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Runtime スケジューラと異種計算リソース管理

AI999第4课:现代计算底座与张量化并行演化
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EvoX のアーキテクチャにおいて、Runtime スケジューラは、アルゴリズムロジックと物理ハードウェアをつなぐ実行の中枢です。上位層の進化アルゴリズム、問題定義、ワークフローを GPU、アクセラレータ(TPU/NPU など)、分散クラスタといった異種計算リソースにマッピングし、ハードウェアの差異を隠蔽しながら、アルゴリズムモジュールの高い組み合わせ可能性を維持します。

中核的な役割

  • 異種計算リソースのスケジューリング:GPU、アクセラレータ、分散クラスタなどの実行リソースを統一的に管理し、進化計算におけるタスク・演算子・テンソル計算グラフを最適なハードウェアバックエンドに割り当てます。
  • 依存関係と状態の調整:タスク間の依存関係と実行状態を調整し、並列進化探索の各段階が正しく同期されるようにします。
  • 統一スケジューリングインターフェース:アルゴリズム層は統一インターフェースを通じて計算タスクを投入でき、特定のデバイスやクラスタ形態に縛られないため、ハードウェア結合を低減できます。
  • モジュールの組み合わせ可能性:アルゴリズム、問題、演算子、実行バックエンドをモジュール単位で組み合わせ・置換・再利用でき、同じコードをさまざまなハードウェア環境へ容易に移行できます。

価値と事例

Runtime スケジューラの中核的価値は、並列進化探索をハードウェアをまたいで効率的に実現しながら、上位層アルゴリズムのモジュラー設計を損なわないことにあります。例えば、同じ進化アルゴリズムを単機 GPU からマルチノードクラスタへ切り替える場合でも、アルゴリズム層のコードは変更せず、Runtime が計算タスクと実行バックエンドを再マッピングします。この設計により、研究者はハードウェアごとにコードを書き直すことなく、アルゴリズムの革新に集中できます。

Runtime スケジューラ:アルゴリズム層と異種計算リソースをつなぐ実行の中枢アルゴリズム・ワークフロー層アルゴリズムモジュール進化アルゴリズム問題定義目的と制約ワークフロータスクオーケストレーションタスク / 演算子 / 計算グラフ状態 / 結果のフィードバックRuntime スケジューラ異種計算リソースのスケジューリング依存関係と状態の調整統一スケジューリングインターフェースモジュールの組み合わせ可能性タスク配信状態のフィードバック異種計算リソース層GPU単機の並列計算性能アクセラレータ専用アクセラレータチップ分散クラスタマルチノード協調計算アルゴリズム層は特定のデバイスやクラスタ形態に縛られない
統一インターフェースの価値
統一スケジューリングインターフェースは、Runtime がハードウェア結合を低減するための鍵です。アルゴリズム層は「何をするか」を記述するだけで、「どのハードウェアで行うか」を気にする必要がありません。これにより、同じ進化アルゴリズムを単機・マルチ GPU・さらにはクラスタをまたぐ環境へシームレスに移行できます。