從零搭建FPGA區塊鏈運算機——ASIC、GPU、FPGA對比
開源！開源！開源！
只分享技術！只分享技術！只分享技術！
2020年末到2021年初，區塊鏈技術被持續看好，各路英雄好漢涌入，導致游戲顯卡的需求和價格暴增，這使得我只能給新攢的電腦配一張50元亮機卡，茍且偷生，顯卡奸商們的唯利是圖，讓我和我的小伙伴憤憤不平，決定根據自身所學，使用FPGA做個區塊鏈運算機，以尋求區塊鏈運算機需求分流，顯卡價格下降的“曲線救卡”路線，或者說是一種充滿希望的嘗試，
在專案的前期，我們在網上查閱了大量的相關資料，其中更多是對區塊鏈原理科普性質的介紹，鮮有從零搭建FPGA區塊鏈運算機的技術分享，我們只好逐步摸索，制定了區塊鏈運算機三步走策略，終于歷經半年，我們逐步實作了純軟體的基于Python3的CPU區塊鏈運算機，基于FPGA的1.0區塊鏈運算機，還有現在想和大家分享的基于FPGA的2.0區塊鏈運算機（后面簡稱FPGA運算機），
三步走策略的第一步是最難的，這里主要想感謝GitHub上ricmoo大神開源的基于Python2的CPU區塊鏈運算機工程（https://github.com/ricmoo/nightminer），它很好地幫助我們了解了整個區塊鏈運算的流程，我們也將其升級到了Python3的版本，盡可能多地添加了中文注釋，并分享給大家（https://github.com/WF-2021/BTC-Miner），
我們想把整個區塊鏈運算機搭建的程序分享出來，一個是分享我們獨立做出FPGA運算機的喜悅，另一個是希望給想要了解區塊鏈，以及想要自己搭建區塊鏈運算機的朋友一些參考和交流的機會，盡可能幫助大家少走彎路，
我們FPGA運算機的硬體部分，使用Vivado2019.2開發環境，和Xilinx公司CX7A100T的FPGA實作，而軟體部分使用Python3實作，目前使用SHA-256加密演算法，可實作100MHash/s的算力，這是我們在該型號FPGA下，可實作的最高算力（也希望有大神可以提供更好的改進建議），使用Vivado2019.2進行功耗評估，其功耗約為0.5W，算力功耗比約為200MHash/sW，
同時我們也查閱了相關GPU在區塊鏈中的算力（https://technical.city/en/video/bitcoin-rating），可以看到，主流顯卡的算力雖然很高，但是功耗也很高，算力功耗比最高不會超過6MHash/sW，在這個方面，我們的FPGA運算機是主流顯卡的約33倍，具有絕對的優勢，
當然，對于使用SHA-256加密演算法的區塊鏈運算機來說，ASIC是絕對的霸主，我們以螞蟻區塊鏈運算機DR5 35T版本為例，其算力為35THash/s，功耗為1610W，算力功耗比約為21739MHash/sW，這是我們的FPGA運算機的100多倍，
綜上，從算力和功耗的角度分析，ASIC >> FPGA >> GPU，這是芯片的設計初衷所導致的，ASIC專為特定加密演算法的區塊鏈而設計，不能實作其他功能；FPGA相比于ASIC具有可編程性，犧牲了一些性能；GPU本身是做圖形處理的，只是因為核多和并行計算，才用來搭建區塊鏈，
從硬體成本的角度講，ASIC和GPU都具有很完整的產品供應鏈，性價比都很高，而FPGA在區塊鏈運算這個行業，更多是技術驗證，沒有形成完整的產品供應鏈，所以性價比要低很多，沒有任何“曲線救卡”的可能性的，但我們認為技術驗證才是FPGA的定位，所以前面才說是“一種充滿希望的嘗試”，
我們希望以多篇連載的方式分享整個區塊鏈運算機的搭建程序，一個是因為我們的業余時間都很少，另一個是我在給小伙伴講解其中的設計思路時，發現有很多問題不是一兩句能說明白的，如果我們力爭用一篇萬字長文，把演算法原理、設計思路和搭建實作都和大家說清楚是不可能的，所以也希望感興趣的朋友可以保持關注，像對區塊鏈運算非常感興趣，已經按耐不住的朋友，我們也提前將FPGA區塊鏈運算機的開源工程連接放在了這里（https://github.com/WF-2021/BTC_FPGA_MINER），它僅需符合BSD開源協議即可被二次開發，
后面我們會從區塊鏈演算法原理、FPGA設計實作（主要）、Python3上位機設計實作和集成聯調這幾方面，和大家分享，敬請期待，
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標籤：區塊鏈