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Metal (API)
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Metal es una API de sombreado y gráficos 3D acelerada por hardware de bajo nivel y baja sobrecarga creada por Apple. Debutó en iOS 8. Metal combina funciones similares a OpenGL y OpenCL en una API. Su objetivo es mejorar el rendimiento al ofrecer acceso de bajo nivel al hardware de la GPU para aplicaciones en iOS, iPadOS, macOS y tvOS. Se puede comparar con API de bajo nivel en otras plataformas como Vulkan y DirectX 12.
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Metal es una API orientada a objetos que se puede invocar utilizando los lenguajes de programación Swift, Objective-C o C++17.[1] La ejecución completa de la GPU se controla mediante Metal Shading Language. Según los materiales promocionales de Apple: "MSL [Metal Shading Language] es un lenguaje único y unificado que permite una integración más estrecha entre los gráficos y los programas informáticos. Dado que MSL está basado en C++, le resultará familiar y fácil de usar".[2]
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Características
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Contexto
Metal tiene como objetivo proporcionar un acceso de baja sobrecarga a la GPU. Los comandos se codifican de antemano y luego se envían a la GPU para su ejecución asincrónica. La aplicación controla cuándo esperar a que se complete la ejecución, lo que permite a los desarrolladores de aplicaciones aumentar el rendimiento mediante la codificación de otros comandos mientras los comandos se ejecutan en la GPU o ahorrar energía al esperar explícitamente a que se complete la ejecución de la GPU. Además, la codificación de comandos es independiente de la CPU, por lo que las aplicaciones pueden codificar comandos para cada subproceso de la CPU de forma independiente. Por último, los estados de procesamiento se calculan previamente de antemano, lo que permite que el controlador de GPU sepa con anterioridad cómo configurar y optimizar la canalización de procesamiento antes de la ejecución del comando.[3]
Metal mejora las capacidades de programación GPGPU mediante el uso de sombreadores de cómputo. Metal utiliza un lenguaje de sombreado específico basado en C++14, implementado mediante Clang y LLVM.[4]
Metal ofrece a los desarrolladores de aplicaciones la flexibilidad para crear recursos de Metal (búferes, texturas). Los recursos se pueden asignar en la CPU, la GPU o en ambos y proporciona funciones para actualizar y sincronizar los recursos asignados. Metal también puede imponer el estado de un recurso durante la vida útil de un codificador de comando.[5][6]
En macOS, Metal puede proporcionar a los desarrolladores de aplicaciones la discreción de especificar qué GPU ejecutar. Los desarrolladores de aplicaciones pueden elegir entre la GPU integrada de bajo consumo de la CPU, la GPU discreta (en ciertos MacBook y Mac) o una GPU externa conectada a través de Thunderbolt. Los desarrolladores de aplicaciones también tienen preferencia sobre cómo los comandos de GPU se ejecutan en qué GPU y brindan sugerencias sobre qué GPU es más eficiente para ejecutar un determinado comando (los comandos para renderizar una escena pueden ser ejecutados por la GPU discreta mientras que el procesamiento posterior y la visualización pueden ser manejado por la GPU integrada).[7]
Metal Performance Shaders
Metal Performance Shaders es una biblioteca altamente optimizada de funciones gráficas que puede ayudar a los desarrolladores de aplicaciones a lograr un gran rendimiento al mismo tiempo que reduce el trabajo de mantenimiento de las funciones específicas de la familia de GPU.[8] Proporciona funciones que incluyen:
- Algoritmos de filtrado de imágenes
- Procesamiento de redes neuronales
- Operaciones matemáticas avanzadas
- Trazado de rayos
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Historia
Metal ha estado disponible desde el 2 de junio de 2014 en dispositivos iOS con tecnología Apple A7 o posterior,[9] y desde el 8 de junio de 2015 en Mac (modelos de 2012 o posterior) con OS X El Capitan.[10]
El 5 de junio de 2017 en la WWDC, Apple anunció la segunda versión de Metal, que será compatible con macOS High Sierra, iOS 11 y tvOS 11. Metal 2 no es una API separada de Metal y es compatible con el mismo hardware. Metal 2 permite una creación de perfiles y una depuración más eficientes en Xcode, aprendizaje automático acelerado, menor carga de trabajo de la CPU, soporte para realidad virtual en macOS y especificidades de la GPU Apple A11, en particular.[11]
En la WWDC de 2020, Apple anunció la migración de la Mac a Apple Silicon. Las Mac que usan Apple Silicon contarán con GPU de Apple con un conjunto de funciones que combina lo que estaba disponible anteriormente en macOS e iOS, y podrán aprovechar las funciones adaptadas a la arquitectura del renderizado diferido basado en mosaicos (tile based deferred rendering, TBDR) de las GPU de Apple.[12]
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GPUs compatibles
En iOS, tvOS y macOS, Metal es compatible con los SoC diseñados por Apple desde Apple A7 o posteriores. En macOS, Metal también es compatible con Intel HD e Iris Graphics de la serie HD 4000 o más reciente, GPUs AMD GCN y AMD RDNA. Las GPU NVIDIA son compatibles, pero los controladores Metal para dispositivos más nuevos (serie 10 y más nuevos) no están disponibles desde macOS Mojave.[13]
Adopción
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Contexto
Según Apple, más de 148 000 aplicaciones usan Metal directamente y 1,7 millones lo usan a través de frameworks de alto nivel, a partir de junio de 2017.[14] juegos de macOS que usan Metal para renderizar se enumeran a continuación.
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Véase también
Referencias
Enlaces externos
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