WebGPU의 새로운 기능 (Chrome 120)

François Beaufort
François Beaufort
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WGSL에서 16비트 부동 소수점 값 지원

WGSL에서 f16 유형은 IEEE-754 binary16 (절반 정밀도) 형식의 16비트 부동 소수점 값 집합입니다. 기존의 단정밀도 부동 소수점 (f32)의 32비트와 달리 16비트를 사용하여 부동 소수점 숫자를 나타냅니다. 이처럼 작은 크기로 인해, 특히 많은 양의 데이터를 처리할 때 성능이 현저하게 개선될 수 있습니다.

비교하자면, Apple M1 Pro 기기에서는 WebLLM 채팅 데모에 사용된 Llama2 7B 모델의 f16 구현이 f32 구현보다 훨씬 빠릅니다. 아래 스크린샷과 같이 자동 완성 속도가 28% 향상되고 디코딩 속도가 41% 개선되었습니다.

<ph type="x-smartling-placeholder">
</ph> f32 및 f16 Llama 2 7B 모델을 사용한 WebLLM 채팅 데모 스크린샷
f32 (왼쪽) 및 f16 (오른쪽) Llama 2 7B 모델을 사용한 WebLLM 채팅 데모

일부 GPU는 16비트 부동 소수점 값을 지원하지 않습니다. GPUAdapter에서 "shader-f16" 기능을 사용할 수 있으면 이제 이 기능으로 GPUDevice를 요청하고 절반 정밀도 부동 소수점 유형 f16를 활용하는 WGSL 셰이더 모듈을 만들 수 있습니다. 이 유형은 enable f16;로 f16 WGSL 확장을 사용 설정한 경우에만 WGSL 셰이더 모듈에서 사용할 수 있습니다. 그렇지 않으면 createShaderModule()이 유효성 검사 오류를 생성합니다. 다음의 간단한 예와 issue dawn:1510을 참고하세요.

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...

다음 스니펫과 같이 "shader-f16" 기능 지원에 따라 alias를 사용하여 WGSL 셰이더 모듈 코드에서 f16 및 f32 유형을 모두 지원할 수 있습니다.

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);
  }
`;

한계에 도전하세요

모든 색상 첨부파일에서 렌더링 파이프라인 출력 데이터의 샘플 (픽셀 또는 하위 픽셀) 하나를 보유하는 데 필요한 최대 바이트 수는 기본적으로 32바이트입니다. 이제 maxColorAttachmentBytesPerSample 한도를 사용하여 최대 64개까지 요청할 수 있습니다. 다음 예와 issue dawn:2036을 참조하세요.

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 },
});

단계 간 통신에 사용되는 maxInterStageShaderVariables 및 maxInterStageShaderComponents 제한이 모든 플랫폼에서 증가했습니다. 자세한 내용은 issue dawn:1448을 참고하세요.

각 셰이더 단계에서 스토리지 버퍼인 파이프라인 레이아웃 전반에 걸친 최대 바인드 그룹 레이아웃 항목 수는 기본적으로 8개입니다. 이제 maxStorageBuffersPerShaderStage 한도를 사용하여 최대 10개까지 요청할 수 있습니다. issue dawn:2159를 참고하세요.

maxBindGroupsPlusVertexBuffers 한도가 새로 추가되었습니다. 동시에 사용되는 바인드 그룹과 꼭짓점 버퍼 슬롯의 최대 개수로 구성되며, 가장 높은 색인 아래의 빈 슬롯은 모두 계산됩니다. 기본값은 24입니다. issue dawn:1849를 참고하세요.

깊이 스텐실 상태 변경사항

개발자 환경을 개선하기 위해 깊이 스텐실 상태 depthWriteEnabled 및 depthCompare 속성이 더 이상 항상 필요한 것은 아닙니다. depthWriteEnabled는 깊이가 있는 형식에만 필요하고 depthCompare는 심도가 있는 형식에만 필요하지만, 아예 사용하지 않는 경우에는 필요하지 않습니다. issue dawn:2132를 참고하세요.

어댑터 정보 업데이트

이제 사용자가 'WebGPU 개발자 기능'을 사용 설정한 경우 requestAdapterInfo()를 호출할 때 비표준 type 및 backend 어댑터 정보 속성을 사용할 수 있습니다. chrome://flags/#enable-webgpu-developer-features에 플래그가 있습니다. type은 '개별 GPU', '통합 GPU', 'CPU' 또는 '알 수 없음'일 수 있습니다. backend는 'WebGPU', 'D3D11', 'D3D12', 'metal', 'vulkan', 'openGL', 'openGLES' 또는 'null'입니다. issue dawn:2112 및 issue dawn:2107을 참고합니다.

<ph type="x-smartling-placeholder">
</ph> 백엔드 및 어댑터 정보 유형을 보여주는 https://webgpureport.org의 스크린샷입니다.
https://webgpureport.org에 표시된 어댑터 정보 백엔드 및 유형

requestAdapterInfo()에서 선택적 unmaskHints 목록 매개변수가 삭제되었습니다. issue dawn:1427을 참고하세요.

타임스탬프 쿼리 양자화

타임스탬프 쿼리를 사용하면 애플리케이션이 GPU 명령어의 실행 시간을 나노초의 정밀도로 측정할 수 있습니다. 하지만 WebGPU 사양에서는 타이밍 공격 문제로 인해 타임스탬프 쿼리를 선택사항입니다. Chrome 팀은 타임스탬프 쿼리를 양자화하면 해상도를 100마이크로초로 줄여 정밀도와 보안 사이에서 절충점을 찾을 수 있다고 믿습니다. issue dawn:1800을 참고하세요.

Chrome에서 사용자는 'WebGPU 개발자 기능'을 사용 설정하여 타임스탬프 양자화를 사용 중지할 수 있습니다. 플래그가 chrome://flags/#enable-webgpu-developer-features에 있습니다. 이 플래그만으로는 "timestamp-query" 기능이 사용 설정되지 않습니다. 구현은 아직 실험 단계이므로 '안전하지 않은 WebGPU 지원'이 필요합니다. 플래그: chrome://flags/#enable-unsafe-webgpu

Dawn에는 'timestamp_quantization'이라는 새로운 기기 전환 버튼이 추가되었습니다. 이 추가되었으며 기본적으로 사용 설정되어 있습니다. 다음 스니펫은 실험용 'timestamp-query'를 허용하는 방법을 보여줍니다. 기능을 사용하지 못합니다.

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);

스프링 청소 기능

실험용 'timestamp-query-inside-passes' 기능의 이름이 'chromium-experimental-timestamp-query-inside-passes'로 변경되었습니다. 이 기능은 실험 단계이며 현재 Chromium 기반 브라우저에서만 사용할 수 있음을 개발자에게 명확히 알리시기 바랍니다. issue dawn:1193을 참고하세요.

실험용 'pipeline-statistics-query' 부분적으로만 구현된 기능은 더 이상 개발되지 않으므로 삭제되었습니다. 문제 chromium:1177506을 참고하세요.

여기에서는 몇 가지 주요 사항만 다룹니다. 전체 커밋 목록을 확인하세요.

WebGPU의 새로운 기능

WebGPU의 새로운 기능 시리즈에서 다룬 모든 내용 목록

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