Что нового в WebGPU (Chrome 121)

Франсуа Бофор
François Beaufort

Поддержка WebGPU на Android

Команда Chrome рада сообщить, что WebGPU теперь включен по умолчанию в Chrome 121 на устройствах под управлением Android 12 и более поздних версий, оснащенных графическими процессорами Qualcomm и ARM.

В ближайшем будущем поддержка будет постепенно расширяться и охватывать более широкий спектр устройств Android, в том числе работающих на Android 11. Это расширение будет зависеть от дальнейшего тестирования и оптимизации, чтобы обеспечить бесперебойную работу в более широком диапазоне конфигураций оборудования. См. выпуск chromium:1497815 .

Снимок экрана с примером WebGPU, работающим в Chrome для Android.
Пример WebGPU, работающий в Chrome для Android.

Используйте DXC вместо FXC для компиляции шейдеров в Windows.

Chrome теперь использует возможности DXC (компилятор DirectX) для компиляции шейдеров на компьютерах Windows D3D12, оснащенных графическим оборудованием SM6+. Раньше WebGPU использовал FXC (FX Compiler) для компиляции шейдеров в Windows. Несмотря на свою функциональность, FXC не имел того набора функций и оптимизации производительности, которые есть в DXC.

Первоначальное тестирование показывает увеличение скорости компиляции вычислительных шейдеров в среднем на 20 % при использовании DXC по сравнению с FXC.

Запросы меток времени в проходах вычислений и рендеринга

Запросы временных меток позволяют приложениям WebGPU точно (с точностью до наносекунды) измерять, сколько времени требуется их командам графического процессора для выполнения проходов вычислений и рендеринга. Они активно используются для получения информации о производительности и поведении рабочих нагрузок графического процессора.

Когда в GPUAdapter доступна функция "timestamp-query" , вы можете делать следующие вещи:

  • Запросите GPUDevice с помощью функции "timestamp-query" .
  • Создайте GPUQuerySet типа "timestamp" .
  • Используйте GPUComputePassDescriptor.timestampWrites и GPURenderPassDescriptor.timestampWrites , чтобы определить, куда записывать значения временной метки в GPUQuerySet .
  • Преобразуйте значения временных меток в GPUBuffer с помощью resolveQuerySet() .
  • Считайте значения временных меток обратно, скопировав результаты из GPUBuffer в ЦП.
  • Декодируйте значения временных меток как BigInt64Array .

См. следующий пример и выполните команду Dawn:1800 .

const adapter = await navigator.gpu.requestAdapter();
if (!adapter.features.has("timestamp-query")) {
  throw new Error("Timestamp query feature is not available");
}
// Explicitly request timestamp query feature.
const device = await adapter.requestDevice({
  requiredFeatures: ["timestamp-query"],
});
const commandEncoder = device.createCommandEncoder();

// Create a GPUQuerySet which holds 2 timestamp query results: one for the
// beginning and one for the end of compute pass execution.
const querySet = device.createQuerySet({ type: "timestamp", count: 2 });
const timestampWrites = {
  querySet,
  beginningOfPassWriteIndex: 0, // Write timestamp in index 0 when pass begins.
  endOfPassWriteIndex: 1, // Write timestamp in index 1 when pass ends.
};
const passEncoder = commandEncoder.beginComputePass({ timestampWrites });
// TODO: Set pipeline, bind group, and dispatch work to be performed.
passEncoder.end();

// Resolve timestamps in nanoseconds as a 64-bit unsigned integer into a GPUBuffer.
const size = 2 * BigInt64Array.BYTES_PER_ELEMENT;
const resolveBuffer = device.createBuffer({
  size,
  usage: GPUBufferUsage.QUERY_RESOLVE | GPUBufferUsage.COPY_SRC,
});
commandEncoder.resolveQuerySet(querySet, 0, 2, resolveBuffer, 0);

// Read GPUBuffer memory.
const resultBuffer = device.createBuffer({
  size,
  usage: GPUBufferUsage.COPY_DST | GPUBufferUsage.MAP_READ,
});
commandEncoder.copyBufferToBuffer(resolveBuffer, 0, resultBuffer, 0, size);

// Submit commands to the GPU.
device.queue.submit([commandEncoder.finish()]);

// Log compute pass duration in nanoseconds.
await resultBuffer.mapAsync(GPUMapMode.READ);
const times = new BigInt64Array(resultBuffer.getMappedRange());
console.log(`Compute pass duration: ${Number(times[1] - times[0])}ns`);
resultBuffer.unmap();

Из-за проблем с временными атаками запросы временных меток квантуются с разрешением 100 микросекунд, что обеспечивает хороший компромисс между точностью и безопасностью. В браузере Chrome вы можете отключить квантование временных меток, включив флаг «Функции разработчика WebGPU» на chrome://flags/#enable-webgpu-developer-features во время разработки вашего приложения. Дополнительную информацию см. в разделе Квантование запросов временных меток .

Поскольку графические процессоры могут время от времени сбрасывать счетчик меток времени, что может привести к получению неожиданных значений, таких как отрицательные дельты между метками времени, я рекомендую вам ознакомиться с изменениями git diff , которые добавляют поддержку запросов меток времени в следующий пример Compute Boids .

Снимок экрана: пример Compute Boids с запросом метки времени.
Пример Compute Boids с запросом метки времени.

Точки входа по умолчанию в шейдерные модули

Чтобы улучшить взаимодействие с разработчиком, теперь вы можете опустить entryPoint в модуле шейдера при создании конвейера вычислений или рендеринга. Если в коде шейдера не найдена уникальная точка входа для этапа шейдера, будет вызвана ошибка GPUValidationError . См. следующий пример и выполните команду Dawn:2254 .

const code = `
    @vertex fn vertexMain(@builtin(vertex_index) i : u32) ->
      @builtin(position) vec4f {
       const pos = array(vec2f(0, 1), vec2f(-1, -1), vec2f(1, -1));
       return vec4f(pos[i], 0, 1);
    }
    @fragment fn fragmentMain() -> @location(0) vec4f {
      return vec4f(1, 0, 0, 1);
    }`;
const module = myDevice.createShaderModule({ code });
const format = navigator.gpu.getPreferredCanvasFormat();
const pipeline = await myDevice.createRenderPipelineAsync({
  layout: "auto",
  vertex: { module, entryPoint: "vertexMain" },
  fragment: { module, entryPoint: "fragmentMain", targets: [{ format }] },
  vertex: { module },
  fragment: { module, targets: [{ format }] },
});

Поддержка display-p3 как цветового пространства GPUExternalTexture.

Теперь вы можете установить цветовое пространство назначения "display-p3" при импорте GPUExternalTexture из HDR-видео с помощью importExternalTexture() . Узнайте, как WebGPU обрабатывает цветовые пространства . См. следующий пример и введите chromium:1330250 .

// Create texture from HDR video.
const video = document.querySelector("video");
const texture = myDevice.importExternalTexture({
  source: video,
  colorSpace: "display-p3",
});

Информация о кучах памяти

Чтобы помочь вам предвидеть ограничения памяти при выделении больших объемов во время разработки вашего приложения, requestAdapterInfo() теперь предоставляет информацию memoryHeaps , такую ​​как размер и тип кучи памяти, доступной на адаптере. Эта экспериментальная функция доступна только в том случае, если включен флаг «Функции разработчика WebGPU» в chrome://flags/#enable-webgpu-developer-features . См. следующий пример и выполните команду Dawn:2249 .

const adapter = await navigator.gpu.requestAdapter();
const adapterInfo = await adapter.requestAdapterInfo();

for (const { size, properties } of adapterInfo.memoryHeaps) {
  console.log(size); // memory heap size in bytes
  if (properties & GPUHeapProperty.DEVICE_LOCAL)  { /* ... */ }
  if (properties & GPUHeapProperty.HOST_VISIBLE)  { /* ... */ }
  if (properties & GPUHeapProperty.HOST_COHERENT) { /* ... */ }
  if (properties & GPUHeapProperty.HOST_UNCACHED) { /* ... */ }
  if (properties & GPUHeapProperty.HOST_CACHED)   { /* ... */ }
}
Снимок экрана https://webgpureport.org, на котором показаны кучи памяти в информации об адаптере.
Кучи памяти с информацией об адаптере показаны на https://webgpureport.org .

Обновления рассвета

Для обработки функций языка WGSL были добавлены методы HasWGSLLanguageFeature и EnumerateWGSLLanguageFeatures в wgpu::Instance . См. выпуск Dawn:2260 .

Нестандартная функция wgpu::Feature::BufferMapExtendedUsages позволяет создавать буфер графического процессора с помощью wgpu::BufferUsage::MapRead или wgpu::BufferUsage::MapWrite и любого другого wgpu::BufferUsage . См. следующий пример и выполните команду Dawn:2204 .

wgpu::BufferDescriptor descriptor = {
  .size = 128,
  .usage = wgpu::BufferUsage::MapWrite | wgpu::BufferUsage::Uniform
};
wgpu::Buffer uniformBuffer = device.CreateBuffer(&descriptor);

uniformBuffer.MapAsync(wgpu::MapMode::Write, 0, 128,
   [](WGPUBufferMapAsyncStatus status, void* userdata)
   {
      wgpu::Buffer* buffer = static_cast<wgpu::Buffer*>(userdata);
      memcpy(buffer->GetMappedRange(), data, sizeof(data));
   },
   &uniformBuffer);

Были задокументированы следующие функции: общий доступ к текстурам ANGLE , многопоточная защита D3D11 , неявная синхронизация устройств , форматы текстур Norm16 , запрос меток времени внутри проходов , локальное хранилище пикселей , функции шейдеров и многоплоскостные форматы .

Команда Chrome создала официальный репозиторий GitHub для Dawn .

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 122

Хром 121

Хром 120

Хром 119

Хром 118

Хром 117

Хром 116

Хром 115

Хром 114

Хром 113