Tính năng mới trong WebGPU (Chrome lúc 121)

François Beaufort
François Beaufort
GitHub

Hỗ trợ WebGPU trên Android

Nhóm Chrome rất vui mừng được thông báo rằng WebGPU hiện được bật theo mặc định trong Chrome 121 trên các thiết bị chạy Android 12 trở lên được hỗ trợ bởi GPU Modem và ARM.

Chúng tôi sẽ từng bước mở rộng phạm vi hỗ trợ để cung cấp dịch vụ hỗ trợ cho nhiều thiết bị Android hơn, bao gồm cả những thiết bị chạy trên Android 11 trong tương lai gần. Việc mở rộng này sẽ phụ thuộc vào việc kiểm thử và tối ưu hoá thêm để đảm bảo trải nghiệm liền mạch trên nhiều cấu hình phần cứng hơn. Xem phần vấn đề về crôm:1497815.

Ảnh chụp màn hình mẫu WebGPU chạy trên Chrome dành cho Android.
Mẫu WebGPU chạy trên Chrome dành cho Android.

Sử dụng DXC thay vì FXC để biên dịch chương trình đổ bóng trên Windows

Chrome hiện sử dụng sức mạnh của DXC (Trình biên dịch DirectX) để biên dịch chương trình đổ bóng trên các máy Windows D3D12 được trang bị phần cứng đồ hoạ SM6+. Trước đây, WebGPU dựa vào EXC (Trình biên dịch FX) để biên dịch chương trình đổ bóng trên Windows. Khi đang hoạt động, FXC thiếu bộ tính năng và tính năng tối ưu hoá hiệu suất trong DXC.

Thử nghiệm ban đầu cho thấy tốc độ biên dịch chương trình đổ bóng điện toán tăng trung bình 20% khi sử dụng DXC so với FXC.

Truy vấn dấu thời gian trong thẻ điện toán và kết xuất

Truy vấn dấu thời gian cho phép các ứng dụng WebGPU đo chính xác (xuống đến nano giây) thời gian các lệnh GPU cần để thực thi các lượt tính toán và hiển thị. Chúng được dùng rất nhiều để thu thập thông tin chi tiết về hiệu suất và hành vi của khối lượng công việc GPU.

Giờ đây, khi tính năng "timestamp-query" có trong GPUAdapter, bạn có thể làm những việc sau:

  • Yêu cầu GPUDevice có tính năng "timestamp-query".
  • Tạo GPUQuerySet thuộc loại "timestamp".
  • Sử dụng GPUComputePassDescriptor.timestampWrites và GPURenderPassDescriptor.timestampWrites để xác định vị trí ghi giá trị dấu thời gian trong GPUQuerySet.
  • Phân giải các giá trị dấu thời gian thành GPUBuffer bằng resolveQuerySet().
  • Đọc lại các giá trị dấu thời gian bằng cách sao chép kết quả từ GPUBuffer sang CPU.
  • Giải mã giá trị dấu thời gian dưới dạng BigInt64Array.

Hãy xem ví dụ và vấn đề dawn:1800 sau đây.

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();

Do các mối lo ngại về tấn công thời gian, các truy vấn có dấu thời gian được lượng tử hoá với độ phân giải 100 micrô giây, giúp thoả đáng giữa độ chính xác và tính bảo mật. Trong trình duyệt Chrome, bạn có thể tắt chế độ lượng tử dấu thời gian bằng cách bật cờ "Các tính năng dành cho nhà phát triển WebP" tại chrome://flags/#enable-webgpu-developer-features trong quá trình phát triển ứng dụng. Hãy xem bài viết Định lượng truy vấn dấu thời gian để tìm hiểu thêm.

Vì thỉnh thoảng GPU có thể đặt lại bộ đếm dấu thời gian. Điều này có thể dẫn đến các giá trị không mong muốn như delta âm giữa các dấu thời gian, bạn nên tham khảo các thay đổi về độ khác biệt của git để bổ sung khả năng hỗ trợ truy vấn dấu thời gian cho mẫu Tính toán Boids sau đây.

Ảnh chụp màn hình mẫu Compute Boids có truy vấn dấu thời gian.
Mẫu Tính toán Boids có truy vấn dấu thời gian.

Điểm truy cập mặc định đến mô-đun chương trình đổ bóng

Để cải thiện trải nghiệm của nhà phát triển, giờ đây, bạn có thể bỏ qua entryPoint của mô-đun chương trình đổ bóng khi tạo quy trình điện toán hoặc kết xuất. Nếu không tìm thấy điểm truy cập riêng biệt cho giai đoạn của chương trình đổ bóng trong mã chương trình đổ bóng, thì lỗi GPUValidationError sẽ được kích hoạt. Hãy xem ví dụ sau và vấn đề bình minh: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 }] },
});

Hỗ trợ display-p3 dưới dạng không gian màu GPUExternalTexture

Giờ đây, bạn có thể đặt hệ màu đích "display-p3" khi nhập GPUExternalTexture từ video HDR bằng importExternalTexture(). Xem cách WebGPU xử lý không gian màu. Hãy xem ví dụ sau và vấn đề chromium:1330250.

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

Thông tin về vùng nhớ khối xếp bộ nhớ

Để giúp bạn lường trước các hạn chế của bộ nhớ khi phân bổ một lượng lớn trong quá trình phát triển ứng dụng, requestAdapterInfo() giờ đây sẽ hiển thị thông tin memoryHeaps chẳng hạn như kích thước và loại vùng nhớ khối xếp bộ nhớ có sẵn trên bộ chuyển đổi. Bạn chỉ có thể truy cập tính năng thử nghiệm này khi bật cờ "Tính năng dành cho nhà phát triển WebGPU" tại chrome://flags/#enable-webgpu-developer-features. Hãy xem ví dụ sau và vấn đề bình minh: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)   { /* ... */ }
}
Ảnh chụp màn hình https://webgpureport.org cho thấy các vùng nhớ khối xếp trong thông tin về bộ chuyển đổi.
Vùng nhớ khối xếp thông tin về bộ chuyển đổi xuất hiện trên https://webgpureport.org.

Thông tin cập nhật vào Bình minh

Thêm phương thức HasWGSLLanguageFeature và EnumerateWGSLLanguageFeatures trên wgpu::Instance để xử lý các tính năng ngôn ngữ WGSL. Hãy xem vấn đề dawn:2260.

Tính năng wgpu::Feature::BufferMapExtendedUsages không theo chuẩn cho phép bạn tạo vùng đệm GPU bằng wgpu::BufferUsage::MapRead hoặc wgpu::BufferUsage::MapWrite và bất kỳ wgpu::BufferUsage nào khác. Hãy xem ví dụ và vấn đề dawn:2204 sau đây.

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);

Các tính năng sau đây đã được ghi nhận: Chia sẻ kết cấu ANGLE, Bảo vệ đa luồng D3D11, Đồng bộ hoá thiết bị ngầm ẩn, Định dạng kết cấu Norm16, Truy vấn dấu thời gian bên trong các thông qua, Bộ nhớ cục bộ Pixel, Tính năng đổ bóng và Định dạng đa hai chiều.

Nhóm Chrome đã tạo một kho lưu trữ GitHub chính thức cho Dawn.

Bài viết này chỉ bao gồm một số điểm nổi bật chính. Xem danh sách đầy đủ các thay đổi.

Tính năng mới trong WebGPU

Danh sách tất cả nội dung được đề cập trong loạt bài Có gì mới trong WebGPU.

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