Nouveautés de WebGPU (Chrome 120)

François Beaufort
François Beaufort
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Prise en charge des valeurs à virgule flottante 16 bits dans WGSL

En WGSL, le type f16 est l'ensemble des valeurs à virgule flottante 16 bits du format binary16 (demi-précision) IEEE-754. Cela signifie qu'il utilise 16 bits pour représenter un nombre à virgule flottante, contre 32 bits pour les nombres à virgule flottante à précision simple conventionnels (f32). Cette taille réduite peut entraîner des améliorations significatives des performances, en particulier lors du traitement de grandes quantités de données.

À titre de comparaison, sur un appareil Apple M1 Pro, l'implémentation f16 des modèles Llama2 7B utilisés dans la démo de chat WebLLM est nettement plus rapide que l'implémentation f32, avec une amélioration de 28% de la vitesse de préremplissage et de 41% de la vitesse de décodage, comme illustré dans les captures d'écran suivantes.

Capture d'écran des démonstrations de chat WebLLM avec les modèles Llama2 7B f32 et f16.
Démonstrations de chat WebLLM avec les modèles Llama2 7B f32 (à gauche) et f16 (à droite).

Tous les GPU ne sont pas compatibles avec les valeurs à virgule flottante 16 bits. Lorsque la fonctionnalité "shader-f16" est disponible dans un GPUAdapter, vous pouvez désormais demander un GPUDevice avec cette fonctionnalité et créer un module de nuanceur WGSL qui exploite le type à virgule flottante à demi-précision f16. Ce type n'est valide dans le module de nuanceur WGSL que si vous activez l'extension WGSL f16 avec enable f16;. Sinon, createShaderModule() génère une erreur de validation. Consultez l'exemple minimal suivant et l'problème dawn:1510.

const adapter = await navigator.gpu.requestAdapter();
if (!adapter.features.has("shader-f16")) {
  throw new Error("16-bit floating-point value support is not available");
}
// Explicitly request 16-bit floating-point value support.
const device = await adapter.requestDevice({
  requiredFeatures: ["shader-f16"],
});

const code = `
  enable f16;

  @compute @workgroup_size(1)
  fn main() {
    const c : vec3h = vec3<f16>(1.0h, 2.0h, 3.0h);
  }
`;

const shaderModule = device.createShaderModule({ code });
// Create a compute pipeline with this shader module
// and run the shader on the GPU...

Il est possible de prendre en charge les types f16 et f32 dans le code du module de nuanceur WGSL avec un alias, en fonction de la prise en charge de la fonctionnalité "shader-f16", comme indiqué dans l'extrait de code suivant.

const adapter = await navigator.gpu.requestAdapter();
const hasShaderF16 = adapter.features.has("shader-f16");

const device = await adapter.requestDevice({
  requiredFeatures: hasShaderF16 ? ["shader-f16"] : [],
});

const header = hasShaderF16
  ? `enable f16;
     alias min16float = f16;`
  : `alias min16float = f32;`;

const code = `
  ${header}

  @compute @workgroup_size(1)
  fn main() {
    const c = vec3<min16float>(1.0, 2.0, 3.0);
  }
`;

Repoussez les limites

Par défaut, le nombre maximal d'octets nécessaire pour contenir un échantillon (pixel ou sous-pixel) de données de sortie du pipeline de rendu, pour tous les rattachements de couleur, est de 32 octets. Vous pouvez désormais en demander jusqu'à 64 à l'aide de la limite maxColorAttachmentBytesPerSample. Consultez l'exemple suivant et issue dawn:2036.

const adapter = await navigator.gpu.requestAdapter();

if (adapter.limits.maxColorAttachmentBytesPerSample < 64) {
  // When the desired limit isn't supported, take action to either fall back to
  // a code path that does not require the higher limit or notify the user that
  // their device does not meet minimum requirements.
}

// Request highest limit of max color attachments bytes per sample.
const device = await adapter.requestDevice({
  requiredLimits: { maxColorAttachmentBytesPerSample: 64 },
});

Les limites maxInterStageShaderVariables et maxInterStageShaderComponents utilisées pour la communication entre les étapes ont été augmentées sur toutes les plates-formes. Pour en savoir plus, consultez le problème dawn:1448.

Pour chaque étape de nuanceur, le nombre maximal d'entrées de mise en page de groupe de liaison dans une mise en page de pipeline qui sont des tampons de stockage est de huit par défaut. Vous pouvez désormais en demander jusqu'à 10 à l'aide de la limite maxStorageBuffersPerShaderStage. Voir le problème dawn:2159.

Une nouvelle limite maxBindGroupsPlusVertexBuffers a été ajoutée. Il correspond au nombre maximal d'emplacements de groupe de liaison et de tampon de sommets utilisés simultanément, en comptant les emplacements vides situés en dessous de l'indice le plus élevé. Sa valeur par défaut est 24. Voir le problème dawn:1849.

Modifications apportées à l'état du tampon de profondeur

Pour améliorer l'expérience des développeurs, les attributs d'état du tampon de profondeur depthWriteEnabled et depthCompare ne sont plus toujours obligatoires: depthWriteEnabled n'est obligatoire que pour les formats avec profondeur, et depthCompare n'est pas obligatoire pour les formats avec profondeur s'ils ne sont pas utilisés du tout. Voir le problème dawn:2132.

Mises à jour des informations sur les adaptateurs

Les attributs d'informations d'adaptateur type et backend non standards sont désormais disponibles lors de l'appel de requestAdapterInfo() lorsque l'utilisateur a activé l'indicateur "Fonctionnalités de développement WebGPU" dans chrome://flags/#enable-webgpu-developer-features. type peut être "GPU discret", "GPU intégré", "CPU" ou "inconnu". backend est "WebGPU", "D3D11", "D3D12", "metal", "vulkan", "openGL", "openGLES" ou "null". Consultez les problèmes dawn:2112 et dawn:2107.

Capture d&#39;écran de https://webgpureport.org avec des informations sur le backend et le type d&#39;adaptateur.
Backend et type d'informations sur l'adaptateur affichés sur https://webgpureport.org.

Le paramètre de liste unmaskHints facultatif dans requestAdapterInfo() a été supprimé. Consultez le problème dawn:1427.

Quantification des requêtes d'horodatage

Les requêtes de code temporel permettent aux applications de mesurer le temps d'exécution des commandes GPU avec une précision à la nanoseconde près. Toutefois, la spécification WebGPU rend les requêtes de code temporel facultatives en raison des problèmes liés aux attaques par cassage de chiffrement. L'équipe Chrome estime que la quantification des requêtes de code temporel offre un bon compromis entre précision et sécurité, en réduisant la résolution à 100 microsecondes. Voir problème dawn:1800.

Dans Chrome, les utilisateurs peuvent désactiver la quantification des codes temporels en activant l'indicateur "WebGPU Developer Features" (Fonctionnalités de développement WebGPU) dans chrome://flags/#enable-webgpu-developer-features. Notez que cet indicateur à lui seul n'active pas la fonctionnalité "timestamp-query". Son implémentation est encore expérimentale et nécessite donc l'option "Unsafe WebGPU Support" (Compatibilité avec WebGPU non sécurisé) dans chrome://flags/#enable-unsafe-webgpu.

Dans Dawn, un nouvel boutons d'activation/de désactivation de l'appareil appelé "timestamp_quantization" a été ajouté et est activé par défaut. L'extrait de code suivant montre comment autoriser la fonctionnalité expérimentale "timestamp-query" sans quantification du code temporel lorsque vous demandez un appareil.

wgpu::DawnTogglesDescriptor deviceTogglesDesc = {};

const char* allowUnsafeApisToggle = "allow_unsafe_apis";
deviceTogglesDesc.enabledToggles = &allowUnsafeApisToggle;
deviceTogglesDesc.enabledToggleCount = 1;

const char* timestampQuantizationToggle = "timestamp_quantization";
deviceTogglesDesc.disabledToggles = &timestampQuantizationToggle;
deviceTogglesDesc.disabledToggleCount = 1;

wgpu::DeviceDescriptor desc = {.nextInChain = &deviceTogglesDesc};

// Request a device with no timestamp quantization.
myAdapter.RequestDevice(&desc, myCallback, myUserData);

Fonctionnalités de nettoyage de printemps

La fonctionnalité expérimentale "timestamp-query-inside-passes" a été rebaptisée "chromium-experimental-timestamp-query-inside-passes" pour indiquer clairement aux développeurs qu'elle est expérimentale et qu'elle n'est disponible que dans les navigateurs basés sur Chromium pour le moment. Voir le problème dawn:1193.

La fonctionnalité expérimentale "pipeline-statistics-query", qui n'était implémentée qu'en partie, a été supprimée, car elle n'est plus en cours de développement. Consultez le problème chromium:1177506.

Il ne s'agit là que de quelques-uns des points clés. Consultez la liste exhaustive des commits.

Nouveautés de WebGPU

Liste de tous les éléments abordés dans la série Nouveautés de WebGPU.

Chrome 131

Chrome 130

Chrome 129

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Chrome 127

Chrome 126

Chrome 125

Chrome 124

Chrome 123

Chrome 122

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