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WebGPU의 새로운 기능 (Chrome 120)

François Beaufort

WGSL에서 16비트 부동 소수점 값 지원

WGSL에서 f16 유형은 IEEE-754 binary16 (반정밀도) 형식의 16비트 부동 소수점 값 집합입니다. 이는 기존 단일 정밀도 부동 소수점 (f32)의 32비트와 달리 16비트를 사용하여 부동 소수점 숫자를 나타낸다는 의미입니다. 이 작은 크기는 특히 대량의 데이터를 처리할 때 상당한 성능 향상으로 이어질 수 있습니다.

비교를 위해 Apple M1 Pro 기기에서 WebLLM 채팅 데모에 사용되는 Llama2 7B 모델의 f16 구현은 f32 구현보다 훨씬 빠르며, 다음 스크린샷에 표시된 것처럼 사전 입력 속도가 28% 향상되고 디코딩 속도가 41% 향상됩니다.

f32 및 f16 Llama2 7B 모델이 포함된 WebLLM 채팅 데모의 스크린샷

일부 GPU는 16비트 부동 소수점 값을 지원하지 않습니다. 이제 GPUAdapter에서 "shader-f16" 기능을 사용할 수 있는 경우 이 기능으로 GPUDevice을 요청하고 절반 정밀도 부동 소수점 유형 f16을 활용하는 WGSL 셰이더 모듈을 만들 수 있습니다. 이 유형은 enable f16;로 f16 WGSL 확장 프로그램을 사용 설정한 경우에만 WGSL 셰이더 모듈에서 사용할 수 있습니다. 그렇지 않으면 createShaderModule()에서 유효성 검사 오류가 생성됩니다. 다음 최소 예시와 dawn:1510 문제를 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 alias을 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);
  }
`;

한계를 시험하세요

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 64개를 요청할 수 있습니다. 다음 예시와 dawn:2036 문제를 참고하세요.

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 한도가 모든 플랫폼에서 증가했습니다. 자세한 내용은 문제 dawn:1448을 참고하세요.

각 셰이더 단계에서 파이프라인 레이아웃 전체의 바인드 그룹 레이아웃 항목 중 스토리지 버퍼의 최대 수는 기본적으로 8입니다. 이제 maxStorageBuffersPerShaderStage 한도를 사용하여 최대 10개를 요청할 수 있습니다. 문제 dawn:2159를 참고하세요.

새로운 maxBindGroupsPlusVertexBuffers 한도가 추가되었습니다. 최고 색인 아래의 빈 슬롯을 포함하여 동시에 사용되는 바인드 그룹 및 꼭짓점 버퍼 슬롯의 최대 수로 구성됩니다. 기본값은 24입니다. dawn:1849 문제를 참고하세요.

깊이-스텐실 상태 변경

개발자 환경을 개선하기 위해 깊이-스텐실 상태 depthWriteEnabled 및 depthCompare 속성이 더 이상 항상 필요하지 않습니다. depthWriteEnabled은 깊이가 있는 형식에만 필요하고 depthCompare은 전혀 사용되지 않는 경우 깊이가 있는 형식에 필요하지 않습니다. 문제 dawn:2132를 참고하세요.

어댑터 정보 업데이트

이제 사용자가 chrome://flags/#enable-webgpu-developer-features에서 'WebGPU 개발자 기능' 플래그를 사용 설정한 경우 requestAdapterInfo()를 호출하면 비표준 type 및 backend 어댑터 정보 속성을 사용할 수 있습니다. type은 '별도 GPU', '통합 GPU', 'CPU' 또는 '알 수 없음'일 수 있습니다. backend은 'WebGPU', 'D3D11', 'D3D12', 'metal', 'vulkan', 'openGL', 'openGLES' 또는 'null'입니다. 문제 dawn:2112 및 문제 dawn:2107을 참고하세요.

어댑터 정보의 백엔드와 유형이 표시된 https://webgpureport.org의 스크린샷 — https://webgpureport.org에 표시되는 어댑터 정보 백엔드 및 유형

requestAdapterInfo()의 선택적 unmaskHints 목록 매개변수가 삭제되었습니다. 문제 dawn:1427을 참고하세요.

타임스탬프 쿼리 양자화

타임스탬프 쿼리를 사용하면 애플리케이션이 나노초 단위로 GPU 명령의 실행 시간을 측정할 수 있습니다. 하지만 WebGPU 사양에서는 타이밍 공격 우려로 인해 타임스탬프 쿼리를 선택사항으로 만듭니다. Chrome팀은 타임스탬프 쿼리를 양자화하면 해상도를 100마이크로초로 줄여 정밀도와 보안 간의 적절한 절충안을 제공한다고 생각합니다. issue dawn:1800을 참고하세요.

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

Dawn에서는 'timestamp_quantization'이라는 새로운 기기 전환 버튼이 추가되었으며 기본적으로 사용 설정되어 있습니다. 다음 스니펫은 기기를 요청할 때 타임스탬프 양자화 없이 실험용 'timestamp-query' 기능을 허용하는 방법을 보여줍니다.

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);

봄맞이 청소 기능

실험용 'timestamp-query-inside-passes' 기능의 이름이 'chromium-experimental-timestamp-query-inside-passes'로 변경되었습니다. 이제 개발자는 이 기능이 실험용이며 현재 Chromium 기반 브라우저에서만 사용할 수 있음을 명확하게 알 수 있습니다. dawn:1193 문제를 참고하세요.

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

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