فولكان

يتوفر Vulkan على العديد من أنظمة التشغيل الحديثة وبنياتها ، ويوفر واجهة برمجة تطبيقات (API) موحدة لأجهزة الرسومات المكتبية والمحمولة، بينما كانت هذه الواجهات سابقًا موزعة بين OpenGL و OpenGL ES على التوالي. ومثل OpenGL، وعلى عكس Direct3D 12، فإن واجهة برمجة تطبيقات Vulkan غير مقيدة بنظام تشغيل أو شكل جهاز محدد. يعمل Vulkan بشكل أصلي على أنظمة Android و Linux و BSD Unix و QNX و Haiku [ 29 ^{] و} Nintendo Switch و Raspberry Pi و Stadia و Fuchsia و Tizen و Windows 7 و 8 و 10 و 11 على ^الأقل . يوفر MoltenVK دعمًا مجانيًا ^{[ 30 ] [ 31 ] [ 32 ]} من جهات خارجية لأنظمة macOS و iOS و tvOS من خلال تغليف واجهة برمجة تطبيقات Metal من Apple. ^{[ 33 ]} 

يُقلل Vulkan الحمل على وحدات المعالجة المركزية من خلال استخدام التجميع والتحسينات الأخرى منخفضة المستوى، مما يُقلل من أعباء العمل على وحدة المعالجة المركزية ويُتيح لها القيام بمزيد من العمليات الحسابية أو عمليات العرض أكثر مما كان ممكنًا في السابق. ^{[ 34 ] [ 35 ]}

صُممت Direct3D 11 وOpenGL 4 في البداية للاستخدام مع وحدات المعالجة المركزية أحادية النواة ، ولم تُضَف إليها تحسينات للتنفيذ على وحدات المعالجة المركزية متعددة النوى. وحتى عند استخدام مطوري التطبيقات لهذه التحسينات، فإن واجهات برمجة التطبيقات هذه لا تتوسع بشكل جيد على وحدات المعالجة المركزية متعددة النوى. يوفر Vulkan قابلية توسع محسّنة على وحدات المعالجة المركزية متعددة النوى بفضل بنية الخيوط المُحدَّثة. ^{[ 36 ] [ 37 ]}

يستخدم OpenGL لغة GLSL عالية المستوى لكتابة التظليلات ، مما يُجبر كل مُشغّل OpenGL على تنفيذ مُترجمه الخاص للغة GLSL. ثم يُنفّذ هذا المُترجم أثناء تشغيل التطبيق لترجمة تظليلات البرنامج إلى لغة الآلة الخاصة بوحدة معالجة الرسومات. في المقابل، من المفترض أن تستوعب مُشغّلات Vulkan التظليلات المُترجمة مُسبقًا إلى تنسيق ثنائي وسيط يُسمى SPIR-V (التمثيل الوسيط المحمول القياسي)، وهو مُشابه للتنسيق الثنائي الذي تُترجم إليه تظليلات HLSL في Direct3D . من خلال السماح بالترجمة المُسبقة للتظليلات، تتحسن سرعة تهيئة التطبيق، ويُمكن استخدام مجموعة أكبر من التظليلات لكل مشهد. يحتاج مُشغّل Vulkan فقط إلى إجراء تحسينات خاصة بوحدة معالجة الرسومات وتوليد التعليمات البرمجية، مما يُسهّل صيانة المُشغّل، ويُمكن أن يُؤدي إلى حزم برامج تشغيل أصغر حجمًا. ^{[ 38 ]} يُمكن لمطوري التطبيقات الآن أيضًا إخفاء تعليمات التظليل الاحتكارية بسهولة أكبر، نظرًا لعدم تخزين التظليلات مُباشرةً كشفرة مصدرية. ومع ذلك، تتوفر أدوات يُمكنها فك تجميع SPIR-V إلى تعليمات برمجية عالية المستوى قابلة للقراءة البشرية . ^{[ 37 ] [ 23 ]}

• يوفر Vulkan إدارة موحدة لنوى الحوسبة ومظللات الرسومات ، مما يلغي الحاجة إلى استخدام واجهة برمجة تطبيقات حوسبة منفصلة بالتزامن مع واجهة برمجة تطبيقات الرسومات .
• تُوفّر تقنية تتبع الأشعة من خلال مجموعة من الإضافات المشتركة بين مختلف الموردين، والتي تُشابه مجتمعةً واجهات برمجة تطبيقات تتبع الأشعة في OptiX و DirectX . ^{[ 39 ]} لا تُوفّر OpenGL مثل هذه الوظيفة.
• يتم توفير تسريع الفيديو لفك التشفير والتشفير، مثل H.264 و H.265 .

تُصرّح AMD بأنّ "Vulkan يدعم التحكم المباشر في النظام، مما يُتيح أداءً أسرع وجودة صورة أفضل عبر أنظمة Windows 7 وWindows 8.1 وWindows 10 وLinux. لا تُقدّم أي واجهة برمجة تطبيقات رسومية أخرى نفس المزيج القوي من توافق نظام التشغيل وميزات العرض وكفاءة الأجهزة." ^{[ 41 ]}

في عام 2016، صرحت شركة NVIDIA، المنافسة لشركة AMD في تصنيع وحدات معالجة الرسومات، بأن "OpenGL لا يزال خيارًا رائعًا للعديد من حالات الاستخدام، حيث أنه يأتي بتعقيد أقل بكثير وعبء صيانة أقل من Vulkan، بينما لا يزال يوفر في كثير من الحالات أداءً عامًا رائعًا." ^{[ 42 ]}

تم إصدار Vulkan 1.0 في فبراير 2016.

في مؤتمر SIGGRAPH 2016، أعلنت شركة Khronos أن Vulkan سيحصل على دعم لميزات تعدد وحدات معالجة الرسومات التلقائية، على غرار ما يقدمه Direct3D 12. ^{[ 43 ]} يُغني دعم تعدد وحدات معالجة الرسومات المدمج في واجهة برمجة التطبيقات (API) عن الحاجة إلى تقنيتي SLI أو Crossfire ، اللتين تتطلبان أن تكون بطاقات الرسومات من نفس الطراز. بدلاً من ذلك، تسمح واجهة برمجة التطبيقات بتقسيم عبء العمل بذكاء بين وحدتي معالجة رسومات أو أكثر من وحدات معالجة رسومات مختلفة تمامًا. ^{[ 44 ]} على سبيل المثال، يمكن استخدام وحدات معالجة الرسومات المدمجة في وحدة المعالجة المركزية (CPU) بالتزامن مع وحدة معالجة رسومات منفصلة عالية الأداء لتحسين الأداء بشكل طفيف.

في 7 مارس 2018، أصدرت مجموعة كرونوس Vulkan 1.1. ^{[ 45 ]} وقد ساهم هذا التحديث الرئيسي الأول لواجهة برمجة التطبيقات (API) في توحيد العديد من الإضافات، مثل العرض المتعدد، ومجموعات الأجهزة، والمشاركة بين العمليات وواجهات برمجة التطبيقات، ووظائف الحوسبة المتقدمة، ودعم HLSL ، ودعم YCbCr . ^{[ 46 ]} وفي الوقت نفسه، وفّر هذا التحديث توافقًا أفضل مع DirectX 12، ودعمًا صريحًا لوحدات معالجة الرسومات المتعددة (إضافات اختيارية ^{[ 47 ]} لدعم الأجهزة، مثل بعض وحدات معالجة الرسومات من Nvidia، على أنظمة تشغيل مثل Windows وAndroid)، ودعم تتبع الأشعة ، ^{[ 48 ] [ 49 ]} ومهّد الطريق للجيل التالي من وحدات معالجة الرسومات. ^{[ 50 ]} وبالتزامن مع Vulkan 1.1، تم تحديث SPIR-V إلى الإصدار 1.3. ^{[ 46 ]}

في 15 يناير 2020، أصدرت مجموعة كرونوس الإصدار 1.2 من Vulkan ^{[ 51 ] . [ 52 ]} يُدمج هذا التحديث الرئيسي الثاني لواجهة برمجة التطبيقات 23 إضافةً شائعة الاستخدام ومُثبتة الكفاءة من Vulkan في معيار Vulkan الأساسي. من أهم هذه الميزات: "إشارات زمنية لتسهيل إدارة التزامن"، و"نموذج ذاكرة رسمي لتحديد دلالات التزامن وعمليات الذاكرة بدقة في مختلف الخيوط"، و"فهرسة الواصفات لتمكين إعادة استخدام تخطيطات الواصفات بواسطة مُظللات متعددة". تُحسّن الميزات الإضافية في Vulkan 1.2 مرونته عند تنفيذ واجهات برمجة تطبيقات رسومية أخرى فوقه، بما في ذلك "تخطيط قياسي موحد للمخزن المؤقت"، و"تخطيط كتلة عددية"، و"استخدام استنسل منفصل". ^{[ 53 ]}

في 25 يناير 2022، أصدرت مجموعة كرونوس الإصدار 1.3 من Vulkan. ^{[ 54 ]} يدمج هذا التحديث الرئيسي الثالث لواجهة برمجة التطبيقات 23 إضافةً من ملحقات Vulkan الشائعة الاستخدام والمثبتة في معيار Vulkan الأساسي. ^{[ 55 ]} يركز Vulkan 1.3 على الحد من التجزئة بجعل الميزات الجديدة إلزامية لكي يُعتبر الجهاز متوافقًا مع Vulkan 1.3. ^{[ 54 ] [ 56 ]} تشمل الميزات الجديدة في Vulkan 1.3 العرض الديناميكي، وحالة ديناميكية إضافية، وواجهة برمجة تطبيقات محسّنة للمزامنة، وملفات تعريف الأجهزة.

في 3 ديسمبر 2024، أصدرت مجموعة كرونوس الإصدار 1.4 من فولكان. ^{[ 57 ]}

عند إصدار OpenCL 2.2، أعلنت مجموعة Khronos أن OpenCL ستعمل على دمجها مع Vulkan قدر الإمكان، مما يتيح مرونة أكبر في نشر برامج OpenCL عبر واجهتي برمجة التطبيقات. ^{[ 58 ] [ 59 ]} وقد تم إثبات ذلك الآن من خلال برنامج Premiere Rush من Adobe ، باستخدام مُصرّف clspv ^{[ 60 ]} مفتوح المصدر ، لتجميع كميات كبيرة من كود نواة OpenCL C لتشغيله على بيئة تشغيل Vulkan، ومن ثم نشره على نظام Android . ^{[ 61 ]}

في أوائل عام 2015، طوّرت شركة LunarG (الممولة من Valve ) وعرضت برنامج تشغيل لنظام Linux خاص بمعالجات Intel، مما مكّن من التوافق مع Vulkan على معالجات الرسوميات المدمجة من سلسلة HD 4000، على الرغم من أن برامج تشغيل Mesa مفتوحة المصدر لم تكن متوافقة تمامًا مع OpenGL 4.0 حتى وقت لاحق من ذلك العام. ^{[ 65 ] [ 66 ]} ولا يزال هناك احتمال ^{[ 67 ]} لدعم معالجات Sandy Bridge، نظرًا لدعمها الحوسبة عبر Direct3D11.

في 10 أغسطس 2015، أعلنت جوجل أن الإصدارات المستقبلية من نظام أندرويد ستدعم Vulkan. ^{[ 68 ]} بدأ دعم Vulkan في نظام أندرويد 7.x "نوجا" في 22 أغسطس 2016. أما نظام أندرويد 8.0 "أوريو" فيدعمه بشكل كامل.

في 18 ديسمبر 2015، أعلنت مجموعة كرونوس أن الإصدار 1.0 من مواصفات فولكان قد اكتمل تقريبًا وسيتم إصداره عند توفر برامج التشغيل المتوافقة. ^{[ 26 ]}

تم إصدار مواصفات Vulkan الكاملة و Vulkan SDK مفتوح المصدر في 16 فبراير 2016. ^{[ 69 ]}

في 26 فبراير 2018، أعلنت مجموعة كرونوس عن إتاحة واجهة برمجة تطبيقات فولكان (Vulkan API) للجميع على نظامي macOS و iOS من خلال مكتبة مولتن في كي (MoltenVK) ، التي تُمكّن فولكان من العمل على منصة ميتال (Metal) . ^{[ 70 ]} كما عُرضت تطورات جديدة أخرى في مؤتمر سيغراف 2018. ^{[ 71 ]} وكانت مولتن في كي سابقًا حلاً احتكاريًا مرخصًا تجاريًا، لكن شركة فالف أبرمت اتفاقية مع شركة برينويل وركشوب المحدودة (Brenwill Workshop Ltd) المطورة لجعل مولتن في كي مفتوحة المصدر بموجب ترخيص أباتشي 2.0، ونتيجة لذلك، أصبحت المكتبة متاحة الآن على جيت هاب (GitHub) . كما أعلنت فالف أيضًا أنه اعتبارًا من 26 فبراير 2018، يمكن تشغيل لعبة دوتا 2 على نظام macOS باستخدام واجهة برمجة تطبيقات فولكان، المبنية على مولتن في كي. ^{[ 32 ]}

في 25 فبراير 2019، تم الإعلان عن مجموعة عمل Vulkan Safety Critical (SC) بهدف إدخال تسريع Vulkan GPU إلى الصناعات الحساسة للسلامة. ^{[ 72 ]}

استخدمت خدمة بث الألعاب السحابية Stadia من جوجل Vulkan على خوادم تعمل بنظام Linux مع وحدات معالجة الرسومات AMD . ^{[ 73 ]}

تم إصدار Vulkan 1.2 في 15 يناير 2020.

بالتزامن مع إصدار Vulkan 1.2، نشرت مجموعة Khronos مقالاً على مدونتها اعتبرت فيه أن دعم HLSL في Vulkan قد وصل إلى حالة "جاهز للإنتاج"، وذلك بفضل التحسينات التي أُدخلت على مُصرّف DXC من Microsoft ومُصرّف glslang من Khronos، بالإضافة إلى الميزات الجديدة في Vulkan 1.2 التي تُعزز دعم HLSL. ^{[ 74 ]}

في 3 فبراير 2020، أعلنت مؤسسة راسبيري باي أنها تعمل على تطوير برنامج تشغيل فولكان مفتوح المصدر لجهاز راسبيري باي ، وهو حاسوب لوحي صغير شائع الاستخدام. ^{[ 75 ]} وفي 20 يونيو 2020، كشف مهندس رسومات أنه تمكن، بعد عامين من العمل، من إنشاء برنامج تشغيل قادر على تشغيل لعبة VkQuake3 بأكثر من 100 إطار في الثانية على هذا الحاسوب الصغير. ^{[ 76 ]}

في 17 مارس 2020، أصدرت مجموعة كرونوس امتدادات تتبع الأشعة ، المستندة إلى امتداد خاص بشركة إنفيديا ، مع بعض التحسينات الرئيسية والعديد من التغييرات الطفيفة، والتي بدورها كانت مبنية على واجهة برمجة تطبيقات OptiX من إنفيديا . ^{[ 77 ] [ 78 ]} وفي 23 نوفمبر 2020، تم الانتهاء من تطوير هذه الامتدادات. ^{[ 47 ]}

في 24 نوفمبر 2020، أعلنت مؤسسة راسبيري باي أن برنامج التشغيل الخاص بها لجهاز راسبيري باي 4 متوافق مع Vulkan 1.0. ^{[ 79 ]}

في 25 يناير 2022، تم إصدار Vulkan 1.3.

في الأول من مارس 2022، تم إصدار Vulkan SC 1.0، الذي جلب رسومات Vulkan والحوسبة للصناعات الحساسة للسلامة مع كونه مبنيًا على معيار Vulkan 1.2. ^{[ 80 ]}

في الأول من أغسطس عام 2022، أعلنت مؤسسة راسبيري باي أن برنامج التشغيل الخاص بها لجهاز راسبيري باي 4 متوافق مع Vulkan 1.2. ^{[ 81 ]}

في الأول من سبتمبر عام 2022، تم إصدار تقنية تظليل الشبكة لـ Vulkan. ^{[ 82 ] [ 83 ]}

تم الإعلان عن خارطة طريق جديدة لـ Vulkan في 25 يناير 2024. ^{[ 84 ]} تم إصدار امتداد جديد لفك تشفير فيديو AV1 في 1 فبراير 2024. ^{[ 85 ]}

اعتبارًا من مارس 2023، قامت إنتل بفصل دعم برنامج تشغيل Vulkan على نظام التشغيل Windows ^{[ 87 ]} ونظام التشغيل Linux ^{[ 88 ]} . جميع برامج التشغيل مطورة من قبل إنتل.

في نظام ويندوز، يدعم كل من معالجات Skylake و Ice Lake حتى الإصدار 1.3 من Vulkan، ^{[ 89 ]} مع دعم محدود بعد يوليو 2022، حيث ستقتصر التحديثات المستقبلية على إصلاحات الأمان فقط. ^{[ 87 ]} أما معالجات Iris Xe والإصدارات الأحدث، فتحظى بدعم كامل اعتبارًا من مارس 2023. ^{[ 90 ]}

في نظام لينكس، اعتبارًا من مارس 2023، كان دعم Vulkan غير مكتمل لمعالجات Haswell ^{[ 91 ]} لعدم توافقها مع معيار Vulkan 1.0. ^{[ 92 ]} بالإضافة إلى Haswell، يدعم برنامج تشغيل Vulkan قديم في Mesa يُسمى HASVK معالجات Ivy Bridge و Broadwell . ^{[ 88 ]} أما معالجات Skylake والإصدارات الأحدث فتدعمها برامج تشغيل في Mesa تُسمى ANV. ^{[ 88 ]}

في نظام التشغيل ويندوز، يدعم Vulkan 1.2 من GCN 1.0 إلى GCN 3.0، ^{[ 93 ] [ 94 ] [ 95 ]} مع عدم وجود تحديثات أخرى مخططة بعد يونيو 2021. ^{[ 96 ]} يدعم GCN 4.0 والإصدارات الأحدث Vulkan 1.3. ^{[ 97 ]}

تتوفر في نظام لينكس برامج تشغيل Vulkan مختلفة، تتفاوت في دعمها للأجهزة وتتداخل فيما بينها. يوجد برنامج تشغيل Vulkan مفتوح المصدر يُسمى AMDVLK، طوّرته شركة AMD، وهو يُحاكي دعم نظام ويندوز. ^{[ 98 ]} كما يوجد برنامج تشغيل احتكاري يُسمى AMDGPU-PRO، والذي لا يُنصح باستخدامه لمعظم المستخدمين اعتبارًا من مارس 2023. ^{[ 99 ]}

يوجد أيضًا برنامج التشغيل الموصى به RADV في Mesa، والذي طورته Valve وRed Hat ^{[ 100 ]} و Google ^{[ 101 ]} وغيرهما. يدعم هذا البرنامج، اعتبارًا من مارس 2023، جميع بطاقات GCN و RDNA . ^{[ 102 ]} كان دعم برنامج RADV لبطاقات GCN من الإصدار 1.0 إلى 2.0 يتطلب تفعيل دعمه التجريبي في وحدة amdgpu kernel للنواة قبل الإصدار 6.19 ^{[ 103 ]،} ولكنه الآن هو البرنامج الافتراضي ^{[ 104 ]،} حيث يُفعّل Vulkan 1.3 على بطاقات GCN من الإصدار 1 إلى 2، وVulkan 1.4 على الإصدارات الأحدث. ^{[ 105 ]}

يتوفر في نظامي التشغيل ويندوز ولينكس برنامج تشغيل Vulkan الذي طورته شركة NVIDIA والذي يدعم Vulkan 1.2 على بطاقات Kepler ^{[ 106 ]} مع عدم وجود تحديثات أخرى مخططة بعد سبتمبر 2021. ^{[ 107 ]} وتدعم بطاقات Maxwell والإصدارات الأحدث Vulkan 1.4. ^{[ 108 ]}

أُعلن عن NVK، وهو برنامج تشغيل Vulkan تجريبي مفتوح المصدر لنظام Linux مبني على nouveau ، في أكتوبر 2022. ^{[ 109 ]} وتم دمجه في Mesa الرئيسية في أغسطس 2023. ^{[ 110 ]} ويتوافق برنامج التشغيل حاليًا مع Vulkan 1.4 على بطاقات Turing والإصدارات الأحدث، ^{[ 111 ]} ومع Vulkan 1.3 على بطاقات Maxwell و Pascal و Volta ، ^{[ 112 ]} ومع Vulkan 1.2 على بطاقات Kepler . ^{[ 113 ]}

تدعم معظم أجهزة أندرويد الحديثة تقنية Vulkan. يتضمن نظام أندرويد 7.0 نوجا دعمًا اختياريًا لتقنية Vulkan 1.0، ^{[ 114 ]} ويتضمن نظام أندرويد 9.0 باي دعمًا اختياريًا لتقنية Vulkan 1.1، ويتوقع نظام أندرويد 10 (ولكنه لا يشترط) أن تدعم جميع الأجهزة ذات الذاكرة غير المنخفضة 64 بت تقنية Vulkan 1.1. ^{[ 115 ] [ 116 ] [ 117 ]} ويتوقع نظام أندرويد 13، في ظل نفس الظروف، دعم تقنية Vulkan 1.3. ^{[ 117 ]} أما في أنظمة لينكس وبعض أجهزة ChromeOS ، فيوفر برنامج تشغيل Mesa مفتوح المصدر دعمًا لأجهزة Arm Mali (Midgard وBifrost) و Qualcomm Adreno و Broadcom VideoCore VI . ^{[ 118 ]}

اعتبارًا من يونيو 2022، لا توفر أجهزة Apple دعمًا أصليًا لواجهة برمجة تطبيقات Vulkan. ^{[ 119 ]} يتوفر دعم Vulkan عبر مكتبة MoltenVK مفتوحة المصدر ، والتي توفر تطبيقًا لـ Vulkan فوق واجهة برمجة تطبيقات الرسومات Metal المتوفرة على أجهزة iOS وmacOS، على الرغم من وجود بعض القيود فيما يتعلق ببعض ميزات واجهة برمجة التطبيقات المتقدمة. ^{[ 33 ]}

في يونيو 2022، أضاف الإصدار 1.3.217 من Vulkan دعمًا لكائنات Metal، مما سهّل استيراد وتصدير البيانات بين واجهتي برمجة التطبيقات. ^{[ 120 ]} وفي ديسمبر 2022، أضاف الإصدار 1.3.236 من Vulkan تحسينات طفيفة للتفاعل مع Apple Metal. ^{[ 121 ]}

اعتبارًا من أغسطس 2023، توفر هواوي دعمًا لواجهة برمجة تطبيقات Vulkan NAPI الأصلية مع مُظلِّل SPIR-V القياسي في الصناعة منذ HarmonyOS 4.0 API 10، وتم توسيع هذا الدعم ليشمل نظام HarmonyOS NEXT التكراري في الإصدارات الحالية من HarmonyOS . وقد تم اعتماده كإضافة لمشروع OpenHarmony مفتوح المصدر التابع لاتحاد OpenAtom ، مع حزمة رسومات أحدث للنظام، بما في ذلك مشروع Oniro القائم على مؤسسة Eclipse ، ومحرك برمجيات ArkGraphics ثلاثي الأبعاد الذي تم إتاحته كمصدر مفتوح مؤخرًا منذ مايو 2024 في OpenHarmony 5.0 beta 1، والذي كان حصريًا سابقًا لمجموعة أدوات تطوير HarmonyOS NEXT الاحتكارية، وذلك فيما يتعلق بميزات خطوط أنابيب الرسومات المخصصة. ^{[ 122 ]}

تدعم مايكروسوفت Vulkan 1.2 (والإصدارات الأحدث) على نظامي التشغيل ويندوز 10 و11، وذلك من خلال حزمة توافق قابلة للتنزيل. ^{[ 123 ]}