L'ascesa degli ASIC: una storia passo dopo passo del mining Bitcoin

Negli ultimi dieci anni, le macchine che gestiscono la rete Bitcoin hanno subito un rapido sviluppo tecnologico.

Le attrezzature per il mining sono una caratteristica fondamentale del successo della rete Bitcoin perché queste macchine determinano se sia redditizio o meno per i minatori fare ciò che fanno, ovvero elaborare i calcoli necessari per incorporare blocchi di transazioni nella blockchain.

Sebbene in qualche modo trascurata, la storia diBitcoinle attrezzature minerarie sono anche una spiegazione fondamentale del perché l'attività mineraria si sia evoluta nel corso degli anni in un'industria multimiliardaria. L'industria mineraria continua a evolversi oggi, anche se ci sono segnali che suggeriscono che il suo sviluppo sta rallentando.

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Di seguito esamineremo la storia completa della Tecnologie del mining Bitcoin e scopriremo dove potrebbero dirigersi le prossime innovazioni.

Estrazione della CPU

Il 3 gennaio 2009, il creatore pseudonimoSatoshi Nakamoto ha estratto il primo blocco Bitcoin . Essendo l'unico minatore sulla rete Bitcoin all'epoca, Nakamoto T aveva bisogno di attrezzature specializzate per lanciare la blockchain Bitcoin . È stato in grado di creare blocchi Bitcoin utilizzando un normale personal computer.

I computer utilizzati per navigare su Internet, avviare Microsoft Word e un numero di altre innumerevoli applicazioni contengono tutti quella che viene chiamata un'unità di elaborazione centrale (CPU). Questi dispositivi controllano il modo in cui i comandi su un computer vengono elaborati ed eseguiti. A causa della mancanza di concorrenza tra i miner nei primi giorni di bitcoin, l'energia computazionale richiesta per creare nuovi blocchi e guadagnare ricompense di mining poteva essere facilmente elaborata su dispositivi CPU.

L'hardware necessario per estrarre nuove monete si è evoluto nel tempo, man mano che nuovi minatori si univano alla rete Bitcoin e iniziavano a competere per le ricompense in blocchi.

Estrazione di GPU e FPGA

La prima grande innovazione nell'hardware per il mining Bitcoin arrivò poco dopo che fu stabilito il valore di mercato per Bitcoin .

Il 22 maggio 2010, il programmatore informatico Laszlo Hanyecz ha pagato10.000 BTC per due pizze Papa John's. Le pizze valevano circa $ 25. Secondo il fornitore di dati Criptovaluta Coin Metrics, il prezzo di mercato Bitcoin è poi aumentato a luglio fino a circa 8 centesimi. Quando il prezzo Bitcoin ha raggiunto i 10 centesimi nell'ottobre 2010, è stato sviluppato il primo dispositivo di mining che sfrutta le unità di elaborazione grafica (GPU).

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A differenza delle CPU, i dispositivi GPU sono ottimizzati per eseguire una gamma ristretta di attività computazionali. Originariamente costruite per applicazioni di gioco, le GPU eccellono nel calcolo di semplici operazioni matematiche in parallelo, anziché ONE alla volta, per generare migliaia di pixel di immagini sensibili al tempo. Questi dispositivi possono anche essere riprogrammati per calcolare altre operazioni matematiche come quelle necessarie per estrarre nuovi Bitcoin.

L'innovazione del mining GPU, ovvero il mining Bitcoin su un dispositivo GPU, ha reso la produzione di blocchi Bitcoin e il guadagno di ricompense in blocchi in media circa sei volte più efficienti, secondo l'analisi condotta dal CEO della società di consulenza per il mining Navier, Josh Metnick. Per questi guadagni di efficienza, un dispositivo GPU medio costa solo il doppio del dispositivo CPU medio.

Questi miglioramenti in termini di efficienza furono rapidamente oscurati l'anno successivo, nel 2011, quando anche i field programmable gate array (FPGA) furono rimodellati per estrarre Bitcoin.

Secondo i calcoli di Metnick, gli FPGA sono in grado di calcolare le operazioni matematiche necessarie per estrarre Bitcoin due volte più velocemente della GPU di grado più elevato. Tuttavia, questi dispositivi richiedono più lavoro per essere costruiti. Gli FPGA richiedono una configurazione sia a livello software che hardware, il che significa che i dispositivi devono essere programmati per eseguire codice personalizzato, nonché progettati per eseguire tale codice in modo efficiente. È la capacità di regolare i componenti hardware su un FPGA che rende questi tipi di dispositivi meglio ottimizzati per l'estrazione Bitcoin rispetto a una GPU.

Estrazione ASIC

La terza grande innovazione nel mining Bitcoin ha probabilmente richiesto la più grande quantità di risorse dedicate, tempo e sviluppo per essere realizzata. Invece di riutilizzare i parametri software e hardware delle macchine esistenti, gli sforzi per creare una macchina completamente nuova che avrebbe estratto solo Bitcoin hanno finalmente dato i loro frutti. Nel 2013, un produttore di hardware per computer con sede in Cina chiamato Canaan creativo ha rilasciato il primo set di circuiti integrati specifici per l'applicazione (ASIC) per il mining Bitcoin .

Questi dispositivi, a differenza di CPU, GPU e FPGA, sono stati progettati fin dall'inizio per estrarre Bitcoin. Ciò significava che tutti i componenti hardware e software di questi dispositivi ASIC erano pre-progettati e ottimizzati per elaborare rigorosamente i calcoli necessari per creare nuovi blocchi Bitcoin . I guadagni di efficienza degli ASIC non potevano essere eguagliati da nessuno dei dispositivi più generici che li avevano preceduti.

Mentre Canaan Creative è stato il primo produttore di ASIC Bitcoin , altri come Bitmain e MicroBT ha anche ideato nuove versioni di dispositivi di mining Bitcoin ASIC con hardware sempre più avanzato. ONE degli sviluppi più evidenti nella Tecnologie di mining ASIC dal 2013 è stata una costante riduzione delle dimensioni dei chip. Le dimensioni dei chip ASIC che partivano da una dimensione di 130nm nel 2013 si sono ridotte notevolmente fino a raggiungere dimensioni di soli 7nm negli ultimi modelli hardware.

Senza una Tecnologie radicalmente nuova e rivoluzionaria, i minatori Bitcoin smetteranno presto di competere principalmente sulla base di hardware e attrezzature, come è accaduto nell'ultimo decennio.

L'importanza della dimensione del chip torna all'efficienza del mining. Più ampia è la superficie di un chip ASIC, più grandi sono i suoi canali di comunicazione e quindi più elettricità è richiesta per trasmettere i dati sulla sua superficie. Secondo i calcoli di Metnick, un dispositivo di mining Bitcoin ASIC oggi è 100 miliardi di volte più veloce della CPU media del 2009.

Rakesh Kumar, professore associato di Ingegneria elettrica e informatica presso l'Università dell'Illinois, ritiene che un forte fattore motivante dell'evoluzione dell'hardware di mining nel corso degli anni dalla creazione di bitcoin sia stato il crescente valore in dollari di Bitcoin, che ha reso il mining un'attività sempre più redditizia. Maggiore è il valore di mercato delle ricompense in blocchi, maggiore è il guadagno per le innovazioni nella Tecnologie di mining che aumentano i margini di profitto dei miner riducendo al contempo i costi operativi.

Il futuro del mining Bitcoin

Dal 2015, la riduzione delle dimensioni dei chip nei dispositivi di mining Bitcoin ASIC è stata più lenta e meno drastica rispetto al 2013 e al 2014. Inoltre, dal primo miner Bitcoin ASIC non c'è stata una nuova Tecnologie che abbia superato i guadagni di efficienza del mining nello stesso modo in cui il mining GPU ha fatto per il mining CPU o il mining FPGA ha fatto per il mining GPU.

"Stiamo raggiungendo limiti fondamentali", ha detto Kumar. "È un problema dell'intero settore, non solo del mining [Bitcoin], ma dell'intero settore dei semiconduttori... Abbiamo bisogno di un nuovo tipo di dispositivo".

Senza una nuova Tecnologie rivoluzionaria, i minatori Bitcoin smetteranno presto di competere principalmente sulla base di hardware e attrezzature, come è successo nell'ultimo decennio. Se l'hardware per il mining Bitcoin dovesse diventare una commodity, dove i guadagni di efficienza di ONE modello differiscono di poco da un modello più recente, i minatori saranno costretti a considerare altre aree in cui ottenere un vantaggio competitivo. Queste potrebbero rientrare nelle innovazioni nell'approvvigionamento energetico, nella pianificazione finanziaria o persino nella diversificazione dei prodotti.

Mentre l'evoluzione dell'hardware per il mining Bitcoin è stata storicamente la fonte di grandi guadagni di efficienza per i miner, questo potrebbe non essere il caso in futuro, soprattutto perché le innovazioni tecnologiche basate sull'hardware diventano sempre meno frequenti. La competizione per le ricompense del mining Bitcoin continuerà a stimolare l'evoluzione tecnologica. Tuttavia, non è chiaro quale sarà il prossimo grande balzo in avanti nella Tecnologie del mining.