FPGA. Разбираемся, как устроены программируемые логические схемы и чем они хороши

Майнинг криптовалюты не теряет актуальности в 2020 году. Существует много видов и моделей оборудование, которые помогают добывать биткоины и другие валюты

 

Большое количество оборудования для майнинга стало неактуально в 2018 году. Но это не означает, что майнеры смирились с таким раскладом, — начали появляться анонсы устройств, повышающих хешрейт видеокарт и асиков. Возможность заработать на продаже таких девайсов не упустили и самые крупные компании. Данный материал поможет разобраться, действительно ли ускорители для майнинга вернут актуальность старому оборудованию.

INFO

FPGA расшифровывается как field-programmable gate array, по-русски — программируемые пользователем вентильные матрицы, ППВМ. В более общем случае они называются ПЛИС — программируемые логические интегральные схемы.
С помощью FPGA можно в буквальном смысле проектировать цифровые микросхемы, сидя у себя дома с доступной отладочной платой на столе и софтом разработчика за пару килобаксов. Впрочем, есть и бесплатные варианты. Заметь: именно проектировать, а не программировать, потому что на выходе получается физическая цифровая схема, выполняющая определенный алгоритм на аппаратном уровне, а не программа для процессора.

Работает это примерно так. Есть готовая печатная плата с набором интерфейсов, которые подключены к установленной на плате микросхеме FPGA, вроде крутой платы для дата-центра или отладочной платы для обучения.

Пока мы не сконфигурируем FPGA, внутри микросхемы просто нет логики для обработки данных с интерфейсов, и потому работать ничего, очевидно, не будет. Но в результате проектирования будет создана прошивка, которая после загрузки в FPGA создаст нужную нам цифровую схему. Например, так можно создать контроллер 100G Ethernet, который будет принимать и обрабатывать сетевые пакеты.

Важная особенность FPGA — возможность реконфигурации. Сегодня нам нужен контроллер 100G Ethernet, а завтра эта же плата может быть использована для реализации независимых четырех интерфейсов 25G Ethernet.

 

Читайте также:  Иммерсионное жидкостное охлаждение для ультраплотных ЦОД

 

Существуют два крупных производителя FPGA-чипов: Xilinx и Intel, которые контролируют 58 и 42% рынка соответственно. Основатели Xilinx изобрели первый чип FPGA в далеком 1985 году. Intel пришла на рынок недавно — в 2020 году, поглотив компанию Altera, которая была основана в то же время, что и Xilinx. Технологии Xilinx и Altera во многом схожи, как и среды разработки. Чаще я работал с продуктами компании Xilinx, поэтому не удивляйся ее постоянному упоминанию.

FPGA широко применяются в разных устройствах: потребительской электронике, оборудовании телекома, платах-ускорителях для применения в дата-центрах, различной робототехнике, а также при прототипировании микросхем ASIC. Пару примеров я разберу чуть ниже.

Также рассмотрим технологию, которая обеспечивает аппаратную реконфигурацию, познакомимся с процессом проектирования и разберем простой пример реализации аппаратного счетчика на языке Verilog. Если у тебя есть любая отладочная плата FPGA, ты сможешь повторить это самостоятельно. Если платы нет, то все равно сможешь познакомиться с Verilog, смоделировав работу схемы на своем компе.

Майнеры

В любой традиционной денежной системе правительства печатают фиатные деньги — контролируют эмиссию банкнот и монет через центральные банки.

В сфере криптовалют нет никакого центрального органа, регулирующего денежную массу и процесс эмиссии цифровой валюты. Для этого необходимы майнеры, которые отвечают за подтверждение транзакций между пользователями. За свою работу они получают вознаграждение в цифровых монетах. Это позволяет объединить сразу два процесса в один — поддержание работы сети и эмиссию новых токенов в обращение.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями: