解密Filecoin挖矿中的CPU和GPU

目前Filecoin Lotus（莲花）测试网络还在持续运行中，根据官方路线图，第一阶段的测试将持续到2020年1月17日，并在2020年1月20日至3月20日开启测试网的第二阶段，在第二阶段中官方将发布更新的主网硬件测试配置。

自从官方表明会引入GPU方案之后，很多人都在担忧，如果主网上线，真要用到GPU（显卡）挖矿，岂不是推高了挖矿的成本。虽然官方明确解释过：Filecoin的挖矿，不是GPU挖矿，但使用GPU确实加速了区块密封，争夺时空证明的权力。下面就带大家来解密Filecoin挖矿中的CPU和GPU。

为了让大家更好的明白CPU和GPU各自的区别和优势，我们用通俗易懂的话，介绍CPU和GPU：

CPU和GPU都是具有运算能力的芯片，CPU更像“通才”——指令运算(执行)为重+数值运算，GPU更像“专才”——图形类数值计算为核心。在不同类型的运算方面的速度也就决定了它们的能力——“擅长和不擅长”。

简单来说，CPU负责的工作，是一个拥有高技术含量的角色，而GPU负责的工作，是一个既要有技术含量而且体力活还要好的角色。如果把CPU比作是一个教授，而GPU就是一群中学生。GPU的工作，计算量大，但不需要太大的技术含量，采用很多简单的单元去完成大量的计算任务。就像雇佣几十个中学生做简单的数学题，一人算一道题，他们是互相独立的，纯粹是人海战术。而CPU就像老教授，积分微分都会算，一个老教授可顶20个中学生。CPU处理的计算比较复杂，还有一些任务涉及到逻辑的问题，这种比较复杂的问题都是CPU来做的。CPU更适合处理逻辑控制密集的计算任务，而GPU适合处理数据密集的计算任务。CPU和GPU的概念

CPU (Central Processing Unit-中央处理器)，是一块超大规模的集成电路，是一台计算机的运算核心（Core）和控制核心（ Control Unit）。它的功能主要是解释计算机指令以及处理计算机软件中的数据。GPU（Graphics Processing Unit-图形处理器），是一种专门在个人电脑、工作站、游戏机和一些移动设备（如平板电脑、智能手机等）上图像运算工作的微处理器。CPU与GPU的区别

首先，CPU和GPU侧重点不同▲CPU和GPU都是现代计算机技术中不可或缺的关键处理器；▲CPU擅长复杂的逻辑运算和通用性数据运算，是为解决复杂的计算和控制而发明的；▲GPU擅长大数据量、逻辑不复杂的重复计算，是为解决图像像素处理发明的。设计目标的不同，使得两者的结构也有巨大的差异，如下图所示：

CPU在芯片设计上，绝大部分空间其实并不属于ALU(算数逻辑单元）。CPU作为通用处理器，除了满足计算要求，为了更好的响应人机交互的应用，以及任务之间的同步协调，所以芯片上需要很多空间来实现分支预测与优化(Control), 保存各种状态(Cache)以降低任务切换时的延时。

GPU则走了一个极端，它在芯片设计上突出计算输出最大化，几乎将所有的空间都给了ALU，所以对于AI，HPC，图形渲染这样简单粗暴的浮点矩阵运算，GPU的优势肯定就非常明显了。

其次，响应方式不同▲CPU要求的是实时响应，对单任务的速度要求很高，所以就要用很多层缓存的办法来保证单任务的速度。▲GPU是把所有的任务都排好，然后再批处理，对缓存的要求相对很低。GPU在Filecoin主要用来做什么？

Filecoin网络中，矿工节点有两种：

一种是专门用于做复制证明（PoRep），不做时空证明（PoSt）。

一种是专门用于做时空证明（使用GPU加速）。

大型矿工方案里面可以由一个GPU组完成很多密封节点的PoSt工作，因此并不是每台矿机都需要GPU。GPU在Filecoin中，主要用于生成时空证明，后期增加了election post（选举证明），即在赢得打包区块时必须在不到一个区块周期内快速计算PoSt，此时GPU的加速显得比较重要，但不是GPU越多越好，只要设备能够在要求的时间内计算出PoSt就够了。有些人会问，没有GPU能不能挖矿？官方也已解释过了，如果你的CPU足够快，能够在不到一个区块周期内完成PoSt的计算，是可以不需要GPU的。当然如果相互协作配合得好，有当然还是最好的。

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编译者/作者：四块科技

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