄。
比特幣沒有中心機構，幾乎所有的完整節點都有一份公共總帳的備份，這份總帳可以被視為認證過的記錄。
至今為止，在主幹區塊鏈上，沒有發生一起成功的攻擊，一次都沒有。
通過創造出新區塊，比特幣以一個確定的但不斷減慢的速率被鑄造出來。大約每十分鍾產生一個新區塊，每一個新區塊都伴隨著一定數量從無到有的全新比特幣。每開采210,000個塊，大約耗時4年，貨幣發行速率降低50%。
在2016年的某個時刻，在第420,000個區塊被「挖掘」出來之後降低到12.5比特幣/區塊。在第13,230,000個區塊（大概在2137年被挖出）之前，新幣的發行速度會以指數形式進行64次「二等分」。到那時每區塊發行比特幣數量變為比特幣的最小貨幣單位——1聰。最終，在經過1,344萬個區塊之後，所有的共20,999,999.9769億聰比特幣將全部發行完畢。換句話說， 到2140年左右，會存在接近2,100萬比特幣。在那之後，新的區塊不再包含比特幣獎勵，礦工的收益全部來自交易費。
在收到交易後，每一個節點都會在全網廣播前對這些交易進行校驗，並以接收時的相應順序，為有效的新交易建立一個池（交易池）。
每一個節點在校驗每一筆交易時，都需要對照一個長長的標准列表：
交易的語法和數據結構必須正確。
輸入與輸出列表都不能為空。
交易的位元組大小是小於MAX_BLOCK_SIZE的。
每一個輸出值，以及總量，必須在規定值的范圍內 （小於2,100萬個幣，大於0）。
沒有哈希等於0，N等於-1的輸入（coinbase交易不應當被中繼）。
nLockTime是小於或等於INT_MAX的。
交易的位元組大小是大於或等於100的。
交易中的簽名數量應小於簽名操作數量上限。
解鎖腳本（Sig）只能夠將數字壓入棧中，並且鎖定腳本（Pubkey）必須要符合isStandard的格式 （該格式將會拒絕非標准交易）。
池中或位於主分支區塊中的一個匹配交易必須是存在的。
對於每一個輸入，如果引用的輸出存在於池中任何的交易，該交易將被拒絕。
對於每一個輸入，在主分支和交易池中尋找引用的輸出交易。如果輸出交易缺少任何一個輸入，該交易將成為一個孤立的交易。如果與其匹配的交易還沒有出現在池中，那麼將被加入到孤立交易池中。
對於每一個輸入，如果引用的輸出交易是一個coinbase輸出，該輸入必須至少獲得COINBASE_MATURITY (100)個確認。
對於每一個輸入，引用的輸出是必須存在的，並且沒有被花費。
使用引用的輸出交易獲得輸入值，並檢查每一個輸入值和總值是否在規定值的范圍內 （小於2100萬個幣，大於0）。
如果輸入值的總和小於輸出值的總和，交易將被中止。
如果交易費用太低以至於無法進入一個空的區塊，交易將被拒絕。
每一個輸入的解鎖腳本必須依據相應輸出的鎖定腳本來驗證。
以下挖礦節點取名為 A挖礦節點
挖礦節點時刻監聽著傳播到比特幣網路的新區塊。而這些新加入的區塊對挖礦節點有著特殊的意義。礦工間的競爭以新區塊的傳播而結束，如同宣布誰是最後的贏家。對於礦工們來說，獲得一個新區塊意味著某個參與者贏了，而他們則輸了這場競爭。然而，一輪競爭的結束也代表著下一輪競爭的開始。
驗證交易後，比特幣節點會將這些交易添加到自己的內存池中。內存池也稱作交易池，用來暫存尚未被加入到區塊的交易記錄。
A節點需要為內存池中的每筆交易分配一個優先順序，並選擇較高優先順序的交易記錄來構建候選區塊。
一個交易想要成為「較高優先順序」，需滿足的條件：優先值大於57,600,000，這個值的生成依賴於3個參數：一個比特幣（即1億聰），年齡為一天（144個區塊），交易的大小為250個位元組：
High Priority > 100,000,000 satoshis * 144 blocks / 250 bytes = 57,600,000
區塊中用來存儲交易的前50K位元組是保留給較高優先順序交易的。 節點在填充這50K位元組的時候，會優先考慮這些最高優先順序的交易，不管它們是否包含了礦工費。這種機制使得高優先順序交易即便是零礦工費，也可以優先被處理。
然後，A挖礦節點會選出那些包含最小礦工費的交易，並按照「每千位元組礦工費」進行排序，優先選擇礦工費高的交易來填充剩下的區塊。
如區塊中仍有剩餘空間，A挖礦節點可以選擇那些不含礦工費的交易。有些礦工會竭盡全力將那些不含礦工費的交易整合到區塊中，而其他礦工也許會選擇忽略這些交易。
在區塊被填滿後，內存池中的剩餘交易會成為下一個區塊的候選交易。因為這些交易還留在內存池中，所以隨著新的區塊被加到鏈上，這些交易輸入時所引用UTXO的深度（即交易「塊齡」）也會隨著變大。由於交易的優先值取決於它交易輸入的「塊齡」，所以這個交易的優先值也就隨之增長了。最後，一個零礦工費交易的優先值就有可能會滿足高優先順序的門檻，被免費地打包進區塊。
UTXO（Unspent Transaction Output） : 每筆交易都有若干交易輸入，也就是資金來源，也都有若干筆交易輸出，也就是資金去向。一般來說，每一筆交易都要花費（spend）一筆輸入，產生一筆輸出，而其所產生的輸出，就是「未花費過的交易輸出」，也就是 UTXO。
塊齡：UTXO的「塊齡」是自該UTXO被記錄到區塊鏈為止所經歷過的區塊數，即這個UTXO在區塊鏈中的深度。
區塊中的第一筆交易是筆特殊交易，稱為創幣交易或者coinbase交易。這個交易是由挖礦節點構造並用來獎勵礦工們所做的貢獻的。假設此時一個區塊的獎勵是25比特幣，A挖礦的節點會創建「向A的地址支付25.1個比特幣(包含礦工費0.1個比特幣)」這樣一個交易，把生成交易的獎勵發送到自己的錢包。A挖出區塊獲得的獎勵金額是coinbase獎勵（25個全新的比特幣）和區塊中全部交易礦工費的總和。
A節點已經構建了一個候選區塊，那麼就輪到A的礦機對這個新區塊進行「挖掘」，求解工作量證明演算法以使這個區塊有效。比特幣挖礦過程使用的是SHA256哈希函數。
用最簡單的術語來說， 挖礦節點不斷重復進行嘗試，直到它找到的隨機調整數使得產生的哈希值低於某個特定的目標。 哈希函數的結果無法提前得知，也沒有能得到一個特定哈希值的模式。舉個例子，你一個人在屋裡打檯球，白球從A點到達B點，但是一個人推門進來看到白球在B點，卻無論如何是不知道如何從A到B的。哈希函數的這個特性意味著：得到哈希值的唯一方法是不斷的嘗試，每次隨機修改輸入，直到出現適當的哈希值。
需要以下參數
• block的版本 version
• 上一個block的hash值: prev_hash
• 需要寫入的交易記錄的hash樹的值: merkle_root
• 更新時間: ntime
• 當前難度: nbits
挖礦的過程就是找到x使得
SHA256(SHA256(version + prev_hash + merkle_root + ntime + nbits + x )) < TARGET
上式的x的范圍是0~2^32, TARGET可以根據當前難度求出的。
簡單打個比方，想像人們不斷扔一對色子以得到小於一個特定點數的游戲。第一局，目標是12。只要你不扔出兩個6，你就會贏。然後下一局目標為11。玩家只能扔10或更小的點數才能贏，不過也很簡單。假如幾局之後目標降低為了5。現在有一半機率以上扔出來的色子加起來點數會超過5，因此無效。隨著目標越來越小，要想贏的話，扔色子的次數會指數級的上升。最終當目標為2時（最小可能點數），只有一個人平均扔36次或2%扔的次數中，他才能贏。
如前所述，目標決定了難度，進而影響求解工作量證明演算法所需要的時間。那麼問題來了：為什麼這個難度值是可調整的？由誰來調整？如何調整？
比特幣的區塊平均每10分鍾生成一個。這就是比特幣的心跳，是貨幣發行速率和交易達成速度的基礎。不僅是在短期內，而是在幾十年內它都必須要保持恆定。在此期間，計算機性能將飛速提升。此外，參與挖礦的人和計算機也會不斷變化。為了能讓新區塊的保持10分鍾一個的產生速率，挖礦的難度必須根據這些變化進行調整。事實上，難度是一個動態的參數，會定期調整以達到每10分鍾一個新區塊的目標。簡單地說，難度被設定在，無論挖礦能力如何，新區塊產生速率都保持在10分鍾一個。
那麼，在一個完全去中心化的網路中，這樣的調整是如何做到的呢？難度的調整是在每個完整節點中獨立自動發生的。每2,016個區塊(2周產生的區塊)中的所有節點都會調整難度。難度的調整公式是由最新2,016個區塊的花費時長與20,160分鍾（兩周，即這些區塊以10分鍾一個速率所期望花費的時長）比較得出的。難度是根據實際時長與期望時長的比值進行相應調整的（或變難或變易）。簡單來說，如果網路發現區塊產生速率比10分鍾要快時會增加難度。如果發現比10分鍾慢時則降低難度。
為了防止難度的變化過快，每個周期的調整幅度必須小於一個因子（值為4）。如果要調整的幅度大於4倍，則按4倍調整。由於在下一個2,016區塊的周期不平衡的情況會繼續存在，所以進一步的難度調整會在下一周期進行。因此平衡哈希計算能力和難度的巨大差異有可能需要花費幾個2,016區塊周期才會完成。
舉個例子，當前A節點在挖277,316個區塊，A挖礦節點一旦完成計算，立刻將這個區塊發給它的所有相鄰節點。這些節點在接收並驗證這個新區塊後，也會繼續傳播此區塊。當這個新區塊在網路中擴散時，每個節點都會將它作為第277,316個區塊(父區塊為277,315)加到自身節點的區塊鏈副本中。當挖礦節點收到並驗證了這個新區塊後，它們會放棄之前對構建這個相同高度區塊的計算，並立即開始計算區塊鏈中下一個區塊的工作。
比特幣共識機制的第三步是通過網路中的每個節點獨立校驗每個新區塊。當新區塊在網路中傳播時，每一個節點在將它轉發到其節點之前，會進行一系列的測試去驗證它。這確保了只有有效的區塊會在網路中傳播。
每一個節點對每一個新區塊的獨立校驗，確保了礦工無法欺詐。在前面的章節中，我們看到了礦工們如何去記錄一筆交易，以獲得在此區塊中創造的新比特幣和交易費。為什麼礦工不為他們自己記錄一筆交易去獲得數以千計的比特幣？這是因為每一個節點根據相同的規則對區塊進行校驗。一個無效的coinbase交易將使整個區塊無效，這將導致該區塊被拒絕，因此，該交易就不會成為總賬的一部分。
比特幣去中心化的共識機制的最後一步是將區塊集合至有最大工作量證明的鏈中。一旦一個節點驗證了一個新的區塊，它將嘗試將新的區塊連接到到現存的區塊鏈，將它們組裝起來。
節點維護三種區塊：
· 第一種是連接到主鏈上的，
· 第二種是從主鏈上產生分支的（備用鏈），
· 第三種是在已知鏈中沒有找到已知父區塊的。
有時候，新區塊所延長的區塊鏈並不是主鏈，這一點我們將在下面「 區塊鏈分叉」中看到。
如果節點收到了一個有效的區塊，而在現有的區塊鏈中卻未找到它的父區塊，那麼這個區塊被認為是「孤塊」。孤塊會被保存在孤塊池中，直到它們的父區塊被節點收到。一旦收到了父區塊並且將其連接到現有區塊鏈上，節點就會將孤塊從孤塊池中取出，並且連接到它的父區塊，讓它作為區塊鏈的一部分。當兩個區塊在很短的時間間隔內被挖出來，節點有可能會以相反的順序接收到它們，這個時候孤塊現象就會出現。
選擇了最大難度的區塊鏈後，所有的節點最終在全網范圍內達成共識。隨著更多的工作量證明被添加到鏈中，鏈的暫時性差異最終會得到解決。挖礦節點通過「投票」來選擇它們想要延長的區塊鏈，當它們挖出一個新塊並且延長了一個鏈，新塊本身就代表它們的投票。
因為區塊鏈是去中心化的數據結構，所以不同副本之間不能總是保持一致。區塊有可能在不同時間到達不同節點，導致節點有不同的區塊鏈視角。解決的辦法是， 每一個節點總是選擇並嘗試延長代表累計了最大工作量證明的區塊鏈，也就是最長的或最大累計難度的鏈。
當有兩個候選區塊同時想要延長最長區塊鏈時，分叉事件就會發生。正常情況下，分叉發生在兩名礦工在較短的時間內，各自都算得了工作量證明解的時候。兩個礦工在各自的候選區塊一發現解，便立即傳播自己的「獲勝」區塊到網路中，先是傳播給鄰近的節點而後傳播到整個網路。每個收到有效區塊的節點都會將其並入並延長區塊鏈。如果該節點在隨後又收到了另一個候選區塊，而這個區塊又擁有同樣父區塊，那麼節點會將這個區塊連接到候選鏈上。其結果是，一些節點收到了一個候選區塊，而另一些節點收到了另一個候選區塊，這時兩個不同版本的區塊鏈就出現了。
分叉之前
分叉開始
我們看到兩個礦工幾乎同時挖到了兩個不同的區塊。為了便於跟蹤這個分叉事件，我們設定有一個被標記為紅色的、來自加拿大的區塊，還有一個被標記為綠色的、來自澳大利亞的區塊。
假設有這樣一種情況，一個在加拿大的礦工發現了「紅色」區塊的工作量證明解，在「藍色」的父區塊上延長了塊鏈。幾乎同一時刻，一個澳大利亞的礦工找到了「綠色」區塊的解，也延長了「藍色」區塊。那麼現在我們就有了兩個區塊：一個是源於加拿大的「紅色」區塊；另一個是源於澳大利亞的「綠色」。這兩個區塊都是有效的，均包含有效的工作量證明解並延長同一個父區塊。這個兩個區塊可能包含了幾乎相同的交易，只是在交易的排序上有些許不同。
比特幣網路中鄰近（網路拓撲上的鄰近，而非地理上的）加拿大的節點會首先收到「紅色」區塊，並建立一個最大累計難度的區塊，「紅色」區塊為這個鏈的最後一個區塊（藍色-紅色），同時忽略晚一些到達的「綠色」區塊。相比之下，離澳大利亞更近的節點會判定「綠色」區塊勝出，並以它為最後一個區塊來延長區塊鏈（藍色-綠色），忽略晚幾秒到達的「紅色」區塊。那些首先收到「紅色」區塊的節點，會即刻以這個區塊為父區塊來產生新的候選區塊，並嘗試尋找這個候選區塊的工作量證明解。同樣地，接受「綠色」區塊的節點會以這個區塊為鏈的頂點開始生成新塊，延長這個鏈。
分叉問題幾乎總是在一個區塊內就被解決了。網路中的一部分算力專注於「紅色」區塊為父區塊，在其之上建立新的區塊；另一部分算力則專注在「綠色」區塊上。即便算力在這兩個陣營中平均分配，也總有一個陣營搶在另一個陣營前發現工作量證明解並將其傳播出去。在這個例子中我們可以打個比方，假如工作在「綠色」區塊上的礦工找到了一個「粉色」區塊延長了區塊鏈(藍色-綠色-粉色)，他們會立刻傳播這個新區塊，整個網路會都會認為這個區塊是有效的，如上圖所示。
所有在上一輪選擇「綠色」區塊為勝出者的節點會直接將這條鏈延長一個區塊。然而，那些選擇「紅色」區塊為勝出者的節點現在會看到兩個鏈： 「藍色-綠色-粉色」和「藍色-紅色」。 如上圖所示，這些節點會根據結果將 「藍色-綠色-粉色」 這條鏈設置為主鏈，將 「藍色-紅色」 這條鏈設置為備用鏈。 這些節點接納了新的更長的鏈，被迫改變了原有對區塊鏈的觀點，這就叫做鏈的重新共識 。因為「紅」區塊做為父區塊已經不在最長鏈上，導致了他們的候選區塊已經成為了「孤塊」，所以現在任何原本想要在「藍色-紅色」鏈上延長區塊鏈的礦工都會停下來。全網將 「藍色-綠色-粉色」 這條鏈識別為主鏈，「粉色」區塊為這條鏈的最後一個區塊。全部礦工立刻將他們產生的候選區塊的父區塊切換為「粉色」，來延長「藍色-綠色-粉色」這條鏈。
從理論上來說，兩個區塊的分叉是有可能的，這種情況發生在因先前分叉而相互對立起來的礦工，又幾乎同時發現了兩個不同區塊的解。然而，這種情況發生的幾率是很低的。單區塊分叉每周都會發生，而雙塊分叉則非常罕見。
比特幣將區塊間隔設計為10分鍾，是在更快速的交易確認和更低的分叉概率間作出的妥協。更短的區塊產生間隔會讓交易清算更快地完成，也會導致更加頻繁地區塊鏈分叉。與之相對地，更長的間隔會減少分叉數量，卻會導致更長的清算時間。
❸ 涓涓姣旂壒甯佽佹寲澶氫箙
涓涓姣旂壒甯佽佹寲澶氫箙?
鎹鎴戜簡瑙ｏ細
1. 姣旂壒甯佹寲鎺橀熷害鍙楃熆鏈烘ц兘銆佹寲鐭塊毦搴﹀拰緗戠粶甯﹀藉獎鍝嶃
2. 褰撳墠錛岄珮鎬ц兘鐭挎満綰﹂渶10鍒嗛挓鎸栨帢涓涓姣旂壒甯併
3. 鎸栫熆闅懼害涓嶆柇涓婂崌錛屾寲鎺樻椂闂村彲鑳介殢涔嬪炲姞銆
❹ 比特幣礦機運算的是什麼
從用戶的角度來看，比特幣就是一個手機應用或電腦程序，可以提供一個個人比特幣錢包，用戶可以用它支付和接收比特幣。這就是比特幣對於大多數用戶的運作原理。
在幕後，整個比特幣網路共享一個稱作「塊鏈」的公共總帳。這份總帳包含了每一筆處理過的交易，使得用戶的電腦可以核實每一筆交易的有效性。每一筆交易的真實性由發送地址對應的電子簽名保護，這使得用戶能夠完全掌控從他們自己的比特幣地址轉出的比特幣。另外，任何人都可以利用專門硬體的計算能力來處理交易並為此獲得比特幣獎勵。這一服務經常被稱作「挖礦」。
比特幣挖礦經歷了三個發展階段，在比特幣剛剛誕生時，比特幣的價格很低，大家只是把比特幣當做一種游戲，使用自己普通的電腦進行挖礦，但在2012年隨著比特幣價格的上升，人們發現顯卡挖礦速度較快，因此，人們開始購買大量顯卡組裝到一起進行挖礦，俗稱「燒顯卡」；第三階段，就是大家熟知的ASIC礦機挖礦，自從阿瓦隆生產出世界上第一台ASIC比特幣礦機，比特幣挖礦就徹底的被顛覆了，挖礦成為了一個特別專業的事情。
❺ 比特幣礦機比「天河二號」超算還快專用晶元有多強
之前回答一個問題，做了一點計算和分析，所得到的結果頗為出人意料：當進行SHA-256哈希運算（比特幣礦機所擅長的計算）時，一台普通的神馬M20礦機就能比「天河二號」還快了，更不用說更先進的礦機，如螞蟻S19/S19 Pro。
一台礦機竟然比超算還快？或者說，一台超算（當前世界排名第四）在進行某些運算時還不如一台普通的礦機？
是這樣的。
首先要說，這二者其實沒有多少可比性。一個專用、一個通用；一個微小、一個龐大。
所以，只能對比這兩者的SHA-256哈希運算速度了：
所以，是的，一台一萬多元的礦機，在進行特定哈希運算時，速度比一台數億元的超級計算機還快！
那麼，礦機為什麼能這么快呢？
礦機的結構並不復雜，能算這么快，靠的是大量的專用晶元。
比如螞蟻S19 Pro使用了大量的自研晶元 BM1398運算晶元。一台礦機有三塊演算法板，每塊演算法板上安裝了114顆運算晶元。一台礦機就有342顆晶元並行提供算力。
BM1398晶元是採用台積電7納米工藝生產的，由於該晶元的架構和數據保密，我們只好用一些開源信息來進行估算。
github上有一個開源的SHA-256哈希運算模塊，提供Verilog源代碼，當使用40納米工藝實現時，此模塊可以達到250MH/s（和一顆8核的至強晶元差的不多了），而所佔用的面積只有0.0142平方毫米。如果在一顆晶元中排布100個SHA-256運算模塊，面積還不到2平方毫米，而性能已經達到了25GH/s（沒有計算連接、匯流排等面積開銷）。而這僅僅是40納米工藝而已。
舉這個例子是想說明：晶元中真正用於計算的部分很少，絕大多數資源都消耗到了調度、管理等輔助功能上。
當我們所用的功能清晰、明確時，就可以使用專用晶元極大的提高運算速度。比如各種數字幣挖礦（大量的哈希運算），比如4G和5G通信（大量的卷積運算），比如人工智慧（大量的卷積運算）
專用晶元的性能往往超過我們的想像，而我們晶元的發展，也完全可以利用這一點。如果能降低晶元的流片成本，也未必不能復制PCB（印刷電路板）的發展歷程。要知道，現在全球的PCB設計和生產，中國都佔了一大半的份額，又有誰有本事卡脖子呢？
❻ 一文了解以太坊挖礦演算法及算力規模2020-09-09
以太坊網路中，想要獲得以太坊，也要通過挖礦來實現。當前以太坊也是採用POW共識機制，但是與比特幣的POW挖礦有點不一樣，以太坊挖礦難度是可以調節的。以太坊系統有一個特殊的公式用來計算之後的每個塊的難度。如果某個區塊比前一個區塊驗證的更快，以太坊協議就會增加區塊的難度。通過調整區塊難度，就可以調整驗證區塊所需的時間。
以太坊採用的是Ethash 加密演算法，在挖礦的過程中，需要讀取內存並存儲 DAG 文件。由於每一次讀取內寸的帶寬都是有限的，而現有的計算機技術又很難在這個問題上有質的突破，所以無論如何提高計算機的運算效率，內存讀取效率仍然不會有很大的改觀。因此，從某種意義上來說，以太坊的Ethash加密演算法具有「抗ASIC性」。
加密演算法的不同，導致了比特幣和以太坊的挖礦設備、算力規模差異很大。
目前，比特幣挖礦設備主要是專業化程度非常高的ASIC 礦機，單台礦機的算力最高達到了 112T/s（神馬M30S++礦機），全網算力的規模達到139.92EH/s。
以太坊的挖礦設備主要是顯卡礦機和定製GPU礦機，專業化的ASIC礦機非常少，一方面是因為以太坊挖礦演算法的「抗 ASIC 性」提高了研發ASIC礦機的門檻，另一方面是因為以太坊升級到2.0之後共識機制會轉型為PoS，礦機無法繼續挖。
和ASIC礦機相比，顯卡礦機在算力上相差了2個量級。目前，主流的顯卡礦機（8卡）算力約為420MH/s，比較領先的定製GPU礦機算力約在500M~750M，以太坊全網算力約為235.39TH/s。
從過去兩年的時間維度上看，以太坊的全網算力增長相對緩慢。
以太坊協議規定，難度的動態調整方式是使全網創建新區塊的時間間隔為15秒，網路用15秒時間創建區塊鏈，這樣一來，因為時間太快，系統的同步性就大大提升，惡意參與者很難在如此短的時間發動51%（也就是半數以上）的算力去修改歷史數據。
❼ 能源區塊鏈研究丨比特幣挖礦的發展進程
比特幣目前還沒發展到成長期，但隨著比特幣挖礦速度開始加快，該行業有望實現大幅增長。
2008年10月，在中本聰發表白皮書詳細介紹如何創建新貨幣體系時，沒有人料到在之後不到13年的時間里，比特幣的市值能夠飆升至8500億美元。此外，比特幣還衍生出了數千種其他類型的加密貨幣，形成了一整個金融服務行業，並發展成為一種新的資產類別，徹底改變了我們所熟知的貨幣類型。
我們公司已從事比特幣挖礦活動七年了，並推動了該行業的發展和適應。下面我們將介紹一些鮮為人知的比特幣挖礦發展過程以及對該行業有重大影響的一些趨勢。
比特幣挖礦的產生
比特幣是一種去中心化貨幣體系，其作用類似於黃金，是一種擁有價值儲藏手段的有限商品。這意味著比特幣的供應有限，目前僅存2100萬個比特幣，這使得其不易受通貨膨脹影響。想要使用比特幣的人們無需受有權改變其價值或決定用戶使用權的政府監督。
那麼，比特幣本身從何而來呢？與黃金一樣，比特幣必須經過挖掘才能獲得，但不是用鎬和鐵鍬，而是用計算機進行挖掘。
比特幣以區塊鏈技術為基礎。世界各地的礦工們競相解一種演算法，為的是可以在區塊鏈中添加一個區塊。率先解出該演算法的人可以獲得該區塊的交易費用和新幣發行的固定獎勵（目前是每個區塊獲得6.25個比特幣），而這會增加比特幣的流通量。
最初創建比特幣時，挖礦非常容易，礦工們在廚房就可利用配備標准中央處理器的筆記本電腦進行挖礦。但隨著越來越多礦工的加入，解演算法這一競爭愈發激烈，這也意味著礦工們需要更強的數據處理能力和更新的硬體設備。為了有效運行更強大的計算機，電費價格開始受到重視。很快，由於挖礦競爭過於激烈，個體挖礦便不再具有盈利性。
價值數十億美元行業的誕生
要想盈利，就必須擴大挖礦業務的規模。目前，市場上出現了新的挖礦專用硬體，礦工們也在拖車和倉庫中安裝了礦機，以便擁有數千台礦機的大型礦場全天候解決演算法問題。大規模礦場的運營包括布局和設計、能源、軟體管理以及硬體更新，在這些運營需求的推動下，比特幣挖礦迅速發展為一個價值數十億美元的行業。
方舟投資（ARK Invest）的報告顯示，支持生態系統的硬體成本約為72億美元，此外，該報告稱，「自比特幣專用硬體2013年面世以來，我們認為已有數十億美元用於設計、生產和流片，這也衍生出了一個專門製造這種強大而又專業硬體的行業。
比特幣挖礦雖然操作復雜，但是利潤頗豐。方舟投資預計，礦工們可以獲得150億美元的收入，這些收入來自交易費用和比特幣固定獎勵。
競爭催生新硬體
比特幣挖礦的競爭不斷加劇，但由於比特幣是一種有限商品，所以挖礦的競爭也是有限的。這意味著挖礦運算需要盡可能以高性能保持高速運行，如此才能獲得獎勵。
由於比特幣挖礦日益激烈的競爭提高了對計算能力的要求，所以挖礦競爭也就變成了顯卡競爭，而顯卡是 游戲 玩家通常在高端 游戲 中才會使用的硬體。後來，專用集成電路逐漸取代了顯卡，這是專門用於挖掘加密貨幣的一種硬體，是比特幣挖礦中速度最快、效率最高的硬體，目前僅在挖礦中使用。
但硬體依賴於晶元，雖然目前晶元技術不斷加速發展，但晶元還是供不應求。這意味著挖礦運算需要提前規劃升級，而且必要的硬體經常售罄，比如比特大陸最近正面臨短缺。
新技術最有望實現盈利
同樣，比特幣挖礦需要跟上技術發展的步伐，能使挖礦硬體更大、更好、更快，因為一旦效率滯後就會造成盈利受損。如今，技術不斷超越創新，因此挖礦不僅需要跟上購買新硬體的步伐，還需要迅速安裝新硬體。這是因為時間至關重要，即使只延遲幾天都會造成嚴重損失，所以許多挖礦作業（比如我們公司的挖礦）都租用了波音747s以減少運輸時間。
西方礦工人數增加
長期以來，全球超過一半的挖礦能源來自中國，主要原因是在中國設立工廠的成本更低，運輸速度更快。但隨著中國加大對比特幣挖礦的打擊力度，這些優勢正在消亡。據《連線》雜志報道，「比特幣挖礦的地理分布可能正在發生變化，」該業務或轉向北美、歐洲和拉美等地。礦工們也計劃在北歐國家、加拿大和美國等地尋找挖礦地點，這些地方擁有大量廉價的可持續能源，如風能、太陽能和水能等。
比特幣的未來
盡管比特幣最近出現了許多波動（這並不新鮮），但是比特幣的未來是光明的，其價值將繼續上漲，並且會吸引新的投資者。隨著越來越多的人們開始了解比特幣，了解其來源和挖礦方式，人們還將從比特幣中發現更多價值。