マイニングのASIC, FPGA, GPU, CPUとは? 仮想通貨初心者にもわかりやすく解説

ASIC

こんにちは、ヒデヨシです。

仮想通貨のマイニングについて調べていると「ASIC」「FPGA」「GPU」「CPU」といった言葉をよく目にします。

これらはいったい何なのでしょうか。

今回は、仮想通貨のマイニングに関連する「ASIC」「FPGA」「GPU」「CPU」について、わかりやすくまとめて学んでいきます。

 

仮想通貨のマイニングとは?

まず、仮想通貨のマイニングについて簡単に説明しておきましょう。

仮想通貨のマイニングとは、ブロックチェーン上での取引を承認する作業のことです

仮想通貨は、取引が行われたとき、第三者によって「その取引は正しく行われました」と承認してもらう仕組みになっています。

この第三者による承認作業が「マイニング」です。

※詳しくは以下の記事で説明していますので、参考にしてみてください。

 

マイニングの承認作業を手伝ってくれた人には、報酬としてマイニングしたものと同じ仮想通貨が支払われます。

ただし、マイニングの報酬を得ることができるのは「一番最初に仮想通貨の暗号を解読した人」だけなので、マイニングの参加者はいち早く暗号を解かなくてはなりません。

この、マイニングの暗号解読マシンとして使われるのが「ASIC」「FPGA」「GPU」「CPU」です。

マイニングをする人たち(通称 マイナー)は、これらの装置を使ってマイニングの競争に参加しているのです。

 

では、暗号解読マシンの「ASIC」「FPGA」「GPU」「CPU」は具体的にどんなものなのでしょうか。

一つずつ説明していきましょう。

 

ASICとは?

ASICの概要

ASIC:
Application Specific Integrated Circuit

⇒ 特定の目的のためにつくられた集積回路

集積回路とは、様々な部品を一つにまとめた回路で、以下のようなイメージのものになります。

IC

ASICとは、ある目的があり、その目的を遂行するためだけに機能を特化させた集積回路のこと。

簡単に言うと、オーダーメイドで作った特注の集積回路のことです。

一般的なパソコンはインターネットの閲覧、文書作成、画像編集などができる「汎用型」です。

それに対して、仮想通貨のマイニング用ASICの場合、「仮想通貨のマイニングのみに特化した」集積回路をオーダーメイドで作ります。

仮想通貨のマイニング専用につくられたASICは、普通のコンピュータよりもマイニングの性能がはるかに高いのが特徴です。

その反面、仮想通貨のマイニング以外のことはできません。

また、特注品のため、マイニングをする仮想通貨一種類のみにしか使えません。

別の仮想通貨をマイニングしたければ、その仮想通貨専用につくったASICがもう一台必要になります。

そのため、劣化や型落ちしてしまうと、他の用途がないため新しいものを再び購入することになります。

ちなみに、Amazon でも売ってました。10万円以上する高価な代物です。

ASICを使ったマイニングをする場合、相当な電気代がかかるので、お礼のマイニング報酬を得ても赤字になることもしばしばとのこと。

安易に手を出すことはおすすめできません。

 

ASICをつかったマイニングの課題

高性能なASICを使ったマイニングにはいくつか課題があります。

  • ASICマイニングは環境に悪影響がある
  • マイナーの中央集権化

詳しく説明していきましょう

 

ASICマイニングは環境問題につながる

マイニングの課題の一つは、環境問題につながること。

特にASICは性能が高いゆえ、マイニングをするときに非常に多くの電力が必要になります。

ASICが1台だけならまだいいですが、マイニングをビジネスとしている業者もおり、データセンターのような大規模なマイニング専用工場をつくって、ASICを稼働させています。

その結果、非常に多くの電力が必要となり、発電所の負荷が上がり、化石燃料の使用などによって環境問題へとつながっているのです。

 

マイナーの中央集権化

もう一つの課題はマイナーの中央集権化です。

ASICは非常に高価な代物のため、潤沢な資金をもっていて大きな設備投資をできる人がマイニング競争で有利になります。

特に、マイニングをビジネスにしている企業が強くなります。

その場合、仮想通貨取引の承認作業をその企業に依存する形になってしまいます。

たとえば、その企業が「うちに投資しないとマイニングをやめるぞ」とわがままを言ってきたら、仮想通貨の利用者は困ってしまいますね。

そうした特定の人が権力をもつ中央集権化を防ぐため、現在では、対策が施された新しい仮想通貨も開発されています。

具体的には、マイニングの暗号解読の難易度が下がっており、さらに、ASICを無効化する「ASIC耐性」をもっているのです。

暗号解読の難易度が下がれば一般の人でもマイニングに参加しやすくなるので、中央集権化を防止できるように工夫されています。

 

FPGA

FPGA:
Field-Programmable Gate Array

⇒ 現場で書き換え可能な集積回路の製造法

FPGAは、基本的な機能をもった集積回路(IC)をベースに、お客さんの要望に沿ってオーダーメイドする製造手法のことです。

オーダーメイドという点ではASICに似ていますが、以下のような違いがあります。

  • ASIC
    ゼロからのオーダーメイド(フルカスタムIC)
  • FPGA
    あらかじめ作られたベースの上にオーダーメイド(セミカスタムIC)

ゼロから作られたマイニング専門の集積回路であるASICは、マイニングのために生まれてきたものなので、他の追随をゆるさない能力を持っています。

それに対してFPGAは途中まで汎用的に作られており、そのあとに機能を追加していきます。

マクドナルドのハンバーガーを自分好みにトッピングしていくイメージです。

能力としてはASICには及びませんが、ある程度ベースができているため、製作にかかる時間とお金が少なくて済むというメリットがあります。

また、ASICは一度作ってしまうとそれ以外では使えないのとは異なり、FPGAは何度でもプログラムの書き換えが可能なので、必要に応じて別の用途でも使うことができる柔軟性があります。

 

GPUとは

GPU:
Graphics Processing Unit

⇒ 画像処理装置

GPUは、もともと3次元画像を処理するための装置で、画像や動画の高速処理に優れています。

一般的に売られているパソコンにも搭載されているもので、手に入れるのが簡単です。

性能は、ASICやFPGAには劣りますが、GPUも計算処理能力が高いものなのでマイニングの暗号解読に使うことができます。

ASICと違う点は、特定の一種類の仮想通貨のマイニングだけに限定されていないことです。

オーダーメイドされているわけではないので、汎用的に使うことができます。

また、一般的なパソコンでマイニングするので、電気代も低く抑えられるのもポイント。

現在では、GPUをつかって一般の人もマイニングに参加できるように「ASIC耐性」をもった仮想通貨も続々と増えています。

 

CPUとは

CPU:
Central Processing Unit

⇒ 中央処理装置

CPUとは、一般的なパソコンに組み込まれている、パソコンを集中的に管理する装置です。

たとえるなら、パソコンの頭脳にあたる部分です。

GPUとの違いは、GPUは画像専門の処理装置、CPUはパソコン全体の処理装置です。

マイニングの処理能力に関してはGPUよりも比較的低いものになります。

とはいえ、こちらも一般的なパソコンに搭載されており手に入れることが簡単なため、誰でもマイニングに参加しやすくなっているのが特徴です。

 

マイニングの「ASIC」「FPGA」「GPU」「CPU」についてまとめ

ここまで「ASIC」「FPGA」「GPU」「CPU」について学んできたことを以下にあらためてまとめておきましょう。

 

ASIC

  • 仮想通貨のマイニングをするためだけに作られた集積回路
  • マイニングに特化したマシンなので性能は非常に高い
  • 対象とする一種類の仮想通貨にしか使えない
  • 電気代が非常に高く環境破壊が懸念される
  • マイナーの中央集権化の懸念がある

 

FPGA

  • セミオーダーメイドの集積回路
  • 製作の時間と金銭的コストが低いため、初期投資を抑えることができる
  • 何度でもプログラムを書き換えできる柔軟性がある

 

GPU

  • 画像処理装置をマイニングに応用させたもの
  • 一般的なパソコンにも搭載されており、手に入れるのが簡単
  • ASICよりも処理能力は劣るが、幅広い仮想通貨のマイニングに対応できる
  • 個人でもマイニングに参加しやすい

 

CPU

  • 一般的なパソコンに搭載されている、頭脳に当たる部分
  • 手に入れるのが簡単なため、個人でもマイニングに参加しやすい

 

以上、今回はマイニング装置「ASIC」「FPGA」「GPU」「CPU」について学びました。

ヒデヨシ

 

Photo: Dano, Descryptive.com via flickr

 

ASIC

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