Vulkan

Wikipediasta
Siirry navigaatioon Siirry hakuun
Vulkan
Vulkan.svg
Kehittäjä AMD / Khronos
Kehityshistoria
Ensijulkaisu 1.0 / 16. helmikuuta 2016.[1]
Vakaa versio 1.2.200 / 23. marraskuuta 2021[2]
Tiedot
Lisenssi Apache-lisenssi, versio 2.0

Vulkan on Khronos Groupin julkaisema ohjelmointirajapinta. Ennen ensimmäistä julkaisua on myös käytetty epävirallista termiä glNext tai OpenGL Next.

Vulkan on suunniteltu laajempaan käyttöön kuin aikaisempi OpenGL: rajapinta tukee muutakin käyttöä kuin grafiikkarajapintana käyttöä. Muita tuettuja toimintoja ovat GPGPU-käyttöön tarkoitettu laskentakapasiteetti ilman näyttötoimintoa tai vastaavaa.[3]

Vulkan on suunniteltu käytettäväksi grafiikkaprosessoreilla, digitaalisilla signaaliprosessoreilla sekä kiinteätoimisilla laitteilla.[3]

Vulkan myös toimii lähempänä laitteistotasoa ja ajurit jättävät enemmän vastuuta sovelluskehittäjälle kuten tilaseurannan, muistihallinnan, synkronoinnin ja vikatilanteiden käsittelyn.[3]

Historia[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Vulkan pohjautuu AMD:n Mantle-rajapintaan, jonka AMD lahjoitti Khronokselle uuden matalamman tason API:n kehityksen pohjaksi.[4]

Vulkanin ensimmäinen versio 1.0 julkaistiin 16. helmikuuta 2016.[1]

Vulkanin on tarkoitus tukea laajasti olemassa olevia alustoja, kuten Linux sekä Windows. Apple oli aluksi mukana mutta siirtyi sitten kehittämään omaa Metal-rajapintaansa.[5] Microsoftin DirectX 12 tulee vain Windows 10:lle.[1] MoltenVK on julkaistu Apache-lisenssillä macOS- ja iOS-alustoille: MoltenVK toimii kevyenä rajapintana Applen Metal-rajapinnan päällä.[6][7] Muun muassa Nintendo Switch on virallisesti sertifioitu Vulkanin kanssa yhteensopivaksi.[8]

Vulkan tukee GPGPU-käyttöä nimellä Compute Pipeline.[9]

Syyskuussa 2018 julkaistu muistimalli (memory consistency model) kuvailee miten säikeet rinnakkaissuorituksessa voivat käsitellä jaettua dataa ja synkronoida keskenään.[10] Malli sallii kääntäjille ja laitteistolle mahdollisuuden järjestää ja optimoida muistikäsittelyä.[10]

Marraskuussa 2020 Khronos julkaisi Vulkan-, GLSL- ja SPIR-V -määrittelyitä koskevat laajennukset säteenseurantatuelle.[11] Määrittelyn ennakkoversio julkaistiin maaliskuussa 2020.[12] Tyypillinen käyttökohde on videopeleissä rasterointimenetelmän kanssa, jossa säteenseurannalla tuotetut varjot ja valaistus yhdistetään.[12] Lisäksi tukea voi hyödyntää offline-renderöinnissä.[12]

Huhtikuussa 2021 esiteltiin Vulkan Video -laajennus, joka on tarkoitettu laitteistokiihdytettyyn videokuvan käsittelyyn kuten purkuun ja pakkaukseen.[13]

Toiminnot[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Rajapinnan yhteydessä käytetään termejä isäntämuisti (engl. host) ja laitemuisti (engl. device). Laitteen muistin hallinta ja liittäminen isäntämuistiin varattuun objektiin on sovelluksen tehtävä Vulkan-rajapinnassa. Korkeamman tason rajapinnat kuten OpenGL suorittavat läpinäkyvästi osan tästä muistihallinnasta.[3]

Vulkan tukee monisäikeistä käsittelyä. Sen käyttämästä synkronoinnista käytetään termiä ulkoinen synkronointi (engl. external synchronization), jolloin on sovelluksen vastuulla varmistua ettei samaa objektia muokata useammasta säikeestä yhtä aikaa.[3] Synkronointiin käytettäviä toimintoja ovat aidat (engl. fences), tapahtumat (engl. events) ja semaforit (engl. semaphores).[3] Lisäksi on esteitä (engl. barriers), joita voidaan käyttää suoritusesteinä (vkCmdPipelineBarrier) tai muistiesteinä (vkMemoryBarrier).[3] Aikaisemmat rajapinnat kuten DirectX ja OpenGL ovat käsitelleet nämä taustalla, mutta Vulkan mahdollistaa suoran käsittelyn.[14]

Rajapintaa käyttävä sovellus käynnistää yhden tai useamman instanssin (engl. instance). Instanssiin voidaan liittää yksi tai useampi fyysinen laite, joita voidaan käyttää yhden tai useamman loogisen laitteen kautta. Loogisilla laitteilla on yksi tai useampi jono, joiden kautta komentoja käsitellään. Hierarkia on suunniteltu joustavuutta varten.[3]

Diagnostiikkaa ja virheidenjäljitystä varten voidaan ottaa käyttöön lisätoimintoja kerroksittain (engl. layers), joita julkaistavassa sovellusversiossa ei tarvita.[3]

Vulkan Safety Critical[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Khronos on perustanut työryhmän kehittämään turvakriittisiin järjestelmiin suunnatun version Vulkan SC, joka korvaisi OpenGL SC:n.[15][16] Version tavoitteena on tukea standardeja RTCA DO-178C, EASA ED-12C, FACE (engl. Future Airborne Capability Environment) ja ISO 26262.[15] Version tavoitteena on tukea grafiikkaa ja laskentaa rajapinnan avulla.[17] Vulkan SC on arvioitu MISRA C -ohjeistuksen mukaiseksi.[18]

Katso myös[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Lähteet[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

  1. a b c OpenGL:n korvaajan ja DirectX 12:n haastajan ensimmäinen versio julkaistiin – Mikrobitti www.mikrobitti.fi. Viitattu 18.2.2016.
  2. Vulkan 1.2.200 - A Specification (päivittyvä määrittely) khronos.org. 23.11.2021. Viitattu 27.11.2021. (englanniksi)
  3. a b c d e f g h i Sellers, Graham: Vulkan Programming Guide. Addison-Wesley, 2017. ISBN 978-0-13-446454-1. (englanniksi)
  4. Gordon Mah Ung: Mantle is a Vulkan: AMD's dead graphics API rises from the ashes in OpenGL's successor 6.3.2015. PC World. Viitattu 29.12.2017.
  5. OpenGL's successor is ready to improve gaming graphics Engadget. Viitattu 18.2.2016.
  6. Vulkan is coming to macOS and iOS, but no thanks to Apple 26.2.2018. Ars Technica. Viitattu 27.2.2018.
  7. Free and Open-Source Vulkan on macOS and iOS 26.2.2018. Valve Corporation. Viitattu 4.4.2018.
  8. Nintendo Switch Listed as Vulkan and OpenGL Conformant mynintendonews.com. 19.12.2016. Viitattu 23.11.2020. (englanniksi)
  9. 9.1. Compute Pipelines Khronos Group. Viitattu 20.1.2017.
  10. a b Vulkan has just become the world’s first graphics API with a formal memory model. So, what is a memory model and why should I care? khronos.org. 13.9.2018. Viitattu 27.11.2021. (englanniksi)
  11. Daniel Koch: Vulkan Ray Tracing Final Specification Release khronos.org. 23.11.2020. Viitattu 23.11.2020. (englanniksi)
  12. a b c Ray Tracing In Vulkan khronos.org. 17.3.2020. Viitattu 23.11.2020. (englanniksi)
  13. An Introduction to Vulkan Video khronos.org. 13.4.2021. Viitattu 15.4.2021. (englanniksi) 
  14. Understanding Vulkan Synchronization khronos.org. Viitattu 27.11.2021. (englanniksi)
  15. a b Michael Larabel: Vulkan For Planes & Cars - Khronos Starting Vulkan Safety Critical WG 25.2.2019. Phoronix. Viitattu 4.3.2019.
  16. Vulkan SC Overview khronos.org. Viitattu 2.12.2020. (englanniksi)
  17. Khronos Group Begins Work on a New Standards Initiative to Bring Vulkan GPU Acceleration to Safety Critical Industries 25.2.2019. Khronos. Viitattu 4.3.2019. (englanniksi)
  18. An update from the Khronos Vulkan SC Working Group on Offline Pipelines, MISRA C alignment and rigorous conformance testing khronos.org. Viitattu 24.8.2021. (englanniksi)

Aiheesta muualla[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]