FPGAでマイニングする方法は？

暗号通貨スペースでのFPGAマイニングの理解

フィールドプログラム可能なゲートアレイ（FPGA）は、柔軟性とパフォーマンスのバランスをとる半カスタム統合回路です。特定のタスク用に設計されたASICSとは異なり、 FPGAは製造後に再プログラムでき、暗号通貨マイニングで使用されるさまざまな暗号化アルゴリズムに非常に適応可能になります。

マイニングのコンテキストでは、 FPGAはGPUよりも優れた効率を提供し、ある程度のプログラム性を保持します。これにより、CPUやGPUよりも多くのパワーを必要とするが、ASICのような1つのアルゴリズムにロックされることなく、彼らは特に魅力的になります。ただし、 FPGAマイニングは、他のマイニング方法と比較して、その複雑さ、コスト、および急な学習曲線のために広範囲にわたって普及していません。

マイニング用の適切なFPGAボードを選択します

適切なFPGAボードを選択することは、効果的なマイニングに不可欠です。すべてのFPGAが暗号通貨の採掘に適しているわけではないため、高い論理密度、十分なI/O帯域幅、優れた電力効率を提供するモデルに焦点を合わせることが重要です。

鉱夫の中で人気のあるFPGAボードは次のとおりです。

• Xilinx Spartanシリーズ
• xilinx zynq ultrascale+ mpsoc
• Intel（Altera）Cyclone VおよびStratixシリーズ

これらの各ボードには、さまざまな機能、コスト、消費電力レベルがあります。たとえば、 Xilinx Zynqシリーズは、FPGAファブリックとともにアームコアを統合し、ハイブリッドコンピューティングソリューションを可能にします。ボードを選択するときは、次のことを検討してください。

• ハッシュレートのポテンシャル
• 消費電力（GH/sあたりのワット）
• 開発環境サポート
• コミュニティリソースと事前に構築されたファームウェア

また、多くのFPGAマイニングプロジェクトはコミュニティ主導型であり、オープンソースのファームウェアがすべてのモデルで常に利用できるとは限らないことに注意することも重要です。

開発環境のセットアップ

FPGAで採掘を開始する前に、開発ツールを構成する必要があります。これには、FPGAハードウェアをプログラムできるXilinx Vivado Design SuiteやIntel Quartus Primeなどのベンダー固有のソフトウェアをインストールすることが含まれます。

セットアッププロセスには次のものが含まれます。

• FPGAベンダーのSDKのダウンロードとインストール
• ボードドライバーとインターフェイスの構成
• USBまたはPCIEを介してFPGAボードをホストコンピューターに接続する
• 診断ツールを使用して、ホストとFPGA間のコミュニケーションのテスト

環境の準備ができたら、既存のマイニングファームウェアをFPGAにコンパイルまたはロードする必要があります。多くの開発者は、VerilogやVHDLなどのハードウェア説明言語（HDL）を使用して、SHA-256やScryptなどの特定のアルゴリズムに合わせたカスタムマイニングロジックを記述します。

FPGAにマイニングファームウェアの実装

マイニングファームウェアをFPGAにロードするには、ハードウェア説明コードとホストマシンからの互換性のあるコントロールインターフェイスの両方が必要です。一部のコミュニティは、特にBitcoinとLitecoinのオープンソースFPGAマイニングプロジェクトを開発しています。

ファームウェアを実装する手順は次のとおりです。

• Githubのようなリポジトリからマイニングプロジェクトのクローニングまたはダウンロード
• 必要に応じてFPGAモデルと一致するためにHDLファイルを変更する
• FPGAツールチェーンを使用してデザインを合成します
• FPGAをプログラムするためにビットストリームファイルを生成します
• 点滅ツールまたはJTAGインターフェイスを使用して、ビットストリームをアップロードします

プログラミング後、 FPGAはマイニングアルゴリズムの実行を開始します。設計に応じて、UART、SPI、またはPCIEを介してホストと通信します。ホストは、マイニングプールからFPGAにワークユニットをリレーし、共有をプールサーバーに提出します。

FPGAをマイニングプールに接続します

効果的にマイニングするには、 FPGAを暗号通貨採掘プールに接続する必要があります。マイニングプールは、ハッシュパワーを集約し、寄稿した作業に基づいて報酬を分配します。人気のあるプールには、BitcoinのSlush Pool、F2pool、Antpoolが含まれ、Altcoinsにも同様のプールが存在します。

FPGAベースのマイナーをプールに接続するには：

• FPGAファームウェアがStratumやGetWorkなどの標準的なマイニングプロトコルをサポートしていることを確認してください
• プールアドレス、ユーザー名、パスワード、ポートを使用して構成ファイルまたはコマンドラインパラメーターを設定します
• FPGAと鉱業プールの間の橋として機能するホスト側アプリケーションを実行する
• ログまたはGUIツールを介して接続ステータスとハッシュ提出率を監視する

一部のFPGAマイニングの実装では、多くの場合、PythonまたはC ++でこのブリッジングソフトウェアを作成または適応させる必要があります。このコンポーネントは、JSON-RPC通信とプールとの通信を処理し、フォーマットされた作業をFPGAに送信します。

よくある質問

Q：FPGAは暗号通貨採掘に使用できますか？ A：技術的には任意のFPGAはマイニング用にプログラムできますが、十分な論理セル、メモリ、およびクロック速度を持つ人のみが効率的に機能します。 Xilinx ZynqやIntel Cycloneシリーズなどのボードは、パフォーマンスとコストの比率とコミュニティのサポートのために一般的に好まれます。

Q：FPGAマイニングは、GPUまたはASICマイニングと比較して収益性がありますか？ A：FPGAマイニングは、収益性の観点からGPUとASICの間にあります。 GPUよりも高い効率を提供しますが、一般にASICよりも効率が低くなります。必要な初期コストと技術的専門知識が高いため、収益性は電力コストと特定の暗号通貨が採掘されていることに大きく依存します。

Q：FPGAで私を採掘するには、VerilogまたはVHDLを知る必要がありますか？ A：多くのオープンソースFPGAマイニングプロジェクトはすでに存在していますが、 VerilogやVHDLなどのHDLの知識を持つことで、マイニングロジックのカスタマイズまたは最適化を支援できます。また、さまざまなFPGAボードまたはアルゴリズムにデザインをトラブルシューティングして適応させることもできます。

Q：FPGAマイナーのパフォーマンスを監視するにはどうすればよいですか？ A：パフォーマンス監視は、通常、シリアルまたはUSBインターフェイスを介してFPGAのデータを読み取るホスト側ソフトウェアを介して行われます。これらのツールは、ハッシュレート、温度、受け入れられた株などのメトリックを表示します。一部のファームウェアには、操作中にリアルタイム統計を出力する内蔵ロギング機能が含まれています。