Así es como sería el hardware para minería perfecto

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El artículo que leeréis a continuación estaba dirigido originalmente a HardZone. Se trata de un ensayo que se escribió para hablar sobre cómo crear un hardware para minería derivado del PC, el chip principal de las tarjetas gráficas, en cuanto a arquitectura para estar plenamente optimizadas de cara a la minería de criptomonedas. Por decisiones que no voy a comentar en público y de cuya opinión me reservo, este artículo no iba a aparecer en dicho sitio web y me pareció un error que se perdiese.

No hay duda que los arquitectos de hardware se encuentran desde hace tiempo trabajando en sus mesas de trabajo para ofrecer nuevas arquitecturas que estén pensadas desde su concepción hasta llegar al mercado para la minería de criptomonedas. Un tema polémico por la alegalidad de este tipo de divisas, pero la realidad es que Intel, AMD, NVIDIA y muchos otros participantes de la industria del hardware.

Es por ello que he decidido reunir mis conocimientos sobre arquitectura de computación, con el objetivo de diseñar un sistema que sea mucho mejor en coste y rendimiento respecto a lo que hay ahora en el mercado. Aunque sin movernos hacía arquitecturas exóticas y desconocidas. Por lo que el objetivo no es otro que tomar como base las actuales tarjetas gráficas y optimizarla para la tarea del minado de criptomonedas.

¿Por qué se necesita un hardware especializado para minería?

A día de hoy un RIG para minería es el hardware por antonomasia para el minado de criptomonedas, aunque este no es más que un Frankenstein construido con los diferentes componentes que existen en el mercado para PC. donde la pieza más importante de cara a conseguir el rendimiento es la tarjeta gráfica. Todo ello ha llevado a que la demanda por estas crezca y dados los altos márgenes en criptomonedas que se pueden conseguir, estas ya no son vistas por mucha gente como un medio de consumo, sino como uno de producción, disparando enormemente su consumo.

Granja RIG Mineria

El hardware ideal para minería sería aquel que redujese los costes de infraestructura para la minería y al mismo tiempo permitiese la recuperación de las existencias de tarjetas gráficas para sus mercados tradicionales. Dado que tanto NVIDIA como AMD han fracasado con sus tarjetas gráficas ara minería. Por lo nos referimos a coger una GPU y cegarle por completo la salida de vídeo. Más bien estamos hablando de la construcción de un sistema completo, un PC especializado que permita desviar la demanda a las GPU hacía un nuevo tipo de ordenador, completamente especializado.

A tiempo de escribir este artículo, este hardware no existe como producto final, pero cuando terminemos de describirlo entonces veréis que su diseño y despliegue no es ninguna complicación para Intel, AMD e incluso NVIDIA. Ya que se trata de aplicar pensamiento lateral al hardware ya existente.

Los RIG

En la actualidad no hay duda que el hardware más utilizado en las granjas de minería son los llamados RIG para minería, los cuales tienen una serie de puntos comunes:

Mineria Granja GPU
  • La CPU en los RIG de minería tiene muy poca potencia en comparación con otros sistemas, incluso podemos ver sistemas haciendo uso de configuraciones de doble núcleo, con bajas velocidades de reloj e incluso se suelen utilizar modelos con varios años a sus espaldas.
  • El rendimiento de la RAM del sistema no es relevante, tiene un uso como el de la CPU y podemos ver más de un RIG para minería cuya memoria no sería aceptable en entornos HEDT o para el gaming. Más bien su existencia en estos sistemas es por el hecho que la CPU requiere tener memoria propia, por el hecho que el PC es un sistema con memoria no unificada o NUMA.
  • La potencia de un RIG de minería deriva, por tanto, de la tarjeta gráfica y de la memoria de vídeo que hay en su interior, no obstante no todo lo que contiene una GPU es necesario.

Las tarjetas gráficas se han convertido en los últimos años en el hardware más importante para realizar minería desde el PC. El diseño de este componente es ideal para ejecutar los algoritmos de minado a una gran velocidad y eficiencia energética., ya que la cantidad de cálculos pertinentes que pueden ejecutar por vatio de consumo es de varias decenas de veces mayor que con el procesador central.

No obstante, y de cara a la minería de criptomonedas, hay una serie de elementos en una GPU convencional que nos sobran y es todo aquello referente a los gráficos, aunque en nuestro sistema ideal vamos a necesitar algo de gráficos. Por lo que vamos a añadirle una gráfica integrada de baja potencia como apoyo a la principal. Su tarea no sea otra que mostrar la información de minado en el monitor.

¿Cómo es el hardware ideal?

Una vez sabemos que las GPU son por eficiencia energética y potencia de cálculo altamente buscadas para el llamado minado de criptomonedas nos vamos a mover al campo teórico para describir hacia donde evolucionará este tipo de hardware, siendo el objetivo principal reducir el hardware al máximo de componentes posible con tal de reducir el tamaño respecto a un RIG de minería y otros costos asociados.

Hardware Ideal Minería PCB Consola

En vez de hacer de un sistema en el que tenemos, por un lado, el procesador y por el otro la tarjeta gráfica, esto lo podemos hacer con un solo chip. El cual contenga toda la circuitería necesaria de nuestro sistema de minería. Con ello no solo hemos ahorrado espacio, sino que además nos dará varias ventajas de cara a los costes de fabricación:

  • Tener un solo pozo de memoria RAM en vez de dos de ellos, reduciendo así la cantidad de chips de memoria en placa.
  • Eliminar por completo los puertos de expansión como por ejemplo el PCI Express del PCB para reducir costes a través de tener una menor cantidad de componentes en el PCB.
  • El hecho que todo se reduzca a una placa es también un ahorro del espacio que ocupan los RIG para minería.

No obstante, la idea es que existan dos versiones de nuestro minero, por un lado, la versión estándar y por el otro lado la versión como tarjeta PCI Express para ser conectada a un ordenador. En esta segunda versión, sería posible ahorrarse la fuente de alimentación y el sistema de refrigeración correspondiente que correrían a manos de quien montará el RIG de minería.

CPU

El primer punto es la CPU y no necesitaríamos una muy potente, es más, con una de cuatro núcleos del estilo de la que usa la Steam Deck, de Valve la cual trae una con arquitectura Zen 2, tendríamos suficiente para el hardware para minería. Incluso se podría construir un SoC o APU con un procesador ARM derivado de los usados en teléfonos inteligentes. El procesador ha de ser algo sencillo y no muy complejo, ya que la fuerza del hardware no se encuentra en este elemento.

Este se encontraría también disponible en los sistemas basados en PCI Express, ya que la idea es que este hipotético hardware para minería se pueda aprovechar del conector para alimentación tradicional de las tarjetas gráficas y el usuario pueda estar minando sin dejar de llevar a cabo sus tareas en el día a día. Una ventaja que no se puede hacer con los actuales RIG para minería.

Memoria RAM

¿Cuál sería la memoria ideal para nuestro hardware ideal para minería? Debido a que se necesitaría una gran cantidad de ancho de banda, hemos de descartar las memorias DDR para RAM de nuestro sistema y escoger uno de los tipos de memoria del tipo VRAM. Por lo que las opciones son del tipo HBM o GDDR, lo cual supone un dilema.

  • Si vamos por costes y volumen, entonces la GDDR es mejor, pero eso afectaría al inventario de VRAM para las tarjetas gráficas para gaming.
  • La HBM es más cara y existe en menos volumen al ser más difícil de fabricar, aunque con la ventaja de poder entregar más ancho de banda bajo el mismo consumo y su coste podría ser absorbido por estos sistemas especializados.
NVIDIA GA100

Si tenemos en cuenta lo que se suele pagar por un RIG de minería en la actualidad, entonces la memoria del tipo HBM es la que tendría más números para el hardware ideal para la minería. No en vano, se suele decir que la mejor GPU para minería desde el punto de vista teórico en estos momentos sería una RTX 3090 Ti pero con memoria HBM. El motivo de ello es que consumen la mitad por bit de datos transmitidos y esto significa una mayor eficiencia energética.

Consumo HBM2

Por lo que la APU de nuestro hardware para minería tendrá un tamaño que no será pequeña al utilizar interfaces de memoria muy anchas con tal de alcanzar los cientos de gigabytes por segundo o incluso superar la velocidad del terabyte.

La GPU ideal en el hardware para minería

Cómo hemos comentado antes es la potencia de cálculo de la tarjeta gráfica y en concreto de su GPU, la que marca su rendimiento a la hora de minar. Es por eso que en el hardware ideal para minería que estamos describiendo el elemento más importante y que más espacio ocupará dentro de la APU es la GPU, no obstante tendríamos dos de ellas.

Hardware Mineria Números

Sobre la primera, ya hemos hablado antes y se trataría de un modelo muy simple, con la capacidad de mostrar la interfaz de usuario y poca cosa más. Sin embargo, será el único hardware en el diseño capaz de generar imágenes y mostrarlas en pantalla.

¿Y qué ocurriría con la GPU de gran tamaño?

Esta sería donde haremos los mayores cambios, tened en cuenta que no la utilizaríamos para reproducir gráficos de ningún tipo. Así que de entrada por ser elementos completamente prescindibles en nuestro diseño vamos a realizar los siguientes recortes:

  • Los códecs de vídeo, porque no vamos a usarlos.
  • La controladora de pantalla, recordad que tenemos otra GPU para ello.
  • El procesador de comandos encargado de leer la lista de pantalla de cada fotograma. Estamos hablando de minar criptomonedas, no de generar frames por segundo para los juegos. Es más, podríamos reemplazarlo por la CPU del sistema.
  • Las unidades de rasterizado, teselación, texturas y el resto de unidades fijas para gráficos, incluidas aquellas para el Ray Tracing.
  • Los Tensor Core y similares también irían fuera, a no ser que sean usados por ningún algoritmo para minería.

La idea es reducir todo aquello que no aporta al minado de criptomonedas para reforzar aquello que sí que lo hace.

Al mismo tiempo se añadirían una serie de unidades especializadas que acelerarían ciertos elementos clave del proceso de minado o en su defecto instrucciones adicionales que reducirían la cantidad de ciclos de reloj necesarios para dicha tarea.

Tarjeta de red, almacenamiento y periféricos

Ya para terminar el hardware ideal para minar vamos a necesitar de una tarjeta de red que nos permita comunicarnos a internet, así como un sistema de almacenamiento. En realidad no necesitamos más que una interfaz Ethernet, la cual puede ser perfectamente de 1 Gbps y unas pocas decenas de gigabytes de almacenamiento. Incluso con una interfaz tipo eMMC o eUFS almacenando memoria flash a baja velocidad tendríamos más que suficiente.

Puertos Ethernet Red Local

No nos hacen falta unidades de altas velocidades y tampoco de altas capacidades. Las interfaces para ambos elementos en el hardware para minería se encontrarían dentro de la misma APU del sistema, el cual por motivos de espacio no traerían consigo una radio inalámbrica para conectarse a internet a través de WiFi.

De cara a ampliar el almacenamiento, el hardware para minería no traería consigo una ranura M.2 y tampoco puertos SATA, sino varios puertos USB e incluso un lector de tarjetas MicroSD.

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