Публикуван е графичният стандарт Vulkan 1.2

Консорциум Khronos, който се занимава с разработката на графични стандарти,
публикува спецификацията Vulkan 1.2, определяща API за достъп до графични и изчислителни възможности на GPU. Новата спецификация обединява натрупаните през последните две години корекции и разширение. Драйверите, поддържащи новата версия на Vulkan, вече издадоха компанията Intel, AMD, ARM, Imagination Technologies и NVIDIA. В Mesa поддръжката на Vulkan 1.2 е предложена за драйвери RADV (карти AMD) и ANV (Intel). Поддръжката на Vulkan 1.2 също е реализирана в отладчика RenderDoc 1.6, LunarG Vulkan SDK и набор от примери Vulkan-Samples.

Основни нововъведения:

• Доведена до готовност за широко приложение реализация на езика за програмиране на шейдери HLSL, разработен от компанията Microsoft за DirectX. Поддръжката на HLSL в Vulkan позволява използването на HLSL-шейдери в приложения на базата на Vulkan и DirectX, както и опростява транслацията от HLSL в SPIR-V. За компилиране на шейдерите се предлага да се използва стандартния компилатор
  DXC, който беше отворен от Microsoft през 2017 година и се основава на технологията LLVM. Поддръжката на Vulkan е реализирана чрез отделен бекенд, позволяващ транслация на HLSL в междинно представяне на шейдери SPIR-V. Реализацията обхваща не само всички вградени възможности
  HLSL, включително математически типове, потоци контрол, функции, множества, типове ресурси, пространства на имена, Shader Model 6.2, структури и методи, но и позволява използването на специфични за Vulkan разширения, като VKRay от NVIDIA. В режима HLSL върху Vulkan успяха да работят игри като Destiny 2, Red Dead Redemption II, Assassin's Creed Odyssey и Tomb Raider.
  
• Обновена спецификация SPIR-V 1.5, определяща универсално междинно представяне на шейдери за всички платформи, което може да се използва както за графика, така и за паралелни изчисления.
  SPIR-V предвижда отделна фаза на компилация на шейдерите в междинно представяне, което позволява създаването на фронтендове за различни високоуровневи езици. На основата на различни високоуровневи реализации се генерира единен междинен код, който може да се използва от драйвери OpenGL, Vulkan и OpenCL без използването на вграден компилатор за шейдери.
  
• В основния API на Vulkan са включени 23 разширения, които позволиха да се увеличи производителността, да се повиши качеството на визуализацията и да се опрости разработката. Сред добавените разширения:
  • Хронологични семафори (Времеви семафор), унифициращи синхронизации с хоста и опашките на устройствата (позволяват да се използва един примитив за всемасово синхронизиране между устройството и хоста, без необходимостта от отделни примитиви VkFence и VkSemaphore). Новите семафори са представени с монотонно увеличаваща се 64-битова стойност, която може да бъде проследявана и обновявана в няколко потока.
    
  • Възможност за използване в шейдърите на числови типове с понижена прецизност;
  • Съвместим с HLSL вариант на подредба на паметта;
  • Несвързани ресурси (bindless), които премахват ограничението за брой достъпни ресурси за шейдърите чрез използване на общо виртуално пространство на системната памет и паметта на GPU;
  • Формална модел на паметта, определящ как паралелно изпълняващи се потоци могат да получават достъп до споделени данни и операции за синхронизация;
  • Индексиране на дескриптори за повторно използване на дескрипторите на подредбите в няколко шейдъра;
  • Буферни референции.

  Пълен списък на добавените разширения:

  • VK_KHR_8bit_storage
  • VK_KHR_buffer_device_address
  • VK_KHR_create_renderpass2
  • VK_KHR_depth_stencil_resolve
  • VK_KHR_draw_indirect_count
  • VK_KHR_driver_properties
  • VK_KHR_image_format_list
  • VK_KHR_imageless_framebuffer
  • VK_KHR_sampler_mirror_clamp_to_edge
  • VK_KHR_separate_depth_stencil_layouts
  • VK_KHR_shader_atomic_int64
  • VK_KHR_shader_float16_int8
  • VK_KHR_shader_float_controls
  • VK_KHR_shader_subgroup_extended_types
  • VK_KHR_spirv_1_4
  • VK_KHR_timeline_semaphore
  • VK_KHR_uniform_buffer_standard_layout
  • VK_KHR_vulkan_memory_model
  • VK_EXT_descriptor_indexing
  • VK_EXT_host_query_reset
  • VK_EXT_sampler_filter_minmax
  • VK_EXT_scalar_block_layout
  • VK_EXT_separate_stencil_usage
  • VK_EXT_shader_viewport_index_layer
• Добавено повече от 50 нови структури и 13 функции;
• Подготвени са съкратени версии на спецификациите за типични целеви платформи, опростяващи работата на платформи, за които все още не са поддържани всички разширения, позволяващи да се избегне избирателно активиране на основните възможности на API Vulkan.
• Продължена е работата по проект за осигуряване на преносимост с други графични API. Например, в Vulkan са предложени разширения, позволяващи транслирането на OpenGL (Zink), OpenCL (clspv, clvk), OpenGL ES (GLOVE, Angle) и DirectX (DXVK, vkd3d) чрез API Vulkan, както и обратното, за осигуряване на работа на Vulkan на платформи без родна поддръжка (gfx-rs и Ashes за работа над OpenGL и DirectX, MoltenVK и gfx-rs за работа над Metal).
  За подобряване на съвместимостта с DirectX и HLSL са добавени разширения
  VK_KHR_host_query_reset, VK_KHR_uniform_buffer_standard_layout, VK_EXT_scalar_block_layou, VK_KHR_separate_stencil_usage, VK_KHR_separate_depth_stencil_layouts, както и специфични възможности на HLSL, реализирани в SPIR-V.

В плановете за бъдещето се предвижда развитие на разширения за машинно обучение, трасировка на лъчи, кодиране и декодиране на видео, поддръжка на VRS (плътност на сенките с променлива скорост) и Mesh шейдери.

Напомняме, че API Vulkan е забележителен с радикалното опростяване на драйверите, прехвърляне на генерирането на GPU команди на страната на приложението, възможността за свързване на отстраняващи грешки слоеве, унификация на API за различни платформи и използване на предварително компилирано междинно представяне на кода за изпълнение на страна на GPU. За осигуряване на висока производителност и предсказуемост, Vulkan предоставя на приложенията средства за директно управление на операциите на GPU и вградена поддръжка за многопоточна обработка на команди GPU, което минимизира разходите, наложени от драйвера, а функциите, реализирани на страната на драйвера, значително опростяват и стават по-предсказуеми. Например, операции като управление на паметта и обработка на грешки, реализирани в OpenGL на страната на драйвера, в Vulkan са преместени на нивото на приложението.

Vulkan обхваща всички налични платформи и предоставя единен API за настолни и мобилни системи и Web, позволявайки използването на един общ API за различни графични процесори и области на приложение. благодарение на многослойната архитектура на Vulkan, която предвижда създаване на инструменти, работещи с всякакви GPU, производителите на оборудване могат да използват стандартни инструменти за проверки на кода, отстраняване на грешки и профилиране. За създаване на шейдери е предложено ново преносимо междинно представяне SPIR-V, основано на LLVM и използващо общите технологии на OpenCL. За управление на устройства и екрани в Vulkan е предложен интерфейс WSI (Window System Integration), който решава почти същите задачи като EGL в OpenGL ES. Поддръжката на WSI е налична от кутията в Wayland — всички приложения, използващи Vulkan, могат да се стартират в среди с немодифицирани Wayland сървъри. Възможността за работа чрез WSI е осигурена и за Android, X11 (с DRI3), Windows, Tizen, macOS и iOS.

Източник: opennet.ru