在加密货币的早期浪潮中,“以太坊”与“显卡挖矿”几乎成了 synonymous（同义词），无数矿工涌入，导致全球显卡市场一度“一卡难求”，价格飞涨，以太坊为何会选择显卡（GPU）作为其主要的“生产工具”呢？这背后涉及到以太坊早期的工作量证明（Proof of Work, PoW）机制、算法设计以及硬件特性等多方面因素。

以太坊的“前身”：基于PoW的工作量证明机制

要理解以太坊为何显卡挖矿,首先需要明白以太坊在合并（The Merge）之前采用的是与比特币类似的工作量证明机制，在PoW体系中，网络安全和新区块的生成依赖于矿工们解决复杂的数学难题，谁先解出难题，谁就有权将新的交易打包进区块，并获得相应的区块奖励和交易手续费。

这个过程本质上是一场“算力竞赛”，矿工投入的计算资源越多，赢得竞赛的概率就越大，而不同的加密货币，其PoW算法的设计也各有侧重，这直接决定了哪种硬件设备在挖矿中更具效率。

以太坊的“核心算法”：Ethash及其对GPU的偏爱

以太坊选择的PoW算法名为Ethash，这个算法的设计初衷之一，就是为了实现“ASIC抵抗”（ASIC Resistance）。

  1. 什么是ASIC？ ASIC（Application-Specific Integrated Circuit，专用集成电路）是为特定任务（如比特币挖矿的SHA-256算法）而设计的芯片，它们在执行特定算法时，效率远超通用硬件（如CPU和GPU），但功能单一，无法灵活用于其他任务。

  2. Ethash算法的“ASIC抵抗”策略： 以太坊开发团队希望避免算力过度集中在少数拥有昂贵ASIC矿机的矿工手中，从而维持网络的去中心化特性，为此，Ethash算法引入了一个关键元素——“DAG”（Directed Acyclic Graph，有向无环图）。

    • DAG的动态性与巨大体积： Ethash算法在每一个 epoch（每个epoch包含约30,000个区块，约125天）会生成一个全新的、巨大的DAG数据集，这个数据集会随着时间推移而不断增大（目前已有数GB级别，未来还会更大）。
    • GPU的优势： 相较于ASIC，GPU（图形处理器）拥有更多的内存（显存）和更强大的并行处理能力，DAG数据集需要被高速读取，GPU的大容量显存能够高效容纳和访问这些数据，其并行架构也适合同时处理DAG中的大量数据运算。
    • ASIC的短板： ASIC芯片虽然算力密度高，但其内置的缓存（Cache）容量有限，难以容纳不断增大的DAG数据集，当DAG大小超过ASIC缓存容量时，ASIC需要从外部存储器读取数据，这将导致其效率大幅下降，甚至与普通GPU相差无几，这就迫使ASIC厂商需要不断更新设计以适应更大的DAG，增加了成本和技术难度，从而在一定程度上延缓了ASIC专用化进程。

  3. GPU的并行处理能力契合Ethash： 以太坊挖矿并非依赖单次高难度计算，而是需要进行大量相对简单的哈希运算，GPU天生拥有成百上千个流处理器，能够同时处理这些并行任务，这种“人海战术”式的并行计算能力在Ethash算法下得到了充分发挥，远超仅有少数核心的CPU。

显卡挖矿的普及与影响

由于Ethash算法对GPU的天然亲和性以及ASIC抵抗的特性,显卡成为了以太坊挖矿的理想选择，这导致了：

  • 显卡挖矿热潮： 个人用户和小型矿工纷纷加入，只需配置多张显卡就能组建矿机，参与以太坊网络的挖矿。
  • 显卡市场繁荣与动荡： 挖矿需求激增，导致显卡供不应求，价格飙升，甚至出现了“矿卡”（矿工使用过的显卡）充斥市场的现象，同时也推动了显卡性能的提升和厂商的产能扩张。
  • 以太坊网络的去中心化： 在一定程度上，显卡挖矿的普及使得以太坊的算力分布相对分散，避免了像比特币那样ASIC矿机主导算力可能带来的中心化风险。

转折：以太坊从PoW向PoS的过渡

值得注意的是,以太坊显卡挖矿的时代已经成为历史，2022年9月，以太坊完成了“合并”（The Merge），从工作量证明（PoW）机制转变为权益证明（Proof of Stake, PoS）机制。

在PoS机制下,验证者（替代了矿工）通过锁定（质押）一定数量的以太坊来参与网络共识，并获得奖励，这个过程不再需要通过大量的哈希运算竞争打包区块，因此也不再依赖显卡或ASIC进行挖矿，这也意味着，曾经因以太坊挖矿而价格高企的显卡，其挖矿价值急剧下降，市场格局也随之重塑。