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WebGPU の新機能（Chrome 123）

François Beaufort

WGSL での DP4a 組み込み関数のサポート

DP4a（4 要素のドット積と累積）は、ディープラーニングによる量子化推論で一般的に使用される GPU 命令のセットです。8 ビット整数の内積を効率的に実行し、このような int8 量子化モデルの計算を高速化します。f32 バージョンと比較して、メモリとネットワーク帯域幅を最大 75% 節約し、推論におけるあらゆる ML モデルのパフォーマンスを改善できます。その結果、今では多くの一般的な AI フレームワークで頻繁に使用されています。

"packed_4x8_integer_dot_product" WGSL 言語拡張機能が navigator.gpu.wgslLanguageFeatures に存在する場合、dot4U8Packed と dot4I8Packed 組み込み関数を使用して、WGSL シェーダーコード内のドット積命令への入力として、8 ビット整数の 4 成分ベクトルをパックした 32 ビット整数スカラーを使用できるようになりました。8 ビット整数の 4 成分ベクトルの圧縮と圧縮解除の命令を使用して、pack4xI8、pack4xU8、pack4xI8Clamp、pack4xU8Clamp、unpack4xI8、unpack4xU8 WGSL 組み込み関数を実行することもできます。

WGSL シェーダーコードの上部に requires packed_4x8_integer_dot_product; を使用して、requires ディレクティブを使用して、移植できない可能性を通知することをおすすめします。次の例と issue tint:1497 をご覧ください。

if (!navigator.gpu.wgslLanguageFeatures.has("packed_4x8_integer_dot_product")) {
  throw new Error(`DP4a built-in functions are not available`);
}

const adapter = await navigator.gpu.requestAdapter();
const device = await adapter.requestDevice();

const shaderModule = device.createShaderModule({ code: `
  requires packed_4x8_integer_dot_product;

  fn main() {
    const result: u32 = dot4U8Packed(0x01020304u, 0x02040405u); // 42
  }`,
});

この仕様と実装を完遂した上海の Intel の Web Graphics チームに感謝します。

WGSL での制限付きポインタパラメータ

"unrestricted_pointer_parameters" WGSL 言語拡張機能により、WGSL 関数に渡せるポインタの制限が緩和されます。

ユーザー宣言関数への storage、uniform、workgroup アドレス空間のパラメータポインタ。
構造体メンバーと配列要素へのポインタをユーザー宣言関数に渡す。

詳しくは、Pointers As Function Parameters | Tour of WGSL をご覧ください。

この機能は、navigator.gpu.wgslLanguageFeatures を使用して特徴検出できます。WGSL シェーダーコードの上部に requires unrestricted_pointer_parameters; を使用して、requires ディレクティブを使用して、移植できない可能性を常に示すことおすすめします。次の例の WGSL 仕様の変更と問題 tint:2053 をご覧ください。

if (!navigator.gpu.wgslLanguageFeatures.has("unrestricted_pointer_parameters")) {
  throw new Error(`Unrestricted pointer parameters are not available`);
}

const adapter = await navigator.gpu.requestAdapter();
const device = await adapter.requestDevice();

const shaderModule = device.createShaderModule({ code: `
  requires unrestricted_pointer_parameters;

  @group(0) @binding(0) var<storage, read_write> S : i32;

  fn func(pointer : ptr<storage, i32, read_write>) {
    *pointer = 42;
  }

  @compute @workgroup_size(1)
  fn main() {
    func(&S);
  }`
});

WGSL で複合型のデリファレンスを取るための構文糖衣

navigator.gpu.wgslLanguageFeatures に "pointer_composite_access" WGSL 言語拡張機能が存在する場合、WGSL シェーダーコードは、データを直接操作する場合でも、そのポインタを操作する場合でも、同じドット（.）構文を使用して複雑なデータ型のコンポーネントへのアクセスをサポートします。仕組みは次のとおりです。

foo がポインタの場合: foo.bar を使用すると、(*foo).bar を簡単に記述できます。通常、ポインタをデリファレンス可能な「参照」に変換するにはアスタリスク（*）が必要でしたが、現在ではポインタと参照の両方が非常に類似しており、ほぼ互換性があります。
foo がポインタでない場合: ドット（.）演算子は、メンバーに直接アクセスする場合と同じように機能します。

同様に、pa が配列の開始アドレスを格納するポインタである場合、pa[i] を使用すると、その配列の 'i 番目の要素が格納されているメモリ位置に直接アクセスできます。

requires-directive を使用し、WGSL シェーダーのコードの先頭の requires pointer_composite_access; で、ポータビリティがなくなる可能性を通知することをおすすめします。次の例と issue tint:2113 をご覧ください。

if (!navigator.gpu.wgslLanguageFeatures.has("pointer_composite_access")) {
  throw new Error(`Pointer composite access is not available`);
}

const adapter = await navigator.gpu.requestAdapter();
const device = await adapter.requestDevice();

const shaderModule = device.createShaderModule({ code: `
  requires pointer_composite_access;

  fn main() {
    var a = vec3f();
    let p : ptr<function, vec3f> = &a;
    let r1 = (*p).x; // always valid.
    let r2 = p.x; // requires pointer composite access.
  }`
});

ステンシルと深度アスペクトの読み取り専用状態を分離

以前は、レンダリングパスの読み取り専用デプスステンシルアタッチメントでは、両方の側面（デプスとステンシル）を読み取り専用にする必要がありました。この制限は解除されています。これで、接触シャドウトレーシングなど、深度アスペクトを読み取り専用で使用できるようになりました。一方、ステンシルバッファは、さらなる処理用のピクセルを識別するために書き込まれます。問題 dawn:2146 をご覧ください。

Dawn の更新

wgpuDeviceSetUncapturedErrorCallback() で設定されたキャプチャされていないエラーコールバックが、エラーが発生したときにすぐに呼び出されるようになります。これは、デベロッパーがデバッグに対して常に期待し、望んでいるものです。変更 dawn:173620 をご覧ください。

webgpu.h API の wgpuSurfaceGetPreferredFormat() メソッドが実装されました。問題 dawn:1362 をご覧ください。

以下に、主なハイライトをいくつかご紹介します。commit の詳細なリストについては、こちらをご覧ください。