src/gallium/drivers/llvmpipe/lp_state_fs.c

   1 /**************************************************************************
   2  *
   3  * Copyright 2009 VMware, Inc.
   4  * Copyright 2007 Tungsten Graphics, Inc., Cedar Park, Texas.
   5  * All Rights Reserved.
   6  *
   7  * Permission is hereby granted, free of charge, to any person obtaining a
   8  * copy of this software and associated documentation files (the
   9  * "Software"), to deal in the Software without restriction, including
  10  * without limitation the rights to use, copy, modify, merge, publish,
  11  * distribute, sub license, and/or sell copies of the Software, and to
  12  * permit persons to whom the Software is furnished to do so, subject to
  13  * the following conditions:
  14  *
  15  * The above copyright notice and this permission notice (including the
  16  * next paragraph) shall be included in all copies or substantial portions
  17  * of the Software.
  18  *
  19  * THE SOFTWARE IS PROVIDED "AS IS", WITHOUT WARRANTY OF ANY KIND, EXPRESS
  20  * OR IMPLIED, INCLUDING BUT NOT LIMITED TO THE WARRANTIES OF
  21  * MERCHANTABILITY, FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE AND NON-INFRINGEMENT.
  22  * IN NO EVENT SHALL TUNGSTEN GRAPHICS AND/OR ITS SUPPLIERS BE LIABLE FOR
  23  * ANY CLAIM, DAMAGES OR OTHER LIABILITY, WHETHER IN AN ACTION OF CONTRACT,
  24  * TORT OR OTHERWISE, ARISING FROM, OUT OF OR IN CONNECTION WITH THE
  25  * SOFTWARE OR THE USE OR OTHER DEALINGS IN THE SOFTWARE.
  26  *
  27  **************************************************************************/
  28
  29 /**
  30  * @file
  31  * Code generate the whole fragment pipeline.
  32  *
  33  * The fragment pipeline consists of the following stages:
  34  * - stipple (TBI)
  35  * - early depth test
  36  * - fragment shader
  37  * - alpha test
  38  * - depth/stencil test (stencil TBI)
  39  * - blending
  40  *
  41  * This file has only the glue to assembly the fragment pipeline.  The actual
  42  * plumbing of converting Gallium state into LLVM IR is done elsewhere, in the
  43  * lp_bld_*.[ch] files, and in a complete generic and reusable way. Here we
  44  * muster the LLVM JIT execution engine to create a function that follows an
  45  * established binary interface and that can be called from C directly.
  46  *
  47  * A big source of complexity here is that we often want to run different
  48  * stages with different precisions and data types and precisions. For example,
  49  * the fragment shader needs typically to be done in floats, but the
  50  * depth/stencil test and blending is better done in the type that most closely
  51  * matches the depth/stencil and color buffer respectively.
  52  *
  53  * Since the width of a SIMD vector register stays the same regardless of the
  54  * element type, different types imply different number of elements, so we must
  55  * code generate more instances of the stages with larger types to be able to
  56  * feed/consume the stages with smaller types.
  57  *
  58  * @author Jose Fonseca <jfonseca@vmware.com>
  59  */
  60
  61 #include "pipe/p_defines.h"
  62 #include "util/u_memory.h"
  63 #include "util/u_format.h"
  64 #include "util/u_debug_dump.h"
  65 #include "pipe/internal/p_winsys_screen.h"
  66 #include "pipe/p_shader_tokens.h"
  67 #include "draw/draw_context.h"
  68 #include "tgsi/tgsi_dump.h"
  69 #include "tgsi/tgsi_scan.h"
  70 #include "tgsi/tgsi_parse.h"
  71 #include "lp_bld_type.h"
  72 #include "lp_bld_const.h"
  73 #include "lp_bld_conv.h"
  74 #include "lp_bld_intr.h"
  75 #include "lp_bld_logic.h"
  76 #include "lp_bld_depth.h"
  77 #include "lp_bld_interp.h"
  78 #include "lp_bld_tgsi.h"
  79 #include "lp_bld_alpha.h"
  80 #include "lp_bld_blend.h"
  81 #include "lp_bld_swizzle.h"
  82 #include "lp_bld_flow.h"
  83 #include "lp_bld_debug.h"
  84 #include "lp_screen.h"
  85 #include "lp_context.h"
  86 #include "lp_buffer.h"
  87 #include "lp_setup.h"
  88 #include "lp_state.h"
  89 #include "lp_tex_sample.h"
  90 #include "lp_debug.h"
  91
  92
  93 static const unsigned char quad_offset_x[4] = {0, 1, 0, 1};
  94 static const unsigned char quad_offset_y[4] = {0, 0, 1, 1};
  95
  96
  97 /*
  98  * Derive from the quad's upper left scalar coordinates the coordinates for
  99  * all other quad pixels
 100  */
 101 static void
 102 generate_pos0(LLVMBuilderRef builder,
 103               LLVMValueRef x,
 104               LLVMValueRef y,
 105               LLVMValueRef *x0,
 106               LLVMValueRef *y0)
 107 {
 108    LLVMTypeRef int_elem_type = LLVMInt32Type();
 109    LLVMTypeRef int_vec_type = LLVMVectorType(int_elem_type, QUAD_SIZE);
 110    LLVMTypeRef elem_type = LLVMFloatType();
 111    LLVMTypeRef vec_type = LLVMVectorType(elem_type, QUAD_SIZE);
 112    LLVMValueRef x_offsets[QUAD_SIZE];
 113    LLVMValueRef y_offsets[QUAD_SIZE];
 114    unsigned i;
 115
 116    x = lp_build_broadcast(builder, int_vec_type, x);
 117    y = lp_build_broadcast(builder, int_vec_type, y);
 118
 119    for(i = 0; i < QUAD_SIZE; ++i) {
 120       x_offsets[i] = LLVMConstInt(int_elem_type, quad_offset_x[i], 0);
 121       y_offsets[i] = LLVMConstInt(int_elem_type, quad_offset_y[i], 0);
 122    }
 123
 124    x = LLVMBuildAdd(builder, x, LLVMConstVector(x_offsets, QUAD_SIZE), "");
 125    y = LLVMBuildAdd(builder, y, LLVMConstVector(y_offsets, QUAD_SIZE), "");
 126
 127    *x0 = LLVMBuildSIToFP(builder, x, vec_type, "");
 128    *y0 = LLVMBuildSIToFP(builder, y, vec_type, "");
 129 }
 130
 131
 132 /**
 133  * Generate the depth test.
 134  */
 135 static void
 136 generate_depth(LLVMBuilderRef builder,
 137                const struct lp_fragment_shader_variant_key *key,
 138                struct lp_type src_type,
 139                struct lp_build_mask_context *mask,
 140                LLVMValueRef src,
 141                LLVMValueRef dst_ptr)
 142 {
 143    const struct util_format_description *format_desc;
 144    struct lp_type dst_type;
 145
 146    if(!key->depth.enabled)
 147       return;
 148
 149    format_desc = util_format_description(key->zsbuf_format);
 150    assert(format_desc);
 151
 152    /*
 153     * Depths are expected to be between 0 and 1, even if they are stored in
 154     * floats. Setting these bits here will ensure that the lp_build_conv() call
 155     * below won't try to unnecessarily clamp the incoming values.
 156     */
 157    if(src_type.floating) {
 158       src_type.sign = FALSE;
 159       src_type.norm = TRUE;
 160    }
 161    else {
 162       assert(!src_type.sign);
 163       assert(src_type.norm);
 164    }
 165
 166    /* Pick the depth type. */
 167    dst_type = lp_depth_type(format_desc, src_type.width*src_type.length);
 168
 169    /* FIXME: Cope with a depth test type with a different bit width. */
 170    assert(dst_type.width == src_type.width);
 171    assert(dst_type.length == src_type.length);
 172
 173    lp_build_conv(builder, src_type, dst_type, &src, 1, &src, 1);
 174
 175    dst_ptr = LLVMBuildBitCast(builder,
 176                               dst_ptr,
 177                               LLVMPointerType(lp_build_vec_type(dst_type), 0), "");
 178
 179    lp_build_depth_test(builder,
 180                        &key->depth,
 181                        dst_type,
 182                        format_desc,
 183                        mask,
 184                        src,
 185                        dst_ptr);
 186 }
 187
 188
 189 /**
 190  * Generate the code to do inside/outside triangle testing for the
 191  * four pixels in a 2x2 quad.  This will set the four elements of the
 192  * quad mask vector to 0 or ~0.
 193  * \param i  which quad of the quad group to test, in [0,3]
 194  */
 195 static void
 196 generate_tri_edge_mask(LLVMBuilderRef builder,
 197                        unsigned i,
 198                        LLVMValueRef *mask,      /* ivec4, out */
 199                        LLVMValueRef c0,         /* int32 */
 200                        LLVMValueRef c1,         /* int32 */
 201                        LLVMValueRef c2,         /* int32 */
 202                        LLVMValueRef step0_ptr,  /* ivec4 */
 203                        LLVMValueRef step1_ptr,  /* ivec4 */
 204                        LLVMValueRef step2_ptr)  /* ivec4 */
 205 {
 206    /*
 207      c0_vec = splat(c0)
 208      c1_vec = splat(c1)
 209      c2_vec = splat(c2)
 210      m0_vec = step0_ptr[i] > c0_vec
 211      m1_vec = step1_ptr[i] > c1_vec
 212      m2_vec = step2_ptr[i] > c2_vec
 213      mask = m0_vec & m1_vec & m2_vec
 214     */
 215    struct lp_type i32_type;
 216    LLVMTypeRef i32vec4_type;
 217
 218    LLVMValueRef index;
 219    LLVMValueRef c0_vec, c1_vec, c2_vec;
 220    LLVMValueRef step0_vec, step1_vec, step2_vec;
 221    LLVMValueRef m0_vec, m1_vec, m2_vec;
 222    LLVMValueRef m;
 223
 224    assert(i < 4);
 225
 226    /* int32 vector type */
 227    memset(&i32_type, 0, sizeof i32_type);
 228    i32_type.floating = FALSE; /* values are integers */
 229    i32_type.sign = TRUE;      /* values are signed */
 230    i32_type.norm = FALSE;     /* values are not normalized */
 231    i32_type.width = 32;       /* 32-bit int values */
 232    i32_type.length = 4;       /* 4 elements per vector */
 233
 234    i32vec4_type = lp_build_int32_vec4_type();
 235
 236    /* c0_vec = {c0, c0, c0, c0}
 237     * Note that we emit this code four times but LLVM optimizes away
 238     * three instances of it.
 239     */
 240    c0_vec = lp_build_broadcast(builder, i32vec4_type, c0);
 241    c1_vec = lp_build_broadcast(builder, i32vec4_type, c1);
 242    c2_vec = lp_build_broadcast(builder, i32vec4_type, c2);
 243
 244    lp_build_name(c0_vec, "edgeconst0vec");
 245    lp_build_name(c1_vec, "edgeconst1vec");
 246    lp_build_name(c2_vec, "edgeconst2vec");
 247
 248    index = LLVMConstInt(LLVMInt32Type(), i, 0);
 249    step0_vec = LLVMBuildLoad(builder, LLVMBuildGEP(builder, step0_ptr, &index, 1, ""), "");
 250    step1_vec = LLVMBuildLoad(builder, LLVMBuildGEP(builder, step1_ptr, &index, 1, ""), "");
 251    step2_vec = LLVMBuildLoad(builder, LLVMBuildGEP(builder, step2_ptr, &index, 1, ""), "");
 252
 253    lp_build_name(step0_vec, "step0vec");
 254    lp_build_name(step1_vec, "step1vec");
 255    lp_build_name(step2_vec, "step2vec");
 256
 257    m0_vec = lp_build_compare(builder, i32_type, PIPE_FUNC_GREATER, step0_vec, c0_vec);
 258    m1_vec = lp_build_compare(builder, i32_type, PIPE_FUNC_GREATER, step1_vec, c1_vec);
 259    m2_vec = lp_build_compare(builder, i32_type, PIPE_FUNC_GREATER, step2_vec, c2_vec);
 260
 261    m = LLVMBuildAnd(builder, m0_vec, m1_vec, "");
 262    m = LLVMBuildAnd(builder, m, m2_vec, "");
 263
 264    lp_build_name(m, "inoutmaskvec");
 265
 266    *mask = m;
 267
 268    /*
 269     * if mask = {0,0,0,0} skip quad
 270     */
 271 }
 272
 273
 274 /**
 275  * Generate the fragment shader, depth/stencil test, and alpha tests.
 276  * \param i  which quad in the tile, in range [0,3]
 277  */
 278 static void
 279 generate_fs(struct llvmpipe_context *lp,
 280             struct lp_fragment_shader *shader,
 281             const struct lp_fragment_shader_variant_key *key,
 282             LLVMBuilderRef builder,
 283             struct lp_type type,
 284             LLVMValueRef context_ptr,
 285             unsigned i,
 286             const struct lp_build_interp_soa_context *interp,
 287             struct lp_build_sampler_soa *sampler,
 288             LLVMValueRef *pmask,
 289             LLVMValueRef *color,
 290             LLVMValueRef depth_ptr,
 291             LLVMValueRef c0,
 292             LLVMValueRef c1,
 293             LLVMValueRef c2,
 294             LLVMValueRef step0_ptr,
 295             LLVMValueRef step1_ptr,
 296             LLVMValueRef step2_ptr)
 297 {
 298    const struct tgsi_token *tokens = shader->base.tokens;
 299    LLVMTypeRef elem_type;
 300    LLVMTypeRef vec_type;
 301    LLVMTypeRef int_vec_type;
 302    LLVMValueRef consts_ptr;
 303    LLVMValueRef outputs[PIPE_MAX_SHADER_OUTPUTS][NUM_CHANNELS];
 304    LLVMValueRef z = interp->pos[2];
 305    struct lp_build_flow_context *flow;
 306    struct lp_build_mask_context mask;
 307    boolean early_depth_test;
 308    unsigned attrib;
 309    unsigned chan;
 310
 311    assert(i < 4);
 312
 313    elem_type = lp_build_elem_type(type);
 314    vec_type = lp_build_vec_type(type);
 315    int_vec_type = lp_build_int_vec_type(type);
 316
 317    consts_ptr = lp_jit_context_constants(builder, context_ptr);
 318
 319    flow = lp_build_flow_create(builder);
 320
 321    memset(outputs, 0, sizeof outputs);
 322
 323    lp_build_flow_scope_begin(flow);
 324
 325    /* Declare the color and z variables */
 326    for(chan = 0; chan < NUM_CHANNELS; ++chan) {
 327       color[chan] = LLVMGetUndef(vec_type);
 328       lp_build_flow_scope_declare(flow, &color[chan]);
 329    }
 330    lp_build_flow_scope_declare(flow, &z);
 331
 332    /* do triangle edge testing */
 333    generate_tri_edge_mask(builder, i, pmask,
 334                           c0, c1, c2, step0_ptr, step1_ptr, step2_ptr);
 335
 336    /* 'mask' will control execution based on quad's pixel alive/killed state */
 337    lp_build_mask_begin(&mask, flow, type, *pmask);
 338
 339
 340    early_depth_test =
 341       key->depth.enabled &&
 342       !key->alpha.enabled &&
 343       !shader->info.uses_kill &&
 344       !shader->info.writes_z;
 345
 346    if(early_depth_test)
 347       generate_depth(builder, key,
 348                      type, &mask,
 349                      z, depth_ptr);
 350
 351    lp_build_tgsi_soa(builder, tokens, type, &mask,
 352                      consts_ptr, interp->pos, interp->inputs,
 353                      outputs, sampler);
 354
 355    for (attrib = 0; attrib < shader->info.num_outputs; ++attrib) {
 356       for(chan = 0; chan < NUM_CHANNELS; ++chan) {
 357          if(outputs[attrib][chan]) {
 358             lp_build_name(outputs[attrib][chan], "output%u.%u.%c", i, attrib, "xyzw"[chan]);
 359
 360             switch (shader->info.output_semantic_name[attrib]) {
 361             case TGSI_SEMANTIC_COLOR:
 362                {
 363                   unsigned cbuf = shader->info.output_semantic_index[attrib];
 364
 365                   lp_build_name(outputs[attrib][chan], "color%u.%u.%c", i, attrib, "rgba"[chan]);
 366
 367                   /* Alpha test */
 368                   /* XXX: should the alpha reference value be passed separately? */
 369                   if(cbuf == 0 && chan == 3) {
 370                      LLVMValueRef alpha = outputs[attrib][chan];
 371                      LLVMValueRef alpha_ref_value;
 372                      alpha_ref_value = lp_jit_context_alpha_ref_value(builder, context_ptr);
 373                      alpha_ref_value = lp_build_broadcast(builder, vec_type, alpha_ref_value);
 374                      lp_build_alpha_test(builder, &key->alpha, type,
 375                                          &mask, alpha, alpha_ref_value);
 376                   }
 377
 378                   if(cbuf == 0)
 379                      color[chan] = outputs[attrib][chan];
 380
 381                   break;
 382                }
 383
 384             case TGSI_SEMANTIC_POSITION:
 385                if(chan == 2)
 386                   z = outputs[attrib][chan];
 387                break;
 388             }
 389          }
 390       }
 391    }
 392
 393    if(!early_depth_test)
 394       generate_depth(builder, key,
 395                      type, &mask,
 396                      z, depth_ptr);
 397
 398    lp_build_mask_end(&mask);
 399
 400    lp_build_flow_scope_end(flow);
 401
 402    lp_build_flow_destroy(flow);
 403
 404    *pmask = mask.value;
 405
 406 }
 407
 408
 409 /**
 410  * Generate color blending and color output.
 411  */
 412 static void
 413 generate_blend(const struct pipe_blend_state *blend,
 414                LLVMBuilderRef builder,
 415                struct lp_type type,
 416                LLVMValueRef context_ptr,
 417                LLVMValueRef mask,
 418                LLVMValueRef *src,
 419                LLVMValueRef dst_ptr)
 420 {
 421    struct lp_build_context bld;
 422    struct lp_build_flow_context *flow;
 423    struct lp_build_mask_context mask_ctx;
 424    LLVMTypeRef vec_type;
 425    LLVMTypeRef int_vec_type;
 426    LLVMValueRef const_ptr;
 427    LLVMValueRef con[4];
 428    LLVMValueRef dst[4];
 429    LLVMValueRef res[4];
 430    unsigned chan;
 431
 432    lp_build_context_init(&bld, builder, type);
 433
 434    flow = lp_build_flow_create(builder);
 435    lp_build_mask_begin(&mask_ctx, flow, type, mask);
 436
 437    vec_type = lp_build_vec_type(type);
 438    int_vec_type = lp_build_int_vec_type(type);
 439
 440    const_ptr = lp_jit_context_blend_color(builder, context_ptr);
 441    const_ptr = LLVMBuildBitCast(builder, const_ptr,
 442                                 LLVMPointerType(vec_type, 0), "");
 443
 444    for(chan = 0; chan < 4; ++chan) {
 445       LLVMValueRef index = LLVMConstInt(LLVMInt32Type(), chan, 0);
 446       con[chan] = LLVMBuildLoad(builder, LLVMBuildGEP(builder, const_ptr, &index, 1, ""), "");
 447
 448       dst[chan] = LLVMBuildLoad(builder, LLVMBuildGEP(builder, dst_ptr, &index, 1, ""), "");
 449
 450       lp_build_name(con[chan], "con.%c", "rgba"[chan]);
 451       lp_build_name(dst[chan], "dst.%c", "rgba"[chan]);
 452    }
 453
 454    lp_build_blend_soa(builder, blend, type, src, dst, con, res);
 455
 456    for(chan = 0; chan < 4; ++chan) {
 457       if(blend->colormask & (1 << chan)) {
 458          LLVMValueRef index = LLVMConstInt(LLVMInt32Type(), chan, 0);
 459          lp_build_name(res[chan], "res.%c", "rgba"[chan]);
 460          res[chan] = lp_build_select(&bld, mask, res[chan], dst[chan]);
 461          LLVMBuildStore(builder, res[chan], LLVMBuildGEP(builder, dst_ptr, &index, 1, ""));
 462       }
 463    }
 464
 465    lp_build_mask_end(&mask_ctx);
 466    lp_build_flow_destroy(flow);
 467 }
 468
 469
 470 /**
 471  * Generate the runtime callable function for the whole fragment pipeline.
 472  * Note that the function which we generate operates on a block of 16
 473  * pixels at at time.  The block contains 2x2 quads.  Each quad contains
 474  * 2x2 pixels.
 475  */
 476 static struct lp_fragment_shader_variant *
 477 generate_fragment(struct llvmpipe_context *lp,
 478                   struct lp_fragment_shader *shader,
 479                   const struct lp_fragment_shader_variant_key *key)
 480 {
 481    struct llvmpipe_screen *screen = llvmpipe_screen(lp->pipe.screen);
 482    struct lp_fragment_shader_variant *variant;
 483    struct lp_type fs_type;
 484    struct lp_type blend_type;
 485    LLVMTypeRef fs_elem_type;
 486    LLVMTypeRef fs_vec_type;
 487    LLVMTypeRef fs_int_vec_type;
 488    LLVMTypeRef blend_vec_type;
 489    LLVMTypeRef blend_int_vec_type;
 490    LLVMTypeRef arg_types[14];
 491    LLVMTypeRef func_type;
 492    LLVMTypeRef int32_vec4_type = lp_build_int32_vec4_type();
 493    LLVMValueRef context_ptr;
 494    LLVMValueRef x;
 495    LLVMValueRef y;
 496    LLVMValueRef a0_ptr;
 497    LLVMValueRef dadx_ptr;
 498    LLVMValueRef dady_ptr;
 499    LLVMValueRef color_ptr;
 500    LLVMValueRef depth_ptr;
 501    LLVMValueRef c0, c1, c2, step0_ptr, step1_ptr, step2_ptr;
 502    LLVMBasicBlockRef block;
 503    LLVMBuilderRef builder;
 504    LLVMValueRef x0;
 505    LLVMValueRef y0;
 506    struct lp_build_sampler_soa *sampler;
 507    struct lp_build_interp_soa_context interp;
 508    LLVMValueRef fs_mask[LP_MAX_VECTOR_LENGTH];
 509    LLVMValueRef fs_out_color[NUM_CHANNELS][LP_MAX_VECTOR_LENGTH];
 510    LLVMValueRef blend_mask;
 511    LLVMValueRef blend_in_color[NUM_CHANNELS];
 512    unsigned num_fs;
 513    unsigned i;
 514    unsigned chan;
 515
 516    if (LP_DEBUG & DEBUG_JIT) {
 517       tgsi_dump(shader->base.tokens, 0);
 518       if(key->depth.enabled) {
 519          debug_printf("depth.format = %s\n", pf_name(key->zsbuf_format));
 520          debug_printf("depth.func = %s\n", debug_dump_func(key->depth.func, TRUE));
 521          debug_printf("depth.writemask = %u\n", key->depth.writemask);
 522       }
 523       if(key->alpha.enabled) {
 524          debug_printf("alpha.func = %s\n", debug_dump_func(key->alpha.func, TRUE));
 525          debug_printf("alpha.ref_value = %f\n", key->alpha.ref_value);
 526       }
 527       if(key->blend.logicop_enable) {
 528          debug_printf("blend.logicop_func = %u\n", key->blend.logicop_func);
 529       }
 530       else if(key->blend.blend_enable) {
 531          debug_printf("blend.rgb_func = %s\n",   debug_dump_blend_func  (key->blend.rgb_func, TRUE));
 532          debug_printf("rgb_src_factor = %s\n",   debug_dump_blend_factor(key->blend.rgb_src_factor, TRUE));
 533          debug_printf("rgb_dst_factor = %s\n",   debug_dump_blend_factor(key->blend.rgb_dst_factor, TRUE));
 534          debug_printf("alpha_func = %s\n",       debug_dump_blend_func  (key->blend.alpha_func, TRUE));
 535          debug_printf("alpha_src_factor = %s\n", debug_dump_blend_factor(key->blend.alpha_src_factor, TRUE));
 536          debug_printf("alpha_dst_factor = %s\n", debug_dump_blend_factor(key->blend.alpha_dst_factor, TRUE));
 537       }
 538       debug_printf("blend.colormask = 0x%x\n", key->blend.colormask);
 539       for(i = 0; i < PIPE_MAX_SAMPLERS; ++i) {
 540          if(key->sampler[i].format) {
 541             debug_printf("sampler[%u] = \n", i);
 542             debug_printf("  .format = %s\n",
 543                          pf_name(key->sampler[i].format));
 544             debug_printf("  .target = %s\n",
 545                          debug_dump_tex_target(key->sampler[i].target, TRUE));
 546             debug_printf("  .pot = %u %u %u\n",
 547                          key->sampler[i].pot_width,
 548                          key->sampler[i].pot_height,
 549                          key->sampler[i].pot_depth);
 550             debug_printf("  .wrap = %s %s %s\n",
 551                          debug_dump_tex_wrap(key->sampler[i].wrap_s, TRUE),
 552                          debug_dump_tex_wrap(key->sampler[i].wrap_t, TRUE),
 553                          debug_dump_tex_wrap(key->sampler[i].wrap_r, TRUE));
 554             debug_printf("  .min_img_filter = %s\n",
 555                          debug_dump_tex_filter(key->sampler[i].min_img_filter, TRUE));
 556             debug_printf("  .min_mip_filter = %s\n",
 557                          debug_dump_tex_mipfilter(key->sampler[i].min_mip_filter, TRUE));
 558             debug_printf("  .mag_img_filter = %s\n",
 559                          debug_dump_tex_filter(key->sampler[i].mag_img_filter, TRUE));
 560             if(key->sampler[i].compare_mode != PIPE_TEX_COMPARE_NONE)
 561                debug_printf("  .compare_func = %s\n", debug_dump_func(key->sampler[i].compare_func, TRUE));
 562             debug_printf("  .normalized_coords = %u\n", key->sampler[i].normalized_coords);
 563             debug_printf("  .prefilter = %u\n", key->sampler[i].prefilter);
 564          }
 565       }
 566    }
 567
 568    variant = CALLOC_STRUCT(lp_fragment_shader_variant);
 569    if(!variant)
 570       return NULL;
 571
 572    variant->shader = shader;
 573    memcpy(&variant->key, key, sizeof *key);
 574
 575    /* TODO: actually pick these based on the fs and color buffer
 576     * characteristics. */
 577
 578    memset(&fs_type, 0, sizeof fs_type);
 579    fs_type.floating = TRUE; /* floating point values */
 580    fs_type.sign = TRUE;     /* values are signed */
 581    fs_type.norm = FALSE;    /* values are not limited to [0,1] or [-1,1] */
 582    fs_type.width = 32;      /* 32-bit float */
 583    fs_type.length = 4;      /* 4 elements per vector */
 584    num_fs = 4;              /* number of quads per block */
 585
 586    memset(&blend_type, 0, sizeof blend_type);
 587    blend_type.floating = FALSE; /* values are integers */
 588    blend_type.sign = FALSE;     /* values are unsigned */
 589    blend_type.norm = TRUE;      /* values are in [0,1] or [-1,1] */
 590    blend_type.width = 8;        /* 8-bit ubyte values */
 591    blend_type.length = 16;      /* 16 elements per vector */
 592
 593    /*
 594     * Generate the function prototype. Any change here must be reflected in
 595     * lp_jit.h's lp_jit_frag_func function pointer type, and vice-versa.
 596     */
 597
 598    fs_elem_type = lp_build_elem_type(fs_type);
 599    fs_vec_type = lp_build_vec_type(fs_type);
 600    fs_int_vec_type = lp_build_int_vec_type(fs_type);
 601
 602    blend_vec_type = lp_build_vec_type(blend_type);
 603    blend_int_vec_type = lp_build_int_vec_type(blend_type);
 604
 605    arg_types[0] = screen->context_ptr_type;            /* context */
 606    arg_types[1] = LLVMInt32Type();                     /* x */
 607    arg_types[2] = LLVMInt32Type();                     /* y */
 608    arg_types[3] = LLVMPointerType(fs_elem_type, 0);    /* a0 */
 609    arg_types[4] = LLVMPointerType(fs_elem_type, 0);    /* dadx */
 610    arg_types[5] = LLVMPointerType(fs_elem_type, 0);    /* dady */
 611    arg_types[6] = LLVMPointerType(blend_vec_type, 0);  /* color */
 612    arg_types[7] = LLVMPointerType(fs_int_vec_type, 0); /* depth */
 613    arg_types[8] = LLVMInt32Type();                     /* c0 */
 614    arg_types[9] = LLVMInt32Type();                    /* c1 */
 615    arg_types[10] = LLVMInt32Type();                    /* c2 */
 616    /* Note: the step arrays are built as int32[16] but we interpret
 617     * them here as int32_vec4[4].
 618     */
 619    arg_types[11] = LLVMPointerType(int32_vec4_type, 0);/* step0 */
 620    arg_types[12] = LLVMPointerType(int32_vec4_type, 0);/* step1 */
 621    arg_types[13] = LLVMPointerType(int32_vec4_type, 0);/* step2 */
 622
 623    func_type = LLVMFunctionType(LLVMVoidType(), arg_types, Elements(arg_types), 0);
 624
 625    variant->function = LLVMAddFunction(screen->module, "shader", func_type);
 626    LLVMSetFunctionCallConv(variant->function, LLVMCCallConv);
 627    for(i = 0; i < Elements(arg_types); ++i)
 628       if(LLVMGetTypeKind(arg_types[i]) == LLVMPointerTypeKind)
 629          LLVMAddAttribute(LLVMGetParam(variant->function, i), LLVMNoAliasAttribute);
 630
 631    context_ptr  = LLVMGetParam(variant->function, 0);
 632    x            = LLVMGetParam(variant->function, 1);
 633    y            = LLVMGetParam(variant->function, 2);
 634    a0_ptr       = LLVMGetParam(variant->function, 3);
 635    dadx_ptr     = LLVMGetParam(variant->function, 4);
 636    dady_ptr     = LLVMGetParam(variant->function, 5);
 637    color_ptr    = LLVMGetParam(variant->function, 6);
 638    depth_ptr    = LLVMGetParam(variant->function, 7);
 639    c0           = LLVMGetParam(variant->function, 8);
 640    c1           = LLVMGetParam(variant->function, 9);
 641    c2           = LLVMGetParam(variant->function, 10);
 642    step0_ptr    = LLVMGetParam(variant->function, 11);
 643    step1_ptr    = LLVMGetParam(variant->function, 12);
 644    step2_ptr    = LLVMGetParam(variant->function, 13);
 645
 646    lp_build_name(context_ptr, "context");
 647    lp_build_name(x, "x");
 648    lp_build_name(y, "y");
 649    lp_build_name(a0_ptr, "a0");
 650    lp_build_name(dadx_ptr, "dadx");
 651    lp_build_name(dady_ptr, "dady");
 652    lp_build_name(color_ptr, "color");
 653    lp_build_name(depth_ptr, "depth");
 654    lp_build_name(c0, "c0");
 655    lp_build_name(c1, "c1");
 656    lp_build_name(c2, "c2");
 657    lp_build_name(step0_ptr, "step0");
 658    lp_build_name(step1_ptr, "step1");
 659    lp_build_name(step2_ptr, "step2");
 660
 661    /*
 662     * Function body
 663     */
 664
 665    block = LLVMAppendBasicBlock(variant->function, "entry");
 666    builder = LLVMCreateBuilder();
 667    LLVMPositionBuilderAtEnd(builder, block);
 668
 669    generate_pos0(builder, x, y, &x0, &y0);
 670
 671    lp_build_interp_soa_init(&interp, shader->base.tokens, builder, fs_type,
 672                             a0_ptr, dadx_ptr, dady_ptr,
 673                             x0, y0);
 674
 675    /* code generated texture sampling */
 676    sampler = lp_llvm_sampler_soa_create(key->sampler, context_ptr);
 677
 678    /* loop over quads in the block */
 679    for(i = 0; i < num_fs; ++i) {
 680       LLVMValueRef index = LLVMConstInt(LLVMInt32Type(), i, 0);
 681       LLVMValueRef out_color[NUM_CHANNELS];
 682       LLVMValueRef depth_ptr_i;
 683
 684       if(i != 0)
 685          lp_build_interp_soa_update(&interp, i);
 686
 687       depth_ptr_i = LLVMBuildGEP(builder, depth_ptr, &index, 1, "");
 688
 689       generate_fs(lp, shader, key,
 690                   builder,
 691                   fs_type,
 692                   context_ptr,
 693                   i,
 694                   &interp,
 695                   sampler,
 696                   &fs_mask[i], /* output */
 697                   out_color,
 698                   depth_ptr_i,
 699                   c0, c1, c2,
 700                   step0_ptr, step1_ptr, step2_ptr);
 701
 702       for(chan = 0; chan < NUM_CHANNELS; ++chan)
 703          fs_out_color[chan][i] = out_color[chan];
 704    }
 705
 706    sampler->destroy(sampler);
 707
 708    /*
 709     * Convert the fs's output color and mask to fit to the blending type.
 710     */
 711
 712    for(chan = 0; chan < NUM_CHANNELS; ++chan) {
 713       lp_build_conv(builder, fs_type, blend_type,
 714                     fs_out_color[chan], num_fs,
 715                     &blend_in_color[chan], 1);
 716       lp_build_name(blend_in_color[chan], "color.%c", "rgba"[chan]);
 717
 718    }
 719
 720    lp_build_conv_mask(builder, fs_type, blend_type,
 721                       fs_mask, num_fs,
 722                       &blend_mask, 1);
 723
 724    /*
 725     * Blending.
 726     */
 727
 728    generate_blend(&key->blend,
 729                   builder,
 730                   blend_type,
 731                   context_ptr,
 732                   blend_mask,
 733                   blend_in_color,
 734                   color_ptr);
 735
 736    LLVMBuildRetVoid(builder);
 737
 738    LLVMDisposeBuilder(builder);
 739
 740    /*
 741     * Translate the LLVM IR into machine code.
 742     */
 743
 744 #ifdef DEBUG
 745    if(LLVMVerifyFunction(variant->function, LLVMPrintMessageAction)) {
 746       LLVMDumpValue(variant->function);
 747       assert(0);
 748    }
 749 #endif
 750
 751    LLVMRunFunctionPassManager(screen->pass, variant->function);
 752
 753    if (LP_DEBUG & DEBUG_JIT) {
 754       LLVMDumpValue(variant->function);
 755       debug_printf("\n");
 756    }
 757
 758    variant->jit_function = (lp_jit_frag_func)LLVMGetPointerToGlobal(screen->engine, variant->function);
 759
 760    if (LP_DEBUG & DEBUG_ASM)
 761       lp_disassemble(variant->jit_function);
 762
 763    variant->next = shader->variants;
 764    shader->variants = variant;
 765
 766    return variant;
 767 }
 768
 769
 770 void *
 771 llvmpipe_create_fs_state(struct pipe_context *pipe,
 772                          const struct pipe_shader_state *templ)
 773 {
 774    struct lp_fragment_shader *shader;
 775
 776    shader = CALLOC_STRUCT(lp_fragment_shader);
 777    if (!shader)
 778       return NULL;
 779
 780    /* get/save the summary info for this shader */
 781    tgsi_scan_shader(templ->tokens, &shader->info);
 782
 783    /* we need to keep a local copy of the tokens */
 784    shader->base.tokens = tgsi_dup_tokens(templ->tokens);
 785
 786    return shader;
 787 }
 788
 789
 790 void
 791 llvmpipe_bind_fs_state(struct pipe_context *pipe, void *fs)
 792 {
 793    struct llvmpipe_context *llvmpipe = llvmpipe_context(pipe);
 794
 795    if (llvmpipe->fs == fs)
 796       return;
 797
 798    draw_flush(llvmpipe->draw);
 799
 800    llvmpipe->fs = fs;
 801
 802    llvmpipe->dirty |= LP_NEW_FS;
 803 }
 804
 805
 806 void
 807 llvmpipe_delete_fs_state(struct pipe_context *pipe, void *fs)
 808 {
 809    struct llvmpipe_context *llvmpipe = llvmpipe_context(pipe);
 810    struct llvmpipe_screen *screen = llvmpipe_screen(pipe->screen);
 811    struct lp_fragment_shader *shader = fs;
 812    struct lp_fragment_shader_variant *variant;
 813
 814    assert(fs != llvmpipe->fs);
 815    (void) llvmpipe;
 816
 817    variant = shader->variants;
 818    while(variant) {
 819       struct lp_fragment_shader_variant *next = variant->next;
 820
 821       if(variant->function) {
 822          if(variant->jit_function)
 823             LLVMFreeMachineCodeForFunction(screen->engine, variant->function);
 824          LLVMDeleteFunction(variant->function);
 825       }
 826
 827       FREE(variant);
 828
 829       variant = next;
 830    }
 831
 832    FREE((void *) shader->base.tokens);
 833    FREE(shader);
 834 }
 835
 836
 837
 838 void
 839 llvmpipe_set_constant_buffer(struct pipe_context *pipe,
 840                              uint shader, uint index,
 841                              const struct pipe_constant_buffer *constants)
 842 {
 843    struct llvmpipe_context *llvmpipe = llvmpipe_context(pipe);
 844    struct pipe_buffer *buffer = constants ? constants->buffer : NULL;
 845    unsigned size = buffer ? buffer->size : 0;
 846    const void *data = buffer ? llvmpipe_buffer(buffer)->data : NULL;
 847
 848    assert(shader < PIPE_SHADER_TYPES);
 849    assert(index == 0);
 850
 851    if(llvmpipe->constants[shader].buffer == buffer)
 852       return;
 853
 854    draw_flush(llvmpipe->draw);
 855
 856    /* note: reference counting */
 857    pipe_buffer_reference(&llvmpipe->constants[shader].buffer, buffer);
 858
 859    if(shader == PIPE_SHADER_VERTEX) {
 860       draw_set_mapped_constant_buffer(llvmpipe->draw, PIPE_SHADER_VERTEX,
 861                                       data, size);
 862    }
 863
 864    llvmpipe->dirty |= LP_NEW_CONSTANTS;
 865 }
 866
 867
 868 /**
 869  * We need to generate several variants of the fragment pipeline to match
 870  * all the combinations of the contributing state atoms.
 871  *
 872  * TODO: there is actually no reason to tie this to context state -- the
 873  * generated code could be cached globally in the screen.
 874  */
 875 static void
 876 make_variant_key(struct llvmpipe_context *lp,
 877                  struct lp_fragment_shader *shader,
 878                  struct lp_fragment_shader_variant_key *key)
 879 {
 880    unsigned i;
 881
 882    memset(key, 0, sizeof *key);
 883
 884    if(lp->framebuffer.zsbuf &&
 885       lp->depth_stencil->depth.enabled) {
 886       key->zsbuf_format = lp->framebuffer.zsbuf->format;
 887       memcpy(&key->depth, &lp->depth_stencil->depth, sizeof key->depth);
 888    }
 889
 890    key->alpha.enabled = lp->depth_stencil->alpha.enabled;
 891    if(key->alpha.enabled)
 892       key->alpha.func = lp->depth_stencil->alpha.func;
 893    /* alpha.ref_value is passed in jit_context */
 894
 895    if(lp->framebuffer.cbufs[0]) {
 896       const struct util_format_description *format_desc;
 897       unsigned chan;
 898
 899       memcpy(&key->blend, lp->blend, sizeof key->blend);
 900
 901       format_desc = util_format_description(lp->framebuffer.cbufs[0]->format);
 902       assert(format_desc->layout == UTIL_FORMAT_COLORSPACE_RGB ||
 903              format_desc->layout == UTIL_FORMAT_COLORSPACE_SRGB);
 904
 905       /* mask out color channels not present in the color buffer */
 906       for(chan = 0; chan < 4; ++chan) {
 907          enum util_format_swizzle swizzle = format_desc->swizzle[chan];
 908          if(swizzle > 4)
 909             key->blend.colormask &= ~(1 << chan);
 910       }
 911    }
 912
 913    for(i = 0; i < PIPE_MAX_SAMPLERS; ++i)
 914       if(shader->info.file_mask[TGSI_FILE_SAMPLER] & (1 << i))
 915          lp_sampler_static_state(&key->sampler[i], lp->texture[i], lp->sampler[i]);
 916 }
 917
 918
 919 void
 920 llvmpipe_update_fs(struct llvmpipe_context *lp)
 921 {
 922    struct lp_fragment_shader *shader = lp->fs;
 923    struct lp_fragment_shader_variant_key key;
 924    struct lp_fragment_shader_variant *variant;
 925
 926    make_variant_key(lp, shader, &key);
 927
 928    variant = shader->variants;
 929    while(variant) {
 930       if(memcmp(&variant->key, &key, sizeof key) == 0)
 931          break;
 932
 933       variant = variant->next;
 934    }
 935
 936    if(!variant)
 937       variant = generate_fragment(lp, shader, &key);
 938
 939    shader->current = variant;
 940
 941    lp_setup_set_fs_function(lp->setup,
 942                             shader->current->jit_function);
 943 }