WebGPU 新功能's (Chrome 約 120)

François Beaufort
François Beaufort
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支援 WGSL 中的 16 位元浮點值

在 WGSL 中，f16 型別是 IEEE-754 binary16 (半精確度) 格式的 16 位元浮點值集。也就是說，半精度浮點數會使用 16 位元表示浮點數，而非傳統單精度浮點數 (f32) 的 32 位元。這個較小的大小可大幅提升效能，尤其是在處理大量資料時。

以 Apple M1 Pro 裝置為例，WebLLM 即時通訊示範中使用的 Llama2 7B 模型 f16 實作速度明顯快於 f32 實作速度，預填速度提升 28%，解碼速度提升 41%，如下列螢幕截圖所示。

螢幕截圖：WebLLM 聊天示範，使用 f32 和 f16 Llama2 7B 模型。
WebLLM 即時通訊示範，分別使用 f32 (左) 和 f16 (右) Llama2 7B 模型。

並非所有 GPU 都支援 16 位元浮點值。如果 GPUAdapter 提供 "shader-f16" 功能，您現在可以要求具有這項功能的 GPUDevice，並建立 WGSL 著色器模組，充分運用半精度浮點型別 f16。只有在透過 enable f16; 啟用 f16 WGSL 擴充功能時，才能在 WGSL 著色器模組中使用這個型別。否則，createShaderModule() 會產生驗證錯誤。請參閱以下最簡範例和問題 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...

在 WGSL 著色器模組程式碼中，您可以根據 "shader-f16" 功能支援，使用 alias 同時支援 f16 和 f32 類型，如下列程式碼片段所示。

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);
  }
`;

挑戰極限

預設情況下，保存轉譯管道輸出資料的一個樣本 (像素或子像素) 所需的位元組數上限為 32 個位元組，適用於所有顏色附件。現在可以使用 maxColorAttachmentBytesPerSample 限制，要求最多 64 個。請參閱以下範例和這個問題。

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 },
});

所有平台用於階段間通訊的 maxInterStageShaderVariables 和 maxInterStageShaderComponents 限制都已提高。詳情請參閱問題 dawn:1448。

就每個著色器階段而言，預設情況下，管道版面配置中儲存緩衝區的繫結群組版面配置項目數量上限為 8 個。現在使用 maxStorageBuffersPerShaderStage 限制時，最多可要求 10 個。請參閱問題 dawn:2159。

新增了 maxBindGroupsPlusVertexBuffers 限制。這項限制是指同時使用的繫結群組和頂點緩衝區位置數量上限，包括最高索引下方的所有空白位置。預設值為 24。請參閱問題 dawn:1849。

深度樣板狀態的變更

為提升開發人員體驗，深度樣板狀態 depthWriteEnabled 和 depthCompare 屬性不再是必要屬性：只有深度格式需要 depthWriteEnabled，如果完全未使用深度格式，則不需要 depthCompare。請參閱問題 dawn:2132。

更新轉接器資訊

使用者在 chrome://flags/#enable-webgpu-developer-features 啟用「WebGPU 開發人員功能」旗標後，呼叫 requestAdapterInfo() 時，即可使用非標準的 type 和 backend 轉接程式資訊屬性。type 可以是「discrete GPU」、「integrated GPU」、「CPU」或「unknown」。backend 可以是「WebGPU」、「D3D11」、「D3D12」、「metal」、「vulkan」、「openGL」、「openGLES」或「null」。請參閱問題 dawn:2112 和問題 dawn:2107。

https://webgpureport.org 的螢幕截圖，顯示後端和介面卡資訊中的類型。
https://webgpureport.org 顯示的介面卡資訊後端和類型。

requestAdapterInfo() 中的選用 unmaskHints 清單參數已移除。請參閱問題 dawn:1427。

時間戳記查詢量化

應用程式可透過時間戳記查詢，以奈秒精確度測量 GPU 指令的執行時間。不過，由於擔心時間攻擊，WebGPU 規格將時間戳記查詢設為選用項目。Chrome 團隊認為，將時間戳記查詢量化，可將解析度降至 100 微秒，在精確度和安全性之間取得良好平衡。請參閱問題 dawn:1800。

在 Chrome 中，使用者可以在 chrome://flags/#enable-webgpu-developer-features 啟用「WebGPU 開發人員功能」旗標，停用時間戳記量化功能。請注意，單獨使用這個標記不會啟用 "timestamp-query" 功能。這項功能仍在實驗階段，因此需要 chrome://flags/#enable-unsafe-webgpu 的「Unsafe WebGPU Support」旗標。

在 Dawn 中，新增了名為「timestamp_quantization」的裝置切換鈕，且預設為啟用。下列程式碼片段說明如何要求裝置時，允許使用實驗性的「timestamp-query」功能，且不進行時間戳記量化。

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);

春季大掃除功能

實驗性的「timestamp-query-inside-passes」功能已重新命名為「chromium-experimental-timestamp-query-inside-passes」，讓開發人員清楚瞭解這項功能目前為實驗性質，且僅適用於 Chromium 架構的瀏覽器。請參閱問題 dawn:1193。

實驗性的「pipeline-statistics-query」功能僅部分實作，且已停止開發，因此已移除。請參閱 chromium:1177506 問題。

這僅涵蓋部分重點。請參閱完整的提交清單。

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