重温比特币的造富神话：为什么显卡能挖矿？原理是什么？|cpu|中本聪|内存|显卡

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最近两年，显卡突然变成了稀缺货，尤其是疫情爆发以来，全球很多半导体产业停工，又加剧了芯片等产能的不足，很多DIY的小伙伴都因为买不着显卡而被迫放弃。

其实，显卡紧缺的另一大原因，是很多比特币玩家大批量地采购显卡用以挖矿。

那什么是挖矿呢？为什么一定要用显卡而不是CPU或者专业的矿机呢？怎么就买不到显卡了呢？接下来就带大家了解一下。

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首先，本文所讲的挖矿，当然不是指拿着铁锹深入地下几百米挖矿石。挖矿的概念最早诞生于2008年10月，一篇发布在网络上署名为中本聪的论文里。在这篇论文的第六小节中，有这么一段描述，翻译过来大概的意思就是“通过消耗CPU的计算时间和电力，以类似于黄金开采商消耗资源的方式，稳定获得一定数量的硬币”。这就是最早电脑挖矿概念的提出。

知道了什么是挖矿以后，更重要的问题就来了，那就是，矿场主们为什么沉迷挖矿？挖矿和显卡有什么关系？

首先回答第一个问题。只要查看一下最近比特币的价格，这个答案就很明显了，还不是为了钱嘛。

在今年的1月8号，比特币的价格突破新高，达到了40636.24美元，换算成人民币大概是26万，再具体一点的话，一个比特币大概能买到47块全新的3080，或者32块二手3080。按照现在每挖出一个区块奖励6.25个比特币来计算，只要你成功挖出一次，那么你就相当于获得了162.5万人民币的奖励。

而另一款比较火的电子货币以太坊，现在的价格已经破万，一块3080每天的净收益大约有77.7元，按现在的显卡行情来算，110天就能回本，只要你能买到130块3080，每天什么事都不用干，就能躺着赚一万。

至于为什么比特币短短几个月跟发了疯一样价格狂飙，问问全球央行们因为疫情放的水就知道了。大量资产不想涌入实体行业，只好炒炒大宗商品之类的东西，而比特币等代币更容易炒作，“韭菜们”一呼百应，从全世界过来搭桥，自然“众人拾柴火焰高”。

但这不是重点，重点是，挖矿和显卡又有什么关系呢？这个原因出在挖矿的过程中。以比特币为例，矿工们搜集被广播的交易信息，然后打包成块，只要成功让这个账单块链接上，就能获得比特币的奖励。

然而所有人都在打包，谁才能获得链接的权力呢？为了解决这个问题，中本聪设置了一道题，只有先算对的人，才能获得链接区块的权力。

这道题是这样的：首先，将前一个账单区块里的所有信息进行一次SHA-256计算。SHA-256，全称为Secure Hash Algorithm-256，它的作用是将任意长度的字符转换成一个256位的哈希值。假如前一个账单区块里的信息是“小A找小B借了500块钱”，那么这句话经过SHA-256计算后得到的哈希值就是一串数，一个长度为64的十六进制字符串。将这个十六进制字符转化成二进制后，刚好256位，然后将获得的哈希值加上新账单区块的基本信息，再加上里面的所有交易记录，最后再加一个随机数，这样组成的新字符串再进行一次SHA-256计算，你就获得了一个包含前面所有信息的新哈希值。

当然，并不是你计算出了这个哈希值，就能获得链接账单区块的权力了。为了调控你算对题目的难度，中本聪规定，只有当这个哈希值的前N位为0的时候，你才算答对题目。由于整个字符串中唯一的变量就是最后的随机数，那么想要计算出正确答案的唯一办法，就是通过暴力穷举，不断地试各种随机数来“凑”出正确答案。

看到这里有的同学可能会问了，算题CPU也能算啊，为什么非要跟显卡过不去呢？问这个问题的同学肯定是嫌CPU的价格太便宜了。

我们先来看一个CPU是怎么设计的。

作为一台计算机的大脑，首先它需要一块很大的存储单元，方便快速存取；为了管控不同硬件以及对不同类型数据的输入和计算，它也需要一个更强大的控制单元、能进行各种复杂类型计算的计算单元。

而GPU不一样，GPU设计出来的时候就是为了计算像素点这种简单、但计算量很大的事情，所以在设计时，将更多的空间留给了运算单元，以便于同时进行大量的计算。

在早期，矿场主们的确是用CPU来挖矿，但他们逐渐发现，挖矿是一种需要大量计算但是并不复杂的过程，因此，更擅长并行运算的GPU自然就把CPU淘汰了。

挖矿产业经过这么多年的发展，自然会有专门的厂商针对挖矿的算法开发对应的高算力矿机，例如最新推出的某款专门用来挖比特币的7纳米ASCI矿机，它的算力达到了惊人的110 TH/s，也就是每秒能进行110万亿次哈希运算。而曾经的神卡 GTX 1080，仅仅只有60 MH/s，两者差距如此明显，为什么显卡矿机还那么有市场呢？

原因无非是以下几种：

首先，矿机针对单一算法的避险能力很差。如果把矿主称为商人，那么挖矿自然是有利可图才会挖。而比特币作为一种另类的投资产品，价格走势比过山车还刺激，年初刚涨到新高，月底就跌破三万，这行情除了赌神敢把家当全压在专业矿机上一把梭哈，更多的人还是会选择使用显卡矿机规避一定的风险，比特币跌了我就挖以太坊，以太坊跌了我就挖莱特币，反正我什么都能挖，哪个行情好就去挖哪个，就算全线暴跌，我显卡还能出售给那些专门等着装机的人回一波血。

第二个原因就是新型币种针对矿机开发对抗性算法。在ASCI矿机算力暴打显卡之后，后续的电子货币开发者已经意识到，随着专业矿机的崛起，那些小型矿场主会越来越难从算力比拼中获利，这无疑提高了挖矿的门槛，对于想要推广电子货币的开发者来说显然不是一个好消息。

为了遏制这种情况，一些新兴的电子货币开发出了内存依赖型算法，例如以太坊的Ethash、莱特币的Scrypt，由于这类算法在计算过程中有大量的内存读取操作，使得这类矿机的算力大小不仅仅取决于运算速度，还取决于内存读取的速度。

而内存制造成本和读取速度，对于显卡矿机或者专业的ASCI矿机来说，并没有什么差别，因此，也就没有多少矿机制造商对推出此类矿机感兴趣了，毕竟矿场主们还不至于傻到花大价钱去购买风险更高、算力提升又不大的矿机。