Что нового в WebGPU (Chrome 120)

Франсуа Бофор
François Beaufort
GitHub

Поддержка 16-битных значений с плавающей запятой в WGSL.

В WGSL тип f16 представляет собой набор 16-битных значений с плавающей запятой в двоичном формате IEEE-754 (полуточность). Это означает, что для представления числа с плавающей запятой используется 16 бит, в отличие от 32 бит для обычных чисел с плавающей запятой одинарной точности ( f32 ). Этот меньший размер может привести к значительному повышению производительности , особенно при обработке больших объемов данных.

Для сравнения, на устройстве Apple M1 Pro реализация f16 моделей Llama2 7B, использованная в демонстрации чата WebLLM, работает значительно быстрее, чем реализация f32 , с улучшением скорости предварительного заполнения на 28 % и скоростью декодирования на 41 %, как показано на рис. следующие скриншоты.

Скриншот демонстраций чата WebLLM с моделями f32 и f16 Llama2 7B.
Демонстрации чата WebLLM с моделями Llama2 7B f32 (слева) и f16 (справа).

Не все графические процессоры поддерживают 16-битные значения с плавающей запятой. Когда функция "shader-f16" доступна в GPUAdapter , теперь вы можете запросить GPUDevice с этой функцией и создать шейдерный модуль WGSL, который использует преимущества типа f16 с плавающей запятой половинной точности. Этот тип допустим для использования в модуле шейдера WGSL, только если вы включаете расширение WGSL f16 с помощью enable f16; . В противном случае createShaderModule() выдаст ошибку проверки. См. следующий минимальный пример и выполните команду 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...

В коде модуля шейдера WGSL можно поддерживать типы f16 и f32 с alias в зависимости от поддержки функции "shader-f16" , как показано в следующем фрагменте кода. 

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);
  }
`;

Расширьте границы

Максимальное количество байтов, необходимое для хранения одного образца (пикселя или субпикселя) выходных данных конвейера рендеринга для всех вложений цвета, по умолчанию составляет 32 байта. Теперь можно запрашивать до 64, используя ограничение maxColorAttachmentBytesPerSample . См. следующий пример и выполните команду 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 },
});

Ограничения maxInterStageShaderVariables и maxInterStageShaderComponents используемые для межэтапного взаимодействия, были увеличены на всех платформах. Подробности смотрите в выпуске Dawn:1448 .

Для каждого этапа шейдера максимальное количество записей макета группы привязки в макете конвейера, которые являются буферами хранения, по умолчанию равно 8. Теперь можно запросить до 10, используя ограничение maxStorageBuffersPerShaderStage . См. выпуск Dawn:2159 .

Добавлен новый лимит maxBindGroupsPlusVertexBuffers . Он состоит из максимального количества слотов группы привязок и буфера вершин, используемых одновременно, считая любые пустые слоты ниже самого высокого индекса. Его значение по умолчанию — 24. См. выпуск Dawn:1849 .

Изменения состояния трафарета глубины

Чтобы улучшить взаимодействие с разработчиком, атрибуты depthWriteEnabled и depthCompare состояния трафарета глубины больше не требуются всегда: depthWriteEnabled требуется только для форматов с глубиной, а depthCompare не требуется для форматов с глубиной, если она вообще не используется. См. выпуск Dawn:2132 .

Обновления информации об адаптере

Атрибуты нестандартного type и информации backend адаптере теперь доступны при вызове requestAdapterInfo() , когда пользователь включил флаг «Функции разработчика WebGPU» в chrome://flags/#enable-webgpu-developer-features . type может быть «дискретный графический процессор», «интегрированный графический процессор», «ЦП» или «неизвестный». backend может быть «WebGPU», «D3D11», «D3D12», «metal», «vulkan», «openGL», «openGLES» или «null». См. выпуск Dawn:2112 и выпуск Dawn:2107 .

Снимок экрана https://webgpureport.org с серверной частью и вводом информации об адаптере.
Серверная часть и тип информации об адаптере показаны на https://webgpureport.org .

Необязательный параметр списка unmaskHints в requestAdapterInfo() был удален. См. выпуск Dawn:1427 .

Квантование запросов временных меток

Запросы временных меток позволяют приложениям измерять время выполнения команд графического процессора с точностью до наносекунды. Однако спецификация WebGPU делает запросы временных меток необязательными из-за проблем с атакой по времени . Команда Chrome считает, что квантование запросов временных меток обеспечивает хороший компромисс между точностью и безопасностью за счет снижения разрешения до 100 микросекунд. См. выпуск Dawn:1800 .

В Chrome пользователи могут отключить квантование временных меток, включив флаг «Функции разработчика WebGPU» по адресу chrome://flags/#enable-webgpu-developer-features . Обратите внимание, что сам по себе этот флаг не включает функцию "timestamp-query" . Его реализация все еще является экспериментальной и поэтому требует наличия флага «Поддержка Unsafe WebGPU» в chrome://flags/#enable-unsafe-webgpu .

В Dawn был добавлен новый переключатель устройств под названием «timestamp_quantization», который включен по умолчанию. В следующем фрагменте показано, как разрешить экспериментальную функцию «запрос метки времени» без квантования метки времени при запросе устройства. 

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);

Особенности генеральной уборки

Экспериментальная функция «timestamp-query-inside-passes» была переименована в «chromium-experimental-timestamp-query-inside-passes», чтобы дать понять разработчикам, что эта функция является экспериментальной и на данный момент доступна только в браузерах на базе Chromium. . См. выпуск Dawn:1193 .

Экспериментальная функция «конвейерного запроса статистики», которая была реализована лишь частично, была удалена, поскольку она больше не разрабатывается. См. выпуск chromium:1177506 .

Это касается только некоторых ключевых моментов. Ознакомьтесь с исчерпывающим списком коммитов .

Что нового в WebGPU

Список всего, что было описано в серии «Что нового в WebGPU» .

Хром 130

Хром 129

Хром 128

Хром 127

Хром 126

Хром 125

Хром 124

Хром 123

Хром 122

Хром 121

Хром 120

Хром 119

Хром 118

Хром 117

Хром 116

Хром 115

Хром 114

Хром 113