Обзор FPGA — BlackMiner F1 Mini

Майнинг на FPGA переживает новый рассвет вследствие борьбы разработчиков криптовалют с ASIC-майнерами. В статье рассмотрено одно из таких устройств — Blackminer F1 Mini.

Производство оборудования для майнинга криптовалют – бурно развивающаяся отрасль, которая за относительно недолгое время существования прошла определенные этапы развития. Одним из таких этапов было использование FPGA, или ПЛИС, для создания аппаратных майнеров. Первые подобные устройства само собой предназначались, для добычи биткоина и просуществовали недолгое время, после чего были вытеснены ASIC-майнерами. Одно из подобных устройств было рассмотрено например тут.

Однако эра FPGA майнинга на этом не закончилась. За прошедшие годы существенно возросло число криптовалют, а также число алгоритмов хэширования. Производители оборудования реагируют на изменение ситуации на этом рынке, выпуская все новые и новые устройства для майнинга на базе ASIC.

Однако современные чипы ASIC создаются только под один алгоритм и при изменении алгоритма криптовалюты модифицировать чип под новый алгоритм невозможно. А подобное изменение алгоритма достаточно частое явление. Достаточно вспомнить хотя бы непрекращающуюся борьбу Monero с ASIC-майнерами, или Vertcoin, создатели которого изменили алгоритм, уведя свою монету из сферы ASIC-майнинга. В отличии от ASIC, чип FPGA обладает огромным неоспоримым преимуществом – адаптивностью и программной гибкостью, так как его можно перепрограммировать и продолжить использовать на изменившемся алгоритме.

Майнеры BlackMiner

Современные майнеры на базе FPGA можно условно разделить на две категории. К первой категории, которую условно можно назвать «для специалистов», относятся типовые FPGA платы с различными интерфейсами, для программирования и обслуживания которых необходимо обладать рядом специфических знаний. Ко второй категории, «для домашнего майнера», относятся готовые устройства с дружественным интерфейсом, настройка которых не требует дополнительных знаний.

Представителями второй категории FPGA устройств для майнинга являются устройства производства компании BlackBlock. На сегодняшний день компания производит и продает четыре модели майнеров:

  1. Blackminer F1 Mini, стоимостью 179$;
  2. BlackMiner F1-single, стоимостью 1300$;
  3. BlackMiner F1, стоимостью 2000$;
  4. BlackMiner F1+, стоимостью 2800$.

В этой статье рассматривается самый дешевый и самый простой майнер семейства BlackMiner — F1 Mini. Читая небольшое описание на сайте производителя, можно заметить фразу «No radiators and no power supply are included in order to reduce shipping cost». Это значит, что для эксплуатации изделия нужно заранее приготовить блок питания. Подойдут блоки ATX с разъемами питания видеокарт PCI-e. Однако на плате есть и разъем для обычного блока питания DC 12V, главное требование к которому — обеспечение честных 8А на выходе.

Заказ и доставка

По старой доброй традиции специально для пользователей нашего ресурса производитель подготовил скидочный код для получения скидки на F1 Mini — bits.media. Код нужно либо ввести в окне заказа, либо изначально пройти по ссылке.

Доставка в РФ осуществляется через службу «EMS Express». Использование EMS в качестве курьерской компании удобно производителю, так как другие курьерские компании в настоящее время проходят серьезный досмотр и оформление на таможне РФ. В другие страны майнер будет отправлен через UPS.

Физическое устройство и характеристики

Рассматриваемый майнер состоит из двух частей. Лицевая часть предназначена для установки охлаждения, которому ничего не должно мешать. Именно поэтому на лицевой части практически нет электронных компонентов.

В майнере используется FPGA от Xilinx семейства Kintex-7, модель XC7K325T. Это достаточно мощный и производительный чип на 326080 логических ячеек. Подробные характеристики выглядят следующим образом:

В семействе Kintex-7 данный чип относится к среднему сегменту как по своим техническим характеристикам, так и по цене.

Тыльная сторона майнера несомненно более интересна по своему содержимому.

В правой нижней части платы находится коннектор для подключения питания 12V стандарта PCI-e. Слева от него переключатель «ВКЛ-ВЫКЛ», разъем для подключения питания от DC 12V блоков и в левом нижнем углу кнопка сброса. В верхней части платы слева расположены два 4-pin разъема красного цвета, для подключения вентиляторов активного охлаждения. В центре композиции гордо красуется черная плата с белой надписью «Antminer». Многие владельцы ASIC-майнеров производства Bitmain искренне считают, что эта плата ни что иное, как контрольная панелька для Bitmain Antminer. Однако, эта черная плата — всего лишь одноплатный компьютер BeagleBon Black версии 2.5 или в простонародье BBB.

Как бы то ни было, наличие на самом одноплатнике клейма от Bitmain удивляет, однако не удивляет тот факт, что в качестве контрольной платы для майнера был использован именно BBB. Для этого одноплатника имеется достаточное количество готовых системных решений, в том числе и в открытом доступе.

Как было отмечено выше, майнер отправляется покупателям без системы охлаждения и без блока питания. В качестве охлаждения подойдет башенный кулер для семейства Intel CPU LGA115X. Для его установки на лицевой стороне платы имеются четыре отверстия. Однако обращает на себя внимание тот факт, что около чипа FPGA есть еще четыре отверстия. То есть существует возможность установить на чип небольшое пассивное охлаждение. Такое охлаждение целесообразно ставить, если планируется размещать плату в замкнутом, хорошо продуваемом корпусе.

На торце платы два сигнальных светодиода. Логика их работы стандартная, применяемая во многих ASIC майнерах. Если медленно, с частотой примерно раз в секунду моргает зеленый светодиод, то все хорошо, если красный — значит, есть какие-то проблемы.

Не рекомендуется включать майнер без охлаждения. В настройках майнера по умолчанию уже прописаны пулы и алгоритм хэширования. Поэтому при подключении питания и включении в сеть с DHCP майнер сразу начнет работу.

Программная составляющая майнера

Операционная система и программная часть майнера находятся на упомянутом выше одноплатном компьютере BeagleBon Black. В качестве операционной системы выбран Linux для ARM, тут сюрпризов нет никаких.

Не самое новое, но проверенное на многих системах ядро 3.8.13. Свободной оперативной памяти довольно много. Вообще, напрашивается вывод, что BBB для этой модели майнера хватает с избытком, и вместо него можно было взять другую плату, более дешевую.

Основные ресурсы контрольной платы расходуются на адаптированный для работы с FPGA cgminer 2.3.3. Показатель загруженности Linux систем “Load average” – 0.6 в среднем, что вполне комфортно для систем такого класса.

В списке работающих процессов можно заметить ряд программ и скриптов, которые можно видеть на майнерах производства Bitmain, например «monitor-ipsig», “montorsd”, “monitor-recobtn”, “monitorcg”. В результате можно сделать вывод о заимствовании не только контрольной платы, но и программных компонентов Bitmain.

На скриншоте выше можно заметить, что cgminer работает через программу screen и имеет имя cgminer. В консоли можно подключиться к screen и понаблюдать за работой cgminer.

К сожалению cgminer выводит в консоль не очень много статистической информации.

Структура файловой системы вполне типична для операционных систем этого типа:

Хотя если посмотреть внимательнее, можно заметить парочку незнакомых каталогов – fpgabit и sdcard, и их наличие не случайно. Данная контрольная плата управляет FPGA, которому, в свою очередь, нужны для работы так называемые «битовые потоки», или bitstreams. Для каждого алгоритма нужен свой битовый поток, а так как F1 Mini «понимает» достаточно много алгоритмов, то их может храниться во внутренней памяти майнера достаточно много. Разработчики устройства говорят о семи битовых потоках, которые можно хранить одновременно. Если память переполнена, но есть необходимость добавить новый алгоритм для майнинга, то придется самостоятельно подключаться к майнеру и удалять неиспользуемые битовые потоки.

На скриншоте выше видно, что в каталоге fpgabit находятся пять битовых потоков и пять конфигурационных файлов к ним для cgminer. Можно заметить, что сам битовый поток имеет размер порядка девяти мегабайт. Для используемой ПЛИС Kintex-7 это нормально. Для примера, размер битового потока Cyclon V — примерно четыре мегабайта.

Каталог sdcard появился только в последних версиях ПО для майнера.

Эта папка представляет собой точку монтирования внешней SD-карты и предназначена для хранения битовых потоков только одного алгоритма Odocrypt, который на момент написания статьи еще не используется. Это алгоритм, на который будет введен на DigiByte вместо Myriad-Groestl после 19 июля и который изначально сделали дружественным к FPGA. Необходимость в использовании отдельно карты памяти обусловлена изменением алгоритма хэширования каждые 10 дней. То есть, каждые 10 дней майнер должен будет менять битовый поток. Соответственно производители планируют заранее сгенерировать их определенный объем, который не поместится во внутренней памяти контрольной платы.

Майнинг

Интерфейс пользователя доступен через браузер. Как и с другими подобными майнерами, главная задача — найти устройство в сети, а затем обратиться по найденному IP-адресу с помощью браузера.

Вся основная информация приведена на стартовом экране майнера. Однако первым делом рекомендуется проследовать в настройки пула для майнинга. Выше было отмечено, что F1 Mini поставляется с прописанными в нем настройками. Поэтому на экране можно увидеть что-нибудь подобное:

Вполне возможно, что в других F1 Mini обнаружится что-либо другое, но в данном образце находились прописанные пулы для алгоритма amoveo. Полный набор доступных для майнера алгоритмов можно посмотреть и скачать на специальной странице.

На скриншоте выше представлены 18 алгоритмов, а также основная прошивка для контрольной платы – «Rootfs Linux Image». Сами алгоритмы частично универсальные — для F1 mini подходят файлы с битовыми потоками, предназначенные для старшей модели майнера F1.

В списке можно заметить алгоритмы, у которых скрыто название. Например на скриншоте выше это алгоритм Algo7. Разработчики майнера специально скрывают название некоторых алгоритмов. Как они сами уточнили, дело в том, что некоторым сообществам определенных криптовалют не нравится, когда их монету начинают добывать с помощью FPGA. Именно поэтому название некоторых алгоритмов скрывается и сообщается только покупателям устройств. Кстати, для предварительной оценки доходности майнеров разработчики предлагают ознакомиться со специальной страницей на их сайте.

К сожалению, для F1 Mini информации по доходности нет, однако общую картину представить вполне реально.

Обновление алгоритмов и файловой системы производится в одном и том же меню.

После загрузки архива с файлами алгоритма майнер автоматически перезапустится, и после этого все загруженные алгоритмы будут доступны на странице конфигурации пулов в выпадающем списке.

Включенная внизу экрана опция «Customize the fan speed percentage» с выставленным 0% жизненно необходима. Как показала практика, в текущей версии прошивки есть какая-то ошибка. Если не выставить эту опцию, то майнинг банально не стартует. Связано это с ошибкой распознавания подключенного вентилятора системы охлаждения. Однако вполне вероятно, что в других экземплярах F1 Mini данная ошибка не будет проявляться.

Тестирование майнинга F1 Mini проводилось на собственных пулах, сделанных на базе децентрализованного пула – p2pool. Подобный выбор не случаен. Стратум децентрализованного p2pool не совсем стандартный из-за особенностей самого пула. Поэтому всегда интересно проверять, насколько очередной новый майнер способен воспринимать разные интерфейсы для майнинга.

Из списка алгоритмов было выбрано три – Phi2 (монета Argoneum), Tribus (монета Denarius) и Lyra2rev3 (монета Vertcoin). Когда писалась статья, был выпущен еще один GPU алгоритм – Honeycomb (монета Beenode). Все четыре алгоритма ранее считались алгоритмами исключительно для GPU, которые показывали на них неплохую доходность. Настройку и майнинг рассмотрим на примере алгоритма Tribus.

После настройки майнера, через некоторое время появляется информация на странице «Miner Status».

На скриншоте выше показаны результаты майнинга на алгоритме Tribus. Средний хэшрейт за три дня составил 236 Mh/s, хотя на странице с описанием характеристик F1 Mini производители указывают 244 Mh/s. Небольшая разница может объясняться не очень стабильным интернет-каналом в месте размещения тестового стенда.

Энергопотребление F1 Mini при майнинге на алгоритме Tribus на частотах по умолчанию (490 МГц) составило 68.2 Вт.

Для проверки разгонного потенциала дефолтная частота 450 МГц была увеличена на 10% до 540 МГц

Энергопотребление при этом выросло с 68.2 до 73.1 Ватт, на 7.1%

При этом хэшрейт вырос с 236 Mh/s до 262 Mh/s на 11%, а температура на FPGA чипе выросла с 35 до 38 градусов, на 8.5%. Разгоном F1 Mini, как и любого другого майнера, нужно заниматься осторожно, контролируя параметры и понимая, что делаешь. В качестве обязательной рекомендации — нормальное охлаждение чипа.

Наиболее интересно сравнить эффективность майнинга на различных алгоритмах у GPU разных производителей и рассматриваемого майнера F1 Mini. Для такого сравнения были взяты озвученные выше четыре алгоритма — Phi2, Tribus, Lyra2rev3 и Honeycomb. Кроме F1 Mini майнинг проводился на AMD Vega64 и Nvidia 1060. Результаты были сведены в сравнительную таблицу

Алгоритм AMD Vega64 Nvidia 1060 F1 Mini
хэшрейт энергия хэшрейт энергия хэшрейт энергия
Phi2 11.3 Mh 220 W 5 Mh 120 W 7 Mh 70 W
Tribus 99 Mh 220 W 60 Mh 120 W 237 Mh 68 W
Lyra2rev3 98 Mh 220 W 30 Mh 120 W 20 Mh 62 W
Honeycomb 49 Mh 220 W 30 Mh 120 W 31 Mh 57 W

Полученные результаты в комментариях не нуждаются и позволяют оценить эффективность майнинга на FPGA в сравнении с GPU майнингом. Вполне логично, что разные алгоритмы имеют разную эффективность на различном оборудовании.

В заключение

В конце стоит отметить, что устройство получилось очень интересным. Реализация мультиалгоритмового майнинга на FPGA с дружественным к пользователю интерфейсом получилась достаточно неплохой.

У Blackminer большое сообщество, но сосредоточено оно в основном в Discord. В Telegram, особенно в русскоязычном сегменте, производитель не представлен. Специально для развития русскоязычного сообщества создана открытая группа.