GPO:ProgPoW如何抵御ASIC？开发团队IfDefElse为你解答_MCCXF PROJECT

在获得一些主流媒体的关注之后，ProgPoW开发团队IfDefElse收到了许多算法方面的提问，他们对其中几个常见问题做出了解答。经原文作者的同意，矿视界对此进行了翻译报道。1问:在以太坊治理方面，你们的立场是什么？答：暂无立场，我们觉得许多问题应该留给社区来回答，比如是否或者说何时采用ProgPoW。我们负责提出新的算法，并乐意回答与之相关的技术性问题。2问：ProgPoW从何而来？答：IfDefElse是分析和优化PoW算法的一个小团队。我们观察到ETH社区一再要求使用一种新的PoW算法，在这种算法中，专业的ASIC矿机和常规硬件设施比起来，优势不大。眼看着诸多算法在ASIC矿机面前不堪一击，实在令人心痛，每次新的ASIC矿机问世都会让整个ETH社区陷入沮丧。于是在2018年春天里的一天，我们就有了通过修改Ethash算法，使其达到GPU挖矿预期效果的想法。初步编辑好该算法后，我们把它放到了GitHub公共版块上进行研发和微调。3问：谁对ProgPoW进行了测评？答：在一次收集算法使用反馈的过程中，我们幸运地收到了来自以太坊基金会工程师，以太坊核心研发工程师，NVIDIA工程师和AMD工程师的反馈邮件。NVIDIA和AMD工程师都对该算法作出了总体正面的评价。值得一提的是，有两处算法的更新优化是基于社区成员mbevand和Schemykh的评价作出的。4问：AMD作何反应？答：AMD的回应解决了两大疑虑：如果用ProgPoW算法替代EthashPoW算法，难道ASIC矿机厂商就没办法迅速研究开源代码并制造专门ASIC矿机吗？ProgPoW算法会不会让GPU矿工挖以太难上加难？AMD一位工程师给出了肯定回答，理论上是可以针对ProgPoW造新的ASIC矿机，但这需要制造方有专门的GPU知识背景，尤其是内存控制器技术。不仅如此，他们还表达了对缓存大小的担忧。他们在邮件中提到，不论缓存是8KB还是16KB，AMD和NVIDIA在性能上无大差别。但在32KB和64KB时就可能会对两种GPU厂商架构产生重大影响，在Polaris和Vega上也会存在不兼容性。根据他们的反馈，我们把PROGPOW_CACHE_BYTES的大小设置为16KB。5问：NVIDIA作何反应？答：NVIDIA工程师大体同意我们的方法。他们说，该算法用运算填补了内存访问间的漏洞，而不是让GPU像高贵的内存控制器一样无所事事地闲置在那。他们主要的担忧是，如果算法里增加太多随机运算，最后会变成受计算限制，而非受存储限制。如此一来，为受计算限制算法打造的ASIC矿机可能会获得更大的效率和增益。根据他们的反馈，我们微调了PROGPOW_CNT_CACHE和PROGPOW_CNT_MATH以保证该算法对当下大部分GPU仍保有受存储限制。6问：如果ProgPoW是在主回路上调用模并使用kiss99()写法来选择随机指令，那么针对这一算法设计的ASIC矿机难道不会更加高效吗？答：这是第一次查看该算法时常会有的误区。事实上，在主回路上模和kiss99()写法的调用，是由CPU计算并以此生成一个随机程序，然后再由CPU进行编译的。GPU负责的是执行优化代码，而这些代码已经解决了执行何种指令和使用何种混合状态的问题。正如Alexey所言，ProgPoW每50个区块生成一次源代码。生成程序示例请见：kernel.cu.我们也将在标准中作进一步说明。7问：为了编译生成的源代码，矿工需要安装AMD或者NVIDIA软件开发工具包吗？答：不需要。AMD和NVIDIA的驱动中包含OpenCL，DirectX和Vulkan编译器。对于CUDA来说，二进制内核文件会和小部分软件开发工具包一起分配。8问：ProgPoW算法有GPU架构上的偏好吗？答：没有，ProgPoW算法的设计初衷就是尽可能地保证公平性。OpenCL和CUDA在执行上并无差异，16KB大小的缓存在这两种架构上都能顺畅运行。我们避免了只在一个架构上进行16位或24位运算，无论是AMD编入索引的寄存器文件，还是NVIDIA的LOP3，所有的操作都得到了跨代体系架构的良好支持。用ProgPoW算法的GPU在挖矿工作负载中的性能也将反映该GPU的平均游戏性能。9问：为什么经过大量修改VBIOS的GPU，在Ethash和ProgPoW之间的速度差反而比预期慢2倍以上了？答：ProgPoW读取每哈希的内存是Ethash的两倍，因此预期哈希率为1/2。我们之前报告的所有调优和样本哈希率都是在以正常频率运行的GPU上面完成的。为降低核心频率而大量修改VBIOS将会导致矿机运行该算法时受计算限制，而非受存储限制。如果用户需要更换到新算法，VBIOS的修改与调优将需要重新进行。10问：你们能讲讲EthashASIC矿机如何比GPU矿机效率高出两倍吗？Ethash算法只需执行3个组件：高带宽存储器Keccakf1600引擎微型计算核心FPGA的数据表明，Keccak计算所耗费的功率几乎可以忽略不计。我们估计，在执行Ethash算法时，大约只有1/2的GPU功率花在了内存访问上。而EthashASIC矿机的Keccak和计算核心的功率可以忽略不计，其功率主要消耗在内存访问上，所以GPU在挖矿效率上还有两倍的改进空间。当前Ethash挖矿硬件快速摘要：

除TitanV，所有数据均来自whattomine.com和asicminervalue.com。第一代EthashASIC矿机，比特大陆的AntminerE3和GPU矿机相比没有任何效率上的优势。这是因为它的DDR3内存比GPU矿机的GDDR内存功耗更高。据我们所知，尚未发布的InnosiliconA10ETHMaster据说在效率上会有更优表现。因为Innosilicon在该系列矿机上使用了GDDR6IP技术，这将使得它的效率可以达到目前最高效挖矿GPURTX2070的两倍。11问：HBM的实用性如何？答：我们最初的算法评估是使用同种内存类型进行同标准比较的。HBM功耗低，但价格贵，就显得不够实用。举个例子，带有HBM的NVIDIATitanV比起A10ETHMaster，效率上仅逊色一点，但成本高达3,000美元，明显没有实用性。带有HBM的AMDVega卡价格倒是合理，但又因为一些原因它的算力只能达到175KH/s/W。Vega效率受何限制我们尚不确定，增加访问大小能够明显改善这一情况但Vega显卡的功耗仍然过高。我们期待刚刚宣布的双倍带宽AMDRadeonVII显卡能在效率上有显著改善。我们预估HBM的功率约为GDDR6的一半，如果使用HBM制造昂贵的EthashASIC矿机，算力将超1MH/s/W，这效率大约是市面上常规GPU的4倍。12问：ProgPoWASIC能有多高效率？答：ProgPoW旨在大幅减少专用ASIC矿机的效率增益。该算法执行需满足如下组件：高带宽存储器Keccakf800引擎大型寄存器文件高吞吐量SIMD整数学高吞吐量SIMD缓存Keccak容量变小，因此它在GPU上的功耗也已经可以忽略不计了。这么一来，ASIC矿机在降低功耗方面的优势也将不复存在。为了执行随机序列，ProgPoWASIC矿机需要执行和GPU上的计算核心非常相似东西。所有SIMD的寄存器访问、数学运算和缓存访问都需要类似GPU的运行环境。没错，ProgPoWASICISA能够通过精确设计，使之匹配ProgPoW算法，例如删除浮点、增加显式merge()等操作。然而这种专业化只会提供少量的边缘效益，而不是数量级的收益增加。乐观来说，我们假设精心设计的ProPoWASICISA可以移除1/4计算核心功耗。由于GPU内核在执行ProPoW时要活跃得多，我们估计内存接口大约消耗GPU功率的1/3。那么使用GDDR的PropPoWASIC矿机相对功耗则为：1/3(内存)*1+2/3(计算)*3/4=5/6优势为1.2倍若使用HBM，则ProgPoWASIC矿机的相对功耗则为：1/3(内存)*1/2+2/3(计算)*3/4=2/3优势为1.5倍13问：能在FPGA上运行ProgPoW吗？答：首先，在FPGA上运行ProgPoW存在实际问题。因为随机程序每12.5分钟更改一次，因此需要经常编译和加载新的比特流。完成此任务的工具和设施基本上不存在。就算忽略这个问题，ProgPoW也不能很好的映射到FPGA，FPGA对于计算密集的算法(如Keccak或Lyra)行之有效。通过将多个操作封装到单个时钟周期中，同时运行多个操作，这些算法可以显著地提高性能和降低功耗。ProgPoW算法循环有许多在序列中交错的缓存读取，这极大地减少了可以打包到单个时钟周期或并行运行的操作。在ProgPoW算法下，FPGA的打包操作既降低了挖矿硬件的性能，又增加了信息通道的长度。因为大型的混合状态，增加的信息通道长度也成了一个问题。如果沿每个信息通道阶段性地复制此大混合状态，则会浪费大量电能。当然，我们也可以把混合状态存储在寄存器文件中，让FPGA的计算核心看起来很像ASIC或GPU，但那样做的话，FPGA的运算效率将显低于ASIC。14问：以上所有问答貌似十分冗长，能简单做个总结吗？答：当然

挖矿硬件的相对效率我们最初对Ethash和ProgPoW的2倍和1.2倍估计是假设一样内存类型的同标准比较。在撰写本文时，我们已经意识到，当大多GPU使用GDDR时，我们也要进行不同标准的比较，比如拿使用HBM的ASIC矿机作比较。原地址：https://medium.com/@ifdefelse/progpow-faq-6d2dce8b5c8b原作者:IfDefElse翻译&校对:有条鱼本文由矿视界翻译整理编辑，如需转载，请标明出处。

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