Собираем асик своими руками

Хотя в последнее время наблюдается снижение обменного курса биткоина, популярность майнинга этой крииптовалюты растет. Многие граждане вкладываются собственные средства, закупая оборудования за рубежом. Между тем, некоторые майнеры задаются вопросом о том, можно ли самому собрать «АСИК-майнер».

Несмотря на то, что ASIC можно приобрести в готовом виде, самостоятельная сборка ASIC для майнинга может быть экономически выгодным вариантом для тех, кто привык к проектам DIY.

Продумайте архитектуру будущего ASIC

Прежде чем приступить к процессу сборки, вам необходимо изучить и выбрать архитектуру ASIC, соответствующую вашим требованиям. На рынке доступно множество различных ASIC, каждая из которых имеет свои собственные спецификации и показатели производительности. Вам следует поискать вариант, который имеет высокую скорость хэширования, низкое энергопотребление и совместим с выбранной вами криптовалютой. Кроме того, вам следует учитывать стоимость компонентов, а также наличие запасных частей и поддержки клиентов.

Соберите необходимые компоненты

После того как вы выбрали архитектуру, вам нужно собрать все необходимые чипы и компоненты для его сборки. Обычно машина включает в себя чипы от Antminer, Avalon, блок питания, вентилятор или систему охлаждения, материнскую плату, центральный процессор, постоянную и оперативную память. Убедитесь, что все компоненты совместимы друг с другом.

Установите материнскую плату и процессор

Первым шагом в сборке является установка материнской платы и центрального процессора. Обычно это подключение процессора к материнской плате и закрепление его на месте.

Установите оперативную память и хранилище

Далее вам необходимо установить оперативную память и накопитель. Для этого требуется подключить оперативную память к материнской плате и установить запоминающее устройство (SSD или жесткий диск) в соответствующий отсек для дисков. Опять же, обязательно внимательно следуйте инструкциям производителя и дважды проверьте, все ли установлено правильно.

Установите блок питания

Источник питания является важнейшим компонентом вашей настройки ASIC, поскольку он обеспечит необходимую мощность для работы всех компонентов. Выберите источник питания, мощность которого достаточна для нагруженной работы установки. Вам также необходимо будет подключить источник питания к материнской плате и другим компонентам с помощью соответствующих кабелей.

Установите систему охлаждения

При добыче криптовалют выделяется много тепла, поэтому важно иметь хорошую систему охлаждения, чтобы предотвратить перегрев вашего ASIC. Обычно это установка вентилятора или другой системы охлаждения для отвода тепла, выделяемого ASIC и другими компонентами.

Установите программное обеспечение

Как только все остальные компоненты будут на месте, вы сможете установить необходимое для работы ASIC программное обеспечение.

Тестирование и устранение неполадок

Прежде чем приступить к майнингу, вы должны протестировать свою настройку и убедиться, что все работает так, как ожидалось. Возможно, вам потребуется устранить любые возникающие неполадки, такие как аппаратные конфликты, ошибки программного обеспечения или проблемы с подключением. Как только вы будете уверены, что все работает правильно, вы сможете приступить к майнингу.

Следуя этим шагам, вы можете собрать свой собственный ASIC и начать майнинг криптовалюты в кратчайшие сроки.

Разработка микросхем дело сложное, дорогое и долгое. И цена любой ошибки крайне велика. После изготовления кристалла патчами и обновлениями уже ничего не исправить. Поэтому к проверке проектируемых схем на этапе разработки подходят особенно скрупулёзно. Для каждого функционального блока пишутся блочные тесты во всех рабочих и не рабочих режимах. После интеграции блока в общую схему проводятся системные тесты, как этот блок работает составе системы. Все тесты постоянно крутятся в регрессионном тестировании. Даже есть неформальный признак более менее приемлемого уровня тестирования – когда объем кода тестов в 10 раз больше объема кода тестируемого блока. Но все эти тесты не дают ощущения, что схема жизнеспособна, так как любое моделирование это поведение схемы на протяжении сотен миллисекунд максимум. А в жизни схема должна отработать сотни тысяч часов. Однажды я искал сбой, когда на 1 Гбайт переданной информации терялись 1 или 2 байта и никакие функциональные тесты эту проблему не обнаруживали. И проявлялась эта ошибка только на FPGA прототипе будущей микросхемы. О том какие прототипы делали мы и что вообще твориться в мире расскажет эта статья.

Прототипирование будущих микросхем на FPGA это единственный способ проверить как работает схема на реальных задачах в более менее реальном масштабе времени. Прототип позволяет отладить софт, получить первоначальные характеристики производительности и многое другое. Современные FPGA обладают достаточно большим объемом ресурсов для этих задачи. Например, вы можете сами на плате с FPGA за 300$ реализовать полноценный компьютер с процессором Intel 8086.

2004 год

К сожалению самого первого прототипа в залежах нашего шкафа со скелетами найти не удалось, но это была небольшая платка на базе Xilinx Spartan3-400 (XC3S400). 400 означает число тысяч эквивалентах вентилей, которые доступны разработчику для создания своей схемы. Цена платки составляла примерно 50$ и позволяла реализовать в ней простой 8-ми битный микроконтроллер со всей памятью и на частоте 40 МГц. Прототипирование заключалось в том, что разработанный микроконтроллер на ней поморгал светодиодом.

2005 год

Специальная плата для прототипа уже разрабатывалась не как эксперимент, а как осмысленный этап проекта. Применялась уже FPGA Xilinx Spartan3-1000. Т.е. нам уже был доступен 1 млн вентилей, и проектируемый микроконтроллер работал на своей макимальной частоте 48 МГц. И именно на этой плате я ловил те самые 2 потерянных байта на гигабайт. Цена платы составляла примерно 200$.

2007 год

Для нового 32-х разрядного микроконтроллера было очевидно, что 1 млн вентилей может и не хватить. По этому была разработана новая плата на базе Xilinx Spartan3-5000, благодаря которой стало доступно уже 5 млн вентилей. Цена платы составила примерно 500$ и на долгое время эта плата стала основной для прототипирования новых разработок. На ее базе проверялись не только микроконтроллеры, но и различные специализированные микросхемы. Проектируемые микроконтроллер в FPGA работал уже на пониженной частоте в 20 МГц, хотя потом в кремнии работали на частотах 100 МГц и даже 150 МГц.

Прототип 32-х битного микроконтроллера:

Прототип видеокарты (к сожалению в жизнь проект так и не пошел, но готовый RTL ждет своего часа):

Прототип 4-х потового Ethernet коммутатор с встроенными приемопередатчиками:

2010 год

При разработке двухъядерного микроконтроллера (32-х битный RISC + 16 битное DSP ядро) мы наконец дошли до уровня, когда 5 млн было уже мало. Но реализация в FPGA различных усеченных конфигураций будущей микросхемы позволила проверить ее функционирование. Например, реализовывали два ядер (RISC+DSP) и с усеченным набором периферии или же одно ядро(RISC), но зато вся периферия.

2012 год

Новый проект потребовал новой платы, так как требуемый объем внутренней памяти для нового 32-х разрядного DSP ядра уже превосходил доступный объем в самой большой FPGA Spartan. Пришлось переходить на более дорогие и сложные ПЛИС. Время проекта было ограничено, и решили найти уже готовое решение. Выбор пал на плату от INREVIUM c самой большой на то время FPGA Xilinx Virtex-6 XC6VLX760.

И хотя число эквивалентный вентилей увеличилось всего до 8 млн, зато объем встроенной блочной памяти увеличился с 2 Мбит до 25 Мбит.
Выбор так же скорее всего определило то, что на сайте немецкого представительства в кэше Google сохранилась стоимость платы, и мы знали что она будет стоить 18К$ до подписания всяких NDA. А при стоимости только одной микросхемы FPGA в 15 тыс $ это снимало любые вопросы о разработке собственной платы. Серийные платы для таких больших FPGA обычно стоят либо столько же сколько и сами FPGA либо немного дороже.
Приобретение платы тоже доставило много интересных знаний, так например наш локальный дистрибьютор был убежден, что эта плата стоит 40K$ c учетом доставки, и вообще он очень рискует при 100% предоплате с нашей стороны. В конечном счете было приобретено 3 таких платы без посредников и сейчас они применяются для прототипирования наших DSP процессоров

2013 год

Для нового 32-х битного специализированного микроконтроллера было решено все же попробовать сделать свою плату. Во-первых, разработчики модулей на FPGA должны развиваться и не бояться применять микросхемами, которые дороже их личных автомобилей, а во-вторых у одного из дистрибьюторов завалялись на складе несколько Virtex-6 XC6VLX550Т и он предлагал их с большим дисконтом. FPGA LX550Т это на одну ступень меньше чем LX760 (примерно на 30% меньше вентилей), но зато конечная цена плат с учетом разработки составила всего около 8К$. Таких плат было собрано 6 шт. Раздавать их заказчикам мы не планировали, а организовали для разработчиков доступ к ним через интернет. В плате было реализовано много интересных решений. Например, файлы прошивок грузились на плату как на MassStorage Device в специальную SD карту, и потом уже из нее загружались в FPGA. Всего на карте может быть до 10 различных прошивок, и через специальную программу управления можно выбрать какую из них использовать в данный момент. Так же реализованы различные защиты «от дурака», что бы случайно не спалить дорогую микросхему. Все это позволяет работать с этими платами удалено, безопасно и доверять их даже студентам. Проектируемый МК в FPGA работал на частоте 40 МГц.

Сама плата (прототип специализированного двухъядерного 32-х битного микроконтроллера):

Прототип специализированной микросхемы для датчиков преобразования угол в код:

К сожалению в данной плате есть несколько недостатков: выбраны «дурные» разъемы для подключения дополнительных модулей, но это пол беды, забыли сделать крепежные отверстия возле разъемов, и модули держатся фактически только в разъемах. Так же что бы получить доступ к некоторым элементам управления основной платы приходится фигурно вырезать модули расширения.

Отечественный опыт

А что же другие разработчики заказных микросхем? Например МЦСТ при прототипировании СБИС 1891ВМ6Я (R-1000, четырёхъядерный процессор с 64-битной архитектурой SPARC v.9) использовала специализированную плату с 10 FPGA Altera Stratix II ( 4 х EP2S180 + 5 x EP2S130 + 1 x EP2S90). Общий объем логических вентилей системы можно оценить в 20 млн.

Сейчас одна микросхема EP2S180 стоит около 8К$. Так что стоимость только микросхем FPGA в прототипе превышает 50К$.
Для прототипирования процессора Эльбрус-4C+ потребовалась уже 21 микросхема Altera Stratix IV EP4SE820 и с суммарным объемом в 100 млн. вентилей (хотя сам МЦСТ приводит цифру в 750 млн) и стоимостью около 200К$. При этом рабочая частота прототипа 9 МГц.

Зарубежный опыт

Сейчас специализированные решения для FPGA прототипирования предлагают компании специализирующиеся на разработке средств САПР для микроэлектроники, хотя пригодные для прототипирования модули можно найти и у других компаний. FPGA прототипы есть у Intel и IBM, но их характеристики не афишируются, и становятся известны широкому кругу, только тогда, когда прототип уже моральна устарел.

Cadence предлагает специальную Rapid Prototyping Platform построенную на базе FPGA Altera Stratix-4 EP4SE820. В минимальной конфигурации платформа состоит из двух (c суммарным объемом в 10 млн вентилей), в максимальной из шести FPGA (c объемом до 30 млн вентилей). Цена одной микросхемы EP4SE820 сегодня ~10К$.

Новая система от Cadence носит название Protium и стоится на базе Xilinx Virtex-7 XC7V2000Т и позволяет реализовать от 25 млн на двух FPGA до 100 млн вентилей на восьми. Стоимость одной микросхемы XC7V2000Т сейчас около 20К$. Т.е. в полной комплектации Protium будет стоить не менее 160К$.

Компания Aldec помимо средств разработки так же предлагает платформу для FPGA протоипирования HES-7.

На одной плате расположено до шесть FPGA Xilinx Virtex-7 XC7V2000Т или UltraSacle XCVU440. В случае реализации модуля на базе FPGA UltraSacle XCVU440 суммарное число вентилей достигает 158 млн. С помощью дополнительной платы можно собрать в единый модуль 24 микросхемы FPGA и получить 633 млн вентилей. Стоимость одной микросхемы XCVU440 сейчас 49К$. А максимальная суммарная стоимость всех FPGA переваливает за 1М$.

Synopsys имеет наверное наибольший опыт в разработке платформ для FPGA прототипирвоания. Ранние их модели строились на базе FPGA Virtex-6 (HAPS-60), затем Virtex-7 (HAPS-70). Последняя их разработка HAPS-80 в одном модуле содержит от одной до четырех FPGA Xilinx UltraScale XCVU440.

Готовые модули можно объединять в единую стойку. И в этом случае суммарный объем составляет рекордные 1,6 млрд вентилей.
При использовании одной FPGA максимальная частота до 300 МГц, при использовании соседних в одном модуле до 100 МГц, при использовании нескольких модулей частота снижается до 30 МГц.

Таким образом, имея примерно 3,5М$ на приобретение FPGA вы сможете собрать платформу пригодную для прототипирования Intel Xeon E7. Ну или подождать 20 лет, когда FPGA такого объема подешевеют до пары сотен долларов.

Только зарегистрированные пользователи могут участвовать в опросе. Войдите, пожалуйста.

А пока можете предположить сколько будет стоит топовая FPGA Altera Stratix 10 GX/SX 5500?

от 20К$ до 40К$

от 40К$ до 80К$

Проголосовали 154 пользователя.

Воздержались 87 пользователей.

Самостоятельная сборка ASIC

Выше описаны основные компоненты фабричных устройств. Соответственно, чтобы собрать «АСИК», необходимо сначала раздобыть это аппаратное обеспечение. Алгоритм действий выглядит следующим образом:

Так выглядят основные этапы сборки собственного «АСИКа». Однако во время их выполнения могут возникнуть определенные трудности, поэтому следует рассмотреть каждый этап по отдельности.

Как уже было сказано, микросхемы являются центральной частью подобных устройств. Именно они отвечают за добычу криптовалюты, и именно их сложнее всего достать. Существует несколько способов приобретения чипов:

В свободной продаже найти чипы сложно. Трудности также возникнут и в том случае, если майнер решит заказать схемы у изготовителя. Многие современные производители предоставляют такую возможность. Проблема заключается в том, что обычно продавцы готовы отгрузить только большое количество чипов, то есть они не осуществляют поштучную продажу этих устройств. Если гражданину все же удалось раздобыть необходимое оборудование, его нужно прикрепить к плате. Можно также приобретать сразу целые платы (с уже вмонтированными чипами), однако в таком случае стоимость покупки будет более высокой.

Также необходимо учесть еще один важный нюанс. Сегодня существует два вида чипов. Один используется для работы с алгоритмом scryp, другой – «SHA-256». Эти алгоритмы используются разными криптовалютами, поэтому необходимо точно подобрать подходящий чип. Для майнинга биткоинов используются устройства, работающие с алгоритмом «SHA-256».

Микросхемы не будут работать без программного обеспечения. Поэтому для сборки собственного «АСИКа» необходимо найти подходящее программное обеспечение и блок питания. С этим могут возникнуть определенные проблемы. Дело в том, что изготовители «АСИКов» поставляют необходимые компоненты в комплексе с самим ПО.

Если же гражданин покупает отдельные чипы, изготовитель вряд ли предоставит ему также и программное обеспечение. Поэтому придется заняться поисками необходимо продукта на вторичном рынке, что сопряжено с определенными трудностями.

«АСИКи» в разы продуктивнее видеокарт. Современные устройства более чем в десять раз превышают флагманские модели по производительности. Поэтому они пользуются такой популярностью. Однако увеличение производительности привело к увеличению энергопотребления.

В среднем подобные устройства потребляют в 3 раза больше электроэнергии, нежели видеокарты. Поэтому необходимо найти качественную сеть, к которой можно будет подключить собранное устройство.

После того как все детали будут готовы, их необходимо объединить и поместить в корпус. Если последний элемент будет изготавливаться вручную, следует сделать в нем отверстия для вентиляции. Потребуется также установить сам вентилятор. Рекомендуется подбирать мощные устройства, в противном случае схемы могут перегореть.

После того как все будет собрано, можно подключать устройство к сети и начинать майнить биткоины. Однако рекомендуется устанавливать «АСИКи» в нежилых помещениях. Они выделяют много тепла, а в случае использования нескольких устройств – сильно шумят.

Устройства для добычи биткоинов

Первоначально добыча биткоинов проводилась при помощи видеокарт. Процессоры данных устройств подходили для решения задач и давали неплохую прибыль своим владельцам (центральные процессоры изначально не справлялись с данной задачей). Однако рост популярности биткоинов привел к постепенному снижению продуктивности устройств, в связи с чем появлялись специальные майнинг-фермы. Это устройства, состоящие из нескольких видеокарт (в некоторых случаях – нескольких десятков). Они отличаются повышенной мощностью и энергопотреблением.

Поскольку требования к аппаратуре возрастали, со временем даже ферм стало недостаточно для добычи большого количества биткоинов. Кроме непосредственно самих видеокарт, электроэнергию в фермах используют также специальные вентиляторы, предназначенные для охлаждения. Как следствие, усложнение процесса добычи в комплексе со скачками курса привело к тому, что во многих случаях майнинг-фермы ставали убыточными. Тем более, если учесть тот факт, что на рынке еще в 2012 году появились устройства, единственным предназначением которых стал майнинг криптовалют.

Речь идет о так называемых ASIC-майнерах. Впервые они были представлены публике в 2012 году компанией BFL. Это высокопродуктивные устройства, аппаратное обеспечение которых настроено исключительно на майнинг криптовалют. Благодаря этому «АСИК-майнеры» сейчас являются основным оборудованием, используемым для добычи виртуальной валюты.

На что нужно обратить внимание

При подборе отдельных элементов необходимо сразу ориентироваться на то, что должно получиться после сборки устройства. При этом нужно обратить внимание на 4 основных фактора:

Также следует учесть, что браться за сборку рекомендуется только в том случае, если майнер разбирается в электронике. Без наличия элементарных знаний в данной сфере можно не только испортить приобретенное оборудование, но и причинить существенный вред посторонним предметам (неправильно собранное устройство может нанести вред домашней электросети, что чревато возгоранием).

Таким образом, перед тем как сделать «АСИК-майнер» своими руками, необходимо тщательно взвесить все за и против. Если гражданин настроен решительно, следует запастись терпением, поскольку поиск нужных компонентов может занять довольно много времени. Даже на самодельное устройство придется потратить большую сумму средства. Микросхемы, являющиеся ядром устройства, продаются по высоким ценам и производятся за границей. В некоторых случаях покупка готового «АСИКа» будет более выгодной.

https://youtube.com/watch?v=c0A7m8_9m44%3Fenablejsapi%3D1%26autoplay%3D0%26cc_load_policy%3D0%26cc_lang_pref%3D%26iv_load_policy%3D1%26loop%3D0%26modestbranding%3D0%26rel%3D1%26fs%3D1%26playsinline%3D0%26autohide%3D2%26theme%3Ddark%26color%3Dred%26controls%3D1%26

Внутреннее устройство

«АСИКи» стали решением проблемы усложнения добычи биткоинов. Поскольку сегодня мощностей персонального компьютера недостаточно для заработка, многие компании предлагают майнерам использовать специальные устройства. Фактически, «АСИК» – интегральная схема, предназначенная для решения конкретной задачи, коей является добыча криптовалюты.

Сегодня существуют разные виды устройств: домашние и профессиональные, большие и малые. От аппаратного обеспечения конкретного «АСИКа» зависят как его производительность, так и потребление электроэнергии. Компонентами всех «АСИКОВ», вне зависимости от типа и компании изготовителя, являются следующие элементы:

Только ознакомившись с конструкцией, можно понять, как собрать «АСИК» для майнинга своими руками. Обычно такие устройства имеют небольшой размер (несколько десятков сантиметров по каждому измерению). Габариты будут больше, если гражданин решит создать целую майнинг-ферму из «АСИКов».