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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. 즉, 기존 단일 정밀도 부동 소수점 (f32)의 32비트와 달리 16비트를 사용하여 부동 소수점 숫자를 나타냅니다. 크기가 작기 때문에 특히 대량의 데이터를 처리할 때 성능이 크게 개선될 수 있습니다.

비교를 위해 Apple M1 Pro 기기에서 WebLLM 채팅 데모에 사용된 Llama2 7B 모델의 f16 구현은 f32 구현보다 훨씬 빠르며, 다음 스크린샷과 같이 미리 채우기 속도가 28%, 디코딩 속도가 41% 향상되었습니다.

f32 및 f16 Llama2 7B 모델을 사용한 WebLLM 채팅 데모의 스크린샷 — Llama2 7B 모델 `f32` (왼쪽) 및 `f16` (오른쪽)을 사용한 WebLLM 채팅 데모

일부 GPU는 16비트 부동 소수점 값을 지원하지 않습니다. GPUAdapter에서 "shader-f16" 기능을 사용할 수 있게 되면 이제 이 기능이 있는 GPUDevice를 요청하고 절반 정밀도 부동 소수점 유형 f16를 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. 그러지 않으면 createShaderModule()에서 유효성 검사 오류가 발생합니다. 다음의 최소 예시와 issue dawn:1510을 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 WGSL 셰이더 모듈 코드에서 alias를 사용하여 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 뛰어넘어 보세요

모든 색상 첨부파일에서 렌더링 파이프라인 출력 데이터의 샘플 1개 (픽셀 또는 하위 픽셀)를 보유하는 데 필요한 최대 바이트 수는 기본적으로 32바이트입니다. 이제 maxColorAttachmentBytesPerSample 한도를 사용하여 최대 64개를 요청할 수 있습니다. 다음 예와 issue dawn:2036을 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 },
});

모든 플랫폼에서 스테이지 간 통신에 사용되는 maxInterStageShaderVariables 및 maxInterStageShaderComponents 한도가 증가했습니다. 자세한 내용은 문제 dawn:1448을 참고하세요.

각 셰이더 단계의 경우 파이프라인 레이아웃에서 저장소 버퍼인 바인딩 그룹 레이아웃 항목의 최대 개수는 기본적으로 8개입니다. 이제 maxStorageBuffersPerShaderStage 한도를 사용하여 최대 10개를 요청할 수 있습니다. 문제 dawn:2159를 참고하세요.

새로운 maxBindGroupsPlusVertexBuffers 한도가 추가되었습니다. 동시에 사용되는 최대 바인딩 그룹 및 정점 버퍼 슬롯 수로 구성되며, 가장 높은 색인 아래의 빈 슬롯도 계산합니다. 기본값은 24입니다. issue dawn:1849를 참고하세요.

깊이 스텐실 상태 변경

개발자 환경을 개선하기 위해 이제 깊이 스텐실 상태 depthWriteEnabled 및 depthCompare 속성이 더 이상 항상 필요하지는 않습니다. depthWriteEnabled는 깊이가 있는 형식에만 필요하며 depthCompare는 전혀 사용되지 않는 경우 깊이가 있는 형식에 필요하지 않습니다. issue dawn:2132를 참고하세요.

어댑터 정보 업데이트

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

백엔드 및 어댑터 정보 입력란이 있는 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 정규화

타임스탬프 쿼리를 사용하면 애플리케이션이 GPU 명령의 실행 시간을 나노초 단위로 측정할 수 있습니다. 그러나 WebGPU 사양에서는 타이밍 공격 문제로 인해 타임스탬프 쿼리를 선택사항으로 만듭니다. Chrome팀은 타임스탬프 쿼리를 균등화하면 해상도를 100마이크로초로 줄여 정확성과 보안 간의 균형을 잘 맞출 수 있다고 생각합니다. issue dawn:1800을 참고하세요.

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

Dawn에서는 'timestamp_quantization'이라는 새로운 기기 전환이 추가되었으며 기본적으로 사용 설정되어 있습니다. 다음 스니펫은 기기를 요청할 때 타임스탬프 정수가 없는 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 대청소 기능

실험용 'timestamp-query-inside-passes' 기능의 이름이 'chromium-experimental-timestamp-query-inside-passes'로 변경되었습니다. 이는 이 기능이 실험용이며 현재 Chromium 기반 브라우저에서만 사용할 수 있음을 개발자에게 명확히 알리기 위함입니다. issue dawn:1193을 참고하세요.

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

여기에는 주요 내용 중 일부만 다룹니다. 전체 커밋 목록을 확인하세요.