ماینینگ و چالش‌های پیش روی ماینرها: بررسی مشکلات متداول ماینینگ و راهکارهای پیشگیری از آن‌ها

«ماینینگ چیست؟» این سوالی است که ذهن بسیاری از کاربران را مشغول کرده است. در این مقاله قصد داریم ضمن آشنایی با ماینینگ، تا حد ممکن مشکلات به وجود آمده برای سیستم‌های ماینینگ را بررسی کرده و به ارائه راهکار بپردازیم. اگر  دستی در ماینینگ دارید و یا قصد آشنایی یا انجام آن را دارید توصیه می‌کنیم حتماً این مقاله را مطالعه کنید.

مقدمه
خوب، بد، زشت، استاندارد یا غیراستاندارد، اصولی یا غیراصولی، هیچ یک الفاظی نیستند که این روزها عزم راسخ ماینرها را برای استخراج ارزهای دیجیتال به چالش بکشند. در این مقاله قصد داریم تا حد ممکن و در دایره تجارب ماینرها در چند سال اخیر، مشکلات و خرابی‌های به وجود آمده برای سیستم‌های ماینینگ را بررسی و در صورت امکان به ارائه راهکار در این زمینه بپردازیم. تمرکز اصلی مقاله بر روی مشکلات گزارش شده بر روی قطعات اصلی سیستم‌های ماینینگ یعنی منبع تغذیه (پاور)، کارت گرافیک و مادربرد خواهد بود و سرفصل‌های آن عبارت‌اند از:

1. بیت کوین (Bitcoin)  چیست و ماینینگ (Mining) به چه معناست؟
2. ماینرها چه کسانی هستند؟
3. چند نمونه از تصاویر سیستم‌های ماینینگ غیراستاندارد
4. دلایل فنی بروز مشکل
5. نمونه‌هایی از تصاویر قطعات آسیب‌دیده به دلیل پیکربندی غیراصولی
6. راهکارهای پیشگیری از بروز مشکلات
7. جمع‌بندی

ماینینگ چیست و بیت کوین  به چه معناست؟
بیت کوین (Bitcoin) یک واحد پولی (ارز) مجازی (دیجیتال) و دارای سیستم پرداخت و کنترل تراکنش دیجیتال با کارکردهای مشابه پول بی‌پشتوانه یا پول حکومتی است. نام پدید آورنده این ارز مجازی در بسیاری از مراجع  "ساتوشی ناکاموتو" عنوان شده است ولی بسیار معتقدند که این سیستم پرداخت دیجیتال محصول جمعی از برنامه‌نویسان بزرگ و حرفهایست. البته چندی پیش دانشمند علوم رایانه و تاجر استرالیایی "کریگ استیون رایت" ادعا کرد که وی فرد واقعیِ پشت اسم مستعار "ساتوشی ناکاموتو" است.

تاکنون دولت هیچ کشوری بیت کوین را تحت عنوان واحد پولی به رسمیت نشناخته است و فقط کشورهایی مثل آلمان، ایالات متحده آمریکا و چین آن را به‌عنوان یک کالا پذیرفته‌اند. در چند سال اخیر ارزش ارزهای مجازی به‌صورت بی‌سابقه‌ای افزایش یافته و هم اکنون که در حال نگارش این مقاله هستیم ارزش آن به بیش از 4000 دلار به ازای هر بیت کوین رسیده است. از دلایل افزایش قیمت و محبوبیت این ارز دیجیتال می‌توان به وابسته نبودن آن به هیچ دولت و یا کشوری اشاره کرد. بسیاری از افراد و یا سازمان‌ها نیز برای فرار از مالیات و تورم و حتی پول‌شویی و انتقال مبالغ هنگفت در معاملات غیرقانونی از انواع مختلف ارزهای دیجیتال استفاده می‌کنند.

همچنین می‌توان به‌عنوان نوعی سرمایه گذاری البته بسیار پر ریسک نیز بر روی بیت کوین حساب باز کرد. برای مثال اگر شما در سال 2010 تنها 5 دلار برای خرید 2000 بیت کوین سرمایه‌گذاری می‌کردید، در حال حاضر صاحب 8,000,000 دلار پول بودید! یا حتی اگر در اوایل همین سال میلادی (2017) هر چه قدر بیت کوین خریداری می‌کردید هم اکنون سرمایه شما 3 برابر شده بود!

برای کسب بیت کوین 3 راه وجود دارد:

- خرید بیت کوین از صرافی‌ها
- شرکت در لاتاری (بخت آزمایی) برخی سایت‌ها که به شخص برنده بیت کوین هدیه می‌دهند
- استخراج بیت کوین (Bitcoin Mining) که در واقع همان فرآیند پردازش تراکنش‌های بیت کوین است

استخراج بیت کوین مستلزم داشتن کامپیوترهای مجهز به سخت‌افزارهای بسیار قدرتمند است. البته در چند سال اخیر دستگاه‌هایی تحت عنوان‌AntMiner ، Avalon، Raspberry Pi و ... نیز مختص این امر طراحی و روانه بازار شده است. البته در کشورمان این نوع دستگاه‌ها یا یافت نمی‌شود و یا با قیمت‌های بسیار بالا و البته بدون پشتیبانی به فروش می‌رسد. علاوه بر این، دستگاه‌های نام برده تنها قادر به استخراج انواع خاصی از ارزهای دیجیتال هستند و کاربردهای همه منظوره ندارند.

به همین دلیل اکثر استخراج کنندگان ارز دیجیتال (ماینرها) در ایران با استفاده از سیستم‌های مجهز به چندین کارت گرافیک قدرتمند و در واقع با استفاده از تکنیک Parallel Processing اقدام به استخراج این واحد پولی می‌کنند که اصطلاحاً به آن ماینینگ (Mining) گفته می‌شود. اما این امر همواره چالش‌های فراوانی را پیش روی ماینرها قرار می‌دهد. در این مقاله قصد داریم به بررسی این چالش‌ها بپردازیم.

ماینرها چه کسانی هستند؟
ماینرها اغلب چه کسانی هستند؟ پاسخ این پرسش دامنه وسیعی را از جامعه آماری بزرگی به ما می‌دهد که با کنکاش تجربی در میان این افراد خواهید فهمید که عمده این افراد، کاربران حرفه‌ای با سطح دانش بالا در حوزه کامپیوتر را تشکیل می‌دهند. سرمایه‌گذارانی که میلیون‌ها تومان صرف کرده‌اند تا از آن درآمدزایی کنند و حق داشتن قطعاتی در چهارچوب استاندارد ذکر شده توسط تولیدکننده را دارند. اما کدام استاندارد؟

قبل از هرگونه موضع گیری، چه درست، چه غلط و با علم به اینکه هر کاری خارج از چهارچوب درست عرفی آن کار می‌تواند به‌درستی یا به ‌اشتباه انجام بشود، در ادامه توجه شما رو به دو نمونه سیستم ماینینگ جلب می‌کنیم:

نمونه اول (دو فارم ماینینگ متفاوت در دو نقطه متفاوت از کره زمین):

نمونه دوم (بدون شرح!):

به‌طور قطع نمی‌توان گفت که سیستم های مربوط به عکس های نمونه اول در شرایط استاندارد کار می‌کنند ولی قطعاً می‌توان در مورد عکس‌های سیستم‌های نمونه دوم قضاوت کرد! حال چرا نمی‌توان به‌طور قطعی گفت که نمونه‌های اول در شرایط استاندارد در حال کسب سکه مجازی هستند؟ زیرا نمی‌توان از روی عکسی محدود با کادری بسته در مورد تمامی فاکتورهای استاندارد قضاوت کرد.

به عنوان مثال در تاریخ 14 اکتبر 2014 میلادی، یک مجموعه ماینینگ بزرگ در تایلند به‌کلی در آتش سوخت (منبع خبر):

استخراج‌کنندگان ارز مجازی (ماینرها) چه چالش‌هایی پیش رو دارند؟
تجربه ثابت کرده در پروسه استخراج ارز الکترونیکی (ماینینگ) بالاترین استهلاک قطعات سخت‌افزاری به ترتیب مربوط به کارت‌های گرافیک، منبع تغذیه (پاور) و در نهایت مادربرد است؛ اما سؤالی که در این بخش مطرح می‌شود این است که چه عواملی باعث استهلاک سریع‌تر و یا حتی آسیب جدی و از کار افتادن قطعات نام برده می‌شود؟

- کارت گرافیک (Graphics Card)

مشکلات متداول گزارش شده
قاتل درجه 1 اکثر قطعات سخت‌افزاری علی‌الخصوص کارت‌های گرافیک مدرن و رده بالا، حرارت است. حرارت بالا به‌صورت مستقیم باعث کاهش عمر پردازنده گرافیکی (GPU)، تراشه‌های حافظه ویدئویی (Video Memory)، قطعات مدار رگولاتور ولتاژ (VRM Module) و حتی فن‌های دستگاه می‌شود. شاید باور این موضوع برای شما هم سخت باشد ولی همین حرارت بالا گاهی حتی باعث آب شدن و یا حتی سوختن کانکتورهای برق PCIe تعبیه شده بر روی PCB کارت‌های گرافیک نیز می‌شود.

علل و ریشه یابی بروز مشکلات
همان‌طور که اشاره شد علت اصلی و ریشه تمامی مشکلات نام برده حرارت بالا است. اما حتماً در ذهن شما نیز این سؤال شکل می‌گیرد که مگر سازندگان کارت‌های گرافیک در حین طراحی محصول، این موضوع را در نظر نگرفته‌اند؟

جواب خیلی ساده است؛ بله سازندگان کارت‌های گرافیک به‌اصطلاح Gaming یا همان کارت‌های گرافیک مخصوص بازی در حین طراحی محصول، شرایط را در نظر گرفته‌اند که کارت‌ طراحی شده توسط آن‌ها به تعداد مشخص (حداکثر 2 الی 3 دستگاه) آن هم در کیس های با ابعاد مشخص و البته مجهز به تهویه استاندارد و از همه مهم‌تر در کاربردهای گیمینگ مورد استفاده قرار بگیرد. در کاربردهای گیمینگ نیز کارت گرافیک بسته به نوع بازی و یا صحنه‌های مختلف در حال ترسیم، گاهی اوقات به‌صورت کامل زیر بار است و گاهی اوقات نیز این میزان به‌صورت مداوم در حال افزایش و کاهش است. از سوی دیگر اغلب گیمرها در طول 24 ساعت شبانه روز در بدترین حالت ممکن 8 ساعت در حال استراحت و 16 ساعت باقی مانده در حال بازی کردن هستند! همچنین در طول هفته به دلیل تحصیل، کار و یا ... معمولاً حداقل یکی دو روز را به‌صورت اجباری در حال گیمینگ نیستند.

اما در پروسه ماینینگ معمولاً بر روی هر سیستم بیش از 6 کارت گرافیک در فاصله نزدیک به هم و بدون در نظر گرفتن تهویه اصولی، همواره زیر بار کامل و به‌صورت 24/7 (24 ساعته در 7 روز هفته) و بدون وقفه در بازه‌های زمانی طولانی مدت (شاید ماه‌ها پشت سر هم) در حال پردازش اطلاعات هستند. جالب است بدانید الگوریتم‌های پردازش اطلاعات جهت استخراج ارز مجازی در برخی از واحدهای پولی به‌گونه‌ای است که بار اعمالی به کارت گرافیک مورد نظر در اکثر اوقات به‌مراتب بیشتر از الگوریتم‌های ترسیم تصاویر 3 بعدی است. این وضعیت حتی از این نیز بحرانی‌تر می‌شود وقتی که برخی ماینرها در آن واحد اقدام به استخراج دو واحد پولی به‌صورت هم‌زمان می‌کنند.

از سوی دیگر سازندگان کارت‌های گرافیک گیمینگ یکی دو سالی می‌شود که به دلیل سایلنت‌تر شدن (بی‌صداتر شدن) قطعات مختلف و حساسیت اغلب گیمرها به نویز صوتی سیستم، خنک کننده و فن‌های محصولات خود را به‌گونه‌ای تنظیم می‌کنند که نویز صوتی اولویت به‌مراتب بیشتری نسبت به افزایش حرارت داشته باشد. این یعنی سرعت چرخش فن‌ها را طوری تنظیم می‌کنند که کارت گرافیک مورد نظر ولو نزدیک به دمای آستانه کاملاً امن، ولی در وضعیت کاملاً بی‌صدا کار کند. این در حالی است که برای ماینرها این موضوع هیچ اهمیتی ندارد.

تمام دلایلی که تاکنون در مورد آن صحبت کردیم منشأ افزایش حرارت بودند؛ اما یکی عمده‌ترین عوامل از کار افتادن کارت‌های گرافیک در این کاربردها، خرابی فن‌های کارت گرافیک است. 3 عامل عمده تأثیر مستقیم در کاهش محسوس عمر فن‌های کارت گرافیک دارد.

گرد و غبار
نشستن گرد و غبار بر روی تیغه‌ها و سنگین‌تر شدن آن‌ها و یا نفوذ آن به درون یاتاقان فن، نقش پررنگی در کاهش عمر فن‌ها دارند.

وضعیت نصب کارت گرافیک بر روی سیستم
برخی از کارت‌های گرافیک کماکان مجهز به فن‌های بوشی یا به‌اصطلاح Sleeve Bearing هستند. همان‌طور که اطلاع دارید در صورت نصب این نوع فن‌ها در حالت عمودی به دلیل افزایش اصطکاک بین رتور و استاتور نویز صوتی و عمر آن‌ها به‌صورت محسوس کاهش می‌یابد و توصیه می‌شود که این نوع فن‌ها به‌صورت افقی (رو به بالا یا پایین) بر روی کیس و یا قطعات مختلف نصب شوند. در حالت استاندارد و زمانی که یک کارت گرافیک داخل کیس نصب می‌شود این وضعیت رعایت شده و فن‌های کارت گرافیکی به‌صورت افقی قرار می‌گیرند؛ اما در کاربردهای ماینینگ در اغلب موارد این موضوع رعایت نمی‌شود و کارت‌های گرافیک در قفسه‌های دست‌ساز و به‌صورت عمودی بر روی مادربرد نصب می‌شوند.

حرارت بالا
همان‌طور که اشاره شد در سیستم‌های مورد استفاده در کاربردهای استخراج ارز مجازی (ماینینگ) چندین کارت گرافیک در فاصله نزدیک به هم و بدون تهویه اصولی با حداکثر توان در حال پردازش اطلاعات هستند. حرارت متصاعد شده از هر یک از کارت‌ها و تأثیر کلی حرارت سایر کارت‌ها بر روی یکدیگر و حتی دمای محیط در شعاع 1 متری هر سیستم، به‌گونه‌ای است که در طولانی مدت، دمای محیط سیستم را در حد قابل توجهی افزایش می‌دهد. جالب است بدانید که حتی فن‌های مجهز به یاتاقان از نوع (بلبرینگی) Ball Bearing نیز به گرما حساس‌اند و عمر آن‌ها نیز در این شرایط به‌صورت محسوسی کاهش می‌یابد. حال در این میان، فن‌های بوشی یا به‌اصطلاح Sleeve Bearing که جای خود دارند.

اما مشکل بعدی آب شدن و حتی سوختگی‌های گزارش شده از کانکتورهای برق 6 پین و 8 پین PCIe است. مسئله‌ای که باز هم دلیل آن حرارت بالا است.

در مدارات الکترونیکی در اکثر موارد مقاومت الکتریکی در نقاط اتصال دو هادی الکتریکی به یک دیگر، به دلیل کاهش سطح تماس بین دو هادی و یا متفاوت بودن آلیاژ این دو هادی بیشتر از نقاط پیوسته مدار است. همین امر نیز به‌صورت مستقیم باعث افزایش دمای نقطه اتصال می‌شود. از سوی دیگر سرعت فرآیند اکسیداسیون فلزاتی مانند آلومینیوم، مس و آلیاژهای مرتبط در دماهای بالاتر از دمای اتاق (25C) به‌صورت فزاینده‌ای افزایش می‌یابد. جالب است بدانید اکسید آلومینیوم یک عایق الکتریکی است؛ اما دارای رسانایی گرمایی به نسبت بالا است. این یعنی با بالاتر رفتن دمای محیط، مقاومت نقطه اتصال در کانکتورهای PCIe افزایش یافته، این افزایش مقاومت، باعث افزایش دمای نقطه اتصال شده و اکسیداسیون ایجادشده در طولانی مدت، گرما را به‌خوبی به پوشش پلاستیکی کانکتور منتقل می‌کند. این پروسه آن‌قدر ادامه می‌یابد تا به آب شدن و حتی سوختن کانکتور منجر می‌شود.

- مادربرد (Motherboard)

مشکلات متداول گزارش شده
گزارش خرابی در مادربردها به‌مراتب کمتر از کارت‌های گرافیک است و بیشترین گزارش خرابی نیز مربوط به از کار افتادن اسلات های PCIe و آب شدن و یا سوختگی کانکتور ATX-24Pin است.

علل و ریشه یابی بروز مشکلات
می‌دانیم هر یک از پین‌های تعبیه شده بر روی کانکتور ATX-24Pin مادربرد مقدار معینی از جریان را می‌توانند از خود عبور دهند. این پین‌ها بسته به نوع ترمینال (استاندارد نرمال، استاندارد HCS که از سال 2005 رایج شده است و استاندارد Plus HCS) به ترتیب می‌توانند حدود شش، نه و یازده  آمپر جریان الکتریکی را عبور دهند. همچنین همان‌طور که می‌دانید عمده مصرف انرژی کارت‌های گرافیک از طریق اسلات PCIe، به‌وسیله ولتاژ شاخه +12V تأمین می‌شود. کانکتور ATX-24Pin همان‌طور که در تصویر زیر مشاهده می‌کنید تنها دارای 2 پین +12V است که این 2 پین روی هم رفته (با فرض ترمینال استاندارد HCS) توانایی انتقال 18A جریان یا حداکثر 216W توان الکتریکی را دارا هستند. این دو شریان وظیفه تأمین بخش اعظمی از جریان مورد نیاز تمامی چیپست‌ها و تراشه‌های کنترلر جانبی تعبیه شده بر روی مادربرد و همچنین اسلات‌های توسعه (PCIe) را بر عهده دارند.

از سوی دیگر همان‌طور که اطلاع دارید بر اساس جدیدترین استانداردهای گذرگاه PCI-Express حداکثر توان الکتریکی قابل انتقال توسط اسلات‌های با رابط کامل X16 حدوداً 75W است؛ اما در کاربردهای ماینینگ به دلیل تعدد کارت‌های گرافیک و محدود بودن اسلات‌های با رابط PCI-Express X16 بر روی مادربردها، همواره ماینرها از مبدل اسلات‌های X16 به X1 یا X4 (رایزر) استفاده می‌کنند. مشکل دقیقاً از همین جا شروع می‌شود.

این نوع مبدل‌های دو نوع مختلف دارند:

یک نمونه از رایزر کارت گرافیک بدون تغذیه جداگانه

در نوع اول (بدون تغذیه جداگانه) همان‌طور که در تصویر بالا ملاحظه می‌کنید تنها پین‌های مربوط به DATA و Power از اسلات X16 به یک کانکتور X1 منتقل شده است و هیچ راهکاری برای تغذیه انرژی مورد نیاز کارت گرافیک مورد نظر پیش بینی نشده است.

یک نمونه از رایزر کارت گرافیک با تغذیه جداگانه

اما در نوع دوم وضعیت به‌مراتب بهتر به نظر می‌رسد و یک کانکتور Molex و یا SATA تغذیه کارت گرافیک مورد نظر را بر عهده دارد. سیگنال‌های DATA نیز توسط یک مبدل مخصوص توسط پورت USB به کانکتور PCIe X1 منتقل می‌شود.

همان‌طور که اشاره شد کارت‌های گرافیک رده بالا و مدرن بخشی از توان مصرفی مورد نیاز خود (حداکثر 75W) را از همین اسلات PCIe تأمین می‌کنند. این در حالی است که اسلات های PCIe X1 در بهترین شرایط ممکن تنها توانایی انتقال حداکثر 25W توان مصرفی را دارد. پس آن دسته از کاربران که از مبدل‌های  نوع اول (بدون تغذیه جداگانه) استفاده می‌کنند باعث اِعمال فشار مضاعف به اسلات PCIe مادربرد می‌شوند و نتیجه این پیکربندی اشتباه در وهله اول آسیب دیدن اسلات PCIe مادربرد است؛ اما از سوی دیگر در مادربردهای رده پایین و ارزان قیمت که بیشتر مورد توجه ماینرها قرار می‌گیرند تمامی جریان مورد نیاز اسلات‌های PCIe و سایر بخش‌های مادربرد (به غیر از پردازنده) تنها توسط همان 2 پین +12V تعبیه شده در کانکتور ATX-24Pin از منبع تغذیه سیستم تأمین می‌شود. همین امر باعث افزایش شدت جریان و بالا رفتن دما در نقطه اتصال پین‌های +12V کانکتور ATX-24Pin شده که در نهایت افزایش تصاعدی حرارت و در ادامه آب شدن و سوختن کانکتور را در پی دارد.

- منبع تغذیه (پاور)

مشکلات متداول گزارش شده
منبع تغذیه یا پاور پس از کارت گرافیک بیشترین گزارش خرابی را در سیستم‌های استخراج ارز مجازی یا همان ماینینگ دارد. بیشترین قربانی در میان منابع تغذیه مربوط به پاورهای ماژولار و ناشی از آب شدن و یا حتی سوختن کانکتورهای ATX-24Pin و یا PCIe است. در تصاویر زیر چندین مورد از مشکلات گزارش شده توسط ماینرهای داخل و خارج کشور را مشاهده می‌کنید:

همان‌طور که مشاهده می‌کنید در صورت عدم رعایت پیکربندی و کابل کشی صحیح و اصولی حتی منابع تغذیه گران‌قیمت (آن هم از معتبرترین برندهای سازنده پاور) نیز با مشکل مواجه می‌شوند.

علل و ریشه یابی بروز مشکلات
همان‌طور که اشاره شد در سیستم‌های ماینینگ چندین کارت گرافیک در فاصله نزدیک به هم بدون تهویه اصولی با حداکثر توان در حال پردازش اطلاعات هستند. حرارت متصاعد شده از هر یک از کارت‌ها و تأثیر کلی حرارت سایر کارت‌ها بر روی یکدیگر، به‌گونه‌ای است که در طولانی مدت دمای سیستم و محیط آن به مقدار قابل توجهی بالا می‌رود. این در حالی است که در کیس‌های دارای تهویه صحیح همواره هوای خنک از بخش جلویی و کف کیس وارد کیس شده و هوای گرم توسط منافذ موجود در پشت و سقف کیس به بیرون رانده می‌شود. همچنین همان مطالبی که در زمینه اتصال کانکتورها و خطر سوختگی ‌آن‌ها در بخش کارت گرافیک ذکر شد، در این قسمت نیز صادق است.

اما شاید برای شما نیز سؤال شده باشد که مگر این موارد در حین طراحی و ساخت پاور تست نمی‌شوند؟

بله تمامی این موارد تست می‌شوند اما همان‌طور که اشاره شد حرارت بسیار بالای ایجاد شده در شعاع 1 متری هر یک از سیستم‌های ماینینگ به همراه عدم توزیع مناسب کابل‌های ماژولار PCIe از عواملی است که باعث بروز این نوع مشکلات می‌شود.

یکی از شایع‌ترین حالت‌هایی که در اکثر اوقات باعث آب شدن و یا سوختن کانکتورهای PCIe تعبیه شده بر روی پاور می‌شود استفاده از کابل‌های دارای دو خروجی PCIe-8Pin جهت تغذیه دو کارت گرافیک پرمصرف که هر یک تنها دارای یک سوکت برق 8Pin است.

حالا وضعیتی را متصور شوید که کارت‌های گرافیک استفاده شده در این پیکربندی با استفاده از مبدل‌های بدون تغذیه جداگانه PCIe X16 به PCIe X1 به سیستم متصل شده‌اند و به دلیل محدودیت‌های موجود در انتقال توان الکتریکی در اسلات های X1 به‌ناچار باید این میزان کسری جریان را از طریق تنها کانکتور 8Pin تعبیه شده بر روی PCB دریافت کنند. در ادامه همین میزان کسری را به دلیل وجود کارت گرافیک دوم، ضرب در 2 کنید و توان مصرفی زیاد کارت‌های گرافیک در کاربردهای ماینینگ به همراه حرارت بسیار بالای محیط را نیز به آن اضافه کنید. همه این موارد دست به دست هم می‌دهند تا دمای نقطه اتصال بسیار بالا رفته و در نهایت در طولانی مدت باعث آب شدن و سوختن کانکتورهای روی پاور شود.

در تصاویر بالا شرایط ذکرشده شبیه‌سازی شده است و حرارت سیم‌ها و کانکتور خروجی 24Pin دو مدل پاور مختلف پس از گذشت تنها 20 دقیقه جریان 18A از شاخه 12V توسط دوربین حرارتی FLIR E5 اندازه گیری شده است. همان‌طور که ملاحظه می‌کنید. دمای پین و سیم شاخه‌های مورد نظر در محل اتصال کانکتور حتی از 85 درجه سانتی‌گراد نیز تجاوز کرده است و این امر در طولانی بدون شک باعث بالاتر رفتن این دما و در نهایت سوختن کانکتور خواهد شد.

در تصاویر بالا نیز دمای همان دو پین نام برده را در ناحیه اتصال به کانکتور 24Pin مادربرد مشاهده می‌کنید. طبق تصویر، دمای ثبت شده در این بخش نیز مرز 80 درجه سانتی‌گراد را رد کرده است.

اما ممکن است در این بخش نیز برای شما سؤال شده باشد که پس چرا پروتکشن‌های ایمنی در نظر گرفته شده برای پاورها عمل نمی‌کند؟

تقریباً تمامی پاورهای رده بالا از پروتکشن های محافظت در برابر اتصال کوتاه (SCP)، محافظت در برابر جریان خروجی بیش از حد مجاز (OCP) و محافظت در برابر حرارت بیش از حد (OTP) پشتیبانی می‌کنند اما در این کاربردها معمولاً شرایطی اتفاق می‌افتد که هیچ یک از پروتکشن های ایمنی نام برده کاری از پیش نمی‌برند.

پروتکشن OTP
حسگر این پروتکشن در درون باکس پاور و معمولاً بر روی هیت سینک ماسفت‌های سوئیچ بخش ثانویه تعبیه شده است. این در حالی است که افزایش حرارت و سوختگی‌های گزارش شده در خارج از پاور و بر روی کانکتورهای ماژولار پاور اتفاق می‌افتد.

پروتکشن OCP
تقریباً اکثر ماینرها از پاورهای با توان خروجی بیش از 1000W برای سیستم‌های مورد نظر استفاده می‌کنند. این نوع پاورها معمولاً در حالت نرمال توانایی ارائه بیش از 85A جریان در شاخه +12V خود را دارا هستند. حال فرض می‌کنیم در خوش‌بینانه‌ترین حالت ممکن پروتکشن OCP در وضعیت 130% این مقدار یعنی در حدود 110A فعال می‌شود. این در حالی است که جریان‌های به‌مراتب پایین‌تر از این مقدار نیز حتی در کوتاه مدت باعث آب شدن و سوختن کانکتورها می‌شوند. شبیه سازی این وضعیت را می‌توانید در ویدئو زیر مشاهده کنید.

همان‌طور که مشاهده کردید تنها کمتر از 65A جریان در مدت بسیار کوتاه باعث آب شدن و در نهایت سوختن کانکتور PCIe-8Pin شد.

پروتکشن SCP
این پروتکشن نیز تنها زمانی عمل می‌کند که یکی از شاخه‌های خروجی 12V ،+3.3V ،+5V+ به شاخه GND به‌اصطلاح اتصال کوتاه شود. در واقع این پروتکشن زمانی کار می‌کند که کانکتور مورد نظر کاملاً آب شده و در اثر سوختن کامل یکی از شاخه‌های نام برده با GND برخورد کند؛ یعنی عملاً نوش دارو پس از مرگ سهراب!

ارائه راهکار برای پیشگیری از بروز مشکلات
تا اینجا به ریشه‌یابی مشکلات گزارش شده در کاربردهای ماینینگ پرداختیم؛ اما همواره پیشگیری بهتر از درمان است. در ادامه به ارائه راه‌کارهای موجود برای جلوگیری از بروز این مشکلات می‌پردازیم.

کارت گرافیک
از کارت‌های گرافیک مخصوص ماینینگ استفاده کنید:

به‌تازگی برخی کمپانی‌های تولید کننده کارت گرافیک مدل‌های مخصوص ماینینگ معرفی و روانه بازار کرده‌اند؛ اما این مدل‌ها چه تفاوت‌هایی با مدل‌های گیمینگ دارند؟

- این مدل‌ها به Biosهای مخصوص ماینینگ مجهز شده‌اند که در این کاربردها بازدهی به‌مراتب بیشتری از نظر کارایی و مصرف انرژی نسبت به مدل‌های گیمینگ دارند
- به فن‌های بلبرینگی Dual-Ball Bearing با عمر بسیار بالا و مقاوم در برابر گرد و غبار مجهز شده‌اند. همچنین پروفایل‌های در نظر گرفته شده برای سرعت چرخش فن‌ها در این مدل‌ها طوری تنظیم می‌شود که حرارت پایین‌تر اولویت بیشتری نسبت به نویز صوتی دارد
- معمولاً به دلیل حفظ بازدهی مصرف انرژی با مشخصات فنی مشابه مدل مرجع عرضه می‌شوند (به‌صورت کارخانه‌ای اورکلاک نشده‌اند)
- قطعات به کار رفته در بخش مدار رگولاتور ولتاژ این مدل‌ها در کلاس صنعتی و با عمر بسیار بالا است
- کارت‌های گرافیک مخصوص ماینینگ فاقد خروجی تصویر هستند. این امر به کاهش قیمت تمام شده آن‌ها کمک شایانی می‌کند

اما ممکن است به هر دلیلی به کارت‌های گرافیک مخصوص ماینینگ دسترسی نداشته باشید و یا از قبل تعداد زیادی کارت گرافیک گیمینگ برای این کار تهیه کرده‌اید. برای پیشگیری از مواجهه با مشکلات احتمالی توصیه می‌کنیم موارد ارائه شده در بندهای ذیل را رعایت کنید:

- از اورکلاک کارت‌های گرافیک خودداری کنید. تجربه نشان داده حتی اورکلاک مختصر کارت‌های گرافیک مدرن و رده بالا، مصرف انرژی و حرارت متصاعد شده از آن‌ها را به صورت فزاینده‌ای افزایش می‌دهد
- تا حد امکان سعی کنید Bios های مخصوص ماینینگ را بر روی کارت‌های گرافیک مورد نظر فلش کنید. این امر تأثیر بسیار زیادی در کاهش مصرف انرژی و افزایش کارایی ماینینگ خواهد داشت
- تا حد امکان فاصله میان کارت‌های گرافیک را افزایش دهید. این امر کمک شایانی به کاهش تأثیر حرارت کارت‌های گرافیک بر روی یکدیگر می‌کند
- در صورتی که فن‌های کارت‌های گرافیک سیستم شما از نوع بوشی یا همان Sleeve Bearing هستند، قفسه سیستم را طوری طراحی کنید تا کارت‌های گرافیک به‌صورت افقی در آن نصب شوند. این امر تأثیر بسیار زیادی در افزایش عمر فن‌ها دارد
- در بازه‌های زمانی منظم با استفاده از پمپ باد (دمنده) کارت‌های گرافیک سیستم را گردگیری کنید.

مادربرد
مادربردهای مخصوص ماینینگ بر خلاف کارت‌های گرافیک باسابقه‌تر هستند و یکی دو سال می‌شود که روانه بازار شده‌اند. به‌صورت کلی این مادربردها 3 ویژگی منحصر به فرد در مقایسه با مادربردهای متداول دارند:

- مجهز بودن به اسلات‌های PCIe X1 متعدد جهت اتصال چندین کارت گرافیک
- تعبیه کانکتورهای برق Molex و یا SATA بر روی PCB مادربرد جهت تأمین جریان مورد نیاز اسلات‌های PCIe
- کانکتورهای برق ATX-24Pin و E-ATX-8Pin تقویت‌شده

همان‌طور که در بخش ریشه‌یابی مشکلات مربوط به مادربرد اشاره شد، عمده‌ترین خرابی‌ها گزارش شده مربوط به از کار افتادن اسلات‌های PCIe و سوختگی کانکتور برق ATX-24Pin است که به‌صورت مفصل به آن پرداختیم.

همان‌طور که در تصویر بالا ملاحظه می‌کنید در مادربردهای مخصوص ماینینگ با تعبیه کانکتورهای برق متعدد از نوع Molex و SATA بر روی PCB مادربرد، شریان‌های شاخه +12V تقویت و از عبور جریان بیش از حد از پین‌های شاخه +12V تعبیه شده بر روی کانکتور ATX-24Pin جلوگیری می‌شود. همچنین جدیداً برخی سازندگان مادربرد در جدیدترین محصولات خود از کانکتورهای تقویت شده برق بر روی مادربرد استفاده می‌کنند تا مشکلات ناشی از سوختگی‌های سوکت را به حداقل برسانند.

اما برای آن دسته از ماینرها که از قبل مادربرد مورد نظر خود را تهیه کرده‌اند یک توصیه مهم داریم. در صورتی که از مبدل‌های PCIe فاقد کانکتور برق Molex و SATA استفاده می‌کنید حتماً در اولین فرصت آن را با نمونه دارای کانکتور برق Molex و SATA تعویض کنید. در این حالت، مشکلات احتمالی به مقدار قابل توجهی کاهش خواهد یافت.

منبع تغذیه (پاور)
اما بدون شک حساس‌ترین و یکی از مهم‌ترین قطعات در این نوع کاربردها منبع تغذیه یا همان پاور سیستم است. استفاده از پاورهای غیراستاندارد و پیکربندی و کابل‌کشی غیراصولی مهم‌ترین و بنیادی‌ترین عامل در ایجاد مشکلات مختلف در سیستم‌های ماینینگ محسوب می‌شود. تجربه ثابت کرده که اغلب آتش‌سوزی‌های گزارش شده در سیستم‌های ماینینگ از منبع تغذیه سیستم و یا کابل‌ها و کانکتورهای برق شروع می‌شود.

بهترین راه کار برای پیشگیری از این مشکلات استفاده از پاورهای مخصوص ماینینگ است. البته این پاورها هنوز به صورت عمومی عرضه نشده است اما شرکت‌های تولیدکننده پاور به تدریج تمایل خود را به تولید آن‌ها نشان داده‌اند و نمونه‌ای از آن‌ها در نمایشگاه کامپیوتکس 2017 به نمایش گذاشته شد.

این پاورها احتمالاً از سوی تولیدکنندگان مختلف دیر یا زود به بازار عرضه خواهند شد، اما باید بدانیم این نوع پاورها چه مزایایی می‌توانند نسبت به پاورهای معمول بازار داشته باشند؟ در زیر به برخی از ویژگی‌هایی که انتظار می‌رود این نوع پاورها داشته باشند، اشاره شده است.

-  برخورداری از قطعات در کلاس صنعتی و در نتیجه عمر به‌مراتب بالاتر و تحمل گرمایی بیشتر
- بهره‌گیری از سیستم خنک‌سازی Pull/Push؛ در این نوع سیستم، یک فن هوای خنک را وارد باکس پاور می‌کند و فن دوم هوای گرم را از پاور خارج می‌کند. این نوع پیکربندی در مقایسه با سیستم‌های کولینگ متداول نویز صوتی به‌مراتب بیشتری دارد ولی بازدهی خنک سازی آن به‌مراتب بیشتر است.
- در پروفایل‌های تنظیم سرعت فن در این نوع پاورها، انتظار می‌رود کارکرد خنک‌تر قطعات داخل پاور، اولویت به‌مراتب بیشتری نسبت به نویز صوتی ناشی از چرخش پرسرعت فن‌ها داشته باشد.
- بهره‌گیری از فن‌‌های در کلاس صنعتی و از نوع Double Ball Bearing (بلبرینگ دوگانه) که عمر به‌مراتب بالاتری نسبت به فن‌های Sleeve Bearing یا همان بوشی دارند.

همان‌طور که اشاره شد منشأ اغلب مشکلات ایجاد شده برای منابع تغذیه در سیستم‌های ماینینگ از کانکتورها و کابل‌های ماژولار تعبیه شده بر روی پاور شروع می‌شود. به همین دلیل تمامی پاورهای مخصوص ماینینگ دارای کابل‌های خروجی مستقیم (غیر ماژولار) هستند.

اما اگر در حال حاضر از پاورهای متداول موجود در بازار برای سیستم ماینینگ خود استفاده می‌کنید حتماً توصیه‌های زیر را جدی بگیرید:

- تا حد امکان، از تهیه پاورهای با سیستم کابل کشی ماژولار برای این نوع سیستم‌ها خودداری کنید.
- در صورت استفاده از پاورهای ماژولار توصیه می‌کنیم از یک فن مجزا برای خنک کردن کانکتورهای خروجی برق تعبیه شده بر روی پاور استفاده کنید.

کابل کشی و تغذیه کارت‌های گرافیک با «ریسک بالا» در کاربردهای ماینینگ

- تا حد امکان از اتصال کابل‌های PCIe دارای دو خروجی PCIe-8Pin به دو کارت گرافیک مجزا (هر یک دارای تنها یک کانکتور هشت پین) خودداری کنید. توصیه می‌شود در صورتی که منبع تغذیه شما به این نوع کابل‌ها مجهز شده است، تنها یکی از خروجی‌ها را به کارت گرافیک مورد نظر متصل کنید.

در تصویر بالا بر روی دو پاور مختلف هر یک از کانکتورهای دارای دو خروجی PCIe-8Pin را به باری با توان مصرفی 400W (حدوداً 33.3A) متصل کردیم و حرارت محل اتصال کانکتورهای ماژولار پاور را پس از تنها 20 دقیقه اندازه‌گیری کردیم. همان‌طور که ملاحظه می‌کنید در هر دو پاور دمای محل اتصال در آستانه رسیدن به مرز 90 درجه سانتی‌گراد است.

کابل کشی و تغذیه کارت‌های گرافیک با «ریسک کم» در کاربردهای ماینینگ

در تست دوم به‌جای استفاده از 3 کابل مجهز به دو خروجی PCIe-8Pin از 6 کابل مجزا دارای تنها یک خروجی PCIe-8Pin استفاده کردیم. همان‌طور که در تصویر دوربین حرارتی مشخص است به دلیل کاهش شدت جریان بر روی هر کابل و تقسیم شدن این پارامتر بر روی 6 کابل، دمای محل اتصال کانکتورهای ماژولار پاور به مقدار بسیار قابل توجهی کاهش یافته است.

- توصیه می‌کنیم در صورتی که مبدل PCIe X16 به PCIe X1 مورد استفاده جهت تغذیه کارت گرافیک به کانکتور Molex و یا SATA تجهیز شده است، از هر انشعاب کابل Molex بیشتر از 2 و در بدترین شرایط ممکن بیشتر از 3 مبدل را تغذیه نکنید.
- تحت هیچ شرایطی از مبدل‌های غیراستاندارد کانکتورهای Molex به PCIe و PCIe 6-Pin به PCIe 8-Pin استفاده نکنید
- اگر چه پاورها باید قابلیت ارائه پیوسته توان نامی خود را داشته باشند و مشکلی در تغذیه مداوم سیستمی با همان توان مصرفی به وجود نیاید، اما باید توجه داشت که این توان نامی با توجه به محدوده دمایی مشخصی از سوی تولیدکننده، معین شده است. بنابراین در مصارفی همچون ماینینگ، به دلایل گوناگونی نظیر تعدد کارت‌های گرافیک و اورکلاک احتمالی آن‌ها، بالا بودن نسبی دما و به تبع آن افزایش تلفات و افزایش توان کلی سیستم و ... پیشنهاد می‌شود در انتخاب پاور مناسب، درصد مشخصی را به عنوان حاشیه اطمینان در نظر گرفته و پاوری با توان بیش از توان مجموع سیستم انتخاب کنید تا ریسک کمتری برای مشکلات و خرابی وجود داشته باشد.
- در حین اسمبل سیستم توجه داشته باشید که حتماً کانکتورها چه از سمت پاور و چه از سمت قطعات به‌صورت صحیح و کامل وارد سوکت مورد نظر شده باشد. تجربه نشان داده یکی از مهم‌ترین عوامل سوختگی سوکت ها و کانکتورها عدم اتصال کامل و در نتیجه کاهش سطح تماس پین‌های نری و مادگی کانکتورهاست. همان طور که اشاره شد این کاهش سطح تماس عامل اصلی افزایش امپدانس و در نتیجه بالا رفتن تصاعدی حرارت نقطه اتصال است.
- توصیه می‌کنیم حداقل از منابع تغذیه دارای گواهینامه 80Plus Gold و یا بالاتر استفاده کنید. منابع تغذیه با بازدهی مصرف انرژی بیشتر، سبب کاهش تلفات حرارتی و کاهش هزینه‌های برق مصرفی خواهند شد

تهویه اصولی محل نصب سیستم‌های ماینینگ
اگر تا اینجا با دقت بخش‌های مختلف این مقاله را مطالعه کرده باشید حتماً متوجه این موضوع شده‌اید که تهویه نامناسب و غیراصولی، پایه و اساس بروز اکثر مشکلات است. به شما تضمین می‌دهیم در صورت رعایت نکات زیر سیستم‌های ماینینگ شما ماه‌ها و چه‌بسا سال‌ها بیشتر عمر می‌کنند و بعید است با مشکلاتی که تاکنون به آن‌ها اشاره شد دست و پنجه نرم کنید:

فارم و یا اتاق محل نصب سیستم‌های ماینینگ خود را به یک کیس بزرگ تبدیل کنید!
اساس عملکرد تهویه هوا در کیس های استاندارد و مدرن بر پایه تهویه اصولی بنا شده است. هوای خنک از بخش جلو و کف وارد کیس می‌شود و هوای گرم توسط فن‌های تعبیه شده بر روی سقف و پشت کیس به بیرون رانده می‌شود. ضمن اینکه این تهویه به‌گونه‌ای است که جریان هوای ورودی معمولاً به‌صورت مستقیم به قطعات مورد نظر وزیده می‌شود. همین امر باعث ایجاد جریان سیال هوا شده و در نتیجه از تجمع هوای گرم در یک ناحیه جلوگیری می‌شود.

همین اصول نیز باید در محل نصب سیستم‌های ماینینگ رعایت شود. در واقع هوای تازه و خنک باید از یک سمت اتاق وارد محوطه شود و جریان هوای به‌گونه‌ای باشد که مستقیماً و بدون هیچ واسطه‌ای به سیستم‌های ماینینگ دمیده شود. هوای گرم نیز باید توسط فن‌های صنعتی مخصوص از محل مورد نظر خارج شود.

در فصول گرم سال توصیه می‌شود از سیستم‌های سرمایشی مبتنی بر کولرهای گازی برای کاهش حرارت محیط استفاده کنید. استفاده از کولرهای آبی در روزهای گرم سال نه تنها جوابگو نیست، بلکه رطوبت ایجاد شده توسط آن، خود عامل ایجاد مشکلات عدیده بیشتری خواهد شد. فراموش نکنید تمامی این تدابیر به این علت است که دمای هوای اتاق یا Mining Farm شما نباید از 30C فراتر رود و از تجمع حرارت در بخش‌های مختلف سیستم جلوگیری شود. همچنین در صورت استفاده از منابع تغذیه مجهز به سیستم کابل‌کشی ماژولار توصیه می‌کنیم از یک فن مجزا جهت خنک‌سازی کانکتورهای برق خروجی پاور استفاده کنید.

جمع‌بندی
ماینینگ فرآیندی بسیار سنگین برای قطعاتی همچون کارت گرافیک و پاور سیستم است. اکثر تولیدکنندگان کارت‌های گرافیکی مدت زمان کمتری را برای خدمات سرویس و گارانتی کارت‌های گرافیک مخصوص ماینینگ در نظر گرفته‌اند. اکثر کاربران اینترنتی از خرید کارت‌های گرافیکی و پاورهایی که با آن‌ها ماینینگ انجام شده است خودداری می‌کنند. اغلب تولیدکنندگان کارت‌های گرافیک با عرضه بایوس‌های مخصوص ماینینگ سعی در کاهش قدرت کارت‌های گرافیکی در شرایط سنگین را دارند و ...

همه این موارد مبین این مطلب هستند که این عملیات سنگین بر روی سیستم‌های کامپیوتری فشار زیادی را اعمال می‌کند و امکان بروز حادثه را نیز به همین نسبت افزایش می‌دهد. قطعات الکترونیکی بعضاً در شرایط استفاده استاندارد نیز ممکن است دچار مشکلاتی شوند و عدم رعایت چهارچوب‌های استاندارد، اگر هم روش غیراستاندارد نامیده نشود، در خوش‌بینانه‌ترین حالت باعث افزایش این خطرات و خرابی‌ها خواهد شد.

در صورتی که ماینر هستید و مطلب فوق را خواندید اکیداً توصیه می‌کنیم قبل از بروز هرگونه حادثه‌ای، در پیکربندی و کابل‌کشی، تهویه و خنک‌سازی قطعات و همچنین نوع قطعات بکار برده شده در سیستم‌های ماینینگ خود بازنگری کنید.

تهیه شده در شهرسخت‌افزار