معظم مهام معالجات الرسوميات تستهلك أقل من 20% من الذاكرة في عنقود يضم 319 وحدة

أظهر أندرو شاينبرغ وسامياك غوبتا وكاي لي في ورقة بحثية تمهيدية نُشرت على منصة arXiv في 28 أكتوبر أن أكثر من 70% من أصل 7,399 مهمة خلال فترة امتدت 10 أيام استخدمت أقل من 20% من الذاكرة.

وذكرت الورقة البحثية المؤرخة في 28 أكتوبر أن 50% من المهام في عينة الـ10 أيام سجلت في المتوسط نسبة استخدام لمعالجات البث المتعددة (Streaming Multiprocessors) تقل عن 5%، مما يشير إلى أن أنظمة الجدولة وتعددية المهام قادرة على رفع السعة المتاحة للاستخدام دون الحاجة إلى عتاد جديد.

وحللت الورقة، التي قُدمت في 26 أكتوبر إلى arXiv ولم تخضع بعد لمراجعة الأقران، نشاط 150 مستخدماً عبر 12 قسماً. وجاءت البيانات من عنقود بحثي جامعي يضم 89 عقدة و319 وحدة معالجة رسوميات، وذلك بعد أن نشر الباحثون أداة مراقبة خفيفة على مدار عدة أشهر.

وقال المؤلفون إن قياساتهم تشير إلى طاقة استيعابية لا تستغلها الأنظمة الحالية: "توجد مكاسب كبيرة في معدلات الاستخدام يمكن تحقيقها عبر تحسين جدولة المهام وتعددية مهام وحدات معالجة الرسوميات، بمعزل عن إدخال تحسينات على العتاد أو التطبيقات".

ويستهدف العمل اختناقاً عملياً في الذكاء الاصطناعي والحوسبة العلمية. وتعد عناقيد وحدات معالجة الرسوميات بنية تحتية مشتركة باهظة التكلفة، وتوضح الورقة أن ارتفاع الطلب غالباً ما يترك المستخدمين في قوائم انتظار للحصول على وصول. ووفقاً للباحثين، فإن أنظمة المراقبة السابقة كانت تقيس النشاط عادة كل ثانية أو دقيقة وتدعم بشكل أساسي الجدولة على مستوى المهام بدلاً من تتبع كيفية استخدام وحدات معالجة الرسوميات الفردية.

في المقابل، قام شاينبرغ وغوبتا ولي بأخذ عينات من استخدام الموارد كل 100 ميلي ثانية، أي عُشر ثانية. وتستخدم أداتهم مكتبة DCGM من إنفيديا لرصد مقاييس دقيقة لاستخدام الحوسبة داخل وحدات معالجة الرسوميات. ومعالجات البث المتعددة (SMs) هي وحدات الحوسبة في معالج الرسوميات التي تشغّل أعباء العمل المتوازية؛ ويمكن أن يشير انخفاض متوسط استخدامها إلى أن المهمة قد حجزت عتاداً لا تبقيه قيد التشغيل الفعلي.

وتسلط الورقة التمهيدية الضوء على تفاوتين منفصلين. فقد كان استخدام الذاكرة منخفضاً في معظم المهام، حيث سجلت أكثر من 70% منها نسبة أقل من 20% من ذاكرة وحدة معالجة الرسوميات. كما كان استخدام الحوسبة منخفضاً أيضاً، إذ بلغ متوسط استخدام معالجات البث المتعددة أقل من 5% في نصف المهام.

وأشار الباحثون أيضاً إلى أن 80% من المهام أظهرت فجوة واسعة بين الفترات الزمنية المطلوبة والفترات الفعلية، مما يضعف قدرة نظام الجدولة على توزيع العمل بكفاءة.

وبالنسبة للمهام التي تعتمد على عدة وحدات معالجة رسوميات، ذكرت الورقة أن أعباء العمل التي تم فحصها أظهرت أنماط اتصال دورية للغاية. ويكتسب هذا الأمر أهمية لأن النوافذ الزمنية المتوقعة للاتصال قد تخلق فرصاً لجدولة أعمال أخرى خلال فترات الخمول، على الرغم من أن الورقة التمهيدية لم تقدم تقديراً كمياً للمكاسب في بيئة الإنتاج الفعلية جراء القيام بذلك.

وتظل هذه القيود جوهرية؛ إذ تدرس الورقة عنقوداً بحثياً جامعياً واحداً وتركز على فترة واحدة مدتها 10 أيام، وبالتالي قد لا تنطبق النتائج مباشرة على أساطيل الحوسبة السحابية التجارية، أو عناقيد الذكاء الاصطناعي في الشركات، أو الأنظمة ذات السلوكيات المختلفة للمستخدمين. كما صاغ المؤلفون استنتاجاتهم بوصفها فرصاً متاحة، وليست دليلاً على أن نظام جدولة بعينه سيحقق تحسناً محدداً في معدل الاستخدام.

وقد أتاح المؤلفون برمجية المراقبة كرمز برمجي مفتوح المصدر. وتتألف الورقة من 19 صفحة وتتضمن 12 شكلاً توضيحياً وأربعة جداول، وتذكر أنها كُتبت في الأصل في خريف عام 2024.

المصدر: ورقة بحثية تمهيدية cs.AI على arXiv، 28 أكتوبر 2026