比特币矿机结构设计

1. 解释矿机芯片的主要工作原理

解读矿机硬件元器件及主流矿机电路及BOM表

矿机结构

看完了机器的外观，我们一起看看机器的原理结构。目前市场上的比特币挖矿机基本是这种原理框图，有三部分构成：电源板，控制板，算力板。大家可以看看这个框图：

再看主控搭载的几颗外围芯片，DDR和NAND FLASH。这几颗芯片是存储芯片，功能就好比我们人类的大脑，现在市场价格比较高。其它网卡芯片就好比我们刚才提到得人的耳朵和嘴巴，用来和外部通信，网络收发芯片，目前市场常用的是RETELK和博通，代表型号有8021和8211。这两颗芯片在路由器和机顶盒里面也用的比较多。

2. 比特币矿机是如何通过计算挖币的

中本聪打造比特币的时候，希望比特币是一个去中心化的货币，不仅使用、交易如此，挖矿也应该如此。但是事与愿违，随着比特币等加密货币的价值越来越高，挖矿成为了一个产业，竞争越来越激烈，对挖矿算力的追求越来越高，所以从普通电脑挖矿，进化出了ASIC矿机与GPU矿机。

用ASIC矿机挖矿的币，算法几乎都为SHA256，而用GPU挖矿的算法则不同，例如BTG的算法是Equihash，BCD的算法是optimized X13。虽然不是绝对，但可以简单的认为，SHA256算法的币，一般都是用ASIC矿机挖。其他算法的币则基本都使用GPU矿机。也有例外，scrypt算法的莱特币以前用GPU矿机挖，但后来scrypt算法也被ASIC芯片攻克，比如蚂蚁矿机L3+，就是用来挖莱特币的ASIC矿机。

ASIC矿机，是指采用ASIC芯片作为算力核心的矿机。其中ASIC是Application Specific Integrated Circuit的缩写，是一种专门为某种特定用途设计的电子电路（芯片）。有矿机厂专门为计算比特币的SHA256算法而设计了ASIC芯片，使用它们的矿机就是ASIC矿机。由于ASIC芯片只为特定计算打造，所以效率可以比CPU这种通用计算芯片要高很多。举个例子，当前主流的蚂蚁矿机S9就是ASIC矿机，使用了189片ASIC芯片，算力达到了13.5TH/s，功耗仅为1350W。作为对比，当前电脑显卡旗舰GTX1080Ti挖比特币的算力，就算优化的好基本也不会超过60MH/s。相差了数万倍，非常悬殊。

而GPU矿机，是指使用GPU显卡作为算力核心的矿机。诸如以太坊、比特币钻石等加密货币用的是图形算法，所以用显卡计算的速度会最高。相对于ASIC矿机，GPU矿机更被大众熟知，因为说白了它就是一台加强了显卡配置的电脑。

GPU矿机的目的是赚钱，所以要追求功耗比与最大收益，所以选择要注重性价比，一般中高端定位的显卡，比如AMD RX560、RX570的功耗比高，是GPU矿机的好选择。而GTX1080Ti、AMD Vega64这样旗舰虽然单卡性能最强，但售价与功耗算下来并不划算。

另外，ASIC矿机也有一些比较奇葩的产品，比如烧猫的USB矿机，是个比U盘略微大一些的东东，功耗也只有2.25W，是目前最小的比特币矿机。

以上引用挖币网—“矿机分类介绍”，专业名词较多，希望对您有帮助，谢谢！

3. 比特币矿机比“天河二号”超算还快专用芯片有多强

之前回答一个问题，做了一点计算和分析，所得到的结果颇为出人意料：当进行SHA-256哈希运算（比特币矿机所擅长的计算）时，一台普通的神马M20矿机就能比“天河二号”还快了，更不用说更先进的矿机，如蚂蚁S19/S19 Pro。

一台矿机竟然比超算还快？或者说，一台超算（当前世界排名第四）在进行某些运算时还不如一台普通的矿机？

是这样的。

首先要说，这二者其实没有多少可比性。一个专用、一个通用；一个微小、一个庞大。

所以，只能对比这两者的SHA-256哈希运算速度了：

所以，是的，一台一万多元的矿机，在进行特定哈希运算时，速度比一台数亿元的超级计算机还快！

那么，矿机为什么能这么快呢？

矿机的结构并不复杂，能算这么快，靠的是大量的专用芯片。

比如蚂蚁S19 Pro使用了大量的自研芯片 BM1398运算芯片。一台矿机有三块算法板，每块算法板上安装了114颗运算芯片。一台矿机就有342颗芯片并行提供算力。

BM1398芯片是采用台积电7纳米工艺生产的，由于该芯片的架构和数据保密，我们只好用一些开源信息来进行估算。

github上有一个开源的SHA-256哈希运算模块，提供Verilog源代码，当使用40纳米工艺实现时，此模块可以达到250MH/s（和一颗8核的至强芯片差的不多了），而所占用的面积只有0.0142平方毫米。如果在一颗芯片中排布100个SHA-256运算模块，面积还不到2平方毫米，而性能已经达到了25GH/s（没有计算连接、总线等面积开销）。而这仅仅是40纳米工艺而已。

举这个例子是想说明：芯片中真正用于计算的部分很少，绝大多数资源都消耗到了调度、管理等辅助功能上。

当我们所用的功能清晰、明确时，就可以使用专用芯片极大的提高运算速度。比如各种数字币挖矿（大量的哈希运算），比如4G和5G通信（大量的卷积运算），比如人工智能（大量的卷积运算）

专用芯片的性能往往超过我们的想象，而我们芯片的发展，也完全可以利用这一点。如果能降低芯片的流片成本，也未必不能复制PCB（印刷电路板）的发展历程。要知道，现在全球的PCB设计和生产，中国都占了一大半的份额，又有谁有本事卡脖子呢？

4. 比特币矿机是什么

比特币挖矿机，就是用于赚取比特币的电脑，这类电脑一般有专业的挖矿芯片，多采用烧显卡的方式工作，耗电量较大。用户用个人计算机下载软件然后运行特定算法，与远方服务器通讯后可得到相应比特币，是获取比特币的方式之一。

挖矿实际是性能的竞争、装备的竞争，是矿工之间比拼算力，拥有较多算力的矿工挖到比特币的概率更大。随着全网算力上涨，用传统的设备（CPU、GPU）挖到比特的难度越来越大，人们开发出专门用来挖矿的芯片。芯片是矿机最核心的零件。芯片运转的过程会产生大量的热，为了散热降温，比特币矿机一般配有散热片和风扇。

(4)比特币矿机结构设计扩展阅读：

比特币为一种虚拟的货币，比特币挖矿制度为通过计算机硬件为比特币网络开展数学运算的过程，提供服务的矿工可以得到一笔报酬，因为网络报酬依据矿工完成的任务来计算，为此挖矿的竞争十分激烈。

比特币挖矿开始于CPU 或者GPU 这种低成本的硬件，不过随着比特币的流行，挖矿的过程出现较大变化。如今，挖矿活动转移到现场可编程门阵列上来，通过优化可以实现哈希速度，这种模式的挖矿效率非常高。

5. 比特币的矿机是怎么样的

你好，

比特币矿机主要显卡和运算芯片构成。

硬件支出

挖矿实际是性能的竞争、装备的竞争，由非常多张显卡组成的挖矿机，哪怕只是HD6770这种中低端显卡，“组团”之后的运算能力还是能够超越大部分用户的单张显卡的。而且这还不是最可怕的，有些挖矿机是更多这样的显卡阵列组成的，数十乃至过百的显卡一起来，显卡本身也是要钱的，算上硬件价格等各种成本，挖矿存在相当大的支出。

6. 比特币矿机：什么是 ASIC 矿机

比特币矿机进行比特币挖矿设备挖矿设别普通电脑USB矿机专业ASIC矿机

用普通电脑cpu确实进行比特币挖矿由于全世界比特币挖矿已经形庞产业使用普通电脑难挖比特币需要购买昂贵且专业比特币ASIC矿机并加入比特币矿工组织才能挖比特币即加入矿池进行挖矿

比特币矿机市场门槛高水深建议想挖矿捞金新玩家谨慎待

目前比特币挖矿需要专业ASIC矿机例市场主流阿瓦隆矿机据说阿瓦隆四代28nm制程工艺芯片即流片预计明研发重点五代芯片16nm制程工艺芯片

7. 2021-03-01测评：比特币矿机S19 Pro 110T

2020年2月末，比特大陆发布了S19 Pro矿机，其额定算力为110T±3%，墙上功耗为3250W±5%。截至五月底，19系列矿机已经陆续发货到达各个矿场。在矿机稳定运行一段时间后，我方人员到达内蒙古中部某矿场，经历四天，现场测量S19 Pro矿机的实际运行情况。

1.当地气候与矿场进风温度

根据历史天气数据，该地区2015-2019年6月到8月，每年的最高气温记录是32℃、31℃、36℃、31℃、31℃。该矿场位于某产业园内，空气流动为侧进顶出方式，若夏季环境最高温度按34℃计算，根据矿场热源特性，厂房夏季进风最高温度应不超过37℃，穿过水帘后的空气温度应不超过31℃，相对湿度在30-80%之间。

2.矿机介绍

S19 Pro矿机为机箱电源一体化设计，其裸机尺寸为370×195.5×290mm，可根据矿场货架的层高空间选择横向放置或者竖向放置；质量为13.2kg。

矿机散热为前后双筒风扇设计，风扇外表面布置网罩，这保使矿场运维人员避免误触叶片导致受伤，保护了运维人员安全；风扇背面布有格栅，这有效阻止了外界颗粒进入高速转动的风扇打到算力板上。

单个风扇电压为12V，电流为1.65A，最大转速为6150rpm，最大风量为197cfm。根据风扇串并联特性变化，矿机单侧的并联风扇设计让通风量显著增加；矿机两侧的风扇串联设计让矿机对环境阻力的抵抗显著增强，即矿机通风量不会随着矿场环境的改变出现剧烈波动。

矿机内部算力板面使用了整块的散热片散热，散热片为流线形设计，虽然风阻未能有效减小很多，但此散热片设计有效增大了芯片的热扩散面积，使得芯片产生的热量能均匀、快速传递至散热片上，并被风及时带走。

3.矿机运行实测数据

现场人员选择货架某位置下的矿机进行测试，通过监控后台得到以下数据。

S19 Pro矿机进风口温度23.1℃，相对湿度70%，出风口温度为38.8℃；相对湿度为32%，平均风量为370cfm；电源出风风温度为28.0℃。S19pro矿机的整机功耗为3320W，矿机控制页面显示平均算力为111.8TH/s，以此得出S19矿机功耗比为29.69W/T。

S19 Pro在矿池端有效算力亦表现惊人，微比特矿池（ViaBTC）后台显示有效算力平均约111Th/s，接入“火力机枪池”和并开启“小时即兑”功能后，收益最高增幅较传统PPS+模式可达23.99%，下图为不同账户通过ViaBTC获得的收益计算。

风量、风温变化对矿机运行的影响

根据相关统计，45%的电子产品损坏是由于温度过高。矿场发生的高温问题主要是通风量不足引起矿机出风口温度升高，为得到不同通风环境下的矿机运行状态，现场人员通过改穿过矿机的空气流量观察矿机算力变化，得到的结果如下。

如图所示，当矿机进风口温度固定为31℃，将矿机风量从370cfm减小至190cfm过程中，矿机算力未出现明显波动，仍然保持在111.4TH/s左右，继续减小风量，矿机算力开始出现不稳定。进一步减小矿机通风量至170cfm，矿机发生高温保护。因此对于此矿场，每台S19pro矿机的实际通风量不应小于190cfm。

对应的不同风量下，运行矿机的温度环境也不同。作为最典型数据指标，矿机出风口空气温度和算力关系如下图，有图可知，矿机在实际运行中出风口风温不应超过61℃。

出风口温度波动程度对矿机运行的影响

除了矿机可承受的出风口空气温度极限外，环境温度变化的波动程度对矿机运行也有一定影响。现场人员通过在不同时间内，将矿机进风口温度从22℃升高至40℃，观察矿机算力变化，最终得到数据如下。

由曲线可知，矿机进风温度波动度在0-3.6℃/s变化，矿机算力变化较小，这说明在夏季环境内，矿机算力几乎不受温度环境变化的影响。

环境湿度变化对矿机运行影响

现场人员通过控制矿机进风湿度来观察矿机算力变化，最终得到矿机算力随矿机进风口湿度变化曲线。

由曲线可知，当矿机进风相对湿度在30%-90%范围内，运行算力为111.7-111.8TH/s，为正常运行算力。这说明短时间内厂房相对湿度的变化对矿机运行影响很小。

其他

矿场不同位置的矿机，空气流场环境差异较大，矿机获得的风量差异较大，这直接影响了矿机出风口温度。为保证矿机出风口温度保持在合适范围内，矿场在设计过程中应计算好每个机位的空气流场，并通过设计水帘或其他设备降低矿机夏季进风温度。运行过程中，矿机与水帘距离应大于2米，避免水滴溅入矿机；厂房应保持清洁，厂房环境中直径不低于0.5μm颗粒数应≤3250万粒/m3。

对于此次矿机测评实验的矿场，其通风布局合理，进风温度较低，经计算矿机夏季的热出风不超过47℃，运行矿机散热环境良好，且相对湿度和粉尘颗粒浓度保持在合适范围内。

4.总结

S19pro整机一体化设计，结构更加紧凑合理。

矿机热设计合理，风扇和散热片的组合保证了矿机的良好散热。

运行状态下，矿机平均算力为111.8TH/s，功耗为3320W，实际风量为370cfm。

夏季天气下，矿机出风口可承受风温提高至61℃，相对湿度承受范围为30-90%以上，这使得矿机对矿场的适应性大大提高。