מה חדש ב-WebGPU (Chrome {8/}120)

François Beaufort
François Beaufort
GitHub

תמיכה בערכים של נקודה צפה (floating-point) באורך 16 ביט ב-WGSL

ב-WGSL, הסוג f16 הוא קבוצת הערכים של נקודה צפה באורך 16 ביט בפורמט binary16 (חצי דיוק) של IEEE-754. המשמעות היא שהיא משתמשת ב-16 ביט כדי לייצג מספר של נקודה צפה, בניגוד ל-32 ביט של נקודה צפה רגילה עם דיוק יחיד (f32). הגודל הקטן יותר יכול להוביל לשיפורים משמעותיים בביצועים, במיוחד כשמעובדים כמויות גדולות של נתונים.

לשם השוואה, במכשיר Apple M1 Pro, ההטמעה של f16 של מודלים של Llama2 7B שנעשה בה שימוש בהדמו של צ'אט WebLLM מהירה יותר באופן משמעותי מההטמעה של f32, עם שיפור של 28% במהירות המילוי מראש ושיפור של 41% במהירות הפענוח, כפי שמוצג בצילום המסך הבא.

צילום מסך של הדגמות צ'אט ב-WebLLM עם דגמי f32 ו-f16 Llama2 7B.
דמו של צ'אט ב-WebLLM עם מודלים של Llama2 7B‏ f32 (שמאל) ו-f16 (ימין).

לא כל המעבדים הגרפיים תומכים בערכים של נקודה צפה באורך 16 ביט. כשהתכונה "shader-f16" זמינה ב-GPUAdapter, אפשר עכשיו לבקש GPUDevice עם התכונה הזו וליצור מודול של שַדְר (shader) ב-WGSL שמנצל את סוג הנקודה הצפה ברמת דיוק חצי f16. אפשר להשתמש בסוג הזה במודול ה-WGSL shader רק אם מפעילים את התוסף WGSL של f16 באמצעות enable f16;. אחרת, createShaderModule() ייצור שגיאת אימות. אפשר לעיין בדוגמה המינימלית הבאה ובבעיה 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...

אפשר לתמוך גם בסוגי f16 וגם בסוגי f32 בקוד של מודול ה-WGSL של שפת השיזוף באמצעות alias, בהתאם לתמיכה בתכונות של "shader-f16", כפי שמוצג בקטע הקוד הבא.

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);
  }
`;

פורצים את הגבולות

המספר המקסימלי של בייטים שנדרשים כדי לאחסן דגימה אחת (פיקסל או פיקסל משנה) של נתוני הפלט של צינור עיבוד התמונות, בכל הקבצים המצורפים של צבע, הוא 32 בייטים כברירת מחדל. עכשיו אפשר לבקש עד 64 באמצעות המגבלה maxColorAttachmentBytesPerSample. דוגמה לכך מופיעה בהמשך, וגם בבעיה 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 },
});

הגבלות maxInterStageShaderVariables ו-maxInterStageShaderComponents שמשמשות לתקשורת בין שלבים הגדלו בכל הפלטפורמות. פרטים נוספים זמינים בבעיה dawn:1448.

בכל שלב של שַדְרֵר, המספר המקסימלי של רשומות של פריסה של קבוצת קישורים בפריסה של צינור עיבוד נתונים, שהן מאגרי אחסון, הוא 8 כברירת מחדל. עכשיו אפשר לבקש עד 10 באמצעות המגבלה maxStorageBuffersPerShaderStage. ראו גיליון dawn:2159.

נוספה מגבלה חדשה של maxBindGroupsPlusVertexBuffers. הוא מורכב מהמספר המקסימלי של משבצות של קבוצות קישור ומשבצות של מאגרי קודקודים שמשמשות בו-זמנית, כולל משבצות ריקות מתחת למספר האינדקס הגבוה ביותר. ערך ברירת המחדל שלו הוא 24. ראו גיליון dawn:1849.

שינויים במצב של סטנציאל עומק

כדי לשפר את חוויית הפיתוח, לא תמיד נדרשים יותר המאפיינים של מצב עומק-סטנסיל depthWriteEnabled ו-depthCompare: depthWriteEnabled נדרש רק לפורמטים עם עומק, ו-depthCompare לא נדרש לפורמטים עם עומק אם לא נעשה בהם שימוש בכלל. ראו issue dawn:2132.

עדכונים של פרטי המתאם

מאפייני פרטי מתאמים type ו-backend שאינם סטנדרטיים זמינים עכשיו בעת קריאה ל-requestAdapterInfo() לאחר שהמשתמש הפעיל את הדגל "תכונות למפתחים של WebGPU" ב-chrome://flags/#enable-webgpu-developer-features. הערך של type יכול להיות 'GPU נפרד', 'GPU משולב', 'מעבד' או 'לא ידוע'. הערך של backend הוא WebGPU,‏ D3D11,‏ D3D12,‏ metal,‏ vulkan,‏ openGL,‏ openGLES או null. אפשר לעיין במהדורה dawn:2112 ובגיליון dawn:2107.

צילום מסך של https://webgpureport.org עם מידע על הקצה העורפי ועל סוג המתאם.
הקצה העורפי והסוג של פרטי המתאם מוצגים בכתובת https://webgpureport.org.

פרמטר הרשימה האופציונלי unmaskHints ב-requestAdapterInfo() הוסר. ראו issue dawn:1427.

כימות של שאילתות עם חותמות זמן

שאילתות חותמת זמן מאפשרות לאפליקציות למדוד את זמן הביצוע של פקודות GPU ברמת דיוק של ננו-שנייה. עם זאת, לפי מפרט WebGPU, שאילתות של חותמות זמן הן אופציונליות בגלל חששות לגבי התקפת תזמון. צוות Chrome מאמין שכימות חותמות זמן של שאילתות מספקים התאמה טובה בין דיוק לאבטחה, על ידי הפחתת הרזולוציה ל-100 מיקרו-שניות. ראו גיליון dawn:1800.

ב-Chrome, המשתמשים יכולים להשבית את התקציבים של חותמות הזמן על ידי הפעלת הדגל 'WebGPU Developer Features' בקטע chrome://flags/#enable-webgpu-developer-features. חשוב לזכור שהדגל הזה לבדו לא מפעיל את התכונה "timestamp-query". ההטמעה שלו עדיין ניסיונית, ולכן צריך להפעיל את הדגל 'תמיכה לא בטוחה ב-WebGPU' בקובץ chrome://flags/#enable-unsafe-webgpu.

ב-Dawn נוספה מתג מכשיר חדש בשם timestamp_quantization, והוא מופעל כברירת מחדל. בקטע הקוד הבא מוסבר איך לאפשר את התכונה הניסיונית 'timestamp-query' ללא כיווץ של חותמות זמן כשמבקשים מכשיר.

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);

תכונות לניקוי האביב

השם של התכונה הניסיונית 'timestamp-query-inside-passes' שונה ל-'chromium-experimental-timestamp-query-inside-passes' כדי להבהיר למפתחים שהתכונה הזו היא ניסיונית וזמינה בינתיים רק בדפדפנים המבוססים על Chromium. issue dawn:1193

התכונה הניסיונית 'pipeline-statistics-query', שהוטמעה רק חלקית, הוסרה כי היא לא מתפתחת יותר. בעיה chromium:1177506

הסקירה הזו כוללת רק חלק מהנקודות העיקריות. רשימת ההצהרות המלאה

מה חדש ב-WebGPU

רשימה של כל מה שנדון בסדרה מה חדש ב-WebGPU.

Chrome 131

Chrome 130

Chrome 129

Chrome 128

Chrome 127

Chrome 126

Chrome 125

Chrome 124

Chrome 123

Chrome 122

Chrome 121

Chrome 120

Chrome 119

Chrome 118

Chrome 117

Chrome 116

Chrome 115

Chrome 114

Chrome 113