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BTCMiner - Bitcoin-Miner für ZTEX FPGA-Boards

BTCMiner ist eine Bitcoin-Miner-Software, welche es ermöglicht, Geld mit ZTEX USB-FPGA-Modulen zu verdienen. Da diese FPGA-Boards ein USB-Interface besitzen, ist keine zusätzliche Hardware (wie JTAG-Programmiergeräte) erforderlich. Mittels Standard-USB-Hubs können kostengünstige FPGA-Cluster aufgebaut werden.

Eigenschaften

Unterstützte FPGA-Boards:
- Spartan 6 USB-FPGA-Module 1.15b mit XC6SLX75: 90 MH/s (typisch)
- Spartan 6 USB-FPGA-Module 1.15d mit XC6SLX150: 210 MH/s (typisch)
- Spartan 6 USB-FPGA-Module 1.15x mit XC6SLX150: 210 MH/s (typisch)
- Spartan 6 USB-FPGA-Module 1.15y mit vier XC6SLX150: 850 MH/s (typisch)
Dynamische Frequenz-Einstellung / Overclocking auf Basis von Fehlerraten-Messung, d.h. BTCMiner bestimmt automatisch die Frequenz mit der höchsten Rate gültiger Hashes.
Cluster-Modus: eine Software-Instanz kann viel FPGA Board steuern (bis zu mehrere hundert, begrenzt durch die Anzahl der USB-Controller)
Hot-Plugging: neue Geräte können währen der Laufzeit hinzugefügt / entfernt werden.
Verringerung der Stales durch Long-Polling und Block-Überwachung
Backup-Server / Mining-Pools
Möglichkeit der Nummerierung der FPGA-Boards und Cluster-Partitionierung mittels dieser Gerätenummern
Stromsparmodus nach 5min Inaktivität oder per Kommando
Überhitzungsschutz durch Abschaltung bei starken Fehleranstieg
Ereignisaufzeichnung (Logging)
Paket ist quelloffen
Fertig übersetzte Bitstreams d.h. es wird keine Xilinx-Software oder -Lizenz benötigt

Benutzung

Alle benötigten Dateien befinden sich in einen einzigen JAR-Archiv, welches im Download-Abschnitt heruntergeladen werden kann und welches unter Linux and Windows läuft. Windows-Nutzer müssen den libusb-Treiber des SDK's installieren. Weitere Details und Software-Voraussetzungen befinden sich im Running an Example Tutorial.

Für Mac-Nutzer gibt es eine Portierung als Nutzerbeitrag: Wiki: MacOS-Portierung.

Allgemeines

Um Rechen-Arbeit zu erhalten und die Resultate zu versenden muss BTCMiner mit einem bitcoin-Server oder Mining-Pool verbunden werden:

java -cp ZtexBTCMiner-<release>.jar BTCMiner [-host <host url>] -u <username> -p <password> \ [-b <host url> <username> <password> [-b ...]] \ [-l <log file>] [-bl <submitted blocks log file>]

Dabei bezeichnet:

`<release>`	die Versionsnummer (siehe Download-Abschnitt)
`<host url>`	die URL des Servers mit dem verbunden werden soll ist. Die URL muss das Protokoll und die Port-Nummer enthalten und sieht gewöhnlich wie folgt aus: `http://<hostname>:8332`. Die URL eines lokalen Servers ist `http://127.0.0.1:8332` (Voreinstellung).
`<username>`	einen Benutzernamen für den Server
`<password>`	ein Passwort für den Benutzer
`<log file>`	einen Dateinamen für eine Datei, in der Meldungen aufgezeichnet werden. (optional)
`<submitted blocks log file>`	einen Dateinamen für eine Datei, in der die eingereichten Blöcke aufgezeichnet werden. (optional)

Mit -host, -u und -p werden die Zugangsdaten für den primären Server / Mining-Pool angegeben, mit -b können Backup-Server / -Pools definiert werden. Mehrere alternative Adressen können durch mehrmalige Angabe von -b festgelegt werden. Die Backup-Zugänge werden verwendet, wenn der Zugriff zum primären Server / Mining-Pool gestört ist.

Eine Liste aller möglichen Parameter wird durch

java -cp ZtexBTCMiner-<release>.jar BTCMiner -h

ausgegeben.

Betrieb eines einzelnen FPGA-Boards

Der Befehl, um eine einzelnen FPGA-Miner zu starten, lautet:

java -cp ZtexBTCMiner-<release>.jar BTCMiner -host <host url> -u <username> -p <password> \ [-b <host url> <username> <password> [-b ...]] \ [-l <log file>] [-bl <submitted blocks log file>] \ [-f <firmware file>] [-d <device number;]

Dabei bezeichnet

`<firmware file>`	eine Firmware-Datei aus der Firmware-Liste. Dieser Parameter wird nicht benötigt, wenn die Firmware im EEPROM installiert wurde.
`<device number>`	Sind mehrere FPGA-Boards am USB, kann des Gerät mit dieser Nummer angegeben werden. Eine Liste der verfügbaren Geräte kann mittels der Option `-i` ausgegeben werden.

Beispiel:

java -cp ZtexBTCMiner-120417jar BTCMiner -host "http://pool.net:8443" -u me -p topsecret \ -f ztex_ufm1_15d4.ihx

Betrieb eines FPGA-Clusters

Im Cluster-Modus scannt BTCMiner den USB nach FPGA-Boards mit installierter Firmware und startet diese. Deshalb muss die Firmware zuvor im EEPROM mittels des Programmier-Modus installiert werden:

java -cp ZtexBTCMiner-<release>.jar BTCMiner -m p -f <firmware file> \ [-s <serial number string>] [-pt <string>] [-ps <serial number string>]

Dabei bezeichnet

`<firmware file>`	eine Firmware-Datei aus der Firmware-Liste
`<serial number string>`	eine Serien-Nummer. Das kann eine beliebige Zeichenfolge mit bis zu 10 Buchstaben sein. Standardmäßig hat jedes FPGA-Board eine eindeutige Seriennummer. Größere Cluster sind aber handlicher, wenn diese Nummer durch einen geeigneteren Wert überschrieben wird.

Wenn weder -pt noch -ps angegeben werden, programmiert BTCMiner nur unkonfigurierte FPGA-Boards. Um Geräte erneut zu programmieren, können mittels der Parameter -pt und -ps FPGA-Boards nach Typ (siehe Firmware-Liste) oder nach Serien-Nummer selektiert werden. In allen Modi können einzelne Geräte von der Geräteliste (siehe -i) mittels -d gewählt werden. Wird dieser Parameter nicht angegeben werden alle passenden FPGA-Boards programmiert.

Beispiel:

java -cp ZtexBTCMiner-120417.jar BTCMiner -m p -f ztex_ufm1_15d4.ihx -s 01-02-01

programmiert ein USB-FPGA-Modul 1.15d (mit XC6SLX150) das erste Mal.

java -cp ZtexBTCMiner-120417.jar BTCMiner -m p -ps 01-02-01 -f ztex_ufm1_15d4.ihx

programmiert das FPGA-Board aus dem vorherigen Beispiel neu.

java -cp ZtexBTCMiner-120417.jar BTCMiner -m p -pt ztex_ufm1_15d4 -f ztex_ufm1_15d4.ihx

programmiert alle FPGA-Boards, welche zuvor mit ztex_ufm1_15d4.ihx beschrieben wurden, neu.

Nachdem auf allen FPGA-Boards Firmware installiert wurde, kann der Cluster wie folgt gestartet werden:

Dabei bezeichnet

<Number of devices per thread> die maximale Anzahl von FPGA-Boards je Thread. Voreinstellung ist 10.

Im Cluster-Modus wird ein Thread je Bus gestartet. Wenn die Anzahl der FPGA-Boards an einem Bus größer als der mit -n angegebene Wert ist, werden zusätzliche Threads gestartet. Ein Wert zwischen 5 und 20 wird empfohlen, wenn BTCMiner über das Internet verbunden ist (Mining-Pools). Für eine Lokale Konfiguration wird der Wert 127 (=maximale Anzahl der Geräte pro Bus) empfohlen.

Im Cluster-Modus können neue FPGA-Boards im laufenden Betrieb angesteckt werden. Ein erneuter Scan des Busses wird mit dem Kommando r initiiert.

Firmware- und FPGA-Board-Übersicht

Firmware-Datei	FPGA-Board	FPGA-Typ	Typ (für `-pt` benutzt)	Frequenz-Schritte	Minimale Hash-Rate	Typische Hash-Rate	Energieverbrauch
ztex_ufm1_15y1.ihx	USB-FPGA-Modul 1.15y	Vier Xilinx Spartan 6 XC6SLX150-N3	ztex_ufm1_15y1	4 MHz	770 MH/s	850 MH/s	38 W @ 210 MHz
ztex_ufm1_15d4.ihx	USB-FPGA-Modul 1.15d und USB-FPGA-Module 1.15x	Xilinx Spartan 6 XC6SLX150-3/-N3	ztex_ufm1_15d4	4 MHz	190 MH/s	210 MH/s	9.4 W @ 210 MHz
ztex_ufm1_15b1.ihx	USB-FPGA Module 1.15b	Xilinx Spartan 6 XC6SLX75-3	ztex_ufm1_15b1	8 MHz	84 MH/s	90 MH/s	5.0 W @ 184 MHz
ztex_ufm1_15d.ihx	USB-FPGA-Modul 1.15 und USB-FPGA-Module 1.15x	Dummy-Firmware: Ermöglicht BTCMiner das Gerät zu Identifizieren und automatisch die aktuelle Firmware zu laden.
ztex_ufm1_15y.ihx	USB-FPGA-Modul 1.15y	Dummy-Firmware: Ermöglicht BTCMiner das Gerät zu Identifizieren und automatisch die aktuelle Firmware zu laden.

Der Energieverbrauch der USB-FPGA-Module 1.15b and 1.15d wurde mit einem Experimentier-Board 1.3 bei einer externen Versorgungsspannung von 12V gemessen. USB-FPGA-Module 1.15x und 1.15y haben On-Board-Spannungsregler. Der Energieverbrauch dieser FPGA-Boards wurde bei 12V Eingangsspannung gemessen.

Kühlung uns Stromverbrauch

Der Energieverbrauch ist in der Tabelle oben aufgelistet.

Um Überhitzung zu vermeiden ist die Verwendung der mit den FPGA-Boards gelieferten Kühlkörper sowie ein geringer Luftstrom ist erforderlich. Gibt is keine Gehäuselüfter können größere Kühlkörper für das USB-FPGA-Modul 1.15b (LX75) oder Kühlkörper mit 25mm Lüfter für das USB-FPGA-Modul 1.15d (LX150) erworben werden. USB-FPGA-Module 1.15x (LX150) und USB-FPGA-Module 1.15y (4 × LX150) werden mit 40mm Lüftern ausgeliefert.

Downloads

Version-Nummer	JAR-Archiv (Linux and Windows)	Quell-Paket	Neuerungen
120417	ZtexBTCMiner-120417.jar	ZtexBTCMiner-120417.tar.bz2	Neue Funktionen: Unterstützung für USB-FPGA-Module 1.15y Neues Kommando: s(uspend): Versetzt Cluster in den Stromsparmodus Neues Kommando: c(ounter_reset): Setzt Performance- und Fehlerzähler zurück Cluster-Partitionierung mittels Seriennummer-Filter Dummy Firmware: ermöglicht BTCMiner das Gerät zu Identifizieren und automatisch die aktuelle Firmware zu laden.
120221	ZtexBTCMiner-120221.jar	ZtexBTCMiner-120221.tar.bz2	Neue Funktion: Verbesserter Überhitzungsschutz durch Abschaltung bei starken Frequenz-Abfall
120208	ZtexBTCMiner-120208.jar	ZtexBTCMiner-120208.tar.bz2	Verschiedene Bugfixes Verbesserte Performance
120126	ZtexBTCMiner-120126.jar	ZtexBTCMiner-120126.tar.bz2	Verbesserte Performance Stale-Reduktion durch Long-Polling und Block-Überwachung Schnellere Konfiguration
111214	ZtexBTCMiner-111214.jar	ZtexBTCMiner-111214.tar.bz2	Verbesserte Performance
111114	ZtexBTCMiner-111114.jar	ZtexBTCMiner-111114.tar.bz2	Backup-Server / -Mining-Pools Verbessertes Verhalten bei schlechter Server-Verbindung
111020	ZtexBTCMiner-111020.jar	ZtexBTCMiner-111020.tar.bz2	Verbesserte Performance Unterstützung von Hot-Plugging im Cluster-Modus Begrenzung der Anzahl der FPGA-Boards je Thread durch den Parameter `-n` Verbesserte Frequenz-Anpassung: Hysterese vermeidet häufige Frequnzwechsel
110826	ZtexBTCMiner-110826.jar	ZtexBTCMiner-110826.tar.bz2	Erste Version

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