比特币作为首个去中心化数字货币,其“挖矿”过程不仅是新区块生成的核心，更是整个网络安全的基石，而挖矿的本质，是通过计算能力争夺记账权，而支撑这一过程的“引擎”，正是其核心算法——SHA-256，在比特币挖矿的发展历程中，GPU（图形处理器）曾扮演过颠覆者的角色，尽管如今ASIC（专用集成电路）已占据主导，但GPU与SHA-256算法的博弈，仍堪称算力竞争史上的经典篇章。
比特币挖矿算法：SHA-256的“工作量证明”
比特币的挖矿算法基于SHA-256（Secure Hash Algorithm 256-bit），这是一种加密哈希函数，能将任意长度的输入数据转换为256位的固定长度输出（哈希值），其核心特性包括：单向性（从哈希值反推输入数据几乎不可能）、抗碰撞性（不同输入极难产生相同哈希值）以及确定性（同一输入必得同一输出）。
在挖矿中,矿工需要不断尝试一个称为“nonce”的随机数，将区块头（包含前一区块哈希、交易数据、时间戳等）与nonce组合后进行SHA-256哈希计算，使结果满足特定条件（如哈希值小于某个目标值），第一个找到有效nonce的矿工将获得记账权，并得到新发行的比特币及交易手续费作为奖励，这一过程本质上是“工作量证明”（Proof of Work, PoW），通过巨大的计算量确保网络安全，防止恶意攻击。
GPU的算力优势：为何曾成为挖矿“利器”
在比特币早期,CPU（中央处理器）是主流挖矿工具，但CPU的设计初衷是处理复杂逻辑任务，其核心数量少、并行计算能力有限，难以满足SHA-256这种需要重复简单哈希运算的需求，GPU凭借其架构优势脱颖而出。
与CPU不同,GPU最初为图形渲染设计，拥有数千个流处理器（核心），擅长大规模并行计算，SHA-256算法的哈希计算本质上是独立的重复运算——每个nonce的计算互不干扰，恰好能被GPU的并行架构充分利用，一块高端GPU可同时处理数千个nonce的哈希计算，其算力（通常以MH/s或GH/s为单位，即每秒百万/十亿次哈希运算）远超同期CPU。
2010年左右,随着比特币价值攀升，矿工开始尝试用GPU替代CPU，这一变革带来了算力的指数级增长：早期CPU算力仅数MH/s，而GPU迅速突破GH/s级别，挖矿效率提升数十倍，GPU的普及也推动了比特币网络的去中心化——更多个体矿工可通过显卡参与挖矿，而非依赖大型服务器集群。
GPU挖矿的局限与ASIC的崛起
尽管GPU曾是挖矿革命的核心,但其固有缺陷也逐渐暴露。通用性导致能效比低下，GPU为通用计算设计，即使专注挖矿，其芯片面积和功耗也难以完全针对SHA-256优化，GPU在执行哈希计算时，部分电路资源可能处于闲置状态，导致单位功耗的算力（算力/瓦特）远低于专用芯片。
算法适配性不足，SHA-256算法流程相对固定，但GPU的并行架构需要通过软件调度（如CUDA、OpenCL）分配任务，存在额外开销，而ASIC是专为特定算法定制的芯片，从硬件层面直接实现SHA-256的运算逻辑，无需软件调度，能效比可达GPU的数十倍甚至更高。
2013年,首款比特币ASIC矿机“蝴蝶实验室”问世，算力迅速从GPU的GH/s级别跃进到TH/s（万亿次/秒）级别，ASIC的出现彻底改变了挖矿格局：GPU在算力和能效上全面落后，逐渐被边缘化，比特币网络算力已达EH/s（百亿亿次/秒），几乎完全由ASIC矿机垄断，GPU挖矿比特币已无经济性可言。
GPU的“转型”：从比特币到其他算法的战场
尽管GPU在比特币挖矿中失势,但其并行计算的优势在其他加密货币挖矿中找到了新的舞台，许多新兴加密货币采用不同于SHA-256的算法，故意设计为“ASIC抵制”，以维持挖矿的去中心化。
- 以太坊（Ethash）：采用内存密集型算法，依赖GPU的大容量显存，ASIC难以优化；
- 瑞波币（XRP）（早期Scrypt算法）：需要大量内存带宽，GPU的并行架构更高效；
- 门罗币（Cryptonight）：注重隐私，通过算法迭代增加ASIC开发难度。
在这些领域,GPU凭借通用性、可编程性和相对较低的成本，成为矿工的首选，甚至出现了“挖矿显卡”这一细分市场，厂商通过优化显存、功耗和散热，提升GPU在特定算法下的挖矿性能。
算法与硬件的持续博弈
比特币挖矿算法与GPU的关系,本质上是“问题”与“工具”的动态博弈：SHA-256的PoW机制催生了对算力的需求，GPU凭借并行计算优势成为早期破局者；而算法的“不变”与硬件的“进化”又推动ASIC取代GPU，成为新的算力霸主。
GPU虽已远离比特币挖矿的核心战场,但其在其他算法生态中的不可替代性，以及通用计算架构的灵活性，仍使其在加密货币挖矿领域占据重要地位，随着新算法的出现和硬件技术的进步（如CPU、GPU、ASIC的协同），算力竞争的故事仍将继续书写，而GPU作为“多面手”，必将在其中扮演独特角色。