ASIC Efficiency

Beim Mining ist jede Hash-Berechnung ein weiterer Versuch, ein Ergebnis zu finden, das die Bedingung für einen neuen Bitcoin-Block erfüllt. Die Hashrate gibt das Tempo dieser Versuche an. TH/s bedeutet Terahashes pro Sekunde; ein Terahash entspricht einer Billion Berechnungen. Die Leistungsaufnahme zeigt dagegen, wie schnell das Gerät Energie verbraucht. Joule ist eine Einheit der Energie. Wir teilen die elektrische Leistung in Watt durch die Hashrate in TH/s. Ein beispielhaftes Gerät mit 4000 W und 200 TH/s kommt auf 20 J/TH. Die Sekunden kürzen sich heraus, denn ein Watt ist ein Joule pro Sekunde. Das Ergebnis gibt den Energiebedarf für dieselbe Menge Rechenarbeit an. [1] [5]

Betrachten wir ein konkretes Dokument, kein aktuelles Kaufangebot. Die Spezifikation des S21 Pro von 2024 nennt 234 TH/s, eine Leistungsaufnahme von 3510 W und 15 J/TH bei einer Zulufttemperatur von 25 °C. Der Hersteller bezeichnet dies als typische Werte und gibt Toleranzen an. Eva darf daher nicht bei jedem Exemplar und jeder Temperatur genau dasselbe Ergebnis erwarten. Ein Datenblatt ist ein Ausgangspunkt für den Vergleich; ohne die Messbedingungen könnte eine Zahl falsche Sicherheit vermitteln. [1]

Für Evas Betriebskosten reicht eine Angabe nur zu den Chips nicht aus. Eine Messung am elektrischen Eingang des gesamten Geräts erfasst alles, was darüber versorgt wird, einschließlich der entsprechenden Verluste. Eine separate Pumpe oder Gebäudekühlung kann jedoch einen eigenen Anschluss haben; deren Verbrauch muss Eva zusätzlich berücksichtigen. Braiins empfiehlt eine tatsächliche Messung, weil softwarebasierte Schätzungen der Leistungsaufnahme ungenau sein können. Die Effizienz eines Chips mit der einer ganzen Anlage zu vergleichen, hieße unterschiedliche Dinge gleichzusetzen. [2]

Fertigungsunterschiede zwischen Chips und die Temperatur beeinflussen das Betriebsergebnis. Braiins erläutert, dass dasselbe Abstimmungsverfahren bei verschiedenen Geräten unterschiedliche Verbesserungen bringen kann. Eva notiert deshalb zur Messung auch Temperatur, Betriebsmodus und Firmware, also die Software zur Steuerung des Geräts. Leistungsaufnahme und Hashrate müssen für vergleichbare Zeiträume ermittelt werden. Ein kurzer Messwert beim Start oder während der Abstimmung entspricht nicht automatisch der stabilen Leistung im normalen Dauerbetrieb. [3]

Autotuning sucht automatisch nach geeigneten Spannungen und Arbeitsfrequenzen für einzelne Chips. Die Frequenz bestimmt deren Arbeitstakt. Overclocking, der Betrieb oberhalb der üblichen Arbeitsfrequenz, kann die Hashrate steigern und zugleich J/TH verschlechtern. Mehr Rechenleistung allein beweist daher keine bessere Energieeffizienz. Eva muss beide Größen und das tatsächliche Ergebnis betrachten, nicht nur den eingestellten Grenzwert im Bedienfeld. Die Möglichkeiten des Geräts sowie die Grenzen von Stromversorgung und Kühlung gelten weiterhin. [2]

Nehmen wir eine rein beispielhafte Änderung: Statt mit 200 TH/s bei 4000 W arbeitet ein Gerät mit 150 TH/s bei 2700 W. Sein Wert verbessert sich von 20 auf 18 J/TH. Für dieselbe Arbeit benötigt es somit 10 % weniger Energie, erledigt in derselben Zeit aber ein Viertel weniger Berechnungen. Das sind zwei verschiedene Veränderungen. Eine geringere Leistungsaufnahme kann Eva helfen; sie muss jedoch auch den Rückgang der erwarteten Einnahmen berücksichtigen. Das Beispiel ist keine Einstellungsempfehlung für ein bestimmtes Gerät. [2]

Bei mehreren Geräten genügt es nicht, deren J/TH-Werte einfach zu mitteln. Ein schnelleres Gerät trägt mehr zur gesamten Rechenarbeit bei. Stellen wir uns beispielhaft 200 TH/s bei 4000 W und ein zweites Gerät mit 100 TH/s bei 3000 W vor. Wir addieren Leistungsaufnahmen und Hashrates: 7000/300 ergibt rund 23,33 J/TH, nicht den einfachen Mittelwert von 25 J/TH. Die Messungen müssen vergleichbare Bedingungen und Zeiträume abdecken. So erhalten wir den Energiebedarf pro Arbeit der gesamten Gruppe, statt kleine und große Geräte gleich zu gewichten. [1]

Neben der Effizienz braucht Eva die Hashprice, also die erwarteten Bruttoeinnahmen je Einheit Rechenleistung in einem festgelegten Zeitraum, den Strompreis, die tatsächliche Betriebszeit und die Gebühren. Für die Amortisation zählen auch Anschaffungspreis und weitere Kosten. Ein sparsameres Gerät kann teurer sein; J/TH allein entscheidet den Vergleich nicht. Auch der Gesamtverbrauch muss nicht sinken: Nimmt Eva weitere Geräte hinzu oder erhöht deren Leistung, kann der Strombedarf des Betriebs steigen, obwohl pro Berechnung weniger Energie nötig ist. [4]