ای سیک (ASIC) چیست؟

اگر با ماینینگ و یا استخراج ارزهای دیجیتال آشنایی داشته باشید، حتما از خودتان پرسیده‌اید که چگونه برخی از ماینرها به صورت بهینه و مقرون‌به‌صرفه‌ای از دستگاه‌هایشان استفاده می‌کنند. در اینجا بحث ای‌سیک‌ها مطرح می‌شود. یک مدار مجتمع با کاربرد خاص و یا ای‌سیک (ASIC)، مدار مجتمعی است که به منظور انجام عملیات خاصی طراحی می‌گردد. این مدار در مقایسه با یک مدار معمولی، سرعت محاسبات را افزایش داده و مصرف برق کمتری دارد اما به نسبت، هزینه‌ی تولید آن نیز بسیار بالا است. در این مقاله با مفهوم و چگونگی کارکرد ای‌سیک‌ها آشنا می‌شویم. 

در ادامه برای درک بهتر ابتدا تعدادی از اصطلاحات را با یکدیگر بررسی خواهیم کرد.

مدار مجتمع

مدار مجتمع، آی‌سی (IC) و یا ریز تراشه به مجموعه‌ای از مدارات الکترونیکی اطلاق می‌شود که با استفاده از مواد نیمه‌رسانا (عموما سیلیسیم) در ابعادی کوچک (معمولا کمتر از یک سانتی‌متر مربع) ساخته می‌شود. اگر هزاران ترانزیستور در یک ریزتراشه ساخته شود، به آن مدارات مجتمع خیلی فشرده اطلاق می‌گردد. هر مدار مجتمع و یا ریز تراشه، وظیفه و یا وظایف خاصی را در یک مدار انجام می‌دهد. هر یک از آنها، چندین ورودی داشته و با پردازش این ورودی‌ها، مقادیر خروجی را تولید و در بخش خروجی خود قرار می‌دهند. برخی از ریزتراشه‌ها با سیگنال‌های آنالوگ و برخی با سیگنال‌های دیجیتال کار می‌کنند. واحد پردازنده‌ی مرکزی (CPU) از مهم‌ترین مدارات ساخته شده به صورت مجتمع است که میلیاردها ترانزیستور را در سطح کوچکی از نیمه هادی جای داده است.

ای‌سیک (ASIC)

همانطور که پیشتر ذکر کردیم، مدارهای مجتمع با کاربرد خاص، چیپ‌هایی هستند که برای انجام فعالیت خاصی طراحی می‌شوند که از نظر کارایی، سرعت عملیاتی و توان مصرفی به مراتب بهتر از تراشه‌های معمولی هستند. اما از طرفی قابلیت انعطاف و توسعه‌پذیری تراشه‌های معمولی را ندارند چرا که یک کاربرد خاص به صورت سخت‌افزاری درون آنها تعبیه شده و قابل تغییر و گسترش نیست. از سویی دیگر هزینه‌ی لازم برای تولید این تراشه‌ها بسیار بالا است به طوری که اگر تعداد تراشه‌های مورد نیاز از حد خاصی کمتر باشد، تولید آن از دید اقتصادی مقرون به صرفه نیست ضمن آنکه طراحی آنها زمان زیادی می‌برد. از طرفی اگر بخواهیم تغییر کوچکی در این تراشه‌ها بدهیم زمان و هزینه‌ی زیادی بر می‌دارد.

لازم به ذکر است ابهامات زیادی پیرامون تلفظ درست این کلمه به دو شیوه‌ی «اَسیک» و «ای‌سیک» وجود دارد. طبق تحقیقات انجام شده توسط تیم ارز دیجیتال، بزرگ‌ترین کمپانی‌های تولیدکننده‌ی مدار مجتمع با کاربرد خاص در جهان از جمله شرکت آی‌بی‌ام این واژه را که به صورت سرنام از عبارت (application-specific integrated circuit) گرفته شده به صورت «ای‌سیک» تلفظ می‌کند. از منابعی که به صورت مشخص تلفظ مربوط به این عبارت را درج کرده‌اند می‌توان به وب‌سایت edacafe که تلفظ این واژه را به صورت «a-sick» نوشته نام برد.

تابع هش

تابع هش: تابعی است که یک ورودی با اندازه‌ی نامحدود را گرفته، عملیاتی بر روی آن انجام داده و سپس خروجی‌ای با طول ثابت تولید می‌کند. هر ورودی یک خروجی منحصر به فرد خواهد داشت. ورودی تابع هش می‌تواند هر نوع داده‌، عدد، فایل و یا غیره باشد و خروجی آن هش نامیده می‌شود. هش به صورت یک عدد در مبنای ۱۶ (هگزادسیمال) نشان داده می‌شود. در زیر تابع هش md5 را می‌بینید که از ورودی، یک خروجی ۳۲تایی در مبنای هگز تولید می‌کند.

تابع هش یک تابع برگشت‌ناپذیر است. این بدین معنا است که شما با دانستن خروجی نمی‌توانید ورودی را حدس بزنید مگر آنکه تمام حالت‌های ممکن را امتحان کنید. آزمایش تمام ورودی‌های ممکن به حمله‌ی بروت فورس (brute-force) مشهور است. از توابع هش اغلب برای اثبات اینکه داده‌ای بدون دستکاری و برابر با نسخه‌ی اورجینال است، استفاده می‌گردد.

به عنوان مثال فرض کنید آلیس به باب اعلام می‌کند که پاسخ سوال مسابقه‌ی ریاضی را می‌داند و باب از او می‌خواهد که این ادعا را بدون گفتن جواب ثابت کند. آلیس پاسخ سوال را با تابع هش، رمزنگاری می‌کند. اگر فرض کنیم پاسخ سوال ۴۲ است، خواهیم داشت:

آلیس این هش را به باب نشان می‌دهد. باب برای اثبات ادعای آلیس ابتدا پاسخ پرسش را خود به دست آورده و سپس آن را رمزنگاری می‌کند. اگر هشی که باب به دست می‌آورد با هش آلیس برابر باشد می‌توان به یقین گفت که آلیس پاسخ را می‌داند. بنابراین از هشینگ می‌توان برای تایید صحت اطلاعات بدون فاش کردن آنها استفاده نمود.

ماینینگ

به فرآیند تایید تراکنش‌ها و افزودن آنها به بلاک چین و همچنین استخراج کوین‌های جدید گفته می‌شود. هر فردی با اتصال به اینترنت و سخت‌افزار مناسب می‌تواند در فرآیند ماینینگ شرکت کند. از آنجایی که ارزهای دیجیتال ذاتا غیر متمرکز هستند، افراد مختلف در سراسر جهان شبکه‌های مربوط به آنها را کنترل می‌کنند که به ماینر شناخته می‌شوند، اما برای کنترل شبکه باید انگیزه‌ای وجود داشته باشد و این انگیزه همان پاداش ماینرها است.

از آنجایی که حوزه‌ی ارزهای دیجیتال و ماینینگ نسبتا جدید است، فروش نخستین ای‌سیک‌های بیت کوین به سال ۲۰۱۳ بازمی‌گردد. از آن زمان ای‌سیک‌های مایننیگ برای استخراج ارزهای دیگری همچون لایت‌کوین و دش نیز توسعه یافته‌اند. اگر ارزهای دیجیتال صنعت مالی را دگرگون کنند، ای‌سیک‌ها نیز صنعت ارزهای دیجیتال را دگرگون خواهند ساخت.

بیشتر بخوانید: آموزش استخراج دوج کوین؛ هرآنچه باید بدانید

ای‌سیک‌ها امنیت شبکه‌ی بلاک چین را تامین می‌کنند اما اینکار را با مصرف الکتریسیته و برق زیادی انجام می‌دهند. شما برای ساخت یک ای‌سیک به دانش سخت‌افزاری و نرم‌افزاری این حوزه نیاز دارید. در فرآیند استخراج، ماینر باید یک عدد ۶۴ رقمی بر پایه‌ی ۱۶ (هگزادسیمال) را که کمتر و یا مساوی هش (Hash) است را حدس بزند و به اولین نفری که بتواند این عدد را حدس بزند، به عنوان پاداش ارز دیجیتال تعلق می‌گیرد. هر چه نرخ هش یک دستگاه سخت‌افزار ماینینگ بالاتر باشد، با سرعت بالاتری می‌تواند این عدد را حدس بزند.

ریگ‌های ماینینگ برای استخراج ارزهای دیجیتال سفارشی‌سازی می‌شوند. بنابراین اساسا هر ریگ ماینینگی که قادر باشد بیت کوین استخراج کند، می‌تواند تمام ارزهای دیگری که از الگوریتم رمزنگاری بیت کوین یعنی SHA256 استفاده می‌کند را نیز استخراج نماید. به عنوان مثال انت‌ماینرهایی که بر پایه‌ی الگوریتم رمزنگاری SHA256 ساخته می‎شوند می‌توانند ارزهای دیجیتالی همچون بیت کوین، بیت کوین کش، نیم‌کوین و پیر کوین را استخراج کنند.

مقایسه‌ی واحد پردازش مرکزی (CPU)، واحد پردازش گرافیکی (GPU) و ای‌سیک‌ها کمی مشکل است چراکه اساسا می‌توان CPU و GPU را نوعی ای‌سیک دانست. تنها ویژگی‌ای که ای‌سیک‌های ماینینگ را متمایز می‌سازد این است که تمامی قابلیت‌های CPU و GPU را ندارد. انتظار نداشته باشید که بتوان یک سیستم‌عامل و یا بازی ویدیویی بر روی ای‌سیک بیت کوین نصب کرد چراکه این تراشه تنها به منظور استخراج یک الگوریتم خاص طراحی شده است. کارایی یک ای سیک ماینینگ بسیار بالا است چراکه از تمامی منابع بدون اتلاف هیچ‌کدام تنها برای انجام یک وظیفه‌ی خاص استفاده می‌کند.

ای‌سیک‌ها چگونه کار می‌کنند؟

تا اینجا فهمیدیم که ماینینگ به طور کل فرایند حدس یک عدد با استفاده از محاسبات پیچیده است. سخت‌افزار ماینیگ چه یک ماینر ای‌سیک و چه یک ریگ ماینینگ GPU باشد، محاسباتی زیادی را انجام می‌دهد تا تابع هش را حل نماید. در بلاک چین‌های مبتنی بر اثبات کار نظیر بیت کوین، اولین نفری که موفق به حدس این عدد شود، پاداش بلاک را از آن خود کرده و به مابقی شبکه اعلام می‌کند که دست از حل کردن این هش برداشته و به سراغ هش بعدی بروند. امروزه بسیاری از افراد و سیستم‌های قدرتمند کامپیوتری سعی می‌کنند تا ارز دیجیتال بیت کوین را استخراج نمایند و از آنجایی که هزینه‌ی منابع سخت‌افزاری اینکار بالاست، ماینرها در گروه‌هایی به نام استخر ماینینگ با همکاری یکدیگر شروع به حدس هش و ثبت بلاک کرده و پاداش آن را نیز میان خود تقسیم می‌کنند.

هر چه یک ماینر سخت‌افزار سریع‌تری داشته باشد، درآمد بیشتری نیز خواهد داشت. سرعت دستگاه‌های ماینینگ با پارامتری به نام نرخ هش (Hash rate) اندازه‌گیری می‌شود که بر حسب هش بر ثانیه محاسبه می‌گردد. هر چه نرخ هش بالاتر باشد، درآمد حاصل از استخراج نیز بیشتر خواهد بود.

یکی از دلایلی که ماینرها به ای‌سیک بسیار علاقه‌مندند این است که شانس زیادی به آنها به نسبت سرمایه‌شان برای استخراج ارزهای دیجیتال به نسبت پردازنده‌های دیگر می‌دهد. هر ارز دیجیتال، الگوریتم هش رمزنگاری مربوط به خود را داشته و ماینرهای ای‌سیک متناسب با این الگوریتم‌ها طراحی می‌شوند.

کارایی ماینینگ با ای‌سیک به علت آنکه از تمامی منابع محاسباتی تنها برای هدف مشخصی استفاده کرده در عین اینکه هیچ منبعی را هدر نمی‌دهد، بسیار بالا است.

در این مقاله به بررسی کلی ای‌سیک‌ها بدون پرداختن به جزئیات فنی پرداختیم. توصیه‌ی ما این است که اگر می‌خواهید از این حوزه درآمد کسب کنید، اطلاعات خود را همیشه به روز نگه دارید. بررسی پیچیدگی‌های فنی، درک عمیق‌تری را از این فناوری به شما خواهد داد.