في عام 1984، تم اختراع أول مصفوفة بوابة قابلة للبرمجة ميدانيًا (FPGA) من قبل روس فريمان، الذي شارك مع مهندس آخر، برنارد فونديرشميت، في تأسيس شركة Xilinx. أنتجت Xilinx أول مصفوفة بوابة قابلة للبرمجة ميدانيًا قابلة للتطبيق تجاريًا في عام 1985، وهي XC2064. كان XC2064 جهازًا يحتوي على 64 بوابة يسمح بالتخصيص من خلال البرمجة، دون الحاجة إلى بنية أجهزة فريدة.

قد يتم تكوين دوائر متكاملة تسمى FPGAs لتنفيذ وظائف معينة. في سياق تعدين العملات المشفرة، يمكن برمجة FPGAs لأداء أدوار مهمة في تعدين كتل العملة المشفرة. نظرًا لأنه أكثر إنتاجية ويستخدم طاقة أقل من التعدين التقليدي لوحدة المعالجة المركزية ووحدة معالجة الرسومات، فقد أصبح تعدين FPGA أكثر شيوعًا في السنوات الأخيرة.

مصفوفة البوابة القابلة للبرمجة الميدانية (FPGA)

تُعد FPGA (مصفوفة البوابة القابلة للبرمجة ميدانيًا) نوعًا من معدات تعدين العملات المشفرة التي تشترك في بعض أوجه التشابه مع ASICs، ولكن مع تمييز واحد مهم. إن FPGA عبارة عن دائرة متكاملة يمكن تكوينها وإعادة برمجتها لأداء مهام محددة، مما يجعلها أكثر تنوعًا من ASICs، المصممة لوظيفة واحدة. تتكون FPGAs من كتل منطقية قابلة للتكوين ووصلات بينية قابلة للبرمجة، ويمكن تصميمها لتنفيذ وظيفة محددة وتستخدم على نطاق واسع في مختلف الصناعات، بما في ذلك الطيران والسيارات والاتصالات.

تتميز FPGAs بتسلسل هرمي للوصلات البينية القابلة لإعادة التكوين والتي تسمح بتوصيل الكتل ببعضها البعض في تكوينات مختلفة. يمكن برمجة هذه الكتل المنطقية لإجراء عمليات اندماجية معقدة أو العمل كبوابات منطقية بسيطة مثل AND و XOR. بالإضافة إلى ذلك، تشتمل معظم كتل FPGA المنطقية على عناصر الذاكرة، بدءًا من التقلبات الأساسية إلى كتل الذاكرة الأكبر حجمًا.

تتيح القدرة على إعادة برمجة FPGAs لتنفيذ وظائف منطقية مختلفة حوسبة مرنة وقابلة لإعادة التشكيل على غرار البرامج. هذه القدرة على التكيف تجعل FPGAs خيارًا جذابًا لتعدين العملات المشفرة، حيث يمكن إعادة تكوينها بسهولة للعمل مع خوارزميات التعدين المختلفة. في حين أن FPGAs قد لا تقدم نفس مستوى الكفاءة مثل ASICs لمهام تعدين محددة، إلا أن تنوعها وإعادة برمجتها تجعلها أداة قيمة لعمال المناجم الذين يحتاجون إلى التكيف مع الخوارزميات المتغيرة أو تعدين عملات رقمية متعددة في وقت واحد.

كيف تساعد FPGAs في تعدين العملات المشفرة؟

تلعب FPGAs دورًا مهمًا في تعدين العملات المشفرة، حيث تقدم مزايا فريدة مقارنة بأجهزة التعدين الأخرى مثل وحدات معالجة الرسومات و ASICs. تكمن نقاط قوتها الرئيسية في مرونتها وكفاءة الطاقة وتوافقها مع خوارزميات التعدين المختلفة، مما يجعلها أصلًا قيمًا لعمال المناجم في عالم العملات المشفرة المتطور باستمرار.

أجهزة قابلة للتكيف لتلبية الاحتياجات المتغيرة

تتمثل إحدى المزايا الرئيسية لـ FPGAs في قدرتها على إعادة برمجتها لمختلف المهام، مما يسمح لعمال المناجم بتعديل أجهزتهم حسب الحاجة. هذه المرونة مفيدة بشكل خاص في سوق العملات المشفرة الديناميكي، حيث يمكن أن تتغير خوارزميات التعدين وعوامل الربحية بسرعة. باستخدام FPGAs، يمكن لعمال المناجم الانتقال بين العملات المشفرة المختلفة واستراتيجيات التعدين بسهولة أكبر من ASICs أو وحدات معالجة الرسومات.

كفاءة الطاقة لعمليات فعالة من حيث التكلفة

تتفوق FPGAs أيضًا على وحدات المعالجة المركزية من حيث كفاءة الطاقة، وتتفوق كثيرًا على وحدات المعالجة المركزية (CPU)، وفي حالات معينة، تتطابق أو تتفوق على وحدات معالجة الرسومات. يؤدي خفض استخدام الطاقة بشكل مباشر إلى انخفاض النفقات التشغيلية لعمال المناجم، مما يزيد من الربحية الإجمالية لعمليات التعدين الخاصة بهم. في حين أن FPGAs قد لا تقدم دائمًا أفضل أداء للحوسبة، إلا أن اقتصاد الطاقة الخاص بها يجعلها خيارًا قابلاً للتطبيق لعمال المناجم المهتمين بالتكلفة.

التوافق مع خوارزميات التعدين المختلفة

تعد قدرة FPGAs على العمل مع مجموعة واسعة من خوارزميات التعدين ميزة أخرى تميزها عن أجهزة التعدين الأخرى. يمكّن هذا التوافق عمال المناجم من تنويع محافظ التعدين الخاصة بهم وتحسين الربحية وتقليل المخاطر. توفر FPGAs حلاً متعدد الاستخدامات لعمال المناجم المهتمين باستكشاف العملات المشفرة المختلفة أو تعدين عملات متعددة في وقت واحد.

الخوارزميات والعملات التي يمكن تعدينها باستخدام FPGA

FPGAs قادرة على استخراج مجموعة متنوعة من الخوارزميات. فيما يلي بعض خوارزميات التعدين الشائعة التي يمكن استخراجها باستخدام FPGAs:

• X16R: تسمى خوارزمية التجزئة التي تستخدمها Ravencoin والعملات المشفرة الأخرى X16R. الغرض منه هو دعم اللامركزية ومقاومة تعدين ASIC. يتم تحديد عمليات التجزئة الـ 16 المستخدمة بواسطة X16R استنادًا إلى تجزئة الكتلة السابقة.

• CryptoTonight: تستخدم Monero والعملات المشفرة الأخرى تقنية التجزئة المرتبطة بالذاكرة المعروفة باسم CrypTonight. الغرض منه هو دعم اللامركزية ومقاومة تعدين ASIC. بفضل بنية الذاكرة الصلبة المميزة، تستهلك CrypTonight الكثير من الذاكرة لتنفيذ عمليات التعدين.

• Equihash: تستخدم Zcash والعملات المشفرة الأخرى خوارزمية التجزئة المتعطشة للذاكرة Equihash. الغرض منه هو دعم اللامركزية ومقاومة تعدين ASIC. نظرًا لتصميمها المميز للذاكرة الصلبة، تحتاج Equihash إلى الكثير من الذاكرة لتشغيل عمليات التعدين الخاصة بها.

• Scrypt: Scrypt هي طريقة تجزئة للعملات المشفرة مثل Litecoin وغيرها التي تتطلب الكثير من الذاكرة. الغرض منه هو دعم اللامركزية ومقاومة تعدين ASIC. نظرًا لبنية الذاكرة الصلبة المميزة، يستهلك Scrypt الكثير من الذاكرة لتشغيل عمليات التعدين.

أفضل FPGAs للتعدين في عام 2023

1. Digilent Nexys A7-100T: لوحة FPGA مناسبة للمتعلمين والمتحمسين، تتميز بـ Xilinx Artix-7 FPGA، مما يوفر توازنًا جيدًا بين الأداء والقدرة على تحمل التكاليف.

2. ALINX AX7020: تعتمد لوحة FPGA هذه على Xilinx Zynq UltraScale+ MPSoC، مما يوفر مزيجًا من نوى معالج ARM والمنطق القابل للبرمجة، مما يجعلها خيارًا متعدد الاستخدامات للتعدين والتطبيقات الأخرى.

3. Digilent Basys 3 Artix-7: لوحة FPGA للمبتدئين مصممة للطلاب والهواة، وتتميز بـ Xilinx Artix-7 FPGA، مما يوفر خيارًا ميسور التكلفة لأولئك الذين يتطلعون إلى تجربة التعدين باستخدام FPGAs.