In den nächtlichen Builds von Firefox wurde die Unterstützung für WebGPU hinzugefügt

Im nächtlichen Builds von Firefox ein Unterstützung der Spezifikation WebGPU, die eine Programmierschnittstelle zur Verarbeitung von 3D-Grafik und Berechnungen auf der GPU bereitstellt, konzeptionell ähnlich wie die API Vulkan, Metal und Direct3D 12. Die Spezifikation wird von Mozilla, Google, Apple, Microsoft und Vertretern der Community in der Arbeitsgruppe, die von der W3C-Organisation gegründet wurde.

Ein zentrales Ziel von WebGPU ist die Schaffung einer sicheren, benutzerfreundlichen, portablen und leistungsstarken Programmierschnittstelle für die Nutzung in Web-Plattformen mit Technologien und Möglichkeiten der 3D-Grafik, die von modernen systemseitigen Graphik-APIs wie Direct3D 12 unter Windows, Metal unter macOS und Vulkan unter Linux bereitgestellt werden. Konzeptionell unterscheidet sich WebGPU von WebGL in etwa so, wie sich Vulkan von OpenGL unterscheidet, und es basiert nicht auf einer bestimmten Grafik-API, sondern stellt eine universelle Schicht dar, die im Allgemeinen dieselben Niedriglevel-Primitiven verwendet, die in Vulkan, Metal und Direct3D vorhanden sind.

WebGPU bietet JavaScript-Anwendungen Mittel für eine niedrigere Steuerung der Organisation, Verarbeitung und Übertragung von Befehlen an die GPU, die Verwaltung verwandter Ressourcen, Speicher, Puffer, Texturobjekte und kompilierten Grafikhintergründen. Ein solcher Ansatz ermöglicht eine höhere Leistung grafischer Anwendungen durch Senkung der Overhead-Kosten und Steigerung der Effizienz im Umgang mit der GPU.

WebGPU ermöglicht es, vollständige komplexe 3D-Projekte für das Web zu erstellen, die nicht schlechter funktionieren als eigenständige Programme, die direkt mit Vulkan, Metal oder Direct3D arbeiten, jedoch nicht an bestimmte Plattformen gebunden sind. WebGPU bietet auch zusätzliche Möglichkeiten beim Portieren nativer Grafikprogramme in ein Format, das in Web-Technologien funktionieren kann, dank der Anwendung von WebAssembly. Neben 3D-Grafik deckt WebGPU auch Möglichkeiten ab, die mit der Auslagerung von Berechnungen auf der GPU und der Unterstützung der Shader-Entwicklung verbunden sind. Shader sich können in der WebGPU Shading Language erstellt oder im intermediären Format SPIR-V angegeben werden, das anschließend in die von den aktuellen Treibern unterstützten Shadersprachen übersetzt wird.

In WebGPU wird eine getrennte Verwaltung der Ressourcen, Vorarbeiten und der Übertragung von Befehlen an die GPU angewendet (in WebGL war ein einzelnes Objekt für alles verantwortlich). Es werden drei separate Kontexte bereitgestellt:
GPUDevice zur Erstellung von Ressourcen wie Texturen und Buffern; GPUCommandEncoder zum Kodieren einzelner Befehle, einschließlich Rendering- und Berechnungsphasen; GPUCommandBuffer zur Übermittlung an die Warteschlange zur Ausführung auf der GPU. Das Ergebnis kann in einem Bereich gerendert werden, der mit einem oder mehreren Elementen vom Typ canvas verbunden ist, oder ohne Ausgabe verarbeitet werden (z. B. bei der Durchführung von Berechnungsaufgaben). Die Trennung der Phasen erleichtert die Aufteilung von Ressourcenerstellung und Vorbereitungsoperationen in verschiedene Handler, die in verschiedenen Threads ausgeführt werden können.

Ein weiteres Unterscheidungsmerkmal von WebGPU gegenüber WebGL ist der andere Ansatz zur Behandlung von Zuständen. In WebGPU gibt es zwei Objekte — GPURenderPipeline und GPUComputePipeline, die es ermöglichen, verschiedene zuvor vom Entwickler definierte Zustände zu kombinieren, was dem Browser ermöglicht, Ressourcen zu sparen, indem zusätzliche Arbeiten wie die Rekompilierung von Shadern vermieden werden. Zu den unterstützten Zuständen gehören: Shader, Layouts von Vertex-Puffern und -Attributen, Layouts von angehängten Gruppen, Mischen, Tiefe und Vorlagen, Ausgabeformate nach dem Rendering.

Eine dritte Besonderheit von WebGPU ist das Bindungsmodell, das in vielerlei Hinsicht
den in Vulkan vorhandenen Mitteln zur Gruppierung von Ressourcen ähnelt.
Zur Gruppierung von Ressourcen in WebGPU gibt es das Objekt GPUBindGroup, das während der Befehlsaufnahme mit anderen ähnlichen Objekten verbunden werden kann, um sie in Shadern zu verwenden. Die Erstellung solcher Gruppen ermöglicht es dem Treiber, die erforderlichen vorbereitenden Schritte im Voraus auszuführen, und dem Browser, die Bindungen von Ressourcen erheblich schneller zwischen Renderaufrufen zu wechseln. Das Layout der Ressourcenbindungen kann im Voraus mithilfe des Objekts GPUBindGroupLayout definiert werden.

In Firefox gibt es eine Einstellung in about:config, um WebGPU zu aktivieren: „dom.webgpu.enabled“. Für das Rendering von CanvasContext muss auch das Kompositingsystem aktiviert werden WebRender („gfx.webrender.all“ in about:config), das in Rust geschrieben ist und die Rendering-Operationen des Seiteninhalts auf die GPU auslagert. Die Implementierung von WebGPU basiert auf dem Code des Projekts
wgpu, das in Rust geschrieben wurde und auf den APIs DX12, Vulkan und Metal in Linux, Android, Windows und macOS arbeiten kann (darüber hinaus wird auch die Unterstützung für DX11 und OpenGL ES 3.0 entwickelt). Parallel dazu entwickelt Google eine andere Implementierung, die in der Canary-Branch verfügbar ist. Chromium wird mit dem Flag „chrome://flags/#enable-unsafe-webgpu“ aktiviert, funktioniert jedoch derzeit nur auf macOS und Windows.

Quelle: opennet.ru