以太坊挖矿的内存门槛,深度解析DAG与显存的关系

在加密货币挖矿的世界里,以太坊曾因其独特的算法和对显卡（GPU）的依赖而占据重要地位，而谈及以太坊挖矿，有两个词几乎是所有矿工绕不开的：DAG和显存，它们之间存在着紧密且至关重要的联系，直接决定了显卡能否参与挖矿以及挖矿的效率，本文将深入探讨以太坊DAG与显存之间的关系，及其在挖矿中的核心作用。

什么是以太坊DAG？

DAG,全称为有向无环图（Directed Acyclic Graph），是以太坊Ethash算法的核心组成部分之一，我们可以将其理解为一个巨大的、不断增长的数据集，在以太坊的共识机制中，每个 epoch（时代，约合12小时左右）会生成一个新的DAG文件，并用于该epoch内所有区块的挖矿验证。

这个DAG文件并非凭空产生,它是由每个区块的区块头（block header）通过特定的伪随机函数生成的伪随机数推导而来，随着以太坊网络的运行和区块的不断产生，DAG文件的大小也在持续增长，每个epoch的DAG大小约为3.8GB左右，并且每30,000个epoch（约4年）会进行一次“冰河期”（Ice Age）调整，进一步影响DAG的增长速度，但总体趋势是不断增大的。

DAG在挖矿中扮演什么角色？

在以太坊Ethash挖矿过程中,矿工需要执行两个主要步骤：

1. 计算DAG头（DAG Header Hash）：矿工需要根据当前的区块头信息，计算出当前epoch的DAG的“种子哈希”（seed hash）。
2. 进行哈希运算：矿工利用显卡的GPU核心（Stream Processors）对DAG数据进行大量的哈希运算，试图找到一个满足难度目标的nonce值，从而“挖出”区块并获得奖励。

第二步是挖矿的核心,也是最消耗计算资源的部分，而DAG数据正是这个哈希运算的“原材料”，显卡需要频繁地从DAG中读取数据，并将其送入GPU核心进行计算，DAG数据的大小和访问速度直接影响着挖矿的性能。

DAG与显存的“不解之缘”

既然挖矿需要频繁访问DAG数据,那么这些数据存储在哪里呢？这就引出了显存（VRAM，Video RAM）的重要性。

1. 显存是DAG的“临时仓库”：为了提高挖矿效率，显卡需要能够快速访问DAG数据，相比于速度较慢的系统内存（RAM），GPU的显存具有更高的带宽和更低的延迟，因此是存储DAG数据的理想场所，当显卡显存能够完全容纳当前epoch的DAG大小时，矿工就可以实现所谓的“全速挖矿”，因为GPU核心可以无延迟地获取所有必要的DAG数据。

2. 显存大小决定显卡的“挖矿资格”：随着DAG文件的不断增长，对显卡显存的要求也越来越高，每个epoch的DAG大小约为3.8GB，这意味着显卡至少需要拥有超过3.8GB的显存才能容纳下完整的DAG文件，从而参与该epoch的挖矿，如果显卡显存不足，系统会将部分DAG数据存放在速度较慢的系统内存中，这会导致GPU核心在需要数据时频繁等待，极大地降低挖矿效率，这种情况下我们称之为“爆显存”或“内存挖矿”，性能会大打折扣甚至无法正常挖矿。

   • 举例来说：在DAG大小达到4GB时，显存为4GB的显卡（如R9 280X、RX 460等）将勉强可以容纳，但实际可用显存会非常紧张，性能不佳，而当DAG大小超过4GB时，这些显卡就无法再容纳完整DAG，只能依赖系统内存，挖矿效率断崖式下跌，显存大于4GB的显卡（如GTX 1060 6GB、RX 580 8GB等）在很长一段时间内是以太坊挖矿的主力军。

3. DAG增长与显存“军备竞赛”：DAG文件的增长是持续的，这迫使矿工不断升级显卡，以获得更大的显存来容纳日益增大的DAG，当DAG大小达到6GB时，显存6GB的显卡将面临淘汰风险，而显存8GB或更大的显卡则能游刃有余，这种DAG增长与显存需求之间的关系，推动着矿工对显卡显存容量的追求，也形成了挖矿市场上一场持续的“显存军备竞赛”。

DAG显存对挖矿效率的影响

显存大小不仅决定了显卡能否挖矿,更直接影响着挖矿的哈希率（Hash Rate），在显存能够完全容纳DAG的情况下，显卡的哈

希率通常能够发挥到最佳水平，而当显存不足，需要依赖系统内存时，哈希率会显著下降，并且显卡的功耗可能不会相应降低，导致能效比（每瓦特算力）变得极低。

对于以太坊矿工来说,在选择显卡时，显存容量是一个至关重要的考量因素，除了核心频率、流处理器数量等常规参数外，显存大小往往成为决定一块显卡挖矿潜力的“门槛”。

后Merge时代的DAG与显存

值得注意的是,以太坊已于2022年9月完成了“合并”（The Merge），从工作量证明（PoW）机制转向了权益证明（PoS）机制，这意味着，普通的GPU挖矿时代已经结束，不再有新的以太坊区块通过GPU算力产生。

DAG和显存的故事并未完全结束,已经存在的DAG文件在合并后仍然存在于以太坊网络中，因为历史数据需要保留，对于其他一些仍在使用Ethash算法的Altcoin（替代币），DAG和显存的关系依然适用，矿工会将目光转向这些加密货币，以太坊PoS机制下的验证节点运行也需要一定的显存（尽管需求与挖矿不同），但这与传统的DAG挖矿已有本质区别。

以太坊DAG与显存之间的关系,是以太坊PoW时代一个核心的技术特征，DAG作为挖矿运算的基础数据，其持续增长对显卡显存提出了越来越高的要求，直接筛选了可参与挖矿的显卡型号，并深刻影响着挖矿的效率和收益，虽然以太坊本身已转向PoS，但理解DAG与显存的互动机制，对于回顾以太坊挖矿的历史，以及分析其他基于Ethash的加密货币挖矿，仍具有重要的意义，这一关系也凸显了在特定计算场景下，内存子系统（尤其是显存）对于性能的决定性作用。