比特幣礦機結構設計

1. 解釋礦機晶元的主要工作原理

解讀礦機硬體元器件及主流礦機電路及BOM表

礦機結構

看完了機器的外觀，我們一起看看機器的原理結構。目前市場上的比特幣挖礦機基本是這種原理框圖，有三部分構成：電源板，控制板，算力板。大家可以看看這個框圖：

再看主控搭載的幾顆外圍晶元，DDR和NAND FLASH。這幾顆晶元是存儲晶元，功能就好比我們人類的大腦，現在市場價格比較高。其它網卡晶元就好比我們剛才提到得人的耳朵和嘴巴，用來和外部通信，網路收發晶元，目前市場常用的是RETELK和博通，代表型號有8021和8211。這兩顆晶元在路由器和機頂盒裡面也用的比較多。

2. 比特幣礦機是如何通過計算挖幣的

中本聰打造比特幣的時候，希望比特幣是一個去中心化的貨幣，不僅使用、交易如此，挖礦也應該如此。但是事與願違，隨著比特幣等加密貨幣的價值越來越高，挖礦成為了一個產業，競爭越來越激烈，對挖礦算力的追求越來越高，所以從普通電腦挖礦，進化出了ASIC礦機與GPU礦機。

用ASIC礦機挖礦的幣，演算法幾乎都為SHA256，而用GPU挖礦的演算法則不同，例如BTG的演算法是Equihash，BCD的演算法是optimized X13。雖然不是絕對，但可以簡單的認為，SHA256演算法的幣，一般都是用ASIC礦機挖。其他演算法的幣則基本都使用GPU礦機。也有例外，scrypt演算法的萊特幣以前用GPU礦機挖，但後來scrypt演算法也被ASIC晶元攻克，比如螞蟻礦機L3+，就是用來挖萊特幣的ASIC礦機。

ASIC礦機，是指採用ASIC晶元作為算力核心的礦機。其中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）。有礦機廠專門為計算比特幣的SHA256演算法而設計了ASIC晶元，使用它們的礦機就是ASIC礦機。由於ASIC晶元只為特定計算打造，所以效率可以比CPU這種通用計算晶元要高很多。舉個例子，當前主流的螞蟻礦機S9就是ASIC礦機，使用了189片ASIC晶元，算力達到了13.5TH/s，功耗僅為1350W。作為對比，當前電腦顯卡旗艦GTX1080Ti挖比特幣的算力，就算優化的好基本也不會超過60MH/s。相差了數萬倍，非常懸殊。

而GPU礦機，是指使用GPU顯卡作為算力核心的礦機。諸如以太坊、比特幣鑽石等加密貨幣用的是圖形演算法，所以用顯卡計算的速度會最高。相對於ASIC礦機，GPU礦機更被大眾熟知，因為說白了它就是一台加強了顯卡配置的電腦。

GPU礦機的目的是賺錢，所以要追求功耗比與最大收益，所以選擇要注重性價比，一般中高端定位的顯卡，比如AMD RX560、RX570的功耗比高，是GPU礦機的好選擇。而GTX1080Ti、AMD Vega64這樣旗艦雖然單卡性能最強，但售價與功耗算下來並不劃算。

另外，ASIC礦機也有一些比較奇葩的產品，比如燒貓的USB礦機，是個比U盤略微大一些的東東，功耗也只有2.25W，是目前最小的比特幣礦機。

以上引用挖幣網—「礦機分類介紹」，專業名詞較多，希望對您有幫助，謝謝！

3. 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？

4. 比特幣礦機是什麼

比特幣挖礦機，就是用於賺取比特幣的電腦，這類電腦一般有專業的挖礦晶元，多採用燒顯卡的方式工作，耗電量較大。用戶用個人計算機下載軟體然後運行特定演算法，與遠方伺服器通訊後可得到相應比特幣，是獲取比特幣的方式之一。

挖礦實際是性能的競爭、裝備的競爭，是礦工之間比拼算力，擁有較多算力的礦工挖到比特幣的概率更大。隨著全網算力上漲，用傳統的設備（CPU、GPU）挖到比特的難度越來越大，人們開發出專門用來挖礦的晶元。晶元是礦機最核心的零件。晶元運轉的過程會產生大量的熱，為了散熱降溫，比特幣礦機一般配有散熱片和風扇。

(4)比特幣礦機結構設計擴展閱讀：

比特幣為一種虛擬的貨幣，比特幣挖礦制度為通過計算機硬體為比特幣網路開展數學運算的過程，提供服務的礦工可以得到一筆報酬，因為網路報酬依據礦工完成的任務來計算，為此挖礦的競爭十分激烈。

比特幣挖礦開始於CPU 或者GPU 這種低成本的硬體，不過隨著比特幣的流行，挖礦的過程出現較大變化。如今，挖礦活動轉移到現場可編程門陣列上來，通過優化可以實現哈希速度，這種模式的挖礦效率非常高。

5. 比特幣的礦機是怎麼樣的

你好，

比特幣礦機主要顯卡和運算晶元構成。

硬體支出

挖礦實際是性能的競爭、裝備的競爭，由非常多張顯卡組成的挖礦機，哪怕只是HD6770這種中低端顯卡，「組團」之後的運算能力還是能夠超越大部分用戶的單張顯卡的。而且這還不是最可怕的，有些挖礦機是更多這樣的顯卡陣列組成的，數十乃至過百的顯卡一起來，顯卡本身也是要錢的，算上硬體價格等各種成本，挖礦存在相當大的支出。

6. 比特幣礦機：什麼是 ASIC 礦機

比特幣礦機進行比特幣挖礦設備挖礦設別普通電腦USB礦機專業ASIC礦機

用普通電腦cpu確實進行比特幣挖礦由於全世界比特幣挖礦已經形龐產業使用普通電腦難挖比特幣需要購買昂貴且專業比特幣ASIC礦機並加入比特幣礦工組織才能挖比特幣即加入礦池進行挖礦

比特幣礦機市場門檻高水深建議想挖礦撈金新玩家謹慎待

目前比特幣挖礦需要專業ASIC礦機例市場主流阿瓦隆礦機據說阿瓦隆四代28nm製程工藝晶元即流片預計明研發重點五代晶元16nm製程工藝晶元

7. 2021-03-01測評：比特幣礦機S19 Pro 110T

2020年2月末，比特大陸發布了S19 Pro礦機，其額定算力為110T±3%，牆上功耗為3250W±5%。截至五月底，19系列礦機已經陸續發貨到達各個礦場。在礦機穩定運行一段時間後，我方人員到達內蒙古中部某礦場，經歷四天，現場測量S19 Pro礦機的實際運行情況。

1.當地氣候與礦場進風溫度

根據歷史天氣數據，該地區2015-2019年6月到8月，每年的最高氣溫記錄是32℃、31℃、36℃、31℃、31℃。該礦場位於某產業園內，空氣流動為側進頂出方式，若夏季環境最高溫度按34℃計算，根據礦場熱源特性，廠房夏季進風最高溫度應不超過37℃，穿過水簾後的空氣溫度應不超過31℃，相對濕度在30-80%之間。

2.礦機介紹

S19 Pro礦機為機箱電源一體化設計，其裸機尺寸為370×195.5×290mm，可根據礦場貨架的層高空間選擇橫向放置或者豎向放置；質量為13.2kg。

礦機散熱為前後雙筒風扇設計，風扇外表面布置網罩，這保使礦場運維人員避免誤觸葉片導致受傷，保護了運維人員安全；風扇背面布有格柵，這有效阻止了外界顆粒進入高速轉動的風扇打到算力板上。

單個風扇電壓為12V，電流為1.65A，最大轉速為6150rpm，最大風量為197cfm。根據風扇串並聯特性變化，礦機單側的並聯風扇設計讓通風量顯著增加；礦機兩側的風扇串聯設計讓礦機對環境阻力的抵抗顯著增強，即礦機通風量不會隨著礦場環境的改變出現劇烈波動。

礦機內部算力板面使用了整塊的散熱片散熱，散熱片為流線形設計，雖然風阻未能有效減小很多，但此散熱片設計有效增大了晶元的熱擴散面積，使得晶元產生的熱量能均勻、快速傳遞至散熱片上，並被風及時帶走。

3.礦機運行實測數據

現場人員選擇貨架某位置下的礦機進行測試，通過監控後台得到以下數據。

S19 Pro礦機進風口溫度23.1℃，相對濕度70%，出風口溫度為38.8℃；相對濕度為32%，平均風量為370cfm；電源出風風溫度為28.0℃。S19pro礦機的整機功耗為3320W，礦機控制頁面顯示平均算力為111.8TH/s，以此得出S19礦機功耗比為29.69W/T。

S19 Pro在礦池端有效算力亦表現驚人，微比特礦池（ViaBTC）後台顯示有效算力平均約111Th/s，接入「火力機槍池」和並開啟「小時即兌」功能後，收益最高增幅較傳統PPS+模式可達23.99%，下圖為不同賬戶通過ViaBTC獲得的收益計算。

風量、風溫變化對礦機運行的影響

根據相關統計，45%的電子產品損壞是由於溫度過高。礦場發生的高溫問題主要是通風量不足引起礦機出風口溫度升高，為得到不同通風環境下的礦機運行狀態，現場人員通過改穿過礦機的空氣流量觀察礦機算力變化，得到的結果如下。

如圖所示，當礦機進風口溫度固定為31℃，將礦機風量從370cfm減小至190cfm過程中，礦機算力未出現明顯波動，仍然保持在111.4TH/s左右，繼續減小風量，礦機算力開始出現不穩定。進一步減小礦機通風量至170cfm，礦機發生高溫保護。因此對於此礦場，每台S19pro礦機的實際通風量不應小於190cfm。

對應的不同風量下，運行礦機的溫度環境也不同。作為最典型數據指標，礦機出風口空氣溫度和算力關系如下圖，有圖可知，礦機在實際運行中出風口風溫不應超過61℃。

出風口溫度波動程度對礦機運行的影響

除了礦機可承受的出風口空氣溫度極限外，環境溫度變化的波動程度對礦機運行也有一定影響。現場人員通過在不同時間內，將礦機進風口溫度從22℃升高至40℃，觀察礦機算力變化，最終得到數據如下。

由曲線可知，礦機進風溫度波動度在0-3.6℃/s變化，礦機算力變化較小，這說明在夏季環境內，礦機算力幾乎不受溫度環境變化的影響。

環境濕度變化對礦機運行影響

現場人員通過控制礦機進風濕度來觀察礦機算力變化，最終得到礦機算力隨礦機進風口濕度變化曲線。

由曲線可知，當礦機進風相對濕度在30%-90%范圍內，運行算力為111.7-111.8TH/s，為正常運行算力。這說明短時間內廠房相對濕度的變化對礦機運行影響很小。

其他

礦場不同位置的礦機，空氣流場環境差異較大，礦機獲得的風量差異較大，這直接影響了礦機出風口溫度。為保證礦機出風口溫度保持在合適范圍內，礦場在設計過程中應計算好每個機位的空氣流場，並通過設計水簾或其他設備降低礦機夏季進風溫度。運行過程中，礦機與水簾距離應大於2米，避免水滴濺入礦機；廠房應保持清潔，廠房環境中直徑不低於0.5μm顆粒數應≤3250萬粒/m3。

對於此次礦機測評實驗的礦場，其通風布局合理，進風溫度較低，經計算礦機夏季的熱出風不超過47℃，運行礦機散熱環境良好，且相對濕度和粉塵顆粒濃度保持在合適范圍內。

4.總結

S19pro整機一體化設計，結構更加緊湊合理。

礦機熱設計合理，風扇和散熱片的組合保證了礦機的良好散熱。

運行狀態下，礦機平均算力為111.8TH/s，功耗為3320W，實際風量為370cfm。

夏季天氣下，礦機出風口可承受風溫提高至61℃，相對濕度承受范圍為30-90%以上，這使得礦機對礦場的適應性大大提高。