WebGPU 新功能's (Chrome 約 120)

François Beaufort

支援 WGSL 中的 16 位元浮點值

在 WGSL 中，f16 類型是 IEEE-754 二進位 16 位元 (半精確度) 格式的 16 位元浮點值集合。也就是說，它使用 16 位元代表浮點數，而非傳統單精度浮點數的 32 位元 (f32)。較小的大小可大幅提升效能，尤其是在處理大量資料時。

比較之下，在 Apple M1 Pro 裝置上，WebLLM 聊天室示範中使用的 Llama2 7B 模型的 f16 導入作業，比 f32 導入作業快上許多，預填速度提升 28%，解碼速度則提升 41%，如以下螢幕截圖所示。

使用 f32 (左) 和 f16 (右) Llama2 7B 模型的 WebLLM 聊天示範。

並非所有 GPU 都支援 16 位元浮點值。當 "shader-f16" 功能在 GPUAdapter 中提供時，您現在可以使用此功能要求 GPUDevice，並建立可利用半精度浮點型 f16 的 WGSL 著色器模組。只有在您使用 enable f16; 啟用 f16 WGSL 擴充功能時，才能在 WGSL 著色器模組中使用此類型。否則，createShaderModule() 會產生驗證錯誤。請參閱以下最小範例和問題 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...

您可以使用 alias 在 WGSL 著色器模組程式碼中支援 f16 和 f32 類型，具體取決於 "shader-f16" 功能支援情形，如以下程式碼片段所示。

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

根據預設，在所有色彩附件中，儲存一個轉譯管道輸出資料樣本 (像素或子像素) 所需的位元組數上限為 32 位元組。您現在可以使用 maxColorAttachmentBytesPerSample 限制，最多要求 64 個。請參閱以下範例和issue 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 },
});

所有平台的 maxInterStageShaderVariables 和 maxInterStageShaderComponents 限制 (用於跨階段通訊) 已提高。詳情請參閱問題 dawn:1448。

對於每個著色器階段，管道版面配置 (即儲存體緩衝區) 中繫結群組版面配置項目的數量上限預設為 8 個。現在可以使用 maxStorageBuffersPerShaderStage 限制，最多要求 10 個。請參閱問題 dawn:2159。

我們已新增 maxBindGroupsPlusVertexBuffers 限制。它包含同時使用的繫結群組和頂點緩衝區插槽數量上限，並計算最高索引以下的所有空白插槽。預設值為 24。請參閱問題 dawn:1849。

深度-遮罩狀態的變更

為改善開發人員體驗，深度遮罩狀態 depthWriteEnabled 和 depthCompare 屬性不再是必填屬性：depthWriteEnabled 只適用於含深度的格式，如果含深度的格式未使用 depthCompare，則不必填入 depthCompare。請參閱 issue dawn:2132。

轉接器資訊更新

當使用者在 chrome://flags/#enable-webgpu-developer-features 中啟用「WebGPU 開發人員功能」標記時，現在只要呼叫 requestAdapterInfo()，即可使用非標準的 type 和 backend 轉接器資訊屬性。type 可以是「獨立 GPU」、「整合式 GPU」、「CPU」或「不明」。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 上顯示的轉譯器資訊後端和類型。

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

時間戳記查詢量化

時間戳記查詢可讓應用程式以奈秒為精確度，測量 GPU 指令的執行時間。不過，WebGPU 規格會將時間戳記查詢設為選用，以防時間攻擊。Chrome 團隊認為，將時間戳記查詢量化可將解析度降低至 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，使用者可以透過啟用 chrome://flags/#enable-webgpu-developer-features 中的「WebGPU 開發人員功能」旗標，停用時間戳記量化功能。請注意，單獨使用這個標記無法啟用 "timestamp-query" 功能。其實作方式仍處於實驗階段，因此需要在 chrome://flags/#enable-unsafe-webgpu 中使用「Unsafe WebGPU Support」旗標。

在 Dawn 中，新增了名為「timestamp_quantization」的裝置切換鈕，並預設為啟用。以下程式碼片段說明如何在要求裝置時，允許實驗性「時間戳記查詢」功能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

實驗功能「timestamp-query-inside-passes」已重新命名為「chromium-experimental-timestamp-query-inside-passes」，以便向開發人員清楚說明這項功能為實驗功能，且目前僅適用於以 Chromium 為基礎的瀏覽器。請參閱 issue dawn:1193。

實驗性質的「pipeline-statistics-query」功能僅部分實作，且已不再開發，因此已遭移除。請參閱 chromium 問題：1177506。

這份文件僅涵蓋部分重點。請查看完整的修訂版本清單。

WebGPU 新功能

以下是「WebGPU 最新消息」系列文章中涵蓋的所有內容。

Chrome 131

• WGSL 中的裁剪距離
• GPUCanvasContext getConfiguration()
• 點和線圖元不得有深度偏差
• 針對子群組的內建包容性掃描函式
• 實驗性支援多重繪製間接功能
• 著色器模組編譯選項嚴格數學
• 移除 GPUAdapter requestAdapterInfo()
• Dawn 更新

Chrome 130

• 雙重來源混合
• Metal 上的著色器編譯時間改善
• GPUAdapter requestAdapterInfo() 已淘汰
• Dawn 更新

Chrome 129

• 支援 HDR 和畫布色調對應模式
• 擴充子群組支援功能
• Dawn 更新

Chrome 128

• 嘗試使用子群組
• 已淘汰為線條和點設定深度偏差的功能
• 如果 preventDefault，則隱藏未擷取的錯誤開發人員工具警告
• WGSL 會先插補取樣，然後
• Dawn 更新

Chrome 127

• Android 上的 OpenGL ES 實驗性支援
• GPUAdapter 資訊屬性
• WebAssembly 互通性改善
• 改善指令編碼器錯誤
• Dawn 更新

Chrome 126

• 提高 maxTextureArrayLayers 限制
• 針對 Vulkan 後端最佳化的緩衝區上傳功能
• 著色器編譯時間改善
• 提交的指令緩衝區不得重複
• Dawn 更新

Chrome 125

• 子群組 (功能正在開發中)
• 算繪至 3D 紋理的切片
• Dawn 更新

Chrome 124

• 唯讀和讀寫儲存空間紋理
• 服務工作者和共用工作者支援
• 新轉接器資訊屬性
• 修正錯誤
• Dawn 更新

Chrome 123

• WGSL 支援 DP4a 內建函式
• WGSL 中的無限制指標參數
• WGSL 中用於解參照複合函式的語法糖果
• 為模板和深度層面提供不同的唯讀狀態
• Dawn 更新

Chrome 122

• 使用相容性模式擴大觸及範圍 (功能仍在開發中)
• 提高 maxVertexAttributes 上限
• Dawn 更新

Chrome 121

• 支援 Android 上的 WebGPU
• 在 Windows 上使用 DXC 而非 FXC 進行著色器編譯
• 在運算和算繪階段中執行時間戳記查詢
• 著色器模組的預設進入點
• 支援以顯示器-p3 做為 GPUExternalTexture 色彩空間
• 記憶體堆積資訊
• Dawn 更新

Chrome 120

• 支援 WGSL 中的 16 位元浮點值
• 挑戰極限
• 深度-底紋狀態的變更
• 轉接器資訊更新
• 時間戳記查詢量化
• 春季大掃除功能

Chrome 119

• 可篩選的 32 位元浮點紋理
• unorm10-10-10-2 頂點格式
• rgb10a2uint 紋理格式
• Dawn 更新

Chrome 118

• copyExternalImageToTexture() 中的 HTMLImageElement 和 ImageData 支援
• 支援讀寫和唯讀儲存空間紋理
• Dawn 更新

Chrome 117

• Unset 頂點緩衝區
• 取消設定繫結群組
• 在裝置遺失時，靜默處理非同步管道建立作業的錯誤
• SPIR-V 著色器模組建立功能更新
• 改善開發人員體驗
• 使用自動產生的版面配置快取管道
• Dawn 更新

Chrome 116

• WebCodecs 整合
• GPUAdapter requestDevice() 傳回的遺失裝置
• 如果呼叫 importExternalTexture()，請保持影片播放流暢
• 規格相容性
• 改善開發人員體驗
• Dawn 更新

Chrome 115

• 支援的 WGSL 語言擴充功能
• Direct3D 11 的實驗性支援
• 在 AC 電源下預設取得獨立 GPU
• 改善開發人員體驗
• Dawn 更新

Chrome 114

• 最佳化 JavaScript
• 在未設定的畫布上執行 getCurrentTexture() 會擲回 InvalidStateError
• WGSL 更新
• Dawn 更新

Chrome 113

• 在 importExternalTexture() 中使用 WebCodecs VideoFrame 來源