OSDN Git Service

Merge remote-tracking branch 'jekstrand/wip/i965-uniforms' into vulkan
[android-x86/external-mesa.git] / src / mesa / drivers / dri / i965 / brw_fs.cpp
1 /*
2  * Copyright © 2010 Intel Corporation
3  *
4  * Permission is hereby granted, free of charge, to any person obtaining a
5  * copy of this software and associated documentation files (the "Software"),
6  * to deal in the Software without restriction, including without limitation
7  * the rights to use, copy, modify, merge, publish, distribute, sublicense,
8  * and/or sell copies of the Software, and to permit persons to whom the
9  * Software is furnished to do so, subject to the following conditions:
10  *
11  * The above copyright notice and this permission notice (including the next
12  * paragraph) shall be included in all copies or substantial portions of the
13  * Software.
14  *
15  * THE SOFTWARE IS PROVIDED "AS IS", WITHOUT WARRANTY OF ANY KIND, EXPRESS OR
16  * IMPLIED, INCLUDING BUT NOT LIMITED TO THE WARRANTIES OF MERCHANTABILITY,
17  * FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE AND NONINFRINGEMENT.  IN NO EVENT SHALL
18  * THE AUTHORS OR COPYRIGHT HOLDERS BE LIABLE FOR ANY CLAIM, DAMAGES OR OTHER
19  * LIABILITY, WHETHER IN AN ACTION OF CONTRACT, TORT OR OTHERWISE, ARISING
20  * FROM, OUT OF OR IN CONNECTION WITH THE SOFTWARE OR THE USE OR OTHER DEALINGS
21  * IN THE SOFTWARE.
22  */
23
24 /** @file brw_fs.cpp
25  *
26  * This file drives the GLSL IR -> LIR translation, contains the
27  * optimizations on the LIR, and drives the generation of native code
28  * from the LIR.
29  */
30
31 #include "main/macros.h"
32 #include "brw_context.h"
33 #include "brw_eu.h"
34 #include "brw_fs.h"
35 #include "brw_cs.h"
36 #include "brw_nir.h"
37 #include "brw_vec4_gs_visitor.h"
38 #include "brw_cfg.h"
39 #include "brw_program.h"
40 #include "brw_dead_control_flow.h"
41 #include "glsl/nir/glsl_types.h"
42
43 using namespace brw;
44
45 void
46 fs_inst::init(enum opcode opcode, uint8_t exec_size, const fs_reg &dst,
47               const fs_reg *src, unsigned sources)
48 {
49    memset(this, 0, sizeof(*this));
50
51    this->src = new fs_reg[MAX2(sources, 3)];
52    for (unsigned i = 0; i < sources; i++)
53       this->src[i] = src[i];
54
55    this->opcode = opcode;
56    this->dst = dst;
57    this->sources = sources;
58    this->exec_size = exec_size;
59
60    assert(dst.file != IMM && dst.file != UNIFORM);
61
62    assert(this->exec_size != 0);
63
64    this->conditional_mod = BRW_CONDITIONAL_NONE;
65
66    /* This will be the case for almost all instructions. */
67    switch (dst.file) {
68    case VGRF:
69    case ARF:
70    case FIXED_GRF:
71    case MRF:
72    case ATTR:
73       this->regs_written = DIV_ROUND_UP(dst.component_size(exec_size),
74                                         REG_SIZE);
75       break;
76    case BAD_FILE:
77       this->regs_written = 0;
78       break;
79    case IMM:
80    case UNIFORM:
81       unreachable("Invalid destination register file");
82    }
83
84    this->writes_accumulator = false;
85 }
86
87 fs_inst::fs_inst()
88 {
89    init(BRW_OPCODE_NOP, 8, dst, NULL, 0);
90 }
91
92 fs_inst::fs_inst(enum opcode opcode, uint8_t exec_size)
93 {
94    init(opcode, exec_size, reg_undef, NULL, 0);
95 }
96
97 fs_inst::fs_inst(enum opcode opcode, uint8_t exec_size, const fs_reg &dst)
98 {
99    init(opcode, exec_size, dst, NULL, 0);
100 }
101
102 fs_inst::fs_inst(enum opcode opcode, uint8_t exec_size, const fs_reg &dst,
103                  const fs_reg &src0)
104 {
105    const fs_reg src[1] = { src0 };
106    init(opcode, exec_size, dst, src, 1);
107 }
108
109 fs_inst::fs_inst(enum opcode opcode, uint8_t exec_size, const fs_reg &dst,
110                  const fs_reg &src0, const fs_reg &src1)
111 {
112    const fs_reg src[2] = { src0, src1 };
113    init(opcode, exec_size, dst, src, 2);
114 }
115
116 fs_inst::fs_inst(enum opcode opcode, uint8_t exec_size, const fs_reg &dst,
117                  const fs_reg &src0, const fs_reg &src1, const fs_reg &src2)
118 {
119    const fs_reg src[3] = { src0, src1, src2 };
120    init(opcode, exec_size, dst, src, 3);
121 }
122
123 fs_inst::fs_inst(enum opcode opcode, uint8_t exec_width, const fs_reg &dst,
124                  const fs_reg src[], unsigned sources)
125 {
126    init(opcode, exec_width, dst, src, sources);
127 }
128
129 fs_inst::fs_inst(const fs_inst &that)
130 {
131    memcpy(this, &that, sizeof(that));
132
133    this->src = new fs_reg[MAX2(that.sources, 3)];
134
135    for (unsigned i = 0; i < that.sources; i++)
136       this->src[i] = that.src[i];
137 }
138
139 fs_inst::~fs_inst()
140 {
141    delete[] this->src;
142 }
143
144 void
145 fs_inst::resize_sources(uint8_t num_sources)
146 {
147    if (this->sources != num_sources) {
148       fs_reg *src = new fs_reg[MAX2(num_sources, 3)];
149
150       for (unsigned i = 0; i < MIN2(this->sources, num_sources); ++i)
151          src[i] = this->src[i];
152
153       delete[] this->src;
154       this->src = src;
155       this->sources = num_sources;
156    }
157 }
158
159 void
160 fs_visitor::VARYING_PULL_CONSTANT_LOAD(const fs_builder &bld,
161                                        const fs_reg &dst,
162                                        const fs_reg &surf_index,
163                                        const fs_reg &varying_offset,
164                                        uint32_t const_offset)
165 {
166    /* We have our constant surface use a pitch of 4 bytes, so our index can
167     * be any component of a vector, and then we load 4 contiguous
168     * components starting from that.
169     *
170     * We break down the const_offset to a portion added to the variable
171     * offset and a portion done using reg_offset, which means that if you
172     * have GLSL using something like "uniform vec4 a[20]; gl_FragColor =
173     * a[i]", we'll temporarily generate 4 vec4 loads from offset i * 4, and
174     * CSE can later notice that those loads are all the same and eliminate
175     * the redundant ones.
176     */
177    fs_reg vec4_offset = vgrf(glsl_type::uint_type);
178    bld.ADD(vec4_offset, varying_offset, brw_imm_ud(const_offset & ~0xf));
179
180    int scale = 1;
181    if (devinfo->gen == 4 && bld.dispatch_width() == 8) {
182       /* Pre-gen5, we can either use a SIMD8 message that requires (header,
183        * u, v, r) as parameters, or we can just use the SIMD16 message
184        * consisting of (header, u).  We choose the second, at the cost of a
185        * longer return length.
186        */
187       scale = 2;
188    }
189
190    enum opcode op;
191    if (devinfo->gen >= 7)
192       op = FS_OPCODE_VARYING_PULL_CONSTANT_LOAD_GEN7;
193    else
194       op = FS_OPCODE_VARYING_PULL_CONSTANT_LOAD;
195
196    int regs_written = 4 * (bld.dispatch_width() / 8) * scale;
197    fs_reg vec4_result = fs_reg(VGRF, alloc.allocate(regs_written), dst.type);
198    fs_inst *inst = bld.emit(op, vec4_result, surf_index, vec4_offset);
199    inst->regs_written = regs_written;
200
201    if (devinfo->gen < 7) {
202       inst->base_mrf = FIRST_PULL_LOAD_MRF(devinfo->gen);
203       inst->header_size = 1;
204       if (devinfo->gen == 4)
205          inst->mlen = 3;
206       else
207          inst->mlen = 1 + bld.dispatch_width() / 8;
208    }
209
210    bld.MOV(dst, offset(vec4_result, bld, ((const_offset & 0xf) / 4) * scale));
211 }
212
213 /**
214  * A helper for MOV generation for fixing up broken hardware SEND dependency
215  * handling.
216  */
217 void
218 fs_visitor::DEP_RESOLVE_MOV(const fs_builder &bld, int grf)
219 {
220    /* The caller always wants uncompressed to emit the minimal extra
221     * dependencies, and to avoid having to deal with aligning its regs to 2.
222     */
223    const fs_builder ubld = bld.annotate("send dependency resolve")
224                               .half(0);
225
226    ubld.MOV(ubld.null_reg_f(), fs_reg(VGRF, grf, BRW_REGISTER_TYPE_F));
227 }
228
229 bool
230 fs_inst::equals(fs_inst *inst) const
231 {
232    return (opcode == inst->opcode &&
233            dst.equals(inst->dst) &&
234            src[0].equals(inst->src[0]) &&
235            src[1].equals(inst->src[1]) &&
236            src[2].equals(inst->src[2]) &&
237            saturate == inst->saturate &&
238            predicate == inst->predicate &&
239            conditional_mod == inst->conditional_mod &&
240            mlen == inst->mlen &&
241            base_mrf == inst->base_mrf &&
242            target == inst->target &&
243            eot == inst->eot &&
244            header_size == inst->header_size &&
245            shadow_compare == inst->shadow_compare &&
246            exec_size == inst->exec_size &&
247            offset == inst->offset);
248 }
249
250 bool
251 fs_inst::overwrites_reg(const fs_reg &reg) const
252 {
253    return reg.in_range(dst, regs_written);
254 }
255
256 bool
257 fs_inst::is_send_from_grf() const
258 {
259    switch (opcode) {
260    case FS_OPCODE_VARYING_PULL_CONSTANT_LOAD_GEN7:
261    case SHADER_OPCODE_SHADER_TIME_ADD:
262    case FS_OPCODE_INTERPOLATE_AT_CENTROID:
263    case FS_OPCODE_INTERPOLATE_AT_SAMPLE:
264    case FS_OPCODE_INTERPOLATE_AT_SHARED_OFFSET:
265    case FS_OPCODE_INTERPOLATE_AT_PER_SLOT_OFFSET:
266    case SHADER_OPCODE_UNTYPED_ATOMIC:
267    case SHADER_OPCODE_UNTYPED_SURFACE_READ:
268    case SHADER_OPCODE_UNTYPED_SURFACE_WRITE:
269    case SHADER_OPCODE_TYPED_ATOMIC:
270    case SHADER_OPCODE_TYPED_SURFACE_READ:
271    case SHADER_OPCODE_TYPED_SURFACE_WRITE:
272    case SHADER_OPCODE_URB_WRITE_SIMD8:
273    case SHADER_OPCODE_URB_WRITE_SIMD8_PER_SLOT:
274    case SHADER_OPCODE_URB_WRITE_SIMD8_MASKED:
275    case SHADER_OPCODE_URB_WRITE_SIMD8_MASKED_PER_SLOT:
276    case SHADER_OPCODE_URB_READ_SIMD8:
277    case SHADER_OPCODE_URB_READ_SIMD8_PER_SLOT:
278       return true;
279    case FS_OPCODE_UNIFORM_PULL_CONSTANT_LOAD:
280       return src[1].file == VGRF;
281    case FS_OPCODE_FB_WRITE:
282       return src[0].file == VGRF;
283    default:
284       if (is_tex())
285          return src[0].file == VGRF;
286
287       return false;
288    }
289 }
290
291 /**
292  * Returns true if this instruction's sources and destinations cannot
293  * safely be the same register.
294  *
295  * In most cases, a register can be written over safely by the same
296  * instruction that is its last use.  For a single instruction, the
297  * sources are dereferenced before writing of the destination starts
298  * (naturally).
299  *
300  * However, there are a few cases where this can be problematic:
301  *
302  * - Virtual opcodes that translate to multiple instructions in the
303  *   code generator: if src == dst and one instruction writes the
304  *   destination before a later instruction reads the source, then
305  *   src will have been clobbered.
306  *
307  * - SIMD16 compressed instructions with certain regioning (see below).
308  *
309  * The register allocator uses this information to set up conflicts between
310  * GRF sources and the destination.
311  */
312 bool
313 fs_inst::has_source_and_destination_hazard() const
314 {
315    switch (opcode) {
316    case FS_OPCODE_PACK_HALF_2x16_SPLIT:
317       /* Multiple partial writes to the destination */
318       return true;
319    default:
320       /* The SIMD16 compressed instruction
321        *
322        * add(16)      g4<1>F      g4<8,8,1>F   g6<8,8,1>F
323        *
324        * is actually decoded in hardware as:
325        *
326        * add(8)       g4<1>F      g4<8,8,1>F   g6<8,8,1>F
327        * add(8)       g5<1>F      g5<8,8,1>F   g7<8,8,1>F
328        *
329        * Which is safe.  However, if we have uniform accesses
330        * happening, we get into trouble:
331        *
332        * add(8)       g4<1>F      g4<0,1,0>F   g6<8,8,1>F
333        * add(8)       g5<1>F      g4<0,1,0>F   g7<8,8,1>F
334        *
335        * Now our destination for the first instruction overwrote the
336        * second instruction's src0, and we get garbage for those 8
337        * pixels.  There's a similar issue for the pre-gen6
338        * pixel_x/pixel_y, which are registers of 16-bit values and thus
339        * would get stomped by the first decode as well.
340        */
341       if (exec_size == 16) {
342          for (int i = 0; i < sources; i++) {
343             if (src[i].file == VGRF && (src[i].stride == 0 ||
344                                         src[i].type == BRW_REGISTER_TYPE_UW ||
345                                         src[i].type == BRW_REGISTER_TYPE_W ||
346                                         src[i].type == BRW_REGISTER_TYPE_UB ||
347                                         src[i].type == BRW_REGISTER_TYPE_B)) {
348                return true;
349             }
350          }
351       }
352       return false;
353    }
354 }
355
356 bool
357 fs_inst::is_copy_payload(const brw::simple_allocator &grf_alloc) const
358 {
359    if (this->opcode != SHADER_OPCODE_LOAD_PAYLOAD)
360       return false;
361
362    fs_reg reg = this->src[0];
363    if (reg.file != VGRF || reg.reg_offset != 0 || reg.stride == 0)
364       return false;
365
366    if (grf_alloc.sizes[reg.nr] != this->regs_written)
367       return false;
368
369    for (int i = 0; i < this->sources; i++) {
370       reg.type = this->src[i].type;
371       if (!this->src[i].equals(reg))
372          return false;
373
374       if (i < this->header_size) {
375          reg.reg_offset += 1;
376       } else {
377          reg.reg_offset += this->exec_size / 8;
378       }
379    }
380
381    return true;
382 }
383
384 bool
385 fs_inst::can_do_source_mods(const struct brw_device_info *devinfo)
386 {
387    if (devinfo->gen == 6 && is_math())
388       return false;
389
390    if (is_send_from_grf())
391       return false;
392
393    if (!backend_instruction::can_do_source_mods())
394       return false;
395
396    return true;
397 }
398
399 bool
400 fs_inst::can_change_types() const
401 {
402    return dst.type == src[0].type &&
403           !src[0].abs && !src[0].negate && !saturate &&
404           (opcode == BRW_OPCODE_MOV ||
405            (opcode == BRW_OPCODE_SEL &&
406             dst.type == src[1].type &&
407             predicate != BRW_PREDICATE_NONE &&
408             !src[1].abs && !src[1].negate));
409 }
410
411 bool
412 fs_inst::has_side_effects() const
413 {
414    return this->eot || backend_instruction::has_side_effects();
415 }
416
417 void
418 fs_reg::init()
419 {
420    memset(this, 0, sizeof(*this));
421    stride = 1;
422 }
423
424 /** Generic unset register constructor. */
425 fs_reg::fs_reg()
426 {
427    init();
428    this->file = BAD_FILE;
429 }
430
431 fs_reg::fs_reg(struct ::brw_reg reg) :
432    backend_reg(reg)
433 {
434    this->reg_offset = 0;
435    this->subreg_offset = 0;
436    this->stride = 1;
437    if (this->file == IMM &&
438        (this->type != BRW_REGISTER_TYPE_V &&
439         this->type != BRW_REGISTER_TYPE_UV &&
440         this->type != BRW_REGISTER_TYPE_VF)) {
441       this->stride = 0;
442    }
443 }
444
445 bool
446 fs_reg::equals(const fs_reg &r) const
447 {
448    return (this->backend_reg::equals(r) &&
449            subreg_offset == r.subreg_offset &&
450            stride == r.stride);
451 }
452
453 fs_reg &
454 fs_reg::set_smear(unsigned subreg)
455 {
456    assert(file != ARF && file != FIXED_GRF && file != IMM);
457    subreg_offset = subreg * type_sz(type);
458    stride = 0;
459    return *this;
460 }
461
462 bool
463 fs_reg::is_contiguous() const
464 {
465    return stride == 1;
466 }
467
468 unsigned
469 fs_reg::component_size(unsigned width) const
470 {
471    const unsigned stride = ((file != ARF && file != FIXED_GRF) ? this->stride :
472                             hstride == 0 ? 0 :
473                             1 << (hstride - 1));
474    return MAX2(width * stride, 1) * type_sz(type);
475 }
476
477 extern "C" int
478 type_size_scalar(const struct glsl_type *type)
479 {
480    unsigned int size, i;
481
482    switch (type->base_type) {
483    case GLSL_TYPE_UINT:
484    case GLSL_TYPE_INT:
485    case GLSL_TYPE_FLOAT:
486    case GLSL_TYPE_BOOL:
487       return type->components();
488    case GLSL_TYPE_ARRAY:
489       return type_size_scalar(type->fields.array) * type->length;
490    case GLSL_TYPE_STRUCT:
491       size = 0;
492       for (i = 0; i < type->length; i++) {
493          size += type_size_scalar(type->fields.structure[i].type);
494       }
495       return size;
496    case GLSL_TYPE_SAMPLER:
497       /* Samplers take up no register space, since they're baked in at
498        * link time.
499        */
500       return 0;
501    case GLSL_TYPE_ATOMIC_UINT:
502       return 0;
503    case GLSL_TYPE_SUBROUTINE:
504       return 1;
505    case GLSL_TYPE_IMAGE:
506       return BRW_IMAGE_PARAM_SIZE;
507    case GLSL_TYPE_VOID:
508    case GLSL_TYPE_ERROR:
509    case GLSL_TYPE_INTERFACE:
510    case GLSL_TYPE_DOUBLE:
511    case GLSL_TYPE_FUNCTION:
512       unreachable("not reached");
513    }
514
515    return 0;
516 }
517
518 /**
519  * Returns the number of scalar components needed to store type, assuming
520  * that vectors are padded out to vec4.
521  *
522  * This has the packing rules of type_size_vec4(), but counts components
523  * similar to type_size_scalar().
524  */
525 extern "C" int
526 type_size_vec4_times_4(const struct glsl_type *type)
527 {
528    return 4 * type_size_vec4(type);
529 }
530
531 /**
532  * Create a MOV to read the timestamp register.
533  *
534  * The caller is responsible for emitting the MOV.  The return value is
535  * the destination of the MOV, with extra parameters set.
536  */
537 fs_reg
538 fs_visitor::get_timestamp(const fs_builder &bld)
539 {
540    assert(devinfo->gen >= 7);
541
542    fs_reg ts = fs_reg(retype(brw_vec4_reg(BRW_ARCHITECTURE_REGISTER_FILE,
543                                           BRW_ARF_TIMESTAMP,
544                                           0),
545                              BRW_REGISTER_TYPE_UD));
546
547    fs_reg dst = fs_reg(VGRF, alloc.allocate(1), BRW_REGISTER_TYPE_UD);
548
549    /* We want to read the 3 fields we care about even if it's not enabled in
550     * the dispatch.
551     */
552    bld.group(4, 0).exec_all().MOV(dst, ts);
553
554    return dst;
555 }
556
557 void
558 fs_visitor::emit_shader_time_begin()
559 {
560    shader_start_time = get_timestamp(bld.annotate("shader time start"));
561
562    /* We want only the low 32 bits of the timestamp.  Since it's running
563     * at the GPU clock rate of ~1.2ghz, it will roll over every ~3 seconds,
564     * which is plenty of time for our purposes.  It is identical across the
565     * EUs, but since it's tracking GPU core speed it will increment at a
566     * varying rate as render P-states change.
567     */
568    shader_start_time.set_smear(0);
569 }
570
571 void
572 fs_visitor::emit_shader_time_end()
573 {
574    /* Insert our code just before the final SEND with EOT. */
575    exec_node *end = this->instructions.get_tail();
576    assert(end && ((fs_inst *) end)->eot);
577    const fs_builder ibld = bld.annotate("shader time end")
578                               .exec_all().at(NULL, end);
579
580    fs_reg shader_end_time = get_timestamp(ibld);
581
582    /* We only use the low 32 bits of the timestamp - see
583     * emit_shader_time_begin()).
584     *
585     * We could also check if render P-states have changed (or anything
586     * else that might disrupt timing) by setting smear to 2 and checking if
587     * that field is != 0.
588     */
589    shader_end_time.set_smear(0);
590
591    /* Check that there weren't any timestamp reset events (assuming these
592     * were the only two timestamp reads that happened).
593     */
594    fs_reg reset = shader_end_time;
595    reset.set_smear(2);
596    set_condmod(BRW_CONDITIONAL_Z,
597                ibld.AND(ibld.null_reg_ud(), reset, brw_imm_ud(1u)));
598    ibld.IF(BRW_PREDICATE_NORMAL);
599
600    fs_reg start = shader_start_time;
601    start.negate = true;
602    fs_reg diff = fs_reg(VGRF, alloc.allocate(1), BRW_REGISTER_TYPE_UD);
603    diff.set_smear(0);
604
605    const fs_builder cbld = ibld.group(1, 0);
606    cbld.group(1, 0).ADD(diff, start, shader_end_time);
607
608    /* If there were no instructions between the two timestamp gets, the diff
609     * is 2 cycles.  Remove that overhead, so I can forget about that when
610     * trying to determine the time taken for single instructions.
611     */
612    cbld.ADD(diff, diff, brw_imm_ud(-2u));
613    SHADER_TIME_ADD(cbld, 0, diff);
614    SHADER_TIME_ADD(cbld, 1, brw_imm_ud(1u));
615    ibld.emit(BRW_OPCODE_ELSE);
616    SHADER_TIME_ADD(cbld, 2, brw_imm_ud(1u));
617    ibld.emit(BRW_OPCODE_ENDIF);
618 }
619
620 void
621 fs_visitor::SHADER_TIME_ADD(const fs_builder &bld,
622                             int shader_time_subindex,
623                             fs_reg value)
624 {
625    int index = shader_time_index * 3 + shader_time_subindex;
626    struct brw_reg offset = brw_imm_d(index * SHADER_TIME_STRIDE);
627
628    fs_reg payload;
629    if (dispatch_width == 8)
630       payload = vgrf(glsl_type::uvec2_type);
631    else
632       payload = vgrf(glsl_type::uint_type);
633
634    bld.emit(SHADER_OPCODE_SHADER_TIME_ADD, fs_reg(), payload, offset, value);
635 }
636
637 void
638 fs_visitor::vfail(const char *format, va_list va)
639 {
640    char *msg;
641
642    if (failed)
643       return;
644
645    failed = true;
646
647    msg = ralloc_vasprintf(mem_ctx, format, va);
648    msg = ralloc_asprintf(mem_ctx, "%s compile failed: %s\n", stage_abbrev, msg);
649
650    this->fail_msg = msg;
651
652    if (debug_enabled) {
653       fprintf(stderr, "%s",  msg);
654    }
655 }
656
657 void
658 fs_visitor::fail(const char *format, ...)
659 {
660    va_list va;
661
662    va_start(va, format);
663    vfail(format, va);
664    va_end(va);
665 }
666
667 /**
668  * Mark this program as impossible to compile in SIMD16 mode.
669  *
670  * During the SIMD8 compile (which happens first), we can detect and flag
671  * things that are unsupported in SIMD16 mode, so the compiler can skip
672  * the SIMD16 compile altogether.
673  *
674  * During a SIMD16 compile (if one happens anyway), this just calls fail().
675  */
676 void
677 fs_visitor::no16(const char *msg)
678 {
679    if (dispatch_width == 16) {
680       fail("%s", msg);
681    } else {
682       simd16_unsupported = true;
683
684       compiler->shader_perf_log(log_data,
685                                 "SIMD16 shader failed to compile: %s", msg);
686    }
687 }
688
689 /**
690  * Returns true if the instruction has a flag that means it won't
691  * update an entire destination register.
692  *
693  * For example, dead code elimination and live variable analysis want to know
694  * when a write to a variable screens off any preceding values that were in
695  * it.
696  */
697 bool
698 fs_inst::is_partial_write() const
699 {
700    return ((this->predicate && this->opcode != BRW_OPCODE_SEL) ||
701            (this->exec_size * type_sz(this->dst.type)) < 32 ||
702            !this->dst.is_contiguous());
703 }
704
705 unsigned
706 fs_inst::components_read(unsigned i) const
707 {
708    switch (opcode) {
709    case FS_OPCODE_LINTERP:
710       if (i == 0)
711          return 2;
712       else
713          return 1;
714
715    case FS_OPCODE_PIXEL_X:
716    case FS_OPCODE_PIXEL_Y:
717       assert(i == 0);
718       return 2;
719
720    case FS_OPCODE_FB_WRITE_LOGICAL:
721       assert(src[FB_WRITE_LOGICAL_SRC_COMPONENTS].file == IMM);
722       /* First/second FB write color. */
723       if (i < 2)
724          return src[FB_WRITE_LOGICAL_SRC_COMPONENTS].ud;
725       else
726          return 1;
727
728    case SHADER_OPCODE_TEX_LOGICAL:
729    case SHADER_OPCODE_TXD_LOGICAL:
730    case SHADER_OPCODE_TXF_LOGICAL:
731    case SHADER_OPCODE_TXL_LOGICAL:
732    case SHADER_OPCODE_TXS_LOGICAL:
733    case FS_OPCODE_TXB_LOGICAL:
734    case SHADER_OPCODE_TXF_CMS_LOGICAL:
735    case SHADER_OPCODE_TXF_CMS_W_LOGICAL:
736    case SHADER_OPCODE_TXF_UMS_LOGICAL:
737    case SHADER_OPCODE_TXF_MCS_LOGICAL:
738    case SHADER_OPCODE_LOD_LOGICAL:
739    case SHADER_OPCODE_TG4_LOGICAL:
740    case SHADER_OPCODE_TG4_OFFSET_LOGICAL:
741       assert(src[9].file == IMM && src[10].file == IMM);
742       /* Texture coordinates. */
743       if (i == 0)
744          return src[9].ud;
745       /* Texture derivatives. */
746       else if ((i == 2 || i == 3) && opcode == SHADER_OPCODE_TXD_LOGICAL)
747          return src[10].ud;
748       /* Texture offset. */
749       else if (i == 8)
750          return 2;
751       /* MCS */
752       else if (i == 5 && opcode == SHADER_OPCODE_TXF_CMS_W_LOGICAL)
753          return 2;
754       else
755          return 1;
756
757    case SHADER_OPCODE_UNTYPED_SURFACE_READ_LOGICAL:
758    case SHADER_OPCODE_TYPED_SURFACE_READ_LOGICAL:
759       assert(src[3].file == IMM);
760       /* Surface coordinates. */
761       if (i == 0)
762          return src[3].ud;
763       /* Surface operation source (ignored for reads). */
764       else if (i == 1)
765          return 0;
766       else
767          return 1;
768
769    case SHADER_OPCODE_UNTYPED_SURFACE_WRITE_LOGICAL:
770    case SHADER_OPCODE_TYPED_SURFACE_WRITE_LOGICAL:
771       assert(src[3].file == IMM &&
772              src[4].file == IMM);
773       /* Surface coordinates. */
774       if (i == 0)
775          return src[3].ud;
776       /* Surface operation source. */
777       else if (i == 1)
778          return src[4].ud;
779       else
780          return 1;
781
782    case SHADER_OPCODE_UNTYPED_ATOMIC_LOGICAL:
783    case SHADER_OPCODE_TYPED_ATOMIC_LOGICAL: {
784       assert(src[3].file == IMM &&
785              src[4].file == IMM);
786       const unsigned op = src[4].ud;
787       /* Surface coordinates. */
788       if (i == 0)
789          return src[3].ud;
790       /* Surface operation source. */
791       else if (i == 1 && op == BRW_AOP_CMPWR)
792          return 2;
793       else if (i == 1 && (op == BRW_AOP_INC || op == BRW_AOP_DEC ||
794                           op == BRW_AOP_PREDEC))
795          return 0;
796       else
797          return 1;
798    }
799
800    default:
801       return 1;
802    }
803 }
804
805 int
806 fs_inst::regs_read(int arg) const
807 {
808    switch (opcode) {
809    case FS_OPCODE_FB_WRITE:
810    case SHADER_OPCODE_URB_WRITE_SIMD8:
811    case SHADER_OPCODE_URB_WRITE_SIMD8_PER_SLOT:
812    case SHADER_OPCODE_URB_WRITE_SIMD8_MASKED:
813    case SHADER_OPCODE_URB_WRITE_SIMD8_MASKED_PER_SLOT:
814    case SHADER_OPCODE_URB_READ_SIMD8:
815    case SHADER_OPCODE_URB_READ_SIMD8_PER_SLOT:
816    case SHADER_OPCODE_UNTYPED_ATOMIC:
817    case SHADER_OPCODE_UNTYPED_SURFACE_READ:
818    case SHADER_OPCODE_UNTYPED_SURFACE_WRITE:
819    case SHADER_OPCODE_TYPED_ATOMIC:
820    case SHADER_OPCODE_TYPED_SURFACE_READ:
821    case SHADER_OPCODE_TYPED_SURFACE_WRITE:
822    case FS_OPCODE_INTERPOLATE_AT_PER_SLOT_OFFSET:
823       if (arg == 0)
824          return mlen;
825       break;
826
827    case FS_OPCODE_UNIFORM_PULL_CONSTANT_LOAD_GEN7:
828       /* The payload is actually stored in src1 */
829       if (arg == 1)
830          return mlen;
831       break;
832
833    case FS_OPCODE_LINTERP:
834       if (arg == 1)
835          return 1;
836       break;
837
838    case SHADER_OPCODE_LOAD_PAYLOAD:
839       if (arg < this->header_size)
840          return 1;
841       break;
842
843    case CS_OPCODE_CS_TERMINATE:
844    case SHADER_OPCODE_BARRIER:
845       return 1;
846
847    case SHADER_OPCODE_MOV_INDIRECT:
848       if (arg == 0) {
849          assert(src[2].file == IMM);
850          unsigned region_length = src[2].ud;
851
852          if (src[0].file == UNIFORM) {
853             assert(region_length % 4 == 0);
854             return region_length / 4;
855          } else if (src[0].file == FIXED_GRF) {
856             /* If the start of the region is not register aligned, then
857              * there's some portion of the register that's technically
858              * unread at the beginning.
859              *
860              * However, the register allocator works in terms of whole
861              * registers, and does not use subnr.  It assumes that the
862              * read starts at the beginning of the register, and extends
863              * regs_read() whole registers beyond that.
864              *
865              * To compensate, we extend the region length to include this
866              * unread portion at the beginning.
867              */
868             if (src[0].subnr)
869                region_length += src[0].subnr;
870
871             return DIV_ROUND_UP(region_length, REG_SIZE);
872          } else {
873             assert(!"Invalid register file");
874          }
875       }
876       break;
877
878    default:
879       if (is_tex() && arg == 0 && src[0].file == VGRF)
880          return mlen;
881       break;
882    }
883
884    switch (src[arg].file) {
885    case BAD_FILE:
886       return 0;
887    case UNIFORM:
888    case IMM:
889       return 1;
890    case ARF:
891    case FIXED_GRF:
892    case VGRF:
893    case ATTR:
894       return DIV_ROUND_UP(components_read(arg) *
895                           src[arg].component_size(exec_size),
896                           REG_SIZE);
897    case MRF:
898       unreachable("MRF registers are not allowed as sources");
899    }
900    return 0;
901 }
902
903 bool
904 fs_inst::reads_flag() const
905 {
906    return predicate;
907 }
908
909 bool
910 fs_inst::writes_flag() const
911 {
912    return (conditional_mod && (opcode != BRW_OPCODE_SEL &&
913                                opcode != BRW_OPCODE_IF &&
914                                opcode != BRW_OPCODE_WHILE)) ||
915           opcode == FS_OPCODE_MOV_DISPATCH_TO_FLAGS;
916 }
917
918 /**
919  * Returns how many MRFs an FS opcode will write over.
920  *
921  * Note that this is not the 0 or 1 implied writes in an actual gen
922  * instruction -- the FS opcodes often generate MOVs in addition.
923  */
924 int
925 fs_visitor::implied_mrf_writes(fs_inst *inst)
926 {
927    if (inst->mlen == 0)
928       return 0;
929
930    if (inst->base_mrf == -1)
931       return 0;
932
933    switch (inst->opcode) {
934    case SHADER_OPCODE_RCP:
935    case SHADER_OPCODE_RSQ:
936    case SHADER_OPCODE_SQRT:
937    case SHADER_OPCODE_EXP2:
938    case SHADER_OPCODE_LOG2:
939    case SHADER_OPCODE_SIN:
940    case SHADER_OPCODE_COS:
941       return 1 * dispatch_width / 8;
942    case SHADER_OPCODE_POW:
943    case SHADER_OPCODE_INT_QUOTIENT:
944    case SHADER_OPCODE_INT_REMAINDER:
945       return 2 * dispatch_width / 8;
946    case SHADER_OPCODE_TEX:
947    case FS_OPCODE_TXB:
948    case SHADER_OPCODE_TXD:
949    case SHADER_OPCODE_TXF:
950    case SHADER_OPCODE_TXF_CMS:
951    case SHADER_OPCODE_TXF_CMS_W:
952    case SHADER_OPCODE_TXF_MCS:
953    case SHADER_OPCODE_TG4:
954    case SHADER_OPCODE_TG4_OFFSET:
955    case SHADER_OPCODE_TXL:
956    case SHADER_OPCODE_TXS:
957    case SHADER_OPCODE_LOD:
958    case SHADER_OPCODE_SAMPLEINFO:
959       return 1;
960    case FS_OPCODE_FB_WRITE:
961       return 2;
962    case FS_OPCODE_GET_BUFFER_SIZE:
963    case FS_OPCODE_UNIFORM_PULL_CONSTANT_LOAD:
964    case SHADER_OPCODE_GEN4_SCRATCH_READ:
965       return 1;
966    case FS_OPCODE_VARYING_PULL_CONSTANT_LOAD:
967       return inst->mlen;
968    case SHADER_OPCODE_GEN4_SCRATCH_WRITE:
969       return inst->mlen;
970    case SHADER_OPCODE_UNTYPED_ATOMIC:
971    case SHADER_OPCODE_UNTYPED_SURFACE_READ:
972    case SHADER_OPCODE_UNTYPED_SURFACE_WRITE:
973    case SHADER_OPCODE_TYPED_ATOMIC:
974    case SHADER_OPCODE_TYPED_SURFACE_READ:
975    case SHADER_OPCODE_TYPED_SURFACE_WRITE:
976    case SHADER_OPCODE_URB_WRITE_SIMD8:
977    case SHADER_OPCODE_URB_WRITE_SIMD8_PER_SLOT:
978    case SHADER_OPCODE_URB_WRITE_SIMD8_MASKED:
979    case SHADER_OPCODE_URB_WRITE_SIMD8_MASKED_PER_SLOT:
980    case FS_OPCODE_INTERPOLATE_AT_CENTROID:
981    case FS_OPCODE_INTERPOLATE_AT_SAMPLE:
982    case FS_OPCODE_INTERPOLATE_AT_SHARED_OFFSET:
983    case FS_OPCODE_INTERPOLATE_AT_PER_SLOT_OFFSET:
984       return 0;
985    default:
986       unreachable("not reached");
987    }
988 }
989
990 fs_reg
991 fs_visitor::vgrf(const glsl_type *const type)
992 {
993    int reg_width = dispatch_width / 8;
994    return fs_reg(VGRF, alloc.allocate(type_size_scalar(type) * reg_width),
995                  brw_type_for_base_type(type));
996 }
997
998 fs_reg::fs_reg(enum brw_reg_file file, int nr)
999 {
1000    init();
1001    this->file = file;
1002    this->nr = nr;
1003    this->type = BRW_REGISTER_TYPE_F;
1004    this->stride = (file == UNIFORM ? 0 : 1);
1005 }
1006
1007 fs_reg::fs_reg(enum brw_reg_file file, int nr, enum brw_reg_type type)
1008 {
1009    init();
1010    this->file = file;
1011    this->nr = nr;
1012    this->type = type;
1013    this->stride = (file == UNIFORM ? 0 : 1);
1014 }
1015
1016 /* For SIMD16, we need to follow from the uniform setup of SIMD8 dispatch.
1017  * This brings in those uniform definitions
1018  */
1019 void
1020 fs_visitor::import_uniforms(fs_visitor *v)
1021 {
1022    this->push_constant_loc = v->push_constant_loc;
1023    this->pull_constant_loc = v->pull_constant_loc;
1024    this->uniforms = v->uniforms;
1025 }
1026
1027 fs_reg *
1028 fs_visitor::emit_fragcoord_interpolation(bool pixel_center_integer,
1029                                          bool origin_upper_left)
1030 {
1031    assert(stage == MESA_SHADER_FRAGMENT);
1032    brw_wm_prog_key *key = (brw_wm_prog_key*) this->key;
1033    fs_reg *reg = new(this->mem_ctx) fs_reg(vgrf(glsl_type::vec4_type));
1034    fs_reg wpos = *reg;
1035    bool flip = !origin_upper_left ^ key->render_to_fbo;
1036
1037    /* gl_FragCoord.x */
1038    if (pixel_center_integer) {
1039       bld.MOV(wpos, this->pixel_x);
1040    } else {
1041       bld.ADD(wpos, this->pixel_x, brw_imm_f(0.5f));
1042    }
1043    wpos = offset(wpos, bld, 1);
1044
1045    /* gl_FragCoord.y */
1046    if (!flip && pixel_center_integer) {
1047       bld.MOV(wpos, this->pixel_y);
1048    } else {
1049       fs_reg pixel_y = this->pixel_y;
1050       float offset = (pixel_center_integer ? 0.0f : 0.5f);
1051
1052       if (flip) {
1053          pixel_y.negate = true;
1054          offset += key->drawable_height - 1.0f;
1055       }
1056
1057       bld.ADD(wpos, pixel_y, brw_imm_f(offset));
1058    }
1059    wpos = offset(wpos, bld, 1);
1060
1061    /* gl_FragCoord.z */
1062    if (devinfo->gen >= 6) {
1063       bld.MOV(wpos, fs_reg(brw_vec8_grf(payload.source_depth_reg, 0)));
1064    } else {
1065       bld.emit(FS_OPCODE_LINTERP, wpos,
1066            this->delta_xy[BRW_WM_PERSPECTIVE_PIXEL_BARYCENTRIC],
1067            interp_reg(VARYING_SLOT_POS, 2));
1068    }
1069    wpos = offset(wpos, bld, 1);
1070
1071    /* gl_FragCoord.w: Already set up in emit_interpolation */
1072    bld.MOV(wpos, this->wpos_w);
1073
1074    return reg;
1075 }
1076
1077 fs_inst *
1078 fs_visitor::emit_linterp(const fs_reg &attr, const fs_reg &interp,
1079                          glsl_interp_qualifier interpolation_mode,
1080                          bool is_centroid, bool is_sample)
1081 {
1082    brw_wm_barycentric_interp_mode barycoord_mode;
1083    if (devinfo->gen >= 6) {
1084       if (is_centroid) {
1085          if (interpolation_mode == INTERP_QUALIFIER_SMOOTH)
1086             barycoord_mode = BRW_WM_PERSPECTIVE_CENTROID_BARYCENTRIC;
1087          else
1088             barycoord_mode = BRW_WM_NONPERSPECTIVE_CENTROID_BARYCENTRIC;
1089       } else if (is_sample) {
1090           if (interpolation_mode == INTERP_QUALIFIER_SMOOTH)
1091             barycoord_mode = BRW_WM_PERSPECTIVE_SAMPLE_BARYCENTRIC;
1092          else
1093             barycoord_mode = BRW_WM_NONPERSPECTIVE_SAMPLE_BARYCENTRIC;
1094       } else {
1095          if (interpolation_mode == INTERP_QUALIFIER_SMOOTH)
1096             barycoord_mode = BRW_WM_PERSPECTIVE_PIXEL_BARYCENTRIC;
1097          else
1098             barycoord_mode = BRW_WM_NONPERSPECTIVE_PIXEL_BARYCENTRIC;
1099       }
1100    } else {
1101       /* On Ironlake and below, there is only one interpolation mode.
1102        * Centroid interpolation doesn't mean anything on this hardware --
1103        * there is no multisampling.
1104        */
1105       barycoord_mode = BRW_WM_PERSPECTIVE_PIXEL_BARYCENTRIC;
1106    }
1107    return bld.emit(FS_OPCODE_LINTERP, attr,
1108                    this->delta_xy[barycoord_mode], interp);
1109 }
1110
1111 void
1112 fs_visitor::emit_general_interpolation(fs_reg *attr, const char *name,
1113                                        const glsl_type *type,
1114                                        glsl_interp_qualifier interpolation_mode,
1115                                        int *location, bool mod_centroid,
1116                                        bool mod_sample)
1117 {
1118    assert(stage == MESA_SHADER_FRAGMENT);
1119    brw_wm_prog_data *prog_data = (brw_wm_prog_data*) this->prog_data;
1120    brw_wm_prog_key *key = (brw_wm_prog_key*) this->key;
1121
1122    if (interpolation_mode == INTERP_QUALIFIER_NONE) {
1123       bool is_gl_Color =
1124          *location == VARYING_SLOT_COL0 || *location == VARYING_SLOT_COL1;
1125       if (key->flat_shade && is_gl_Color) {
1126          interpolation_mode = INTERP_QUALIFIER_FLAT;
1127       } else {
1128          interpolation_mode = INTERP_QUALIFIER_SMOOTH;
1129       }
1130    }
1131
1132    if (type->is_array() || type->is_matrix()) {
1133       const glsl_type *elem_type = glsl_get_array_element(type);
1134       const unsigned length = glsl_get_length(type);
1135
1136       for (unsigned i = 0; i < length; i++) {
1137          emit_general_interpolation(attr, name, elem_type, interpolation_mode,
1138                                     location, mod_centroid, mod_sample);
1139       }
1140    } else if (type->is_record()) {
1141       for (unsigned i = 0; i < type->length; i++) {
1142          const glsl_type *field_type = type->fields.structure[i].type;
1143          emit_general_interpolation(attr, name, field_type, interpolation_mode,
1144                                     location, mod_centroid, mod_sample);
1145       }
1146    } else {
1147       assert(type->is_scalar() || type->is_vector());
1148
1149       if (prog_data->urb_setup[*location] == -1) {
1150          /* If there's no incoming setup data for this slot, don't
1151           * emit interpolation for it.
1152           */
1153          *attr = offset(*attr, bld, type->vector_elements);
1154          (*location)++;
1155          return;
1156       }
1157
1158       attr->type = brw_type_for_base_type(type->get_scalar_type());
1159
1160       if (interpolation_mode == INTERP_QUALIFIER_FLAT) {
1161          /* Constant interpolation (flat shading) case. The SF has
1162           * handed us defined values in only the constant offset
1163           * field of the setup reg.
1164           */
1165          for (unsigned int i = 0; i < type->vector_elements; i++) {
1166             struct brw_reg interp = interp_reg(*location, i);
1167             interp = suboffset(interp, 3);
1168             interp.type = attr->type;
1169             bld.emit(FS_OPCODE_CINTERP, *attr, fs_reg(interp));
1170             *attr = offset(*attr, bld, 1);
1171          }
1172       } else {
1173          /* Smooth/noperspective interpolation case. */
1174          for (unsigned int i = 0; i < type->vector_elements; i++) {
1175             struct brw_reg interp = interp_reg(*location, i);
1176             if (devinfo->needs_unlit_centroid_workaround && mod_centroid) {
1177                /* Get the pixel/sample mask into f0 so that we know
1178                 * which pixels are lit.  Then, for each channel that is
1179                 * unlit, replace the centroid data with non-centroid
1180                 * data.
1181                 */
1182                bld.emit(FS_OPCODE_MOV_DISPATCH_TO_FLAGS);
1183
1184                fs_inst *inst;
1185                inst = emit_linterp(*attr, fs_reg(interp), interpolation_mode,
1186                                    false, false);
1187                inst->predicate = BRW_PREDICATE_NORMAL;
1188                inst->predicate_inverse = true;
1189                if (devinfo->has_pln)
1190                   inst->no_dd_clear = true;
1191
1192                inst = emit_linterp(*attr, fs_reg(interp), interpolation_mode,
1193                                    mod_centroid && !key->persample_shading,
1194                                    mod_sample || key->persample_shading);
1195                inst->predicate = BRW_PREDICATE_NORMAL;
1196                inst->predicate_inverse = false;
1197                if (devinfo->has_pln)
1198                   inst->no_dd_check = true;
1199
1200             } else {
1201                emit_linterp(*attr, fs_reg(interp), interpolation_mode,
1202                             mod_centroid && !key->persample_shading,
1203                             mod_sample || key->persample_shading);
1204             }
1205             if (devinfo->gen < 6 && interpolation_mode == INTERP_QUALIFIER_SMOOTH) {
1206                bld.MUL(*attr, *attr, this->pixel_w);
1207             }
1208             *attr = offset(*attr, bld, 1);
1209          }
1210       }
1211       (*location)++;
1212    }
1213 }
1214
1215 fs_reg *
1216 fs_visitor::emit_frontfacing_interpolation()
1217 {
1218    fs_reg *reg = new(this->mem_ctx) fs_reg(vgrf(glsl_type::bool_type));
1219
1220    if (devinfo->gen >= 6) {
1221       /* Bit 15 of g0.0 is 0 if the polygon is front facing. We want to create
1222        * a boolean result from this (~0/true or 0/false).
1223        *
1224        * We can use the fact that bit 15 is the MSB of g0.0:W to accomplish
1225        * this task in only one instruction:
1226        *    - a negation source modifier will flip the bit; and
1227        *    - a W -> D type conversion will sign extend the bit into the high
1228        *      word of the destination.
1229        *
1230        * An ASR 15 fills the low word of the destination.
1231        */
1232       fs_reg g0 = fs_reg(retype(brw_vec1_grf(0, 0), BRW_REGISTER_TYPE_W));
1233       g0.negate = true;
1234
1235       bld.ASR(*reg, g0, brw_imm_d(15));
1236    } else {
1237       /* Bit 31 of g1.6 is 0 if the polygon is front facing. We want to create
1238        * a boolean result from this (1/true or 0/false).
1239        *
1240        * Like in the above case, since the bit is the MSB of g1.6:UD we can use
1241        * the negation source modifier to flip it. Unfortunately the SHR
1242        * instruction only operates on UD (or D with an abs source modifier)
1243        * sources without negation.
1244        *
1245        * Instead, use ASR (which will give ~0/true or 0/false).
1246        */
1247       fs_reg g1_6 = fs_reg(retype(brw_vec1_grf(1, 6), BRW_REGISTER_TYPE_D));
1248       g1_6.negate = true;
1249
1250       bld.ASR(*reg, g1_6, brw_imm_d(31));
1251    }
1252
1253    return reg;
1254 }
1255
1256 void
1257 fs_visitor::compute_sample_position(fs_reg dst, fs_reg int_sample_pos)
1258 {
1259    assert(stage == MESA_SHADER_FRAGMENT);
1260    brw_wm_prog_key *key = (brw_wm_prog_key*) this->key;
1261    assert(dst.type == BRW_REGISTER_TYPE_F);
1262
1263    if (key->compute_pos_offset) {
1264       /* Convert int_sample_pos to floating point */
1265       bld.MOV(dst, int_sample_pos);
1266       /* Scale to the range [0, 1] */
1267       bld.MUL(dst, dst, brw_imm_f(1 / 16.0f));
1268    }
1269    else {
1270       /* From ARB_sample_shading specification:
1271        * "When rendering to a non-multisample buffer, or if multisample
1272        *  rasterization is disabled, gl_SamplePosition will always be
1273        *  (0.5, 0.5).
1274        */
1275       bld.MOV(dst, brw_imm_f(0.5f));
1276    }
1277 }
1278
1279 fs_reg *
1280 fs_visitor::emit_samplepos_setup()
1281 {
1282    assert(devinfo->gen >= 6);
1283
1284    const fs_builder abld = bld.annotate("compute sample position");
1285    fs_reg *reg = new(this->mem_ctx) fs_reg(vgrf(glsl_type::vec2_type));
1286    fs_reg pos = *reg;
1287    fs_reg int_sample_x = vgrf(glsl_type::int_type);
1288    fs_reg int_sample_y = vgrf(glsl_type::int_type);
1289
1290    /* WM will be run in MSDISPMODE_PERSAMPLE. So, only one of SIMD8 or SIMD16
1291     * mode will be enabled.
1292     *
1293     * From the Ivy Bridge PRM, volume 2 part 1, page 344:
1294     * R31.1:0         Position Offset X/Y for Slot[3:0]
1295     * R31.3:2         Position Offset X/Y for Slot[7:4]
1296     * .....
1297     *
1298     * The X, Y sample positions come in as bytes in  thread payload. So, read
1299     * the positions using vstride=16, width=8, hstride=2.
1300     */
1301    struct brw_reg sample_pos_reg =
1302       stride(retype(brw_vec1_grf(payload.sample_pos_reg, 0),
1303                     BRW_REGISTER_TYPE_B), 16, 8, 2);
1304
1305    if (dispatch_width == 8) {
1306       abld.MOV(int_sample_x, fs_reg(sample_pos_reg));
1307    } else {
1308       abld.half(0).MOV(half(int_sample_x, 0), fs_reg(sample_pos_reg));
1309       abld.half(1).MOV(half(int_sample_x, 1),
1310                        fs_reg(suboffset(sample_pos_reg, 16)));
1311    }
1312    /* Compute gl_SamplePosition.x */
1313    compute_sample_position(pos, int_sample_x);
1314    pos = offset(pos, abld, 1);
1315    if (dispatch_width == 8) {
1316       abld.MOV(int_sample_y, fs_reg(suboffset(sample_pos_reg, 1)));
1317    } else {
1318       abld.half(0).MOV(half(int_sample_y, 0),
1319                        fs_reg(suboffset(sample_pos_reg, 1)));
1320       abld.half(1).MOV(half(int_sample_y, 1),
1321                        fs_reg(suboffset(sample_pos_reg, 17)));
1322    }
1323    /* Compute gl_SamplePosition.y */
1324    compute_sample_position(pos, int_sample_y);
1325    return reg;
1326 }
1327
1328 fs_reg *
1329 fs_visitor::emit_sampleid_setup()
1330 {
1331    assert(stage == MESA_SHADER_FRAGMENT);
1332    brw_wm_prog_key *key = (brw_wm_prog_key*) this->key;
1333    assert(devinfo->gen >= 6);
1334
1335    const fs_builder abld = bld.annotate("compute sample id");
1336    fs_reg *reg = new(this->mem_ctx) fs_reg(vgrf(glsl_type::int_type));
1337
1338    if (key->compute_sample_id) {
1339       fs_reg t1(VGRF, alloc.allocate(1), BRW_REGISTER_TYPE_D);
1340       t1.set_smear(0);
1341       fs_reg t2(VGRF, alloc.allocate(1), BRW_REGISTER_TYPE_W);
1342
1343       /* The PS will be run in MSDISPMODE_PERSAMPLE. For example with
1344        * 8x multisampling, subspan 0 will represent sample N (where N
1345        * is 0, 2, 4 or 6), subspan 1 will represent sample 1, 3, 5 or
1346        * 7. We can find the value of N by looking at R0.0 bits 7:6
1347        * ("Starting Sample Pair Index (SSPI)") and multiplying by two
1348        * (since samples are always delivered in pairs). That is, we
1349        * compute 2*((R0.0 & 0xc0) >> 6) == (R0.0 & 0xc0) >> 5. Then
1350        * we need to add N to the sequence (0, 0, 0, 0, 1, 1, 1, 1) in
1351        * case of SIMD8 and sequence (0, 0, 0, 0, 1, 1, 1, 1, 2, 2, 2,
1352        * 2, 3, 3, 3, 3) in case of SIMD16. We compute this sequence by
1353        * populating a temporary variable with the sequence (0, 1, 2, 3),
1354        * and then reading from it using vstride=1, width=4, hstride=0.
1355        * These computations hold good for 4x multisampling as well.
1356        *
1357        * For 2x MSAA and SIMD16, we want to use the sequence (0, 1, 0, 1):
1358        * the first four slots are sample 0 of subspan 0; the next four
1359        * are sample 1 of subspan 0; the third group is sample 0 of
1360        * subspan 1, and finally sample 1 of subspan 1.
1361        */
1362
1363       /* SKL+ has an extra bit for the Starting Sample Pair Index to
1364        * accomodate 16x MSAA.
1365        */
1366       unsigned sspi_mask = devinfo->gen >= 9 ? 0x1c0 : 0xc0;
1367
1368       abld.exec_all().group(1, 0)
1369           .AND(t1, fs_reg(retype(brw_vec1_grf(0, 0), BRW_REGISTER_TYPE_D)),
1370                brw_imm_ud(sspi_mask));
1371       abld.exec_all().group(1, 0).SHR(t1, t1, brw_imm_d(5));
1372
1373       /* This works for both SIMD8 and SIMD16 */
1374       abld.exec_all().group(4, 0)
1375           .MOV(t2, brw_imm_v(key->persample_2x ? 0x1010 : 0x3210));
1376
1377       /* This special instruction takes care of setting vstride=1,
1378        * width=4, hstride=0 of t2 during an ADD instruction.
1379        */
1380       abld.emit(FS_OPCODE_SET_SAMPLE_ID, *reg, t1, t2);
1381    } else {
1382       /* As per GL_ARB_sample_shading specification:
1383        * "When rendering to a non-multisample buffer, or if multisample
1384        *  rasterization is disabled, gl_SampleID will always be zero."
1385        */
1386       abld.MOV(*reg, brw_imm_d(0));
1387    }
1388
1389    return reg;
1390 }
1391
1392 fs_reg
1393 fs_visitor::resolve_source_modifiers(const fs_reg &src)
1394 {
1395    if (!src.abs && !src.negate)
1396       return src;
1397
1398    fs_reg temp = bld.vgrf(src.type);
1399    bld.MOV(temp, src);
1400
1401    return temp;
1402 }
1403
1404 void
1405 fs_visitor::emit_discard_jump()
1406 {
1407    assert(((brw_wm_prog_data*) this->prog_data)->uses_kill);
1408
1409    /* For performance, after a discard, jump to the end of the
1410     * shader if all relevant channels have been discarded.
1411     */
1412    fs_inst *discard_jump = bld.emit(FS_OPCODE_DISCARD_JUMP);
1413    discard_jump->flag_subreg = 1;
1414
1415    discard_jump->predicate = (dispatch_width == 8)
1416                              ? BRW_PREDICATE_ALIGN1_ANY8H
1417                              : BRW_PREDICATE_ALIGN1_ANY16H;
1418    discard_jump->predicate_inverse = true;
1419 }
1420
1421 void
1422 fs_visitor::emit_gs_thread_end()
1423 {
1424    assert(stage == MESA_SHADER_GEOMETRY);
1425
1426    struct brw_gs_prog_data *gs_prog_data =
1427       (struct brw_gs_prog_data *) prog_data;
1428
1429    if (gs_compile->control_data_header_size_bits > 0) {
1430       emit_gs_control_data_bits(this->final_gs_vertex_count);
1431    }
1432
1433    const fs_builder abld = bld.annotate("thread end");
1434    fs_inst *inst;
1435
1436    if (gs_prog_data->static_vertex_count != -1) {
1437       foreach_in_list_reverse(fs_inst, prev, &this->instructions) {
1438          if (prev->opcode == SHADER_OPCODE_URB_WRITE_SIMD8 ||
1439              prev->opcode == SHADER_OPCODE_URB_WRITE_SIMD8_MASKED ||
1440              prev->opcode == SHADER_OPCODE_URB_WRITE_SIMD8_PER_SLOT ||
1441              prev->opcode == SHADER_OPCODE_URB_WRITE_SIMD8_MASKED_PER_SLOT) {
1442             prev->eot = true;
1443
1444             /* Delete now dead instructions. */
1445             foreach_in_list_reverse_safe(exec_node, dead, &this->instructions) {
1446                if (dead == prev)
1447                   break;
1448                dead->remove();
1449             }
1450             return;
1451          } else if (prev->is_control_flow() || prev->has_side_effects()) {
1452             break;
1453          }
1454       }
1455       fs_reg hdr = abld.vgrf(BRW_REGISTER_TYPE_UD, 1);
1456       abld.MOV(hdr, fs_reg(retype(brw_vec8_grf(1, 0), BRW_REGISTER_TYPE_UD)));
1457       inst = abld.emit(SHADER_OPCODE_URB_WRITE_SIMD8, reg_undef, hdr);
1458       inst->mlen = 1;
1459    } else {
1460       fs_reg payload = abld.vgrf(BRW_REGISTER_TYPE_UD, 2);
1461       fs_reg *sources = ralloc_array(mem_ctx, fs_reg, 2);
1462       sources[0] = fs_reg(retype(brw_vec8_grf(1, 0), BRW_REGISTER_TYPE_UD));
1463       sources[1] = this->final_gs_vertex_count;
1464       abld.LOAD_PAYLOAD(payload, sources, 2, 2);
1465       inst = abld.emit(SHADER_OPCODE_URB_WRITE_SIMD8, reg_undef, payload);
1466       inst->mlen = 2;
1467    }
1468    inst->eot = true;
1469    inst->offset = 0;
1470 }
1471
1472 void
1473 fs_visitor::assign_curb_setup()
1474 {
1475    if (dispatch_width == 8) {
1476       prog_data->dispatch_grf_start_reg = payload.num_regs;
1477    } else {
1478       if (stage == MESA_SHADER_FRAGMENT) {
1479          brw_wm_prog_data *prog_data = (brw_wm_prog_data*) this->prog_data;
1480          prog_data->dispatch_grf_start_reg_16 = payload.num_regs;
1481       } else if (stage == MESA_SHADER_COMPUTE) {
1482          brw_cs_prog_data *prog_data = (brw_cs_prog_data*) this->prog_data;
1483          prog_data->dispatch_grf_start_reg_16 = payload.num_regs;
1484       } else {
1485          unreachable("Unsupported shader type!");
1486       }
1487    }
1488
1489    prog_data->curb_read_length = ALIGN(stage_prog_data->nr_params, 8) / 8;
1490
1491    /* Map the offsets in the UNIFORM file to fixed HW regs. */
1492    foreach_block_and_inst(block, fs_inst, inst, cfg) {
1493       for (unsigned int i = 0; i < inst->sources; i++) {
1494          if (inst->src[i].file == UNIFORM) {
1495             int uniform_nr = inst->src[i].nr + inst->src[i].reg_offset;
1496             int constant_nr;
1497             if (uniform_nr >= 0 && uniform_nr < (int) uniforms) {
1498                constant_nr = push_constant_loc[uniform_nr];
1499             } else {
1500                /* Section 5.11 of the OpenGL 4.1 spec says:
1501                 * "Out-of-bounds reads return undefined values, which include
1502                 *  values from other variables of the active program or zero."
1503                 * Just return the first push constant.
1504                 */
1505                constant_nr = 0;
1506             }
1507
1508             struct brw_reg brw_reg = brw_vec1_grf(payload.num_regs +
1509                                                   constant_nr / 8,
1510                                                   constant_nr % 8);
1511             brw_reg.abs = inst->src[i].abs;
1512             brw_reg.negate = inst->src[i].negate;
1513
1514             assert(inst->src[i].stride == 0);
1515             inst->src[i] = byte_offset(
1516                retype(brw_reg, inst->src[i].type),
1517                inst->src[i].subreg_offset);
1518          }
1519       }
1520    }
1521
1522    /* This may be updated in assign_urb_setup or assign_vs_urb_setup. */
1523    this->first_non_payload_grf = payload.num_regs + prog_data->curb_read_length;
1524 }
1525
1526 void
1527 fs_visitor::calculate_urb_setup()
1528 {
1529    assert(stage == MESA_SHADER_FRAGMENT);
1530    brw_wm_prog_data *prog_data = (brw_wm_prog_data*) this->prog_data;
1531    brw_wm_prog_key *key = (brw_wm_prog_key*) this->key;
1532
1533    memset(prog_data->urb_setup, -1,
1534           sizeof(prog_data->urb_setup[0]) * VARYING_SLOT_MAX);
1535
1536    int urb_next = 0;
1537    /* Figure out where each of the incoming setup attributes lands. */
1538    if (devinfo->gen >= 6) {
1539       if (_mesa_bitcount_64(nir->info.inputs_read &
1540                             BRW_FS_VARYING_INPUT_MASK) <= 16) {
1541          /* The SF/SBE pipeline stage can do arbitrary rearrangement of the
1542           * first 16 varying inputs, so we can put them wherever we want.
1543           * Just put them in order.
1544           *
1545           * This is useful because it means that (a) inputs not used by the
1546           * fragment shader won't take up valuable register space, and (b) we
1547           * won't have to recompile the fragment shader if it gets paired with
1548           * a different vertex (or geometry) shader.
1549           */
1550          for (unsigned int i = 0; i < VARYING_SLOT_MAX; i++) {
1551             if (nir->info.inputs_read & BRW_FS_VARYING_INPUT_MASK &
1552                 BITFIELD64_BIT(i)) {
1553                prog_data->urb_setup[i] = urb_next++;
1554             }
1555          }
1556       } else {
1557          bool include_vue_header =
1558             nir->info.inputs_read & (VARYING_BIT_LAYER | VARYING_BIT_VIEWPORT);
1559
1560          /* We have enough input varyings that the SF/SBE pipeline stage can't
1561           * arbitrarily rearrange them to suit our whim; we have to put them
1562           * in an order that matches the output of the previous pipeline stage
1563           * (geometry or vertex shader).
1564           */
1565          struct brw_vue_map prev_stage_vue_map;
1566          brw_compute_vue_map(devinfo, &prev_stage_vue_map,
1567                              key->input_slots_valid,
1568                              nir->info.separate_shader);
1569          int first_slot =
1570             include_vue_header ? 0 : 2 * BRW_SF_URB_ENTRY_READ_OFFSET;
1571
1572          assert(prev_stage_vue_map.num_slots <= first_slot + 32);
1573          for (int slot = first_slot; slot < prev_stage_vue_map.num_slots;
1574               slot++) {
1575             int varying = prev_stage_vue_map.slot_to_varying[slot];
1576             if (varying != BRW_VARYING_SLOT_PAD &&
1577                 (nir->info.inputs_read & BRW_FS_VARYING_INPUT_MASK &
1578                  BITFIELD64_BIT(varying))) {
1579                prog_data->urb_setup[varying] = slot - first_slot;
1580             }
1581          }
1582          urb_next = prev_stage_vue_map.num_slots - first_slot;
1583       }
1584    } else {
1585       /* FINISHME: The sf doesn't map VS->FS inputs for us very well. */
1586       for (unsigned int i = 0; i < VARYING_SLOT_MAX; i++) {
1587          /* Point size is packed into the header, not as a general attribute */
1588          if (i == VARYING_SLOT_PSIZ)
1589             continue;
1590
1591          if (key->input_slots_valid & BITFIELD64_BIT(i)) {
1592             /* The back color slot is skipped when the front color is
1593              * also written to.  In addition, some slots can be
1594              * written in the vertex shader and not read in the
1595              * fragment shader.  So the register number must always be
1596              * incremented, mapped or not.
1597              */
1598             if (_mesa_varying_slot_in_fs((gl_varying_slot) i))
1599                prog_data->urb_setup[i] = urb_next;
1600             urb_next++;
1601          }
1602       }
1603
1604       /*
1605        * It's a FS only attribute, and we did interpolation for this attribute
1606        * in SF thread. So, count it here, too.
1607        *
1608        * See compile_sf_prog() for more info.
1609        */
1610       if (nir->info.inputs_read & BITFIELD64_BIT(VARYING_SLOT_PNTC))
1611          prog_data->urb_setup[VARYING_SLOT_PNTC] = urb_next++;
1612    }
1613
1614    prog_data->num_varying_inputs = urb_next;
1615 }
1616
1617 void
1618 fs_visitor::assign_urb_setup()
1619 {
1620    assert(stage == MESA_SHADER_FRAGMENT);
1621    brw_wm_prog_data *prog_data = (brw_wm_prog_data*) this->prog_data;
1622
1623    int urb_start = payload.num_regs + prog_data->base.curb_read_length;
1624
1625    /* Offset all the urb_setup[] index by the actual position of the
1626     * setup regs, now that the location of the constants has been chosen.
1627     */
1628    foreach_block_and_inst(block, fs_inst, inst, cfg) {
1629       if (inst->opcode == FS_OPCODE_LINTERP) {
1630          assert(inst->src[1].file == FIXED_GRF);
1631          inst->src[1].nr += urb_start;
1632       }
1633
1634       if (inst->opcode == FS_OPCODE_CINTERP) {
1635          assert(inst->src[0].file == FIXED_GRF);
1636          inst->src[0].nr += urb_start;
1637       }
1638    }
1639
1640    /* Each attribute is 4 setup channels, each of which is half a reg. */
1641    this->first_non_payload_grf += prog_data->num_varying_inputs * 2;
1642 }
1643
1644 void
1645 fs_visitor::convert_attr_sources_to_hw_regs(fs_inst *inst)
1646 {
1647    for (int i = 0; i < inst->sources; i++) {
1648       if (inst->src[i].file == ATTR) {
1649          int grf = payload.num_regs +
1650                    prog_data->curb_read_length +
1651                    inst->src[i].nr +
1652                    inst->src[i].reg_offset;
1653
1654          unsigned width = inst->src[i].stride == 0 ? 1 : inst->exec_size;
1655          struct brw_reg reg =
1656             stride(byte_offset(retype(brw_vec8_grf(grf, 0), inst->src[i].type),
1657                                inst->src[i].subreg_offset),
1658                    inst->exec_size * inst->src[i].stride,
1659                    width, inst->src[i].stride);
1660          reg.abs = inst->src[i].abs;
1661          reg.negate = inst->src[i].negate;
1662
1663          inst->src[i] = reg;
1664       }
1665    }
1666 }
1667
1668 void
1669 fs_visitor::assign_vs_urb_setup()
1670 {
1671    brw_vs_prog_data *vs_prog_data = (brw_vs_prog_data *) prog_data;
1672
1673    assert(stage == MESA_SHADER_VERTEX);
1674    int count = _mesa_bitcount_64(vs_prog_data->inputs_read);
1675    if (vs_prog_data->uses_vertexid || vs_prog_data->uses_instanceid ||
1676        vs_prog_data->uses_basevertex || vs_prog_data->uses_baseinstance)
1677       count++;
1678    if (vs_prog_data->uses_drawid)
1679       count++;
1680
1681    /* Each attribute is 4 regs. */
1682    this->first_non_payload_grf += 4 * vs_prog_data->nr_attributes;
1683
1684    assert(vs_prog_data->base.urb_read_length <= 15);
1685
1686    /* Rewrite all ATTR file references to the hw grf that they land in. */
1687    foreach_block_and_inst(block, fs_inst, inst, cfg) {
1688       convert_attr_sources_to_hw_regs(inst);
1689    }
1690 }
1691
1692 void
1693 fs_visitor::assign_tes_urb_setup()
1694 {
1695    assert(stage == MESA_SHADER_TESS_EVAL);
1696
1697    brw_vue_prog_data *vue_prog_data = (brw_vue_prog_data *) prog_data;
1698
1699    first_non_payload_grf += 8 * vue_prog_data->urb_read_length;
1700
1701    /* Rewrite all ATTR file references to HW_REGs. */
1702    foreach_block_and_inst(block, fs_inst, inst, cfg) {
1703       convert_attr_sources_to_hw_regs(inst);
1704    }
1705 }
1706
1707 void
1708 fs_visitor::assign_gs_urb_setup()
1709 {
1710    assert(stage == MESA_SHADER_GEOMETRY);
1711
1712    brw_vue_prog_data *vue_prog_data = (brw_vue_prog_data *) prog_data;
1713
1714    first_non_payload_grf +=
1715       8 * vue_prog_data->urb_read_length * nir->info.gs.vertices_in;
1716
1717    foreach_block_and_inst(block, fs_inst, inst, cfg) {
1718       /* Rewrite all ATTR file references to GRFs. */
1719       convert_attr_sources_to_hw_regs(inst);
1720    }
1721 }
1722
1723
1724 /**
1725  * Split large virtual GRFs into separate components if we can.
1726  *
1727  * This is mostly duplicated with what brw_fs_vector_splitting does,
1728  * but that's really conservative because it's afraid of doing
1729  * splitting that doesn't result in real progress after the rest of
1730  * the optimization phases, which would cause infinite looping in
1731  * optimization.  We can do it once here, safely.  This also has the
1732  * opportunity to split interpolated values, or maybe even uniforms,
1733  * which we don't have at the IR level.
1734  *
1735  * We want to split, because virtual GRFs are what we register
1736  * allocate and spill (due to contiguousness requirements for some
1737  * instructions), and they're what we naturally generate in the
1738  * codegen process, but most virtual GRFs don't actually need to be
1739  * contiguous sets of GRFs.  If we split, we'll end up with reduced
1740  * live intervals and better dead code elimination and coalescing.
1741  */
1742 void
1743 fs_visitor::split_virtual_grfs()
1744 {
1745    int num_vars = this->alloc.count;
1746
1747    /* Count the total number of registers */
1748    int reg_count = 0;
1749    int vgrf_to_reg[num_vars];
1750    for (int i = 0; i < num_vars; i++) {
1751       vgrf_to_reg[i] = reg_count;
1752       reg_count += alloc.sizes[i];
1753    }
1754
1755    /* An array of "split points".  For each register slot, this indicates
1756     * if this slot can be separated from the previous slot.  Every time an
1757     * instruction uses multiple elements of a register (as a source or
1758     * destination), we mark the used slots as inseparable.  Then we go
1759     * through and split the registers into the smallest pieces we can.
1760     */
1761    bool split_points[reg_count];
1762    memset(split_points, 0, sizeof(split_points));
1763
1764    /* Mark all used registers as fully splittable */
1765    foreach_block_and_inst(block, fs_inst, inst, cfg) {
1766       if (inst->dst.file == VGRF) {
1767          int reg = vgrf_to_reg[inst->dst.nr];
1768          for (unsigned j = 1; j < this->alloc.sizes[inst->dst.nr]; j++)
1769             split_points[reg + j] = true;
1770       }
1771
1772       for (int i = 0; i < inst->sources; i++) {
1773          if (inst->src[i].file == VGRF) {
1774             int reg = vgrf_to_reg[inst->src[i].nr];
1775             for (unsigned j = 1; j < this->alloc.sizes[inst->src[i].nr]; j++)
1776                split_points[reg + j] = true;
1777          }
1778       }
1779    }
1780
1781    foreach_block_and_inst(block, fs_inst, inst, cfg) {
1782       if (inst->dst.file == VGRF) {
1783          int reg = vgrf_to_reg[inst->dst.nr] + inst->dst.reg_offset;
1784          for (int j = 1; j < inst->regs_written; j++)
1785             split_points[reg + j] = false;
1786       }
1787       for (int i = 0; i < inst->sources; i++) {
1788          if (inst->src[i].file == VGRF) {
1789             int reg = vgrf_to_reg[inst->src[i].nr] + inst->src[i].reg_offset;
1790             for (int j = 1; j < inst->regs_read(i); j++)
1791                split_points[reg + j] = false;
1792          }
1793       }
1794    }
1795
1796    int new_virtual_grf[reg_count];
1797    int new_reg_offset[reg_count];
1798
1799    int reg = 0;
1800    for (int i = 0; i < num_vars; i++) {
1801       /* The first one should always be 0 as a quick sanity check. */
1802       assert(split_points[reg] == false);
1803
1804       /* j = 0 case */
1805       new_reg_offset[reg] = 0;
1806       reg++;
1807       int offset = 1;
1808
1809       /* j > 0 case */
1810       for (unsigned j = 1; j < alloc.sizes[i]; j++) {
1811          /* If this is a split point, reset the offset to 0 and allocate a
1812           * new virtual GRF for the previous offset many registers
1813           */
1814          if (split_points[reg]) {
1815             assert(offset <= MAX_VGRF_SIZE);
1816             int grf = alloc.allocate(offset);
1817             for (int k = reg - offset; k < reg; k++)
1818                new_virtual_grf[k] = grf;
1819             offset = 0;
1820          }
1821          new_reg_offset[reg] = offset;
1822          offset++;
1823          reg++;
1824       }
1825
1826       /* The last one gets the original register number */
1827       assert(offset <= MAX_VGRF_SIZE);
1828       alloc.sizes[i] = offset;
1829       for (int k = reg - offset; k < reg; k++)
1830          new_virtual_grf[k] = i;
1831    }
1832    assert(reg == reg_count);
1833
1834    foreach_block_and_inst(block, fs_inst, inst, cfg) {
1835       if (inst->dst.file == VGRF) {
1836          reg = vgrf_to_reg[inst->dst.nr] + inst->dst.reg_offset;
1837          inst->dst.nr = new_virtual_grf[reg];
1838          inst->dst.reg_offset = new_reg_offset[reg];
1839          assert((unsigned)new_reg_offset[reg] < alloc.sizes[new_virtual_grf[reg]]);
1840       }
1841       for (int i = 0; i < inst->sources; i++) {
1842          if (inst->src[i].file == VGRF) {
1843             reg = vgrf_to_reg[inst->src[i].nr] + inst->src[i].reg_offset;
1844             inst->src[i].nr = new_virtual_grf[reg];
1845             inst->src[i].reg_offset = new_reg_offset[reg];
1846             assert((unsigned)new_reg_offset[reg] < alloc.sizes[new_virtual_grf[reg]]);
1847          }
1848       }
1849    }
1850    invalidate_live_intervals();
1851 }
1852
1853 /**
1854  * Remove unused virtual GRFs and compact the virtual_grf_* arrays.
1855  *
1856  * During code generation, we create tons of temporary variables, many of
1857  * which get immediately killed and are never used again.  Yet, in later
1858  * optimization and analysis passes, such as compute_live_intervals, we need
1859  * to loop over all the virtual GRFs.  Compacting them can save a lot of
1860  * overhead.
1861  */
1862 bool
1863 fs_visitor::compact_virtual_grfs()
1864 {
1865    bool progress = false;
1866    int remap_table[this->alloc.count];
1867    memset(remap_table, -1, sizeof(remap_table));
1868
1869    /* Mark which virtual GRFs are used. */
1870    foreach_block_and_inst(block, const fs_inst, inst, cfg) {
1871       if (inst->dst.file == VGRF)
1872          remap_table[inst->dst.nr] = 0;
1873
1874       for (int i = 0; i < inst->sources; i++) {
1875          if (inst->src[i].file == VGRF)
1876             remap_table[inst->src[i].nr] = 0;
1877       }
1878    }
1879
1880    /* Compact the GRF arrays. */
1881    int new_index = 0;
1882    for (unsigned i = 0; i < this->alloc.count; i++) {
1883       if (remap_table[i] == -1) {
1884          /* We just found an unused register.  This means that we are
1885           * actually going to compact something.
1886           */
1887          progress = true;
1888       } else {
1889          remap_table[i] = new_index;
1890          alloc.sizes[new_index] = alloc.sizes[i];
1891          invalidate_live_intervals();
1892          ++new_index;
1893       }
1894    }
1895
1896    this->alloc.count = new_index;
1897
1898    /* Patch all the instructions to use the newly renumbered registers */
1899    foreach_block_and_inst(block, fs_inst, inst, cfg) {
1900       if (inst->dst.file == VGRF)
1901          inst->dst.nr = remap_table[inst->dst.nr];
1902
1903       for (int i = 0; i < inst->sources; i++) {
1904          if (inst->src[i].file == VGRF)
1905             inst->src[i].nr = remap_table[inst->src[i].nr];
1906       }
1907    }
1908
1909    /* Patch all the references to delta_xy, since they're used in register
1910     * allocation.  If they're unused, switch them to BAD_FILE so we don't
1911     * think some random VGRF is delta_xy.
1912     */
1913    for (unsigned i = 0; i < ARRAY_SIZE(delta_xy); i++) {
1914       if (delta_xy[i].file == VGRF) {
1915          if (remap_table[delta_xy[i].nr] != -1) {
1916             delta_xy[i].nr = remap_table[delta_xy[i].nr];
1917          } else {
1918             delta_xy[i].file = BAD_FILE;
1919          }
1920       }
1921    }
1922
1923    return progress;
1924 }
1925
1926 /**
1927  * Assign UNIFORM file registers to either push constants or pull constants.
1928  *
1929  * We allow a fragment shader to have more than the specified minimum
1930  * maximum number of fragment shader uniform components (64).  If
1931  * there are too many of these, they'd fill up all of register space.
1932  * So, this will push some of them out to the pull constant buffer and
1933  * update the program to load them.
1934  */
1935 void
1936 fs_visitor::assign_constant_locations()
1937 {
1938    /* Only the first compile (SIMD8 mode) gets to decide on locations. */
1939    if (dispatch_width != 8)
1940       return;
1941
1942    bool is_live[uniforms];
1943    memset(is_live, 0, sizeof(is_live));
1944
1945    /* For each uniform slot, a value of true indicates that the given slot and
1946     * the next slot must remain contiguous.  This is used to keep us from
1947     * splitting arrays apart.
1948     */
1949    bool contiguous[uniforms];
1950    memset(contiguous, 0, sizeof(contiguous));
1951
1952    /* First, we walk through the instructions and do two things:
1953     *
1954     *  1) Figure out which uniforms are live.
1955     *
1956     *  2) Mark any indirectly used ranges of registers as contiguous.
1957     *
1958     * Note that we don't move constant-indexed accesses to arrays.  No
1959     * testing has been done of the performance impact of this choice.
1960     */
1961    foreach_block_and_inst_safe(block, fs_inst, inst, cfg) {
1962       for (int i = 0 ; i < inst->sources; i++) {
1963          if (inst->src[i].file != UNIFORM)
1964             continue;
1965
1966          int constant_nr = inst->src[i].nr + inst->src[i].reg_offset;
1967
1968          if (inst->opcode == SHADER_OPCODE_MOV_INDIRECT && i == 0) {
1969             assert(inst->src[2].ud % 4 == 0);
1970             unsigned last = constant_nr + (inst->src[2].ud / 4) - 1;
1971             assert(last < uniforms);
1972
1973             for (unsigned j = constant_nr; j < last; j++) {
1974                is_live[j] = true;
1975                contiguous[j] = true;
1976             }
1977             is_live[last] = true;
1978          } else {
1979             if (constant_nr >= 0 && constant_nr < (int) uniforms)
1980                is_live[constant_nr] = true;
1981          }
1982       }
1983    }
1984
1985    /* Only allow 16 registers (128 uniform components) as push constants.
1986     *
1987     * Just demote the end of the list.  We could probably do better
1988     * here, demoting things that are rarely used in the program first.
1989     *
1990     * If changing this value, note the limitation about total_regs in
1991     * brw_curbe.c.
1992     */
1993    const unsigned int max_push_components = 16 * 8;
1994
1995    /* We push small arrays, but no bigger than 16 floats.  This is big enough
1996     * for a vec4 but hopefully not large enough to push out other stuff.  We
1997     * should probably use a better heuristic at some point.
1998     */
1999    const unsigned int max_chunk_size = 16;
2000
2001    unsigned int num_push_constants = 0;
2002    unsigned int num_pull_constants = 0;
2003
2004    push_constant_loc = ralloc_array(mem_ctx, int, uniforms);
2005    pull_constant_loc = ralloc_array(mem_ctx, int, uniforms);
2006
2007    int chunk_start = -1;
2008    for (unsigned u = 0; u < uniforms; u++) {
2009       push_constant_loc[u] = -1;
2010       pull_constant_loc[u] = -1;
2011
2012       if (!is_live[u])
2013          continue;
2014
2015       /* This is the first live uniform in the chunk */
2016       if (chunk_start < 0)
2017          chunk_start = u;
2018
2019       /* If this element does not need to be contiguous with the next, we
2020        * split at this point and everthing between chunk_start and u forms a
2021        * single chunk.
2022        */
2023       if (!contiguous[u]) {
2024          unsigned chunk_size = u - chunk_start + 1;
2025
2026          if (num_push_constants + chunk_size <= max_push_components &&
2027              chunk_size <= max_chunk_size) {
2028             for (unsigned j = chunk_start; j <= u; j++)
2029                push_constant_loc[j] = num_push_constants++;
2030          } else {
2031             for (unsigned j = chunk_start; j <= u; j++)
2032                pull_constant_loc[j] = num_pull_constants++;
2033          }
2034
2035          chunk_start = -1;
2036       }
2037    }
2038
2039    stage_prog_data->nr_params = num_push_constants;
2040    stage_prog_data->nr_pull_params = num_pull_constants;
2041
2042    /* Up until now, the param[] array has been indexed by reg + reg_offset
2043     * of UNIFORM registers.  Move pull constants into pull_param[] and
2044     * condense param[] to only contain the uniforms we chose to push.
2045     *
2046     * NOTE: Because we are condensing the params[] array, we know that
2047     * push_constant_loc[i] <= i and we can do it in one smooth loop without
2048     * having to make a copy.
2049     */
2050    for (unsigned int i = 0; i < uniforms; i++) {
2051       const gl_constant_value *value = stage_prog_data->param[i];
2052
2053       if (pull_constant_loc[i] != -1) {
2054          stage_prog_data->pull_param[pull_constant_loc[i]] = value;
2055       } else if (push_constant_loc[i] != -1) {
2056          stage_prog_data->param[push_constant_loc[i]] = value;
2057       }
2058    }
2059 }
2060
2061 /**
2062  * Replace UNIFORM register file access with either UNIFORM_PULL_CONSTANT_LOAD
2063  * or VARYING_PULL_CONSTANT_LOAD instructions which load values into VGRFs.
2064  */
2065 void
2066 fs_visitor::lower_constant_loads()
2067 {
2068    const unsigned index = stage_prog_data->binding_table.pull_constants_start;
2069
2070    foreach_block_and_inst_safe (block, fs_inst, inst, cfg) {
2071       /* Set up the annotation tracking for new generated instructions. */
2072       const fs_builder ibld(this, block, inst);
2073
2074       for (int i = 0; i < inst->sources; i++) {
2075          if (inst->src[i].file != UNIFORM)
2076             continue;
2077
2078          /* We'll handle this case later */
2079          if (inst->opcode == SHADER_OPCODE_MOV_INDIRECT && i == 0)
2080             continue;
2081
2082          unsigned location = inst->src[i].nr + inst->src[i].reg_offset;
2083          if (location >= uniforms)
2084             continue; /* Out of bounds access */
2085
2086          int pull_index = pull_constant_loc[location];
2087
2088          if (pull_index == -1)
2089             continue;
2090
2091          assert(inst->src[i].stride == 0);
2092
2093          fs_reg dst = vgrf(glsl_type::float_type);
2094          const fs_builder ubld = ibld.exec_all().group(8, 0);
2095          struct brw_reg offset = brw_imm_ud((unsigned)(pull_index * 4) & ~15);
2096          ubld.emit(FS_OPCODE_UNIFORM_PULL_CONSTANT_LOAD,
2097                    dst, brw_imm_ud(index), offset);
2098
2099          /* Rewrite the instruction to use the temporary VGRF. */
2100          inst->src[i].file = VGRF;
2101          inst->src[i].nr = dst.nr;
2102          inst->src[i].reg_offset = 0;
2103          inst->src[i].set_smear(pull_index & 3);
2104
2105          brw_mark_surface_used(prog_data, index);
2106       }
2107
2108       if (inst->opcode == SHADER_OPCODE_MOV_INDIRECT &&
2109           inst->src[0].file == UNIFORM) {
2110
2111          unsigned location = inst->src[0].nr + inst->src[0].reg_offset;
2112          if (location >= uniforms)
2113             continue; /* Out of bounds access */
2114
2115          int pull_index = pull_constant_loc[location];
2116
2117          if (pull_index == -1)
2118             continue;
2119
2120          VARYING_PULL_CONSTANT_LOAD(ibld, inst->dst,
2121                                     brw_imm_ud(index),
2122                                     inst->src[1],
2123                                     pull_index * 4);
2124          inst->remove(block);
2125
2126          brw_mark_surface_used(prog_data, index);
2127       }
2128    }
2129    invalidate_live_intervals();
2130 }
2131
2132 bool
2133 fs_visitor::opt_algebraic()
2134 {
2135    bool progress = false;
2136
2137    foreach_block_and_inst(block, fs_inst, inst, cfg) {
2138       switch (inst->opcode) {
2139       case BRW_OPCODE_MOV:
2140          if (inst->src[0].file != IMM)
2141             break;
2142
2143          if (inst->saturate) {
2144             if (inst->dst.type != inst->src[0].type)
2145                assert(!"unimplemented: saturate mixed types");
2146
2147             if (brw_saturate_immediate(inst->dst.type,
2148                                        &inst->src[0].as_brw_reg())) {
2149                inst->saturate = false;
2150                progress = true;
2151             }
2152          }
2153          break;
2154
2155       case BRW_OPCODE_MUL:
2156          if (inst->src[1].file != IMM)
2157             continue;
2158
2159          /* a * 1.0 = a */
2160          if (inst->src[1].is_one()) {
2161             inst->opcode = BRW_OPCODE_MOV;
2162             inst->src[1] = reg_undef;
2163             progress = true;
2164             break;
2165          }
2166
2167          /* a * -1.0 = -a */
2168          if (inst->src[1].is_negative_one()) {
2169             inst->opcode = BRW_OPCODE_MOV;
2170             inst->src[0].negate = !inst->src[0].negate;
2171             inst->src[1] = reg_undef;
2172             progress = true;
2173             break;
2174          }
2175
2176          /* a * 0.0 = 0.0 */
2177          if (inst->src[1].is_zero()) {
2178             inst->opcode = BRW_OPCODE_MOV;
2179             inst->src[0] = inst->src[1];
2180             inst->src[1] = reg_undef;
2181             progress = true;
2182             break;
2183          }
2184
2185          if (inst->src[0].file == IMM) {
2186             assert(inst->src[0].type == BRW_REGISTER_TYPE_F);
2187             inst->opcode = BRW_OPCODE_MOV;
2188             inst->src[0].f *= inst->src[1].f;
2189             inst->src[1] = reg_undef;
2190             progress = true;
2191             break;
2192          }
2193          break;
2194       case BRW_OPCODE_ADD:
2195          if (inst->src[1].file != IMM)
2196             continue;
2197
2198          /* a + 0.0 = a */
2199          if (inst->src[1].is_zero()) {
2200             inst->opcode = BRW_OPCODE_MOV;
2201             inst->src[1] = reg_undef;
2202             progress = true;
2203             break;
2204          }
2205
2206          if (inst->src[0].file == IMM) {
2207             assert(inst->src[0].type == BRW_REGISTER_TYPE_F);
2208             inst->opcode = BRW_OPCODE_MOV;
2209             inst->src[0].f += inst->src[1].f;
2210             inst->src[1] = reg_undef;
2211             progress = true;
2212             break;
2213          }
2214          break;
2215       case BRW_OPCODE_OR:
2216          if (inst->src[0].equals(inst->src[1])) {
2217             inst->opcode = BRW_OPCODE_MOV;
2218             inst->src[1] = reg_undef;
2219             progress = true;
2220             break;
2221          }
2222          break;
2223       case BRW_OPCODE_LRP:
2224          if (inst->src[1].equals(inst->src[2])) {
2225             inst->opcode = BRW_OPCODE_MOV;
2226             inst->src[0] = inst->src[1];
2227             inst->src[1] = reg_undef;
2228             inst->src[2] = reg_undef;
2229             progress = true;
2230             break;
2231          }
2232          break;
2233       case BRW_OPCODE_CMP:
2234          if (inst->conditional_mod == BRW_CONDITIONAL_GE &&
2235              inst->src[0].abs &&
2236              inst->src[0].negate &&
2237              inst->src[1].is_zero()) {
2238             inst->src[0].abs = false;
2239             inst->src[0].negate = false;
2240             inst->conditional_mod = BRW_CONDITIONAL_Z;
2241             progress = true;
2242             break;
2243          }
2244          break;
2245       case BRW_OPCODE_SEL:
2246          if (inst->src[0].equals(inst->src[1])) {
2247             inst->opcode = BRW_OPCODE_MOV;
2248             inst->src[1] = reg_undef;
2249             inst->predicate = BRW_PREDICATE_NONE;
2250             inst->predicate_inverse = false;
2251             progress = true;
2252          } else if (inst->saturate && inst->src[1].file == IMM) {
2253             switch (inst->conditional_mod) {
2254             case BRW_CONDITIONAL_LE:
2255             case BRW_CONDITIONAL_L:
2256                switch (inst->src[1].type) {
2257                case BRW_REGISTER_TYPE_F:
2258                   if (inst->src[1].f >= 1.0f) {
2259                      inst->opcode = BRW_OPCODE_MOV;
2260                      inst->src[1] = reg_undef;
2261                      inst->conditional_mod = BRW_CONDITIONAL_NONE;
2262                      progress = true;
2263                   }
2264                   break;
2265                default:
2266                   break;
2267                }
2268                break;
2269             case BRW_CONDITIONAL_GE:
2270             case BRW_CONDITIONAL_G:
2271                switch (inst->src[1].type) {
2272                case BRW_REGISTER_TYPE_F:
2273                   if (inst->src[1].f <= 0.0f) {
2274                      inst->opcode = BRW_OPCODE_MOV;
2275                      inst->src[1] = reg_undef;
2276                      inst->conditional_mod = BRW_CONDITIONAL_NONE;
2277                      progress = true;
2278                   }
2279                   break;
2280                default:
2281                   break;
2282                }
2283             default:
2284                break;
2285             }
2286          }
2287          break;
2288       case BRW_OPCODE_MAD:
2289          if (inst->src[1].is_zero() || inst->src[2].is_zero()) {
2290             inst->opcode = BRW_OPCODE_MOV;
2291             inst->src[1] = reg_undef;
2292             inst->src[2] = reg_undef;
2293             progress = true;
2294          } else if (inst->src[0].is_zero()) {
2295             inst->opcode = BRW_OPCODE_MUL;
2296             inst->src[0] = inst->src[2];
2297             inst->src[2] = reg_undef;
2298             progress = true;
2299          } else if (inst->src[1].is_one()) {
2300             inst->opcode = BRW_OPCODE_ADD;
2301             inst->src[1] = inst->src[2];
2302             inst->src[2] = reg_undef;
2303             progress = true;
2304          } else if (inst->src[2].is_one()) {
2305             inst->opcode = BRW_OPCODE_ADD;
2306             inst->src[2] = reg_undef;
2307             progress = true;
2308          } else if (inst->src[1].file == IMM && inst->src[2].file == IMM) {
2309             inst->opcode = BRW_OPCODE_ADD;
2310             inst->src[1].f *= inst->src[2].f;
2311             inst->src[2] = reg_undef;
2312             progress = true;
2313          }
2314          break;
2315       case SHADER_OPCODE_RCP: {
2316          fs_inst *prev = (fs_inst *)inst->prev;
2317          if (prev->opcode == SHADER_OPCODE_SQRT) {
2318             if (inst->src[0].equals(prev->dst)) {
2319                inst->opcode = SHADER_OPCODE_RSQ;
2320                inst->src[0] = prev->src[0];
2321                progress = true;
2322             }
2323          }
2324          break;
2325       }
2326       case SHADER_OPCODE_BROADCAST:
2327          if (is_uniform(inst->src[0])) {
2328             inst->opcode = BRW_OPCODE_MOV;
2329             inst->sources = 1;
2330             inst->force_writemask_all = true;
2331             progress = true;
2332          } else if (inst->src[1].file == IMM) {
2333             inst->opcode = BRW_OPCODE_MOV;
2334             inst->src[0] = component(inst->src[0],
2335                                      inst->src[1].ud);
2336             inst->sources = 1;
2337             inst->force_writemask_all = true;
2338             progress = true;
2339          }
2340          break;
2341
2342       default:
2343          break;
2344       }
2345
2346       /* Swap if src[0] is immediate. */
2347       if (progress && inst->is_commutative()) {
2348          if (inst->src[0].file == IMM) {
2349             fs_reg tmp = inst->src[1];
2350             inst->src[1] = inst->src[0];
2351             inst->src[0] = tmp;
2352          }
2353       }
2354    }
2355    return progress;
2356 }
2357
2358 /**
2359  * Optimize sample messages that have constant zero values for the trailing
2360  * texture coordinates. We can just reduce the message length for these
2361  * instructions instead of reserving a register for it. Trailing parameters
2362  * that aren't sent default to zero anyway. This will cause the dead code
2363  * eliminator to remove the MOV instruction that would otherwise be emitted to
2364  * set up the zero value.
2365  */
2366 bool
2367 fs_visitor::opt_zero_samples()
2368 {
2369    /* Gen4 infers the texturing opcode based on the message length so we can't
2370     * change it.
2371     */
2372    if (devinfo->gen < 5)
2373       return false;
2374
2375    bool progress = false;
2376
2377    foreach_block_and_inst(block, fs_inst, inst, cfg) {
2378       if (!inst->is_tex())
2379          continue;
2380
2381       fs_inst *load_payload = (fs_inst *) inst->prev;
2382
2383       if (load_payload->is_head_sentinel() ||
2384           load_payload->opcode != SHADER_OPCODE_LOAD_PAYLOAD)
2385          continue;
2386
2387       /* We don't want to remove the message header or the first parameter.
2388        * Removing the first parameter is not allowed, see the Haswell PRM
2389        * volume 7, page 149:
2390        *
2391        *     "Parameter 0 is required except for the sampleinfo message, which
2392        *      has no parameter 0"
2393        */
2394       while (inst->mlen > inst->header_size + inst->exec_size / 8 &&
2395              load_payload->src[(inst->mlen - inst->header_size) /
2396                                (inst->exec_size / 8) +
2397                                inst->header_size - 1].is_zero()) {
2398          inst->mlen -= inst->exec_size / 8;
2399          progress = true;
2400       }
2401    }
2402
2403    if (progress)
2404       invalidate_live_intervals();
2405
2406    return progress;
2407 }
2408
2409 /**
2410  * Optimize sample messages which are followed by the final RT write.
2411  *
2412  * CHV, and GEN9+ can mark a texturing SEND instruction with EOT to have its
2413  * results sent directly to the framebuffer, bypassing the EU.  Recognize the
2414  * final texturing results copied to the framebuffer write payload and modify
2415  * them to write to the framebuffer directly.
2416  */
2417 bool
2418 fs_visitor::opt_sampler_eot()
2419 {
2420    brw_wm_prog_key *key = (brw_wm_prog_key*) this->key;
2421
2422    if (stage != MESA_SHADER_FRAGMENT)
2423       return false;
2424
2425    if (devinfo->gen < 9 && !devinfo->is_cherryview)
2426       return false;
2427
2428    /* FINISHME: It should be possible to implement this optimization when there
2429     * are multiple drawbuffers.
2430     */
2431    if (key->nr_color_regions != 1)
2432       return false;
2433
2434    /* Look for a texturing instruction immediately before the final FB_WRITE. */
2435    bblock_t *block = cfg->blocks[cfg->num_blocks - 1];
2436    fs_inst *fb_write = (fs_inst *)block->end();
2437    assert(fb_write->eot);
2438    assert(fb_write->opcode == FS_OPCODE_FB_WRITE);
2439
2440    fs_inst *tex_inst = (fs_inst *) fb_write->prev;
2441
2442    /* There wasn't one; nothing to do. */
2443    if (unlikely(tex_inst->is_head_sentinel()) || !tex_inst->is_tex())
2444       return false;
2445
2446    /* 3D Sampler » Messages » Message Format
2447     *
2448     * “Response Length of zero is allowed on all SIMD8* and SIMD16* sampler
2449     *  messages except sample+killpix, resinfo, sampleinfo, LOD, and gather4*”
2450     */
2451    if (tex_inst->opcode == SHADER_OPCODE_TXS ||
2452        tex_inst->opcode == SHADER_OPCODE_SAMPLEINFO ||
2453        tex_inst->opcode == SHADER_OPCODE_LOD ||
2454        tex_inst->opcode == SHADER_OPCODE_TG4 ||
2455        tex_inst->opcode == SHADER_OPCODE_TG4_OFFSET)
2456       return false;
2457
2458    /* If there's no header present, we need to munge the LOAD_PAYLOAD as well.
2459     * It's very likely to be the previous instruction.
2460     */
2461    fs_inst *load_payload = (fs_inst *) tex_inst->prev;
2462    if (load_payload->is_head_sentinel() ||
2463        load_payload->opcode != SHADER_OPCODE_LOAD_PAYLOAD)
2464       return false;
2465
2466    assert(!tex_inst->eot); /* We can't get here twice */
2467    assert((tex_inst->offset & (0xff << 24)) == 0);
2468
2469    const fs_builder ibld(this, block, tex_inst);
2470
2471    tex_inst->offset |= fb_write->target << 24;
2472    tex_inst->eot = true;
2473    tex_inst->dst = ibld.null_reg_ud();
2474    fb_write->remove(cfg->blocks[cfg->num_blocks - 1]);
2475
2476    /* If a header is present, marking the eot is sufficient. Otherwise, we need
2477     * to create a new LOAD_PAYLOAD command with the same sources and a space
2478     * saved for the header. Using a new destination register not only makes sure
2479     * we have enough space, but it will make sure the dead code eliminator kills
2480     * the instruction that this will replace.
2481     */
2482    if (tex_inst->header_size != 0)
2483       return true;
2484
2485    fs_reg send_header = ibld.vgrf(BRW_REGISTER_TYPE_F,
2486                                   load_payload->sources + 1);
2487    fs_reg *new_sources =
2488       ralloc_array(mem_ctx, fs_reg, load_payload->sources + 1);
2489
2490    new_sources[0] = fs_reg();
2491    for (int i = 0; i < load_payload->sources; i++)
2492       new_sources[i+1] = load_payload->src[i];
2493
2494    /* The LOAD_PAYLOAD helper seems like the obvious choice here. However, it
2495     * requires a lot of information about the sources to appropriately figure
2496     * out the number of registers needed to be used. Given this stage in our
2497     * optimization, we may not have the appropriate GRFs required by
2498     * LOAD_PAYLOAD at this point (copy propagation). Therefore, we need to
2499     * manually emit the instruction.
2500     */
2501    fs_inst *new_load_payload = new(mem_ctx) fs_inst(SHADER_OPCODE_LOAD_PAYLOAD,
2502                                                     load_payload->exec_size,
2503                                                     send_header,
2504                                                     new_sources,
2505                                                     load_payload->sources + 1);
2506
2507    new_load_payload->regs_written = load_payload->regs_written + 1;
2508    new_load_payload->header_size = 1;
2509    tex_inst->mlen++;
2510    tex_inst->header_size = 1;
2511    tex_inst->insert_before(cfg->blocks[cfg->num_blocks - 1], new_load_payload);
2512    tex_inst->src[0] = send_header;
2513
2514    return true;
2515 }
2516
2517 bool
2518 fs_visitor::opt_register_renaming()
2519 {
2520    bool progress = false;
2521    int depth = 0;
2522
2523    int remap[alloc.count];
2524    memset(remap, -1, sizeof(int) * alloc.count);
2525
2526    foreach_block_and_inst(block, fs_inst, inst, cfg) {
2527       if (inst->opcode == BRW_OPCODE_IF || inst->opcode == BRW_OPCODE_DO) {
2528          depth++;
2529       } else if (inst->opcode == BRW_OPCODE_ENDIF ||
2530                  inst->opcode == BRW_OPCODE_WHILE) {
2531          depth--;
2532       }
2533
2534       /* Rewrite instruction sources. */
2535       for (int i = 0; i < inst->sources; i++) {
2536          if (inst->src[i].file == VGRF &&
2537              remap[inst->src[i].nr] != -1 &&
2538              remap[inst->src[i].nr] != inst->src[i].nr) {
2539             inst->src[i].nr = remap[inst->src[i].nr];
2540             progress = true;
2541          }
2542       }
2543
2544       const int dst = inst->dst.nr;
2545
2546       if (depth == 0 &&
2547           inst->dst.file == VGRF &&
2548           alloc.sizes[inst->dst.nr] == inst->exec_size / 8 &&
2549           !inst->is_partial_write()) {
2550          if (remap[dst] == -1) {
2551             remap[dst] = dst;
2552          } else {
2553             remap[dst] = alloc.allocate(inst->exec_size / 8);
2554             inst->dst.nr = remap[dst];
2555             progress = true;
2556          }
2557       } else if (inst->dst.file == VGRF &&
2558                  remap[dst] != -1 &&
2559                  remap[dst] != dst) {
2560          inst->dst.nr = remap[dst];
2561          progress = true;
2562       }
2563    }
2564
2565    if (progress) {
2566       invalidate_live_intervals();
2567
2568       for (unsigned i = 0; i < ARRAY_SIZE(delta_xy); i++) {
2569          if (delta_xy[i].file == VGRF && remap[delta_xy[i].nr] != -1) {
2570             delta_xy[i].nr = remap[delta_xy[i].nr];
2571          }
2572       }
2573    }
2574
2575    return progress;
2576 }
2577
2578 /**
2579  * Remove redundant or useless discard jumps.
2580  *
2581  * For example, we can eliminate jumps in the following sequence:
2582  *
2583  * discard-jump       (redundant with the next jump)
2584  * discard-jump       (useless; jumps to the next instruction)
2585  * placeholder-halt
2586  */
2587 bool
2588 fs_visitor::opt_redundant_discard_jumps()
2589 {
2590    bool progress = false;
2591
2592    bblock_t *last_bblock = cfg->blocks[cfg->num_blocks - 1];
2593
2594    fs_inst *placeholder_halt = NULL;
2595    foreach_inst_in_block_reverse(fs_inst, inst, last_bblock) {
2596       if (inst->opcode == FS_OPCODE_PLACEHOLDER_HALT) {
2597          placeholder_halt = inst;
2598          break;
2599       }
2600    }
2601
2602    if (!placeholder_halt)
2603       return false;
2604
2605    /* Delete any HALTs immediately before the placeholder halt. */
2606    for (fs_inst *prev = (fs_inst *) placeholder_halt->prev;
2607         !prev->is_head_sentinel() && prev->opcode == FS_OPCODE_DISCARD_JUMP;
2608         prev = (fs_inst *) placeholder_halt->prev) {
2609       prev->remove(last_bblock);
2610       progress = true;
2611    }
2612
2613    if (progress)
2614       invalidate_live_intervals();
2615
2616    return progress;
2617 }
2618
2619 bool
2620 fs_visitor::compute_to_mrf()
2621 {
2622    bool progress = false;
2623    int next_ip = 0;
2624
2625    /* No MRFs on Gen >= 7. */
2626    if (devinfo->gen >= 7)
2627       return false;
2628
2629    calculate_live_intervals();
2630
2631    foreach_block_and_inst_safe(block, fs_inst, inst, cfg) {
2632       int ip = next_ip;
2633       next_ip++;
2634
2635       if (inst->opcode != BRW_OPCODE_MOV ||
2636           inst->is_partial_write() ||
2637           inst->dst.file != MRF || inst->src[0].file != VGRF ||
2638           inst->dst.type != inst->src[0].type ||
2639           inst->src[0].abs || inst->src[0].negate ||
2640           !inst->src[0].is_contiguous() ||
2641           inst->src[0].subreg_offset)
2642          continue;
2643
2644       /* Work out which hardware MRF registers are written by this
2645        * instruction.
2646        */
2647       int mrf_low = inst->dst.nr & ~BRW_MRF_COMPR4;
2648       int mrf_high;
2649       if (inst->dst.nr & BRW_MRF_COMPR4) {
2650          mrf_high = mrf_low + 4;
2651       } else if (inst->exec_size == 16) {
2652          mrf_high = mrf_low + 1;
2653       } else {
2654          mrf_high = mrf_low;
2655       }
2656
2657       /* Can't compute-to-MRF this GRF if someone else was going to
2658        * read it later.
2659        */
2660       if (this->virtual_grf_end[inst->src[0].nr] > ip)
2661          continue;
2662
2663       /* Found a move of a GRF to a MRF.  Let's see if we can go
2664        * rewrite the thing that made this GRF to write into the MRF.
2665        */
2666       foreach_inst_in_block_reverse_starting_from(fs_inst, scan_inst, inst) {
2667          if (scan_inst->dst.file == VGRF &&
2668             scan_inst->dst.nr == inst->src[0].nr) {
2669             /* Found the last thing to write our reg we want to turn
2670              * into a compute-to-MRF.
2671              */
2672
2673             /* If this one instruction didn't populate all the
2674              * channels, bail.  We might be able to rewrite everything
2675              * that writes that reg, but it would require smarter
2676              * tracking to delay the rewriting until complete success.
2677              */
2678             if (scan_inst->is_partial_write())
2679                break;
2680
2681             /* Things returning more than one register would need us to
2682              * understand coalescing out more than one MOV at a time.
2683              */
2684             if (scan_inst->regs_written > scan_inst->exec_size / 8)
2685                break;
2686
2687             /* SEND instructions can't have MRF as a destination. */
2688             if (scan_inst->mlen)
2689                break;
2690
2691             if (devinfo->gen == 6) {
2692                /* gen6 math instructions must have the destination be
2693                 * GRF, so no compute-to-MRF for them.
2694                 */
2695                if (scan_inst->is_math()) {
2696                   break;
2697                }
2698             }
2699
2700             if (scan_inst->dst.reg_offset == inst->src[0].reg_offset) {
2701                /* Found the creator of our MRF's source value. */
2702                scan_inst->dst.file = MRF;
2703                scan_inst->dst.nr = inst->dst.nr;
2704                scan_inst->saturate |= inst->saturate;
2705                inst->remove(block);
2706                progress = true;
2707             }
2708             break;
2709          }
2710
2711          /* We don't handle control flow here.  Most computation of
2712           * values that end up in MRFs are shortly before the MRF
2713           * write anyway.
2714           */
2715          if (block->start() == scan_inst)
2716             break;
2717
2718          /* You can't read from an MRF, so if someone else reads our
2719           * MRF's source GRF that we wanted to rewrite, that stops us.
2720           */
2721          bool interfered = false;
2722          for (int i = 0; i < scan_inst->sources; i++) {
2723             if (scan_inst->src[i].file == VGRF &&
2724                 scan_inst->src[i].nr == inst->src[0].nr &&
2725                 scan_inst->src[i].reg_offset == inst->src[0].reg_offset) {
2726                interfered = true;
2727             }
2728          }
2729          if (interfered)
2730             break;
2731
2732          if (scan_inst->dst.file == MRF) {
2733             /* If somebody else writes our MRF here, we can't
2734              * compute-to-MRF before that.
2735              */
2736             int scan_mrf_low = scan_inst->dst.nr & ~BRW_MRF_COMPR4;
2737             int scan_mrf_high;
2738
2739             if (scan_inst->dst.nr & BRW_MRF_COMPR4) {
2740                scan_mrf_high = scan_mrf_low + 4;
2741             } else if (scan_inst->exec_size == 16) {
2742                scan_mrf_high = scan_mrf_low + 1;
2743             } else {
2744                scan_mrf_high = scan_mrf_low;
2745             }
2746
2747             if (mrf_low == scan_mrf_low ||
2748                 mrf_low == scan_mrf_high ||
2749                 mrf_high == scan_mrf_low ||
2750                 mrf_high == scan_mrf_high) {
2751                break;
2752             }
2753          }
2754
2755          if (scan_inst->mlen > 0 && scan_inst->base_mrf != -1) {
2756             /* Found a SEND instruction, which means that there are
2757              * live values in MRFs from base_mrf to base_mrf +
2758              * scan_inst->mlen - 1.  Don't go pushing our MRF write up
2759              * above it.
2760              */
2761             if (mrf_low >= scan_inst->base_mrf &&
2762                 mrf_low < scan_inst->base_mrf + scan_inst->mlen) {
2763                break;
2764             }
2765             if (mrf_high >= scan_inst->base_mrf &&
2766                 mrf_high < scan_inst->base_mrf + scan_inst->mlen) {
2767                break;
2768             }
2769          }
2770       }
2771    }
2772
2773    if (progress)
2774       invalidate_live_intervals();
2775
2776    return progress;
2777 }
2778
2779 /**
2780  * Eliminate FIND_LIVE_CHANNEL instructions occurring outside any control
2781  * flow.  We could probably do better here with some form of divergence
2782  * analysis.
2783  */
2784 bool
2785 fs_visitor::eliminate_find_live_channel()
2786 {
2787    bool progress = false;
2788    unsigned depth = 0;
2789
2790    foreach_block_and_inst_safe(block, fs_inst, inst, cfg) {
2791       switch (inst->opcode) {
2792       case BRW_OPCODE_IF:
2793       case BRW_OPCODE_DO:
2794          depth++;
2795          break;
2796
2797       case BRW_OPCODE_ENDIF:
2798       case BRW_OPCODE_WHILE:
2799          depth--;
2800          break;
2801
2802       case FS_OPCODE_DISCARD_JUMP:
2803          /* This can potentially make control flow non-uniform until the end
2804           * of the program.
2805           */
2806          return progress;
2807
2808       case SHADER_OPCODE_FIND_LIVE_CHANNEL:
2809          if (depth == 0) {
2810             inst->opcode = BRW_OPCODE_MOV;
2811             inst->src[0] = brw_imm_ud(0u);
2812             inst->sources = 1;
2813             inst->force_writemask_all = true;
2814             progress = true;
2815          }
2816          break;
2817
2818       default:
2819          break;
2820       }
2821    }
2822
2823    return progress;
2824 }
2825
2826 /**
2827  * Once we've generated code, try to convert normal FS_OPCODE_FB_WRITE
2828  * instructions to FS_OPCODE_REP_FB_WRITE.
2829  */
2830 void
2831 fs_visitor::emit_repclear_shader()
2832 {
2833    brw_wm_prog_key *key = (brw_wm_prog_key*) this->key;
2834    int base_mrf = 1;
2835    int color_mrf = base_mrf + 2;
2836    fs_inst *mov;
2837
2838    if (uniforms == 1) {
2839       mov = bld.exec_all().group(4, 0)
2840                .MOV(brw_message_reg(color_mrf),
2841                     fs_reg(UNIFORM, 0, BRW_REGISTER_TYPE_F));
2842    } else {
2843       struct brw_reg reg =
2844          brw_reg(BRW_GENERAL_REGISTER_FILE,
2845                  2, 3, 0, 0, BRW_REGISTER_TYPE_F,
2846                  BRW_VERTICAL_STRIDE_8,
2847                  BRW_WIDTH_2,
2848                  BRW_HORIZONTAL_STRIDE_4, BRW_SWIZZLE_XYZW, WRITEMASK_XYZW);
2849
2850       mov = bld.exec_all().group(4, 0)
2851                .MOV(vec4(brw_message_reg(color_mrf)), fs_reg(reg));
2852    }
2853
2854    fs_inst *write;
2855    if (key->nr_color_regions == 1) {
2856       write = bld.emit(FS_OPCODE_REP_FB_WRITE);
2857       write->saturate = key->clamp_fragment_color;
2858       write->base_mrf = color_mrf;
2859       write->target = 0;
2860       write->header_size = 0;
2861       write->mlen = 1;
2862    } else {
2863       assume(key->nr_color_regions > 0);
2864       for (int i = 0; i < key->nr_color_regions; ++i) {
2865          write = bld.emit(FS_OPCODE_REP_FB_WRITE);
2866          write->saturate = key->clamp_fragment_color;
2867          write->base_mrf = base_mrf;
2868          write->target = i;
2869          write->header_size = 2;
2870          write->mlen = 3;
2871       }
2872    }
2873    write->eot = true;
2874
2875    calculate_cfg();
2876
2877    assign_constant_locations();
2878    assign_curb_setup();
2879
2880    /* Now that we have the uniform assigned, go ahead and force it to a vec4. */
2881    if (uniforms == 1) {
2882       assert(mov->src[0].file == FIXED_GRF);
2883       mov->src[0] = brw_vec4_grf(mov->src[0].nr, 0);
2884    }
2885 }
2886
2887 /**
2888  * Walks through basic blocks, looking for repeated MRF writes and
2889  * removing the later ones.
2890  */
2891 bool
2892 fs_visitor::remove_duplicate_mrf_writes()
2893 {
2894    fs_inst *last_mrf_move[BRW_MAX_MRF(devinfo->gen)];
2895    bool progress = false;
2896
2897    /* Need to update the MRF tracking for compressed instructions. */
2898    if (dispatch_width == 16)
2899       return false;
2900
2901    memset(last_mrf_move, 0, sizeof(last_mrf_move));
2902
2903    foreach_block_and_inst_safe (block, fs_inst, inst, cfg) {
2904       if (inst->is_control_flow()) {
2905          memset(last_mrf_move, 0, sizeof(last_mrf_move));
2906       }
2907
2908       if (inst->opcode == BRW_OPCODE_MOV &&
2909           inst->dst.file == MRF) {
2910          fs_inst *prev_inst = last_mrf_move[inst->dst.nr];
2911          if (prev_inst && inst->equals(prev_inst)) {
2912             inst->remove(block);
2913             progress = true;
2914             continue;
2915          }
2916       }
2917
2918       /* Clear out the last-write records for MRFs that were overwritten. */
2919       if (inst->dst.file == MRF) {
2920          last_mrf_move[inst->dst.nr] = NULL;
2921       }
2922
2923       if (inst->mlen > 0 && inst->base_mrf != -1) {
2924          /* Found a SEND instruction, which will include two or fewer
2925           * implied MRF writes.  We could do better here.
2926           */
2927          for (int i = 0; i < implied_mrf_writes(inst); i++) {
2928             last_mrf_move[inst->base_mrf + i] = NULL;
2929          }
2930       }
2931
2932       /* Clear out any MRF move records whose sources got overwritten. */
2933       if (inst->dst.file == VGRF) {
2934          for (unsigned int i = 0; i < ARRAY_SIZE(last_mrf_move); i++) {
2935             if (last_mrf_move[i] &&
2936                 last_mrf_move[i]->src[0].nr == inst->dst.nr) {
2937                last_mrf_move[i] = NULL;
2938             }
2939          }
2940       }
2941
2942       if (inst->opcode == BRW_OPCODE_MOV &&
2943           inst->dst.file == MRF &&
2944           inst->src[0].file == VGRF &&
2945           !inst->is_partial_write()) {
2946          last_mrf_move[inst->dst.nr] = inst;
2947       }
2948    }
2949
2950    if (progress)
2951       invalidate_live_intervals();
2952
2953    return progress;
2954 }
2955
2956 static void
2957 clear_deps_for_inst_src(fs_inst *inst, bool *deps, int first_grf, int grf_len)
2958 {
2959    /* Clear the flag for registers that actually got read (as expected). */
2960    for (int i = 0; i < inst->sources; i++) {
2961       int grf;
2962       if (inst->src[i].file == VGRF || inst->src[i].file == FIXED_GRF) {
2963          grf = inst->src[i].nr;
2964       } else {
2965          continue;
2966       }
2967
2968       if (grf >= first_grf &&
2969           grf < first_grf + grf_len) {
2970          deps[grf - first_grf] = false;
2971          if (inst->exec_size == 16)
2972             deps[grf - first_grf + 1] = false;
2973       }
2974    }
2975 }
2976
2977 /**
2978  * Implements this workaround for the original 965:
2979  *
2980  *     "[DevBW, DevCL] Implementation Restrictions: As the hardware does not
2981  *      check for post destination dependencies on this instruction, software
2982  *      must ensure that there is no destination hazard for the case of ‘write
2983  *      followed by a posted write’ shown in the following example.
2984  *
2985  *      1. mov r3 0
2986  *      2. send r3.xy <rest of send instruction>
2987  *      3. mov r2 r3
2988  *
2989  *      Due to no post-destination dependency check on the ‘send’, the above
2990  *      code sequence could have two instructions (1 and 2) in flight at the
2991  *      same time that both consider ‘r3’ as the target of their final writes.
2992  */
2993 void
2994 fs_visitor::insert_gen4_pre_send_dependency_workarounds(bblock_t *block,
2995                                                         fs_inst *inst)
2996 {
2997    int write_len = inst->regs_written;
2998    int first_write_grf = inst->dst.nr;
2999    bool needs_dep[BRW_MAX_MRF(devinfo->gen)];
3000    assert(write_len < (int)sizeof(needs_dep) - 1);
3001
3002    memset(needs_dep, false, sizeof(needs_dep));
3003    memset(needs_dep, true, write_len);
3004
3005    clear_deps_for_inst_src(inst, needs_dep, first_write_grf, write_len);
3006
3007    /* Walk backwards looking for writes to registers we're writing which
3008     * aren't read since being written.  If we hit the start of the program,
3009     * we assume that there are no outstanding dependencies on entry to the
3010     * program.
3011     */
3012    foreach_inst_in_block_reverse_starting_from(fs_inst, scan_inst, inst) {
3013       /* If we hit control flow, assume that there *are* outstanding
3014        * dependencies, and force their cleanup before our instruction.
3015        */
3016       if (block->start() == scan_inst) {
3017          for (int i = 0; i < write_len; i++) {
3018             if (needs_dep[i])
3019                DEP_RESOLVE_MOV(fs_builder(this, block, inst),
3020                                first_write_grf + i);
3021          }
3022          return;
3023       }
3024
3025       /* We insert our reads as late as possible on the assumption that any
3026        * instruction but a MOV that might have left us an outstanding
3027        * dependency has more latency than a MOV.
3028        */
3029       if (scan_inst->dst.file == VGRF) {
3030          for (int i = 0; i < scan_inst->regs_written; i++) {
3031             int reg = scan_inst->dst.nr + i;
3032
3033             if (reg >= first_write_grf &&
3034                 reg < first_write_grf + write_len &&
3035                 needs_dep[reg - first_write_grf]) {
3036                DEP_RESOLVE_MOV(fs_builder(this, block, inst), reg);
3037                needs_dep[reg - first_write_grf] = false;
3038                if (scan_inst->exec_size == 16)
3039                   needs_dep[reg - first_write_grf + 1] = false;
3040             }
3041          }
3042       }
3043
3044       /* Clear the flag for registers that actually got read (as expected). */
3045       clear_deps_for_inst_src(scan_inst, needs_dep, first_write_grf, write_len);
3046
3047       /* Continue the loop only if we haven't resolved all the dependencies */
3048       int i;
3049       for (i = 0; i < write_len; i++) {
3050          if (needs_dep[i])
3051             break;
3052       }
3053       if (i == write_len)
3054          return;
3055    }
3056 }
3057
3058 /**
3059  * Implements this workaround for the original 965:
3060  *
3061  *     "[DevBW, DevCL] Errata: A destination register from a send can not be
3062  *      used as a destination register until after it has been sourced by an
3063  *      instruction with a different destination register.
3064  */
3065 void
3066 fs_visitor::insert_gen4_post_send_dependency_workarounds(bblock_t *block, fs_inst *inst)
3067 {
3068    int write_len = inst->regs_written;
3069    int first_write_grf = inst->dst.nr;
3070    bool needs_dep[BRW_MAX_MRF(devinfo->gen)];
3071    assert(write_len < (int)sizeof(needs_dep) - 1);
3072
3073    memset(needs_dep, false, sizeof(needs_dep));
3074    memset(needs_dep, true, write_len);
3075    /* Walk forwards looking for writes to registers we're writing which aren't
3076     * read before being written.
3077     */
3078    foreach_inst_in_block_starting_from(fs_inst, scan_inst, inst) {
3079       /* If we hit control flow, force resolve all remaining dependencies. */
3080       if (block->end() == scan_inst) {
3081          for (int i = 0; i < write_len; i++) {
3082             if (needs_dep[i])
3083                DEP_RESOLVE_MOV(fs_builder(this, block, scan_inst),
3084                                first_write_grf + i);
3085          }
3086          return;
3087       }
3088
3089       /* Clear the flag for registers that actually got read (as expected). */
3090       clear_deps_for_inst_src(scan_inst, needs_dep, first_write_grf, write_len);
3091
3092       /* We insert our reads as late as possible since they're reading the
3093        * result of a SEND, which has massive latency.
3094        */
3095       if (scan_inst->dst.file == VGRF &&
3096           scan_inst->dst.nr >= first_write_grf &&
3097           scan_inst->dst.nr < first_write_grf + write_len &&
3098           needs_dep[scan_inst->dst.nr - first_write_grf]) {
3099          DEP_RESOLVE_MOV(fs_builder(this, block, scan_inst),
3100                          scan_inst->dst.nr);
3101          needs_dep[scan_inst->dst.nr - first_write_grf] = false;
3102       }
3103
3104       /* Continue the loop only if we haven't resolved all the dependencies */
3105       int i;
3106       for (i = 0; i < write_len; i++) {
3107          if (needs_dep[i])
3108             break;
3109       }
3110       if (i == write_len)
3111          return;
3112    }
3113 }
3114
3115 void
3116 fs_visitor::insert_gen4_send_dependency_workarounds()
3117 {
3118    if (devinfo->gen != 4 || devinfo->is_g4x)
3119       return;
3120
3121    bool progress = false;
3122
3123    /* Note that we're done with register allocation, so GRF fs_regs always
3124     * have a .reg_offset of 0.
3125     */
3126
3127    foreach_block_and_inst(block, fs_inst, inst, cfg) {
3128       if (inst->mlen != 0 && inst->dst.file == VGRF) {
3129          insert_gen4_pre_send_dependency_workarounds(block, inst);
3130          insert_gen4_post_send_dependency_workarounds(block, inst);
3131          progress = true;
3132       }
3133    }
3134
3135    if (progress)
3136       invalidate_live_intervals();
3137 }
3138
3139 /**
3140  * Turns the generic expression-style uniform pull constant load instruction
3141  * into a hardware-specific series of instructions for loading a pull
3142  * constant.
3143  *
3144  * The expression style allows the CSE pass before this to optimize out
3145  * repeated loads from the same offset, and gives the pre-register-allocation
3146  * scheduling full flexibility, while the conversion to native instructions
3147  * allows the post-register-allocation scheduler the best information
3148  * possible.
3149  *
3150  * Note that execution masking for setting up pull constant loads is special:
3151  * the channels that need to be written are unrelated to the current execution
3152  * mask, since a later instruction will use one of the result channels as a
3153  * source operand for all 8 or 16 of its channels.
3154  */
3155 void
3156 fs_visitor::lower_uniform_pull_constant_loads()
3157 {
3158    foreach_block_and_inst (block, fs_inst, inst, cfg) {
3159       if (inst->opcode != FS_OPCODE_UNIFORM_PULL_CONSTANT_LOAD)
3160          continue;
3161
3162       if (devinfo->gen >= 7) {
3163          /* The offset arg is a vec4-aligned immediate byte offset. */
3164          fs_reg const_offset_reg = inst->src[1];
3165          assert(const_offset_reg.file == IMM &&
3166                 const_offset_reg.type == BRW_REGISTER_TYPE_UD);
3167          assert(const_offset_reg.ud % 16 == 0);
3168
3169          fs_reg payload, offset;
3170          if (devinfo->gen >= 9) {
3171             /* We have to use a message header on Skylake to get SIMD4x2
3172              * mode.  Reserve space for the register.
3173             */
3174             offset = payload = fs_reg(VGRF, alloc.allocate(2));
3175             offset.reg_offset++;
3176             inst->mlen = 2;
3177          } else {
3178             offset = payload = fs_reg(VGRF, alloc.allocate(1));
3179             inst->mlen = 1;
3180          }
3181
3182          /* This is actually going to be a MOV, but since only the first dword
3183           * is accessed, we have a special opcode to do just that one.  Note
3184           * that this needs to be an operation that will be considered a def
3185           * by live variable analysis, or register allocation will explode.
3186           */
3187          fs_inst *setup = new(mem_ctx) fs_inst(FS_OPCODE_SET_SIMD4X2_OFFSET,
3188                                                8, offset, const_offset_reg);
3189          setup->force_writemask_all = true;
3190
3191          setup->ir = inst->ir;
3192          setup->annotation = inst->annotation;
3193          inst->insert_before(block, setup);
3194
3195          /* Similarly, this will only populate the first 4 channels of the
3196           * result register (since we only use smear values from 0-3), but we
3197           * don't tell the optimizer.
3198           */
3199          inst->opcode = FS_OPCODE_UNIFORM_PULL_CONSTANT_LOAD_GEN7;
3200          inst->src[1] = payload;
3201          inst->base_mrf = -1;
3202
3203          invalidate_live_intervals();
3204       } else {
3205          /* Before register allocation, we didn't tell the scheduler about the
3206           * MRF we use.  We know it's safe to use this MRF because nothing
3207           * else does except for register spill/unspill, which generates and
3208           * uses its MRF within a single IR instruction.
3209           */
3210          inst->base_mrf = FIRST_PULL_LOAD_MRF(devinfo->gen) + 1;
3211          inst->mlen = 1;
3212       }
3213    }
3214 }
3215
3216 bool
3217 fs_visitor::lower_load_payload()
3218 {
3219    bool progress = false;
3220
3221    foreach_block_and_inst_safe (block, fs_inst, inst, cfg) {
3222       if (inst->opcode != SHADER_OPCODE_LOAD_PAYLOAD)
3223          continue;
3224
3225       assert(inst->dst.file == MRF || inst->dst.file == VGRF);
3226       assert(inst->saturate == false);
3227       fs_reg dst = inst->dst;
3228
3229       /* Get rid of COMPR4.  We'll add it back in if we need it */
3230       if (dst.file == MRF)
3231          dst.nr = dst.nr & ~BRW_MRF_COMPR4;
3232
3233       const fs_builder ibld(this, block, inst);
3234       const fs_builder hbld = ibld.exec_all().group(8, 0);
3235
3236       for (uint8_t i = 0; i < inst->header_size; i++) {
3237          if (inst->src[i].file != BAD_FILE) {
3238             fs_reg mov_dst = retype(dst, BRW_REGISTER_TYPE_UD);
3239             fs_reg mov_src = retype(inst->src[i], BRW_REGISTER_TYPE_UD);
3240             hbld.MOV(mov_dst, mov_src);
3241          }
3242          dst = offset(dst, hbld, 1);
3243       }
3244
3245       if (inst->dst.file == MRF && (inst->dst.nr & BRW_MRF_COMPR4) &&
3246           inst->exec_size > 8) {
3247          /* In this case, the payload portion of the LOAD_PAYLOAD isn't
3248           * a straightforward copy.  Instead, the result of the
3249           * LOAD_PAYLOAD is treated as interleaved and the first four
3250           * non-header sources are unpacked as:
3251           *
3252           * m + 0: r0
3253           * m + 1: g0
3254           * m + 2: b0
3255           * m + 3: a0
3256           * m + 4: r1
3257           * m + 5: g1
3258           * m + 6: b1
3259           * m + 7: a1
3260           *
3261           * This is used for gen <= 5 fb writes.
3262           */
3263          assert(inst->exec_size == 16);
3264          assert(inst->header_size + 4 <= inst->sources);
3265          for (uint8_t i = inst->header_size; i < inst->header_size + 4; i++) {
3266             if (inst->src[i].file != BAD_FILE) {
3267                if (devinfo->has_compr4) {
3268                   fs_reg compr4_dst = retype(dst, inst->src[i].type);
3269                   compr4_dst.nr |= BRW_MRF_COMPR4;
3270                   ibld.MOV(compr4_dst, inst->src[i]);
3271                } else {
3272                   /* Platform doesn't have COMPR4.  We have to fake it */
3273                   fs_reg mov_dst = retype(dst, inst->src[i].type);
3274                   ibld.half(0).MOV(mov_dst, half(inst->src[i], 0));
3275                   mov_dst.nr += 4;
3276                   ibld.half(1).MOV(mov_dst, half(inst->src[i], 1));
3277                }
3278             }
3279
3280             dst.nr++;
3281          }
3282
3283          /* The loop above only ever incremented us through the first set
3284           * of 4 registers.  However, thanks to the magic of COMPR4, we
3285           * actually wrote to the first 8 registers, so we need to take
3286           * that into account now.
3287           */
3288          dst.nr += 4;
3289
3290          /* The COMPR4 code took care of the first 4 sources.  We'll let
3291           * the regular path handle any remaining sources.  Yes, we are
3292           * modifying the instruction but we're about to delete it so
3293           * this really doesn't hurt anything.
3294           */
3295          inst->header_size += 4;
3296       }
3297
3298       for (uint8_t i = inst->header_size; i < inst->sources; i++) {
3299          if (inst->src[i].file != BAD_FILE)
3300             ibld.MOV(retype(dst, inst->src[i].type), inst->src[i]);
3301          dst = offset(dst, ibld, 1);
3302       }
3303
3304       inst->remove(block);
3305       progress = true;
3306    }
3307
3308    if (progress)
3309       invalidate_live_intervals();
3310
3311    return progress;
3312 }
3313
3314 bool
3315 fs_visitor::lower_integer_multiplication()
3316 {
3317    bool progress = false;
3318
3319    foreach_block_and_inst_safe(block, fs_inst, inst, cfg) {
3320       const fs_builder ibld(this, block, inst);
3321
3322       if (inst->opcode == BRW_OPCODE_MUL) {
3323          if (inst->dst.is_accumulator() ||
3324              (inst->dst.type != BRW_REGISTER_TYPE_D &&
3325               inst->dst.type != BRW_REGISTER_TYPE_UD))
3326             continue;
3327
3328          /* Gen8's MUL instruction can do a 32-bit x 32-bit -> 32-bit
3329           * operation directly, but CHV/BXT cannot.
3330           */
3331          if (devinfo->gen >= 8 &&
3332              !devinfo->is_cherryview && !devinfo->is_broxton)
3333             continue;
3334
3335          if (inst->src[1].file == IMM &&
3336              inst->src[1].ud < (1 << 16)) {
3337             /* The MUL instruction isn't commutative. On Gen <= 6, only the low
3338              * 16-bits of src0 are read, and on Gen >= 7 only the low 16-bits of
3339              * src1 are used.
3340              *
3341              * If multiplying by an immediate value that fits in 16-bits, do a
3342              * single MUL instruction with that value in the proper location.
3343              */
3344             if (devinfo->gen < 7) {
3345                fs_reg imm(VGRF, alloc.allocate(dispatch_width / 8),
3346                           inst->dst.type);
3347                ibld.MOV(imm, inst->src[1]);
3348                ibld.MUL(inst->dst, imm, inst->src[0]);
3349             } else {
3350                ibld.MUL(inst->dst, inst->src[0], inst->src[1]);
3351             }
3352          } else {
3353             /* Gen < 8 (and some Gen8+ low-power parts like Cherryview) cannot
3354              * do 32-bit integer multiplication in one instruction, but instead
3355              * must do a sequence (which actually calculates a 64-bit result):
3356              *
3357              *    mul(8)  acc0<1>D   g3<8,8,1>D      g4<8,8,1>D
3358              *    mach(8) null       g3<8,8,1>D      g4<8,8,1>D
3359              *    mov(8)  g2<1>D     acc0<8,8,1>D
3360              *
3361              * But on Gen > 6, the ability to use second accumulator register
3362              * (acc1) for non-float data types was removed, preventing a simple
3363              * implementation in SIMD16. A 16-channel result can be calculated by
3364              * executing the three instructions twice in SIMD8, once with quarter
3365              * control of 1Q for the first eight channels and again with 2Q for
3366              * the second eight channels.
3367              *
3368              * Which accumulator register is implicitly accessed (by AccWrEnable
3369              * for instance) is determined by the quarter control. Unfortunately
3370              * Ivybridge (and presumably Baytrail) has a hardware bug in which an
3371              * implicit accumulator access by an instruction with 2Q will access
3372              * acc1 regardless of whether the data type is usable in acc1.
3373              *
3374              * Specifically, the 2Q mach(8) writes acc1 which does not exist for
3375              * integer data types.
3376              *
3377              * Since we only want the low 32-bits of the result, we can do two
3378              * 32-bit x 16-bit multiplies (like the mul and mach are doing), and
3379              * adjust the high result and add them (like the mach is doing):
3380              *
3381              *    mul(8)  g7<1>D     g3<8,8,1>D      g4.0<8,8,1>UW
3382              *    mul(8)  g8<1>D     g3<8,8,1>D      g4.1<8,8,1>UW
3383              *    shl(8)  g9<1>D     g8<8,8,1>D      16D
3384              *    add(8)  g2<1>D     g7<8,8,1>D      g8<8,8,1>D
3385              *
3386              * We avoid the shl instruction by realizing that we only want to add
3387              * the low 16-bits of the "high" result to the high 16-bits of the
3388              * "low" result and using proper regioning on the add:
3389              *
3390              *    mul(8)  g7<1>D     g3<8,8,1>D      g4.0<16,8,2>UW
3391              *    mul(8)  g8<1>D     g3<8,8,1>D      g4.1<16,8,2>UW
3392              *    add(8)  g7.1<2>UW  g7.1<16,8,2>UW  g8<16,8,2>UW
3393              *
3394              * Since it does not use the (single) accumulator register, we can
3395              * schedule multi-component multiplications much better.
3396              */
3397
3398             fs_reg orig_dst = inst->dst;
3399             if (orig_dst.is_null() || orig_dst.file == MRF) {
3400                inst->dst = fs_reg(VGRF, alloc.allocate(dispatch_width / 8),
3401                                   inst->dst.type);
3402             }
3403             fs_reg low = inst->dst;
3404             fs_reg high(VGRF, alloc.allocate(dispatch_width / 8),
3405                         inst->dst.type);
3406
3407             if (devinfo->gen >= 7) {
3408                fs_reg src1_0_w = inst->src[1];
3409                fs_reg src1_1_w = inst->src[1];
3410
3411                if (inst->src[1].file == IMM) {
3412                   src1_0_w.ud &= 0xffff;
3413                   src1_1_w.ud >>= 16;
3414                } else {
3415                   src1_0_w.type = BRW_REGISTER_TYPE_UW;
3416                   if (src1_0_w.stride != 0) {
3417                      assert(src1_0_w.stride == 1);
3418                      src1_0_w.stride = 2;
3419                   }
3420
3421                   src1_1_w.type = BRW_REGISTER_TYPE_UW;
3422                   if (src1_1_w.stride != 0) {
3423                      assert(src1_1_w.stride == 1);
3424                      src1_1_w.stride = 2;
3425                   }
3426                   src1_1_w.subreg_offset += type_sz(BRW_REGISTER_TYPE_UW);
3427                }
3428                ibld.MUL(low, inst->src[0], src1_0_w);
3429                ibld.MUL(high, inst->src[0], src1_1_w);
3430             } else {
3431                fs_reg src0_0_w = inst->src[0];
3432                fs_reg src0_1_w = inst->src[0];
3433
3434                src0_0_w.type = BRW_REGISTER_TYPE_UW;
3435                if (src0_0_w.stride != 0) {
3436                   assert(src0_0_w.stride == 1);
3437                   src0_0_w.stride = 2;
3438                }
3439
3440                src0_1_w.type = BRW_REGISTER_TYPE_UW;
3441                if (src0_1_w.stride != 0) {
3442                   assert(src0_1_w.stride == 1);
3443                   src0_1_w.stride = 2;
3444                }
3445                src0_1_w.subreg_offset += type_sz(BRW_REGISTER_TYPE_UW);
3446
3447                ibld.MUL(low, src0_0_w, inst->src[1]);
3448                ibld.MUL(high, src0_1_w, inst->src[1]);
3449             }
3450
3451             fs_reg dst = inst->dst;
3452             dst.type = BRW_REGISTER_TYPE_UW;
3453             dst.subreg_offset = 2;
3454             dst.stride = 2;
3455
3456             high.type = BRW_REGISTER_TYPE_UW;
3457             high.stride = 2;
3458
3459             low.type = BRW_REGISTER_TYPE_UW;
3460             low.subreg_offset = 2;
3461             low.stride = 2;
3462
3463             ibld.ADD(dst, low, high);
3464
3465             if (inst->conditional_mod || orig_dst.file == MRF) {
3466                set_condmod(inst->conditional_mod,
3467                            ibld.MOV(orig_dst, inst->dst));
3468             }
3469          }
3470
3471       } else if (inst->opcode == SHADER_OPCODE_MULH) {
3472          /* Should have been lowered to 8-wide. */
3473          assert(inst->exec_size <= 8);
3474          const fs_reg acc = retype(brw_acc_reg(inst->exec_size),
3475                                    inst->dst.type);
3476          fs_inst *mul = ibld.MUL(acc, inst->src[0], inst->src[1]);
3477          fs_inst *mach = ibld.MACH(inst->dst, inst->src[0], inst->src[1]);
3478
3479          if (devinfo->gen >= 8) {
3480             /* Until Gen8, integer multiplies read 32-bits from one source,
3481              * and 16-bits from the other, and relying on the MACH instruction
3482              * to generate the high bits of the result.
3483              *
3484              * On Gen8, the multiply instruction does a full 32x32-bit
3485              * multiply, but in order to do a 64-bit multiply we can simulate
3486              * the previous behavior and then use a MACH instruction.
3487              *
3488              * FINISHME: Don't use source modifiers on src1.
3489              */
3490             assert(mul->src[1].type == BRW_REGISTER_TYPE_D ||
3491                    mul->src[1].type == BRW_REGISTER_TYPE_UD);
3492             mul->src[1].type = BRW_REGISTER_TYPE_UW;
3493             mul->src[1].stride *= 2;
3494
3495          } else if (devinfo->gen == 7 && !devinfo->is_haswell &&
3496                     inst->force_sechalf) {
3497             /* Among other things the quarter control bits influence which
3498              * accumulator register is used by the hardware for instructions
3499              * that access the accumulator implicitly (e.g. MACH).  A
3500              * second-half instruction would normally map to acc1, which
3501              * doesn't exist on Gen7 and up (the hardware does emulate it for
3502              * floating-point instructions *only* by taking advantage of the
3503              * extra precision of acc0 not normally used for floating point
3504              * arithmetic).
3505              *
3506              * HSW and up are careful enough not to try to access an
3507              * accumulator register that doesn't exist, but on earlier Gen7
3508              * hardware we need to make sure that the quarter control bits are
3509              * zero to avoid non-deterministic behaviour and emit an extra MOV
3510              * to get the result masked correctly according to the current
3511              * channel enables.
3512              */
3513             mach->force_sechalf = false;
3514             mach->force_writemask_all = true;
3515             mach->dst = ibld.vgrf(inst->dst.type);
3516             ibld.MOV(inst->dst, mach->dst);
3517          }
3518       } else {
3519          continue;
3520       }
3521
3522       inst->remove(block);
3523       progress = true;
3524    }
3525
3526    if (progress)
3527       invalidate_live_intervals();
3528
3529    return progress;
3530 }
3531
3532 static void
3533 setup_color_payload(const fs_builder &bld, const brw_wm_prog_key *key,
3534                     fs_reg *dst, fs_reg color, unsigned components)
3535 {
3536    if (key->clamp_fragment_color) {
3537       fs_reg tmp = bld.vgrf(BRW_REGISTER_TYPE_F, 4);
3538       assert(color.type == BRW_REGISTER_TYPE_F);
3539
3540       for (unsigned i = 0; i < components; i++)
3541          set_saturate(true,
3542                       bld.MOV(offset(tmp, bld, i), offset(color, bld, i)));
3543
3544       color = tmp;
3545    }
3546
3547    for (unsigned i = 0; i < components; i++)
3548       dst[i] = offset(color, bld, i);
3549 }
3550
3551 static void
3552 lower_fb_write_logical_send(const fs_builder &bld, fs_inst *inst,
3553                             const brw_wm_prog_data *prog_data,
3554                             const brw_wm_prog_key *key,
3555                             const fs_visitor::thread_payload &payload)
3556 {
3557    assert(inst->src[FB_WRITE_LOGICAL_SRC_COMPONENTS].file == IMM);
3558    const brw_device_info *devinfo = bld.shader->devinfo;
3559    const fs_reg &color0 = inst->src[FB_WRITE_LOGICAL_SRC_COLOR0];
3560    const fs_reg &color1 = inst->src[FB_WRITE_LOGICAL_SRC_COLOR1];
3561    const fs_reg &src0_alpha = inst->src[FB_WRITE_LOGICAL_SRC_SRC0_ALPHA];
3562    const fs_reg &src_depth = inst->src[FB_WRITE_LOGICAL_SRC_SRC_DEPTH];
3563    const fs_reg &dst_depth = inst->src[FB_WRITE_LOGICAL_SRC_DST_DEPTH];
3564    const fs_reg &src_stencil = inst->src[FB_WRITE_LOGICAL_SRC_SRC_STENCIL];
3565    fs_reg sample_mask = inst->src[FB_WRITE_LOGICAL_SRC_OMASK];
3566    const unsigned components =
3567       inst->src[FB_WRITE_LOGICAL_SRC_COMPONENTS].ud;
3568
3569    /* We can potentially have a message length of up to 15, so we have to set
3570     * base_mrf to either 0 or 1 in order to fit in m0..m15.
3571     */
3572    fs_reg sources[15];
3573    int header_size = 2, payload_header_size;
3574    unsigned length = 0;
3575
3576    /* From the Sandy Bridge PRM, volume 4, page 198:
3577     *
3578     *     "Dispatched Pixel Enables. One bit per pixel indicating
3579     *      which pixels were originally enabled when the thread was
3580     *      dispatched. This field is only required for the end-of-
3581     *      thread message and on all dual-source messages."
3582     */
3583    if (devinfo->gen >= 6 &&
3584        (devinfo->is_haswell || devinfo->gen >= 8 || !prog_data->uses_kill) &&
3585        color1.file == BAD_FILE &&
3586        key->nr_color_regions == 1) {
3587       header_size = 0;
3588    }
3589
3590    if (header_size != 0) {
3591       assert(header_size == 2);
3592       /* Allocate 2 registers for a header */
3593       length += 2;
3594    }
3595
3596    if (payload.aa_dest_stencil_reg) {
3597       sources[length] = fs_reg(VGRF, bld.shader->alloc.allocate(1));
3598       bld.group(8, 0).exec_all().annotate("FB write stencil/AA alpha")
3599          .MOV(sources[length],
3600               fs_reg(brw_vec8_grf(payload.aa_dest_stencil_reg, 0)));
3601       length++;
3602    }
3603
3604    if (prog_data->uses_omask) {
3605       sources[length] = fs_reg(VGRF, bld.shader->alloc.allocate(1),
3606                                BRW_REGISTER_TYPE_UD);
3607
3608       /* Hand over gl_SampleMask.  Only the lower 16 bits of each channel are
3609        * relevant.  Since it's unsigned single words one vgrf is always
3610        * 16-wide, but only the lower or higher 8 channels will be used by the
3611        * hardware when doing a SIMD8 write depending on whether we have
3612        * selected the subspans for the first or second half respectively.
3613        */
3614       assert(sample_mask.file != BAD_FILE && type_sz(sample_mask.type) == 4);
3615       sample_mask.type = BRW_REGISTER_TYPE_UW;
3616       sample_mask.stride *= 2;
3617
3618       bld.exec_all().annotate("FB write oMask")
3619          .MOV(half(retype(sources[length], BRW_REGISTER_TYPE_UW),
3620                    inst->force_sechalf),
3621               sample_mask);
3622       length++;
3623    }
3624
3625    payload_header_size = length;
3626
3627    if (src0_alpha.file != BAD_FILE) {
3628       /* FIXME: This is being passed at the wrong location in the payload and
3629        * doesn't work when gl_SampleMask and MRTs are used simultaneously.
3630        * It's supposed to be immediately before oMask but there seems to be no
3631        * reasonable way to pass them in the correct order because LOAD_PAYLOAD
3632        * requires header sources to form a contiguous segment at the beginning
3633        * of the message and src0_alpha has per-channel semantics.
3634        */
3635       setup_color_payload(bld, key, &sources[length], src0_alpha, 1);
3636       length++;
3637    }
3638
3639    setup_color_payload(bld, key, &sources[length], color0, components);
3640    length += 4;
3641
3642    if (color1.file != BAD_FILE) {
3643       setup_color_payload(bld, key, &sources[length], color1, components);
3644       length += 4;
3645    }
3646
3647    if (src_depth.file != BAD_FILE) {
3648       sources[length] = src_depth;
3649       length++;
3650    }
3651
3652    if (dst_depth.file != BAD_FILE) {
3653       sources[length] = dst_depth;
3654       length++;
3655    }
3656
3657    if (src_stencil.file != BAD_FILE) {
3658       assert(devinfo->gen >= 9);
3659       assert(bld.dispatch_width() != 16);
3660
3661       /* XXX: src_stencil is only available on gen9+. dst_depth is never
3662        * available on gen9+. As such it's impossible to have both enabled at the
3663        * same time and therefore length cannot overrun the array.
3664        */
3665       assert(length < 15);
3666
3667       sources[length] = bld.vgrf(BRW_REGISTER_TYPE_UD);
3668       bld.exec_all().annotate("FB write OS")
3669          .emit(FS_OPCODE_PACK_STENCIL_REF, sources[length],
3670                retype(src_stencil, BRW_REGISTER_TYPE_UB));
3671       length++;
3672    }
3673
3674    fs_inst *load;
3675    if (devinfo->gen >= 7) {
3676       /* Send from the GRF */
3677       fs_reg payload = fs_reg(VGRF, -1, BRW_REGISTER_TYPE_F);
3678       load = bld.LOAD_PAYLOAD(payload, sources, length, payload_header_size);
3679       payload.nr = bld.shader->alloc.allocate(load->regs_written);
3680       load->dst = payload;
3681
3682       inst->src[0] = payload;
3683       inst->resize_sources(1);
3684       inst->base_mrf = -1;
3685    } else {
3686       /* Send from the MRF */
3687       load = bld.LOAD_PAYLOAD(fs_reg(MRF, 1, BRW_REGISTER_TYPE_F),
3688                               sources, length, payload_header_size);
3689
3690       /* On pre-SNB, we have to interlace the color values.  LOAD_PAYLOAD
3691        * will do this for us if we just give it a COMPR4 destination.
3692        */
3693       if (devinfo->gen < 6 && bld.dispatch_width() == 16)
3694          load->dst.nr |= BRW_MRF_COMPR4;
3695
3696       inst->resize_sources(0);
3697       inst->base_mrf = 1;
3698    }
3699
3700    inst->opcode = FS_OPCODE_FB_WRITE;
3701    inst->mlen = load->regs_written;
3702    inst->header_size = header_size;
3703 }
3704
3705 static void
3706 lower_sampler_logical_send_gen4(const fs_builder &bld, fs_inst *inst, opcode op,
3707                                 const fs_reg &coordinate,
3708                                 const fs_reg &shadow_c,
3709                                 const fs_reg &lod, const fs_reg &lod2,
3710                                 const fs_reg &surface,
3711                                 const fs_reg &sampler,
3712                                 unsigned coord_components,
3713                                 unsigned grad_components)
3714 {
3715    const bool has_lod = (op == SHADER_OPCODE_TXL || op == FS_OPCODE_TXB ||
3716                          op == SHADER_OPCODE_TXF || op == SHADER_OPCODE_TXS);
3717    fs_reg msg_begin(MRF, 1, BRW_REGISTER_TYPE_F);
3718    fs_reg msg_end = msg_begin;
3719
3720    /* g0 header. */
3721    msg_end = offset(msg_end, bld.group(8, 0), 1);
3722
3723    for (unsigned i = 0; i < coord_components; i++)
3724       bld.MOV(retype(offset(msg_end, bld, i), coordinate.type),
3725               offset(coordinate, bld, i));
3726
3727    msg_end = offset(msg_end, bld, coord_components);
3728
3729    /* Messages other than SAMPLE and RESINFO in SIMD16 and TXD in SIMD8
3730     * require all three components to be present and zero if they are unused.
3731     */
3732    if (coord_components > 0 &&
3733        (has_lod || shadow_c.file != BAD_FILE ||
3734         (op == SHADER_OPCODE_TEX && bld.dispatch_width() == 8))) {
3735       for (unsigned i = coord_components; i < 3; i++)
3736          bld.MOV(offset(msg_end, bld, i), brw_imm_f(0.0f));
3737
3738       msg_end = offset(msg_end, bld, 3 - coord_components);
3739    }
3740
3741    if (op == SHADER_OPCODE_TXD) {
3742       /* TXD unsupported in SIMD16 mode. */
3743       assert(bld.dispatch_width() == 8);
3744
3745       /* the slots for u and v are always present, but r is optional */
3746       if (coord_components < 2)
3747          msg_end = offset(msg_end, bld, 2 - coord_components);
3748
3749       /*  P   = u, v, r
3750        * dPdx = dudx, dvdx, drdx
3751        * dPdy = dudy, dvdy, drdy
3752        *
3753        * 1-arg: Does not exist.
3754        *
3755        * 2-arg: dudx   dvdx   dudy   dvdy
3756        *        dPdx.x dPdx.y dPdy.x dPdy.y
3757        *        m4     m5     m6     m7
3758        *
3759        * 3-arg: dudx   dvdx   drdx   dudy   dvdy   drdy
3760        *        dPdx.x dPdx.y dPdx.z dPdy.x dPdy.y dPdy.z
3761        *        m5     m6     m7     m8     m9     m10
3762        */
3763       for (unsigned i = 0; i < grad_components; i++)
3764          bld.MOV(offset(msg_end, bld, i), offset(lod, bld, i));
3765
3766       msg_end = offset(msg_end, bld, MAX2(grad_components, 2));
3767
3768       for (unsigned i = 0; i < grad_components; i++)
3769          bld.MOV(offset(msg_end, bld, i), offset(lod2, bld, i));
3770
3771       msg_end = offset(msg_end, bld, MAX2(grad_components, 2));
3772    }
3773
3774    if (has_lod) {
3775       /* Bias/LOD with shadow comparitor is unsupported in SIMD16 -- *Without*
3776        * shadow comparitor (including RESINFO) it's unsupported in SIMD8 mode.
3777        */
3778       assert(shadow_c.file != BAD_FILE ? bld.dispatch_width() == 8 :
3779              bld.dispatch_width() == 16);
3780
3781       const brw_reg_type type =
3782          (op == SHADER_OPCODE_TXF || op == SHADER_OPCODE_TXS ?
3783           BRW_REGISTER_TYPE_UD : BRW_REGISTER_TYPE_F);
3784       bld.MOV(retype(msg_end, type), lod);
3785       msg_end = offset(msg_end, bld, 1);
3786    }
3787
3788    if (shadow_c.file != BAD_FILE) {
3789       if (op == SHADER_OPCODE_TEX && bld.dispatch_width() == 8) {
3790          /* There's no plain shadow compare message, so we use shadow
3791           * compare with a bias of 0.0.
3792           */
3793          bld.MOV(msg_end, brw_imm_f(0.0f));
3794          msg_end = offset(msg_end, bld, 1);
3795       }
3796
3797       bld.MOV(msg_end, shadow_c);
3798       msg_end = offset(msg_end, bld, 1);
3799    }
3800
3801    inst->opcode = op;
3802    inst->src[0] = reg_undef;
3803    inst->src[1] = surface;
3804    inst->src[2] = sampler;
3805    inst->resize_sources(3);
3806    inst->base_mrf = msg_begin.nr;
3807    inst->mlen = msg_end.nr - msg_begin.nr;
3808    inst->header_size = 1;
3809 }
3810
3811 static void
3812 lower_sampler_logical_send_gen5(const fs_builder &bld, fs_inst *inst, opcode op,
3813                                 fs_reg coordinate,
3814                                 const fs_reg &shadow_c,
3815                                 fs_reg lod, fs_reg lod2,
3816                                 const fs_reg &sample_index,
3817                                 const fs_reg &surface,
3818                                 const fs_reg &sampler,
3819                                 const fs_reg &offset_value,
3820                                 unsigned coord_components,
3821                                 unsigned grad_components)
3822 {
3823    fs_reg message(MRF, 2, BRW_REGISTER_TYPE_F);
3824    fs_reg msg_coords = message;
3825    unsigned header_size = 0;
3826
3827    if (offset_value.file != BAD_FILE) {
3828       /* The offsets set up by the visitor are in the m1 header, so we can't
3829        * go headerless.
3830        */
3831       header_size = 1;
3832       message.nr--;
3833    }
3834
3835    for (unsigned i = 0; i < coord_components; i++) {
3836       bld.MOV(retype(offset(msg_coords, bld, i), coordinate.type), coordinate);
3837       coordinate = offset(coordinate, bld, 1);
3838    }
3839    fs_reg msg_end = offset(msg_coords, bld, coord_components);
3840    fs_reg msg_lod = offset(msg_coords, bld, 4);
3841
3842    if (shadow_c.file != BAD_FILE) {
3843       fs_reg msg_shadow = msg_lod;
3844       bld.MOV(msg_shadow, shadow_c);
3845       msg_lod = offset(msg_shadow, bld, 1);
3846       msg_end = msg_lod;
3847    }
3848
3849    switch (op) {
3850    case SHADER_OPCODE_TXL:
3851    case FS_OPCODE_TXB:
3852       bld.MOV(msg_lod, lod);
3853       msg_end = offset(msg_lod, bld, 1);
3854       break;
3855    case SHADER_OPCODE_TXD:
3856       /**
3857        *  P   =  u,    v,    r
3858        * dPdx = dudx, dvdx, drdx
3859        * dPdy = dudy, dvdy, drdy
3860        *
3861        * Load up these values:
3862        * - dudx   dudy   dvdx   dvdy   drdx   drdy
3863        * - dPdx.x dPdy.x dPdx.y dPdy.y dPdx.z dPdy.z
3864        */
3865       msg_end = msg_lod;
3866       for (unsigned i = 0; i < grad_components; i++) {
3867          bld.MOV(msg_end, lod);
3868          lod = offset(lod, bld, 1);
3869          msg_end = offset(msg_end, bld, 1);
3870
3871          bld.MOV(msg_end, lod2);
3872          lod2 = offset(lod2, bld, 1);
3873          msg_end = offset(msg_end, bld, 1);
3874       }
3875       break;
3876    case SHADER_OPCODE_TXS:
3877       msg_lod = retype(msg_end, BRW_REGISTER_TYPE_UD);
3878       bld.MOV(msg_lod, lod);
3879       msg_end = offset(msg_lod, bld, 1);
3880       break;
3881    case SHADER_OPCODE_TXF:
3882       msg_lod = offset(msg_coords, bld, 3);
3883       bld.MOV(retype(msg_lod, BRW_REGISTER_TYPE_UD), lod);
3884       msg_end = offset(msg_lod, bld, 1);
3885       break;
3886    case SHADER_OPCODE_TXF_CMS:
3887       msg_lod = offset(msg_coords, bld, 3);
3888       /* lod */
3889       bld.MOV(retype(msg_lod, BRW_REGISTER_TYPE_UD), brw_imm_ud(0u));
3890       /* sample index */
3891       bld.MOV(retype(offset(msg_lod, bld, 1), BRW_REGISTER_TYPE_UD), sample_index);
3892       msg_end = offset(msg_lod, bld, 2);
3893       break;
3894    default:
3895       break;
3896    }
3897
3898    inst->opcode = op;
3899    inst->src[0] = reg_undef;
3900    inst->src[1] = surface;
3901    inst->src[2] = sampler;
3902    inst->resize_sources(3);
3903    inst->base_mrf = message.nr;
3904    inst->mlen = msg_end.nr - message.nr;
3905    inst->header_size = header_size;
3906
3907    /* Message length > MAX_SAMPLER_MESSAGE_SIZE disallowed by hardware. */
3908    assert(inst->mlen <= MAX_SAMPLER_MESSAGE_SIZE);
3909 }
3910
3911 static bool
3912 is_high_sampler(const struct brw_device_info *devinfo, const fs_reg &sampler)
3913 {
3914    if (devinfo->gen < 8 && !devinfo->is_haswell)
3915       return false;
3916
3917    return sampler.file != IMM || sampler.ud >= 16;
3918 }
3919
3920 static void
3921 lower_sampler_logical_send_gen7(const fs_builder &bld, fs_inst *inst, opcode op,
3922                                 fs_reg coordinate,
3923                                 const fs_reg &shadow_c,
3924                                 fs_reg lod, fs_reg lod2,
3925                                 const fs_reg &sample_index,
3926                                 const fs_reg &mcs,
3927                                 const fs_reg &surface,
3928                                 const fs_reg &sampler,
3929                                 fs_reg offset_value,
3930                                 unsigned coord_components,
3931                                 unsigned grad_components)
3932 {
3933    const brw_device_info *devinfo = bld.shader->devinfo;
3934    int reg_width = bld.dispatch_width() / 8;
3935    unsigned header_size = 0, length = 0;
3936    fs_reg sources[MAX_SAMPLER_MESSAGE_SIZE];
3937    for (unsigned i = 0; i < ARRAY_SIZE(sources); i++)
3938       sources[i] = bld.vgrf(BRW_REGISTER_TYPE_F);
3939
3940    if (op == SHADER_OPCODE_TG4 || op == SHADER_OPCODE_TG4_OFFSET ||
3941        offset_value.file != BAD_FILE ||
3942        is_high_sampler(devinfo, sampler)) {
3943       /* For general texture offsets (no txf workaround), we need a header to
3944        * put them in.  Note that we're only reserving space for it in the
3945        * message payload as it will be initialized implicitly by the
3946        * generator.
3947        *
3948        * TG4 needs to place its channel select in the header, for interaction
3949        * with ARB_texture_swizzle.  The sampler index is only 4-bits, so for
3950        * larger sampler numbers we need to offset the Sampler State Pointer in
3951        * the header.
3952        */
3953       header_size = 1;
3954       sources[0] = fs_reg();
3955       length++;
3956    }
3957
3958    if (shadow_c.file != BAD_FILE) {
3959       bld.MOV(sources[length], shadow_c);
3960       length++;
3961    }
3962
3963    bool coordinate_done = false;
3964
3965    /* The sampler can only meaningfully compute LOD for fragment shader
3966     * messages. For all other stages, we change the opcode to TXL and
3967     * hardcode the LOD to 0.
3968     */
3969    if (bld.shader->stage != MESA_SHADER_FRAGMENT &&
3970        op == SHADER_OPCODE_TEX) {
3971       op = SHADER_OPCODE_TXL;
3972       lod = brw_imm_f(0.0f);
3973    }
3974
3975    /* Set up the LOD info */
3976    switch (op) {
3977    case FS_OPCODE_TXB:
3978    case SHADER_OPCODE_TXL:
3979       bld.MOV(sources[length], lod);
3980       length++;
3981       break;
3982    case SHADER_OPCODE_TXD:
3983       /* TXD should have been lowered in SIMD16 mode. */
3984       assert(bld.dispatch_width() == 8);
3985
3986       /* Load dPdx and the coordinate together:
3987        * [hdr], [ref], x, dPdx.x, dPdy.x, y, dPdx.y, dPdy.y, z, dPdx.z, dPdy.z
3988        */
3989       for (unsigned i = 0; i < coord_components; i++) {
3990          bld.MOV(sources[length], coordinate);
3991          coordinate = offset(coordinate, bld, 1);
3992          length++;
3993
3994          /* For cube map array, the coordinate is (u,v,r,ai) but there are
3995           * only derivatives for (u, v, r).
3996           */
3997          if (i < grad_components) {
3998             bld.MOV(sources[length], lod);
3999             lod = offset(lod, bld, 1);
4000             length++;
4001
4002             bld.MOV(sources[length], lod2);
4003             lod2 = offset(lod2, bld, 1);
4004             length++;
4005          }
4006       }
4007
4008       coordinate_done = true;
4009       break;
4010    case SHADER_OPCODE_TXS:
4011       bld.MOV(retype(sources[length], BRW_REGISTER_TYPE_UD), lod);
4012       length++;
4013       break;
4014    case SHADER_OPCODE_TXF:
4015       /* Unfortunately, the parameters for LD are intermixed: u, lod, v, r.
4016        * On Gen9 they are u, v, lod, r
4017        */
4018       bld.MOV(retype(sources[length], BRW_REGISTER_TYPE_D), coordinate);
4019       coordinate = offset(coordinate, bld, 1);
4020       length++;
4021
4022       if (devinfo->gen >= 9) {
4023          if (coord_components >= 2) {
4024             bld.MOV(retype(sources[length], BRW_REGISTER_TYPE_D), coordinate);
4025             coordinate = offset(coordinate, bld, 1);
4026          }
4027          length++;
4028       }
4029
4030       bld.MOV(retype(sources[length], BRW_REGISTER_TYPE_D), lod);
4031       length++;
4032
4033       for (unsigned i = devinfo->gen >= 9 ? 2 : 1; i < coord_components; i++) {
4034          bld.MOV(retype(sources[length], BRW_REGISTER_TYPE_D), coordinate);
4035          coordinate = offset(coordinate, bld, 1);
4036          length++;
4037       }
4038
4039       coordinate_done = true;
4040       break;
4041    case SHADER_OPCODE_TXF_CMS:
4042    case SHADER_OPCODE_TXF_CMS_W:
4043    case SHADER_OPCODE_TXF_UMS:
4044    case SHADER_OPCODE_TXF_MCS:
4045       if (op == SHADER_OPCODE_TXF_UMS ||
4046           op == SHADER_OPCODE_TXF_CMS ||
4047           op == SHADER_OPCODE_TXF_CMS_W) {
4048          bld.MOV(retype(sources[length], BRW_REGISTER_TYPE_UD), sample_index);
4049          length++;
4050       }
4051
4052       if (op == SHADER_OPCODE_TXF_CMS || op == SHADER_OPCODE_TXF_CMS_W) {
4053          /* Data from the multisample control surface. */
4054          bld.MOV(retype(sources[length], BRW_REGISTER_TYPE_UD), mcs);
4055          length++;
4056
4057          /* On Gen9+ we'll use ld2dms_w instead which has two registers for
4058           * the MCS data.
4059           */
4060          if (op == SHADER_OPCODE_TXF_CMS_W) {
4061             bld.MOV(retype(sources[length], BRW_REGISTER_TYPE_UD),
4062                     mcs.file == IMM ?
4063                     mcs :
4064                     offset(mcs, bld, 1));
4065             length++;
4066          }
4067       }
4068
4069       /* There is no offsetting for this message; just copy in the integer
4070        * texture coordinates.
4071        */
4072       for (unsigned i = 0; i < coord_components; i++) {
4073          bld.MOV(retype(sources[length], BRW_REGISTER_TYPE_D), coordinate);
4074          coordinate = offset(coordinate, bld, 1);
4075          length++;
4076       }
4077
4078       coordinate_done = true;
4079       break;
4080    case SHADER_OPCODE_TG4_OFFSET:
4081       /* gather4_po_c should have been lowered in SIMD16 mode. */
4082       assert(bld.dispatch_width() == 8 || shadow_c.file == BAD_FILE);
4083
4084       /* More crazy intermixing */
4085       for (unsigned i = 0; i < 2; i++) { /* u, v */
4086          bld.MOV(sources[length], coordinate);
4087          coordinate = offset(coordinate, bld, 1);
4088          length++;
4089       }
4090
4091       for (unsigned i = 0; i < 2; i++) { /* offu, offv */
4092          bld.MOV(retype(sources[length], BRW_REGISTER_TYPE_D), offset_value);
4093          offset_value = offset(offset_value, bld, 1);
4094          length++;
4095       }
4096
4097       if (coord_components == 3) { /* r if present */
4098          bld.MOV(sources[length], coordinate);
4099          coordinate = offset(coordinate, bld, 1);
4100          length++;
4101       }
4102
4103       coordinate_done = true;
4104       break;
4105    default:
4106       break;
4107    }
4108
4109    /* Set up the coordinate (except for cases where it was done above) */
4110    if (!coordinate_done) {
4111       for (unsigned i = 0; i < coord_components; i++) {
4112          bld.MOV(sources[length], coordinate);
4113          coordinate = offset(coordinate, bld, 1);
4114          length++;
4115       }
4116    }
4117
4118    int mlen;
4119    if (reg_width == 2)
4120       mlen = length * reg_width - header_size;
4121    else
4122       mlen = length * reg_width;
4123
4124    const fs_reg src_payload = fs_reg(VGRF, bld.shader->alloc.allocate(mlen),
4125                                      BRW_REGISTER_TYPE_F);
4126    bld.LOAD_PAYLOAD(src_payload, sources, length, header_size);
4127
4128    /* Generate the SEND. */
4129    inst->opcode = op;
4130    inst->src[0] = src_payload;
4131    inst->src[1] = surface;
4132    inst->src[2] = sampler;
4133    inst->resize_sources(3);
4134    inst->base_mrf = -1;
4135    inst->mlen = mlen;
4136    inst->header_size = header_size;
4137
4138    /* Message length > MAX_SAMPLER_MESSAGE_SIZE disallowed by hardware. */
4139    assert(inst->mlen <= MAX_SAMPLER_MESSAGE_SIZE);
4140 }
4141
4142 static void
4143 lower_sampler_logical_send(const fs_builder &bld, fs_inst *inst, opcode op)
4144 {
4145    const brw_device_info *devinfo = bld.shader->devinfo;
4146    const fs_reg &coordinate = inst->src[0];
4147    const fs_reg &shadow_c = inst->src[1];
4148    const fs_reg &lod = inst->src[2];
4149    const fs_reg &lod2 = inst->src[3];
4150    const fs_reg &sample_index = inst->src[4];
4151    const fs_reg &mcs = inst->src[5];
4152    const fs_reg &surface = inst->src[6];
4153    const fs_reg &sampler = inst->src[7];
4154    const fs_reg &offset_value = inst->src[8];
4155    assert(inst->src[9].file == IMM && inst->src[10].file == IMM);
4156    const unsigned coord_components = inst->src[9].ud;
4157    const unsigned grad_components = inst->src[10].ud;
4158
4159    if (devinfo->gen >= 7) {
4160       lower_sampler_logical_send_gen7(bld, inst, op, coordinate,
4161                                       shadow_c, lod, lod2, sample_index,
4162                                       mcs, surface, sampler, offset_value,
4163                                       coord_components, grad_components);
4164    } else if (devinfo->gen >= 5) {
4165       lower_sampler_logical_send_gen5(bld, inst, op, coordinate,
4166                                       shadow_c, lod, lod2, sample_index,
4167                                       surface, sampler, offset_value,
4168                                       coord_components, grad_components);
4169    } else {
4170       lower_sampler_logical_send_gen4(bld, inst, op, coordinate,
4171                                       shadow_c, lod, lod2,
4172                                       surface, sampler,
4173                                       coord_components, grad_components);
4174    }
4175 }
4176
4177 /**
4178  * Initialize the header present in some typed and untyped surface
4179  * messages.
4180  */
4181 static fs_reg
4182 emit_surface_header(const fs_builder &bld, const fs_reg &sample_mask)
4183 {
4184    fs_builder ubld = bld.exec_all().group(8, 0);
4185    const fs_reg dst = ubld.vgrf(BRW_REGISTER_TYPE_UD);
4186    ubld.MOV(dst, brw_imm_d(0));
4187    ubld.MOV(component(dst, 7), sample_mask);
4188    return dst;
4189 }
4190
4191 static void
4192 lower_surface_logical_send(const fs_builder &bld, fs_inst *inst, opcode op,
4193                            const fs_reg &sample_mask)
4194 {
4195    /* Get the logical send arguments. */
4196    const fs_reg &addr = inst->src[0];
4197    const fs_reg &src = inst->src[1];
4198    const fs_reg &surface = inst->src[2];
4199    const UNUSED fs_reg &dims = inst->src[3];
4200    const fs_reg &arg = inst->src[4];
4201
4202    /* Calculate the total number of components of the payload. */
4203    const unsigned addr_sz = inst->components_read(0);
4204    const unsigned src_sz = inst->components_read(1);
4205    const unsigned header_sz = (sample_mask.file == BAD_FILE ? 0 : 1);
4206    const unsigned sz = header_sz + addr_sz + src_sz;
4207
4208    /* Allocate space for the payload. */
4209    fs_reg *const components = new fs_reg[sz];
4210    const fs_reg payload = bld.vgrf(BRW_REGISTER_TYPE_UD, sz);
4211    unsigned n = 0;
4212
4213    /* Construct the payload. */
4214    if (header_sz)
4215       components[n++] = emit_surface_header(bld, sample_mask);
4216
4217    for (unsigned i = 0; i < addr_sz; i++)
4218       components[n++] = offset(addr, bld, i);
4219
4220    for (unsigned i = 0; i < src_sz; i++)
4221       components[n++] = offset(src, bld, i);
4222
4223    bld.LOAD_PAYLOAD(payload, components, sz, header_sz);
4224
4225    /* Update the original instruction. */
4226    inst->opcode = op;
4227    inst->mlen = header_sz + (addr_sz + src_sz) * inst->exec_size / 8;
4228    inst->header_size = header_sz;
4229
4230    inst->src[0] = payload;
4231    inst->src[1] = surface;
4232    inst->src[2] = arg;
4233    inst->resize_sources(3);
4234
4235    delete[] components;
4236 }
4237
4238 bool
4239 fs_visitor::lower_logical_sends()
4240 {
4241    bool progress = false;
4242
4243    foreach_block_and_inst_safe(block, fs_inst, inst, cfg) {
4244       const fs_builder ibld(this, block, inst);
4245
4246       switch (inst->opcode) {
4247       case FS_OPCODE_FB_WRITE_LOGICAL:
4248          assert(stage == MESA_SHADER_FRAGMENT);
4249          lower_fb_write_logical_send(ibld, inst,
4250                                      (const brw_wm_prog_data *)prog_data,
4251                                      (const brw_wm_prog_key *)key,
4252                                      payload);
4253          break;
4254
4255       case SHADER_OPCODE_TEX_LOGICAL:
4256          lower_sampler_logical_send(ibld, inst, SHADER_OPCODE_TEX);
4257          break;
4258
4259       case SHADER_OPCODE_TXD_LOGICAL:
4260          lower_sampler_logical_send(ibld, inst, SHADER_OPCODE_TXD);
4261          break;
4262
4263       case SHADER_OPCODE_TXF_LOGICAL:
4264          lower_sampler_logical_send(ibld, inst, SHADER_OPCODE_TXF);
4265          break;
4266
4267       case SHADER_OPCODE_TXL_LOGICAL:
4268          lower_sampler_logical_send(ibld, inst, SHADER_OPCODE_TXL);
4269          break;
4270
4271       case SHADER_OPCODE_TXS_LOGICAL:
4272          lower_sampler_logical_send(ibld, inst, SHADER_OPCODE_TXS);
4273          break;
4274
4275       case FS_OPCODE_TXB_LOGICAL:
4276          lower_sampler_logical_send(ibld, inst, FS_OPCODE_TXB);
4277          break;
4278
4279       case SHADER_OPCODE_TXF_CMS_LOGICAL:
4280          lower_sampler_logical_send(ibld, inst, SHADER_OPCODE_TXF_CMS);
4281          break;
4282
4283       case SHADER_OPCODE_TXF_CMS_W_LOGICAL:
4284          lower_sampler_logical_send(ibld, inst, SHADER_OPCODE_TXF_CMS_W);
4285          break;
4286
4287       case SHADER_OPCODE_TXF_UMS_LOGICAL:
4288          lower_sampler_logical_send(ibld, inst, SHADER_OPCODE_TXF_UMS);
4289          break;
4290
4291       case SHADER_OPCODE_TXF_MCS_LOGICAL:
4292          lower_sampler_logical_send(ibld, inst, SHADER_OPCODE_TXF_MCS);
4293          break;
4294
4295       case SHADER_OPCODE_LOD_LOGICAL:
4296          lower_sampler_logical_send(ibld, inst, SHADER_OPCODE_LOD);
4297          break;
4298
4299       case SHADER_OPCODE_TG4_LOGICAL:
4300          lower_sampler_logical_send(ibld, inst, SHADER_OPCODE_TG4);
4301          break;
4302
4303       case SHADER_OPCODE_TG4_OFFSET_LOGICAL:
4304          lower_sampler_logical_send(ibld, inst, SHADER_OPCODE_TG4_OFFSET);
4305          break;
4306
4307       case SHADER_OPCODE_UNTYPED_SURFACE_READ_LOGICAL:
4308          lower_surface_logical_send(ibld, inst,
4309                                     SHADER_OPCODE_UNTYPED_SURFACE_READ,
4310                                     fs_reg());
4311          break;
4312
4313       case SHADER_OPCODE_UNTYPED_SURFACE_WRITE_LOGICAL:
4314          lower_surface_logical_send(ibld, inst,
4315                                     SHADER_OPCODE_UNTYPED_SURFACE_WRITE,
4316                                     ibld.sample_mask_reg());
4317          break;
4318
4319       case SHADER_OPCODE_UNTYPED_ATOMIC_LOGICAL:
4320          lower_surface_logical_send(ibld, inst,
4321                                     SHADER_OPCODE_UNTYPED_ATOMIC,
4322                                     ibld.sample_mask_reg());
4323          break;
4324
4325       case SHADER_OPCODE_TYPED_SURFACE_READ_LOGICAL:
4326          lower_surface_logical_send(ibld, inst,
4327                                     SHADER_OPCODE_TYPED_SURFACE_READ,
4328                                     brw_imm_d(0xffff));
4329          break;
4330
4331       case SHADER_OPCODE_TYPED_SURFACE_WRITE_LOGICAL:
4332          lower_surface_logical_send(ibld, inst,
4333                                     SHADER_OPCODE_TYPED_SURFACE_WRITE,
4334                                     ibld.sample_mask_reg());
4335          break;
4336
4337       case SHADER_OPCODE_TYPED_ATOMIC_LOGICAL:
4338          lower_surface_logical_send(ibld, inst,
4339                                     SHADER_OPCODE_TYPED_ATOMIC,
4340                                     ibld.sample_mask_reg());
4341          break;
4342
4343       default:
4344          continue;
4345       }
4346
4347       progress = true;
4348    }
4349
4350    if (progress)
4351       invalidate_live_intervals();
4352
4353    return progress;
4354 }
4355
4356 /**
4357  * Get the closest native SIMD width supported by the hardware for instruction
4358  * \p inst.  The instruction will be left untouched by
4359  * fs_visitor::lower_simd_width() if the returned value is equal to the
4360  * original execution size.
4361  */
4362 static unsigned
4363 get_lowered_simd_width(const struct brw_device_info *devinfo,
4364                        const fs_inst *inst)
4365 {
4366    switch (inst->opcode) {
4367    case BRW_OPCODE_MOV:
4368    case BRW_OPCODE_SEL:
4369    case BRW_OPCODE_NOT:
4370    case BRW_OPCODE_AND:
4371    case BRW_OPCODE_OR:
4372    case BRW_OPCODE_XOR:
4373    case BRW_OPCODE_SHR:
4374    case BRW_OPCODE_SHL:
4375    case BRW_OPCODE_ASR:
4376    case BRW_OPCODE_CMP:
4377    case BRW_OPCODE_CMPN:
4378    case BRW_OPCODE_CSEL:
4379    case BRW_OPCODE_F32TO16:
4380    case BRW_OPCODE_F16TO32:
4381    case BRW_OPCODE_BFREV:
4382    case BRW_OPCODE_BFE:
4383    case BRW_OPCODE_BFI1:
4384    case BRW_OPCODE_BFI2:
4385    case BRW_OPCODE_ADD:
4386    case BRW_OPCODE_MUL:
4387    case BRW_OPCODE_AVG:
4388    case BRW_OPCODE_FRC:
4389    case BRW_OPCODE_RNDU:
4390    case BRW_OPCODE_RNDD:
4391    case BRW_OPCODE_RNDE:
4392    case BRW_OPCODE_RNDZ:
4393    case BRW_OPCODE_LZD:
4394    case BRW_OPCODE_FBH:
4395    case BRW_OPCODE_FBL:
4396    case BRW_OPCODE_CBIT:
4397    case BRW_OPCODE_SAD2:
4398    case BRW_OPCODE_MAD:
4399    case BRW_OPCODE_LRP:
4400    case SHADER_OPCODE_RCP:
4401    case SHADER_OPCODE_RSQ:
4402    case SHADER_OPCODE_SQRT:
4403    case SHADER_OPCODE_EXP2:
4404    case SHADER_OPCODE_LOG2:
4405    case SHADER_OPCODE_POW:
4406    case SHADER_OPCODE_INT_QUOTIENT:
4407    case SHADER_OPCODE_INT_REMAINDER:
4408    case SHADER_OPCODE_SIN:
4409    case SHADER_OPCODE_COS: {
4410       /* According to the PRMs:
4411        *  "A. In Direct Addressing mode, a source cannot span more than 2
4412        *      adjacent GRF registers.
4413        *   B. A destination cannot span more than 2 adjacent GRF registers."
4414        *
4415        * Look for the source or destination with the largest register region
4416        * which is the one that is going to limit the overal execution size of
4417        * the instruction due to this rule.
4418        */
4419       unsigned reg_count = inst->regs_written;
4420
4421       for (unsigned i = 0; i < inst->sources; i++)
4422          reg_count = MAX2(reg_count, (unsigned)inst->regs_read(i));
4423
4424       /* Calculate the maximum execution size of the instruction based on the
4425        * factor by which it goes over the hardware limit of 2 GRFs.
4426        */
4427       return inst->exec_size / DIV_ROUND_UP(reg_count, 2);
4428    }
4429    case SHADER_OPCODE_MULH:
4430       /* MULH is lowered to the MUL/MACH sequence using the accumulator, which
4431        * is 8-wide on Gen7+.
4432        */
4433       return (devinfo->gen >= 7 ? 8 : inst->exec_size);
4434
4435    case FS_OPCODE_FB_WRITE_LOGICAL:
4436       /* Gen6 doesn't support SIMD16 depth writes but we cannot handle them
4437        * here.
4438        */
4439       assert(devinfo->gen != 6 ||
4440              inst->src[FB_WRITE_LOGICAL_SRC_SRC_DEPTH].file == BAD_FILE ||
4441              inst->exec_size == 8);
4442       /* Dual-source FB writes are unsupported in SIMD16 mode. */
4443       return (inst->src[FB_WRITE_LOGICAL_SRC_COLOR1].file != BAD_FILE ?
4444               8 : inst->exec_size);
4445
4446    case SHADER_OPCODE_TXD_LOGICAL:
4447       /* TXD is unsupported in SIMD16 mode. */
4448       return 8;
4449
4450    case SHADER_OPCODE_TG4_OFFSET_LOGICAL: {
4451       /* gather4_po_c is unsupported in SIMD16 mode. */
4452       const fs_reg &shadow_c = inst->src[1];
4453       return (shadow_c.file != BAD_FILE ? 8 : inst->exec_size);
4454    }
4455    case SHADER_OPCODE_TXL_LOGICAL:
4456    case FS_OPCODE_TXB_LOGICAL: {
4457       /* Gen4 doesn't have SIMD8 non-shadow-compare bias/LOD instructions, and
4458        * Gen4-6 can't support TXL and TXB with shadow comparison in SIMD16
4459        * mode because the message exceeds the maximum length of 11.
4460        */
4461       const fs_reg &shadow_c = inst->src[1];
4462       if (devinfo->gen == 4 && shadow_c.file == BAD_FILE)
4463          return 16;
4464       else if (devinfo->gen < 7 && shadow_c.file != BAD_FILE)
4465          return 8;
4466       else
4467          return inst->exec_size;
4468    }
4469    case SHADER_OPCODE_TXF_LOGICAL:
4470    case SHADER_OPCODE_TXS_LOGICAL:
4471       /* Gen4 doesn't have SIMD8 variants for the RESINFO and LD-with-LOD
4472        * messages.  Use SIMD16 instead.
4473        */
4474       if (devinfo->gen == 4)
4475          return 16;
4476       else
4477          return inst->exec_size;
4478
4479    case SHADER_OPCODE_TXF_CMS_W_LOGICAL: {
4480       /* This opcode can take up to 6 arguments which means that in some
4481        * circumstances it can end up with a message that is too long in SIMD16
4482        * mode.
4483        */
4484       const unsigned coord_components = inst->src[8].ud;
4485       /* First three arguments are the sample index and the two arguments for
4486        * the MCS data.
4487        */
4488       if ((coord_components + 3) * 2 > MAX_SAMPLER_MESSAGE_SIZE)
4489          return 8;
4490       else
4491          return inst->exec_size;
4492    }
4493
4494    case SHADER_OPCODE_TYPED_ATOMIC_LOGICAL:
4495    case SHADER_OPCODE_TYPED_SURFACE_READ_LOGICAL:
4496    case SHADER_OPCODE_TYPED_SURFACE_WRITE_LOGICAL:
4497       return 8;
4498
4499    case SHADER_OPCODE_MOV_INDIRECT:
4500       /* Prior to Broadwell, we only have 8 address subregisters */
4501       return devinfo->gen < 8 ? 8 : inst->exec_size;
4502
4503    default:
4504       return inst->exec_size;
4505    }
4506 }
4507
4508 /**
4509  * The \p rows array of registers represents a \p num_rows by \p num_columns
4510  * matrix in row-major order, write it in column-major order into the register
4511  * passed as destination.  \p stride gives the separation between matrix
4512  * elements in the input in fs_builder::dispatch_width() units.
4513  */
4514 static void
4515 emit_transpose(const fs_builder &bld,
4516                const fs_reg &dst, const fs_reg *rows,
4517                unsigned num_rows, unsigned num_columns, unsigned stride)
4518 {
4519    fs_reg *const components = new fs_reg[num_rows * num_columns];
4520
4521    for (unsigned i = 0; i < num_columns; ++i) {
4522       for (unsigned j = 0; j < num_rows; ++j)
4523          components[num_rows * i + j] = offset(rows[j], bld, stride * i);
4524    }
4525
4526    bld.LOAD_PAYLOAD(dst, components, num_rows * num_columns, 0);
4527
4528    delete[] components;
4529 }
4530
4531 bool
4532 fs_visitor::lower_simd_width()
4533 {
4534    bool progress = false;
4535
4536    foreach_block_and_inst_safe(block, fs_inst, inst, cfg) {
4537       const unsigned lower_width = get_lowered_simd_width(devinfo, inst);
4538
4539       if (lower_width != inst->exec_size) {
4540          /* Builder matching the original instruction.  We may also need to
4541           * emit an instruction of width larger than the original, set the
4542           * execution size of the builder to the highest of both for now so
4543           * we're sure that both cases can be handled.
4544           */
4545          const fs_builder ibld = bld.at(block, inst)
4546                                     .exec_all(inst->force_writemask_all)
4547                                     .group(MAX2(inst->exec_size, lower_width),
4548                                            inst->force_sechalf);
4549
4550          /* Split the copies in chunks of the execution width of either the
4551           * original or the lowered instruction, whichever is lower.
4552           */
4553          const unsigned copy_width = MIN2(lower_width, inst->exec_size);
4554          const unsigned n = inst->exec_size / copy_width;
4555          const unsigned dst_size = inst->regs_written * REG_SIZE /
4556             inst->dst.component_size(inst->exec_size);
4557          fs_reg dsts[4];
4558
4559          assert(n > 0 && n <= ARRAY_SIZE(dsts) &&
4560                 !inst->writes_accumulator && !inst->mlen);
4561
4562          for (unsigned i = 0; i < n; i++) {
4563             /* Emit a copy of the original instruction with the lowered width.
4564              * If the EOT flag was set throw it away except for the last
4565              * instruction to avoid killing the thread prematurely.
4566              */
4567             fs_inst split_inst = *inst;
4568             split_inst.exec_size = lower_width;
4569             split_inst.eot = inst->eot && i == n - 1;
4570
4571             /* Select the correct channel enables for the i-th group, then
4572              * transform the sources and destination and emit the lowered
4573              * instruction.
4574              */
4575             const fs_builder lbld = ibld.group(lower_width, i);
4576
4577             for (unsigned j = 0; j < inst->sources; j++) {
4578                if (inst->src[j].file != BAD_FILE &&
4579                    !is_uniform(inst->src[j])) {
4580                   /* Get the i-th copy_width-wide chunk of the source. */
4581                   const fs_reg src = horiz_offset(inst->src[j], copy_width * i);
4582                   const unsigned src_size = inst->components_read(j);
4583
4584                   /* Use a trivial transposition to copy one every n
4585                    * copy_width-wide components of the register into a
4586                    * temporary passed as source to the lowered instruction.
4587                    */
4588                   split_inst.src[j] = lbld.vgrf(inst->src[j].type, src_size);
4589                   emit_transpose(lbld.group(copy_width, 0),
4590                                  split_inst.src[j], &src, 1, src_size, n);
4591                }
4592             }
4593
4594             if (inst->regs_written) {
4595                /* Allocate enough space to hold the result of the lowered
4596                 * instruction and fix up the number of registers written.
4597                 */
4598                split_inst.dst = dsts[i] =
4599                   lbld.vgrf(inst->dst.type, dst_size);
4600                split_inst.regs_written =
4601                   DIV_ROUND_UP(inst->regs_written * lower_width,
4602                                inst->exec_size);
4603             }
4604
4605             lbld.emit(split_inst);
4606          }
4607
4608          if (inst->regs_written) {
4609             /* Distance between useful channels in the temporaries, skipping
4610              * garbage if the lowered instruction is wider than the original.
4611              */
4612             const unsigned m = lower_width / copy_width;
4613
4614             /* Interleave the components of the result from the lowered
4615              * instructions.  We need to set exec_all() when copying more than
4616              * one half per component, because LOAD_PAYLOAD (in terms of which
4617              * emit_transpose is implemented) can only use the same channel
4618              * enable signals for all of its non-header sources.
4619              */
4620             emit_transpose(ibld.exec_all(inst->exec_size > copy_width)
4621                                .group(copy_width, 0),
4622                            inst->dst, dsts, n, dst_size, m);
4623          }
4624
4625          inst->remove(block);
4626          progress = true;
4627       }
4628    }
4629
4630    if (progress)
4631       invalidate_live_intervals();
4632
4633    return progress;
4634 }
4635
4636 void
4637 fs_visitor::dump_instructions()
4638 {
4639    dump_instructions(NULL);
4640 }
4641
4642 void
4643 fs_visitor::dump_instructions(const char *name)
4644 {
4645    FILE *file = stderr;
4646    if (name && geteuid() != 0) {
4647       file = fopen(name, "w");
4648       if (!file)
4649          file = stderr;
4650    }
4651
4652    if (cfg) {
4653       calculate_register_pressure();
4654       int ip = 0, max_pressure = 0;
4655       foreach_block_and_inst(block, backend_instruction, inst, cfg) {
4656          max_pressure = MAX2(max_pressure, regs_live_at_ip[ip]);
4657          fprintf(file, "{%3d} %4d: ", regs_live_at_ip[ip], ip);
4658          dump_instruction(inst, file);
4659          ip++;
4660       }
4661       fprintf(file, "Maximum %3d registers live at once.\n", max_pressure);
4662    } else {
4663       int ip = 0;
4664       foreach_in_list(backend_instruction, inst, &instructions) {
4665          fprintf(file, "%4d: ", ip++);
4666          dump_instruction(inst, file);
4667       }
4668    }
4669
4670    if (file != stderr) {
4671       fclose(file);
4672    }
4673 }
4674
4675 void
4676 fs_visitor::dump_instruction(backend_instruction *be_inst)
4677 {
4678    dump_instruction(be_inst, stderr);
4679 }
4680
4681 void
4682 fs_visitor::dump_instruction(backend_instruction *be_inst, FILE *file)
4683 {
4684    fs_inst *inst = (fs_inst *)be_inst;
4685
4686    if (inst->predicate) {
4687       fprintf(file, "(%cf0.%d) ",
4688              inst->predicate_inverse ? '-' : '+',
4689              inst->flag_subreg);
4690    }
4691
4692    fprintf(file, "%s", brw_instruction_name(inst->opcode));
4693    if (inst->saturate)
4694       fprintf(file, ".sat");
4695    if (inst->conditional_mod) {
4696       fprintf(file, "%s", conditional_modifier[inst->conditional_mod]);
4697       if (!inst->predicate &&
4698           (devinfo->gen < 5 || (inst->opcode != BRW_OPCODE_SEL &&
4699                               inst->opcode != BRW_OPCODE_IF &&
4700                               inst->opcode != BRW_OPCODE_WHILE))) {
4701          fprintf(file, ".f0.%d", inst->flag_subreg);
4702       }
4703    }
4704    fprintf(file, "(%d) ", inst->exec_size);
4705
4706    if (inst->mlen) {
4707       fprintf(file, "(mlen: %d) ", inst->mlen);
4708    }
4709
4710    switch (inst->dst.file) {
4711    case VGRF:
4712       fprintf(file, "vgrf%d", inst->dst.nr);
4713       if (alloc.sizes[inst->dst.nr] != inst->regs_written ||
4714           inst->dst.subreg_offset)
4715          fprintf(file, "+%d.%d",
4716                  inst->dst.reg_offset, inst->dst.subreg_offset);
4717       break;
4718    case FIXED_GRF:
4719       fprintf(file, "g%d", inst->dst.nr);
4720       break;
4721    case MRF:
4722       fprintf(file, "m%d", inst->dst.nr);
4723       break;
4724    case BAD_FILE:
4725       fprintf(file, "(null)");
4726       break;
4727    case UNIFORM:
4728       fprintf(file, "***u%d***", inst->dst.nr + inst->dst.reg_offset);
4729       break;
4730    case ATTR:
4731       fprintf(file, "***attr%d***", inst->dst.nr + inst->dst.reg_offset);
4732       break;
4733    case ARF:
4734       switch (inst->dst.nr) {
4735       case BRW_ARF_NULL:
4736          fprintf(file, "null");
4737          break;
4738       case BRW_ARF_ADDRESS:
4739          fprintf(file, "a0.%d", inst->dst.subnr);
4740          break;
4741       case BRW_ARF_ACCUMULATOR:
4742          fprintf(file, "acc%d", inst->dst.subnr);
4743          break;
4744       case BRW_ARF_FLAG:
4745          fprintf(file, "f%d.%d", inst->dst.nr & 0xf, inst->dst.subnr);
4746          break;
4747       default:
4748          fprintf(file, "arf%d.%d", inst->dst.nr & 0xf, inst->dst.subnr);
4749          break;
4750       }
4751       if (inst->dst.subnr)
4752          fprintf(file, "+%d", inst->dst.subnr);
4753       break;
4754    case IMM:
4755       unreachable("not reached");
4756    }
4757    if (inst->dst.stride != 1)
4758       fprintf(file, "<%u>", inst->dst.stride);
4759    fprintf(file, ":%s, ", brw_reg_type_letters(inst->dst.type));
4760
4761    for (int i = 0; i < inst->sources; i++) {
4762       if (inst->src[i].negate)
4763          fprintf(file, "-");
4764       if (inst->src[i].abs)
4765          fprintf(file, "|");
4766       switch (inst->src[i].file) {
4767       case VGRF:
4768          fprintf(file, "vgrf%d", inst->src[i].nr);
4769          if (alloc.sizes[inst->src[i].nr] != (unsigned)inst->regs_read(i) ||
4770              inst->src[i].subreg_offset)
4771             fprintf(file, "+%d.%d", inst->src[i].reg_offset,
4772                     inst->src[i].subreg_offset);
4773          break;
4774       case FIXED_GRF:
4775          fprintf(file, "g%d", inst->src[i].nr);
4776          break;
4777       case MRF:
4778          fprintf(file, "***m%d***", inst->src[i].nr);
4779          break;
4780       case ATTR:
4781          fprintf(file, "attr%d+%d", inst->src[i].nr, inst->src[i].reg_offset);
4782          break;
4783       case UNIFORM:
4784          fprintf(file, "u%d", inst->src[i].nr + inst->src[i].reg_offset);
4785          if (inst->src[i].subreg_offset) {
4786             fprintf(file, "+%d.%d", inst->src[i].reg_offset,
4787                     inst->src[i].subreg_offset);
4788          }
4789          break;
4790       case BAD_FILE:
4791          fprintf(file, "(null)");
4792          break;
4793       case IMM:
4794          switch (inst->src[i].type) {
4795          case BRW_REGISTER_TYPE_F:
4796             fprintf(file, "%ff", inst->src[i].f);
4797             break;
4798          case BRW_REGISTER_TYPE_W:
4799          case BRW_REGISTER_TYPE_D:
4800             fprintf(file, "%dd", inst->src[i].d);
4801             break;
4802          case BRW_REGISTER_TYPE_UW:
4803          case BRW_REGISTER_TYPE_UD:
4804             fprintf(file, "%uu", inst->src[i].ud);
4805             break;
4806          case BRW_REGISTER_TYPE_VF:
4807             fprintf(file, "[%-gF, %-gF, %-gF, %-gF]",
4808                     brw_vf_to_float((inst->src[i].ud >>  0) & 0xff),
4809                     brw_vf_to_float((inst->src[i].ud >>  8) & 0xff),
4810                     brw_vf_to_float((inst->src[i].ud >> 16) & 0xff),
4811                     brw_vf_to_float((inst->src[i].ud >> 24) & 0xff));
4812             break;
4813          default:
4814             fprintf(file, "???");
4815             break;
4816          }
4817          break;
4818       case ARF:
4819          switch (inst->src[i].nr) {
4820          case BRW_ARF_NULL:
4821             fprintf(file, "null");
4822             break;
4823          case BRW_ARF_ADDRESS:
4824             fprintf(file, "a0.%d", inst->src[i].subnr);
4825             break;
4826          case BRW_ARF_ACCUMULATOR:
4827             fprintf(file, "acc%d", inst->src[i].subnr);
4828             break;
4829          case BRW_ARF_FLAG:
4830             fprintf(file, "f%d.%d", inst->src[i].nr & 0xf, inst->src[i].subnr);
4831             break;
4832          default:
4833             fprintf(file, "arf%d.%d", inst->src[i].nr & 0xf, inst->src[i].subnr);
4834             break;
4835          }
4836          if (inst->src[i].subnr)
4837             fprintf(file, "+%d", inst->src[i].subnr);
4838          break;
4839       }
4840       if (inst->src[i].abs)
4841          fprintf(file, "|");
4842
4843       if (inst->src[i].file != IMM) {
4844          unsigned stride;
4845          if (inst->src[i].file == ARF || inst->src[i].file == FIXED_GRF) {
4846             unsigned hstride = inst->src[i].hstride;
4847             stride = (hstride == 0 ? 0 : (1 << (hstride - 1)));
4848          } else {
4849             stride = inst->src[i].stride;
4850          }
4851          if (stride != 1)
4852             fprintf(file, "<%u>", stride);
4853
4854          fprintf(file, ":%s", brw_reg_type_letters(inst->src[i].type));
4855       }
4856
4857       if (i < inst->sources - 1 && inst->src[i + 1].file != BAD_FILE)
4858          fprintf(file, ", ");
4859    }
4860
4861    fprintf(file, " ");
4862
4863    if (inst->force_writemask_all)
4864       fprintf(file, "NoMask ");
4865
4866    if (dispatch_width == 16 && inst->exec_size == 8) {
4867       if (inst->force_sechalf)
4868          fprintf(file, "2ndhalf ");
4869       else
4870          fprintf(file, "1sthalf ");
4871    }
4872
4873    fprintf(file, "\n");
4874 }
4875
4876 /**
4877  * Possibly returns an instruction that set up @param reg.
4878  *
4879  * Sometimes we want to take the result of some expression/variable
4880  * dereference tree and rewrite the instruction generating the result
4881  * of the tree.  When processing the tree, we know that the
4882  * instructions generated are all writing temporaries that are dead
4883  * outside of this tree.  So, if we have some instructions that write
4884  * a temporary, we're free to point that temp write somewhere else.
4885  *
4886  * Note that this doesn't guarantee that the instruction generated
4887  * only reg -- it might be the size=4 destination of a texture instruction.
4888  */
4889 fs_inst *
4890 fs_visitor::get_instruction_generating_reg(fs_inst *start,
4891                                            fs_inst *end,
4892                                            const fs_reg &reg)
4893 {
4894    if (end == start ||
4895        end->is_partial_write() ||
4896        !reg.equals(end->dst)) {
4897       return NULL;
4898    } else {
4899       return end;
4900    }
4901 }
4902
4903 void
4904 fs_visitor::setup_payload_gen6()
4905 {
4906    bool uses_depth =
4907       (nir->info.inputs_read & (1 << VARYING_SLOT_POS)) != 0;
4908    unsigned barycentric_interp_modes =
4909       (stage == MESA_SHADER_FRAGMENT) ?
4910       ((brw_wm_prog_data*) this->prog_data)->barycentric_interp_modes : 0;
4911
4912    assert(devinfo->gen >= 6);
4913
4914    /* R0-1: masks, pixel X/Y coordinates. */
4915    payload.num_regs = 2;
4916    /* R2: only for 32-pixel dispatch.*/
4917
4918    /* R3-26: barycentric interpolation coordinates.  These appear in the
4919     * same order that they appear in the brw_wm_barycentric_interp_mode
4920     * enum.  Each set of coordinates occupies 2 registers if dispatch width
4921     * == 8 and 4 registers if dispatch width == 16.  Coordinates only
4922     * appear if they were enabled using the "Barycentric Interpolation
4923     * Mode" bits in WM_STATE.
4924     */
4925    for (int i = 0; i < BRW_WM_BARYCENTRIC_INTERP_MODE_COUNT; ++i) {
4926       if (barycentric_interp_modes & (1 << i)) {
4927          payload.barycentric_coord_reg[i] = payload.num_regs;
4928          payload.num_regs += 2;
4929          if (dispatch_width == 16) {
4930             payload.num_regs += 2;
4931          }
4932       }
4933    }
4934
4935    /* R27: interpolated depth if uses source depth */
4936    if (uses_depth) {
4937       payload.source_depth_reg = payload.num_regs;
4938       payload.num_regs++;
4939       if (dispatch_width == 16) {
4940          /* R28: interpolated depth if not SIMD8. */
4941          payload.num_regs++;
4942       }
4943    }
4944    /* R29: interpolated W set if GEN6_WM_USES_SOURCE_W. */
4945    if (uses_depth) {
4946       payload.source_w_reg = payload.num_regs;
4947       payload.num_regs++;
4948       if (dispatch_width == 16) {
4949          /* R30: interpolated W if not SIMD8. */
4950          payload.num_regs++;
4951       }
4952    }
4953
4954    if (stage == MESA_SHADER_FRAGMENT) {
4955       brw_wm_prog_data *prog_data = (brw_wm_prog_data*) this->prog_data;
4956       brw_wm_prog_key *key = (brw_wm_prog_key*) this->key;
4957       prog_data->uses_pos_offset = key->compute_pos_offset;
4958       /* R31: MSAA position offsets. */
4959       if (prog_data->uses_pos_offset) {
4960          payload.sample_pos_reg = payload.num_regs;
4961          payload.num_regs++;
4962       }
4963    }
4964
4965    /* R32: MSAA input coverage mask */
4966    if (nir->info.system_values_read & SYSTEM_BIT_SAMPLE_MASK_IN) {
4967       assert(devinfo->gen >= 7);
4968       payload.sample_mask_in_reg = payload.num_regs;
4969       payload.num_regs++;
4970       if (dispatch_width == 16) {
4971          /* R33: input coverage mask if not SIMD8. */
4972          payload.num_regs++;
4973       }
4974    }
4975
4976    /* R34-: bary for 32-pixel. */
4977    /* R58-59: interp W for 32-pixel. */
4978
4979    if (nir->info.outputs_written & BITFIELD64_BIT(FRAG_RESULT_DEPTH)) {
4980       source_depth_to_render_target = true;
4981    }
4982 }
4983
4984 void
4985 fs_visitor::setup_vs_payload()
4986 {
4987    /* R0: thread header, R1: urb handles */
4988    payload.num_regs = 2;
4989 }
4990
4991 /**
4992  * We are building the local ID push constant data using the simplest possible
4993  * method. We simply push the local IDs directly as they should appear in the
4994  * registers for the uvec3 gl_LocalInvocationID variable.
4995  *
4996  * Therefore, for SIMD8, we use 3 full registers, and for SIMD16 we use 6
4997  * registers worth of push constant space.
4998  *
4999  * Note: Any updates to brw_cs_prog_local_id_payload_dwords,
5000  * fill_local_id_payload or fs_visitor::emit_cs_local_invocation_id_setup need
5001  * to coordinated.
5002  *
5003  * FINISHME: There are a few easy optimizations to consider.
5004  *
5005  * 1. If gl_WorkGroupSize x, y or z is 1, we can just use zero, and there is
5006  *    no need for using push constant space for that dimension.
5007  *
5008  * 2. Since GL_MAX_COMPUTE_WORK_GROUP_SIZE is currently 1024 or less, we can
5009  *    easily use 16-bit words rather than 32-bit dwords in the push constant
5010  *    data.
5011  *
5012  * 3. If gl_WorkGroupSize x, y or z is small, then we can use bytes for
5013  *    conveying the data, and thereby reduce push constant usage.
5014  *
5015  */
5016 void
5017 fs_visitor::setup_gs_payload()
5018 {
5019    assert(stage == MESA_SHADER_GEOMETRY);
5020
5021    struct brw_gs_prog_data *gs_prog_data =
5022       (struct brw_gs_prog_data *) prog_data;
5023    struct brw_vue_prog_data *vue_prog_data =
5024       (struct brw_vue_prog_data *) prog_data;
5025
5026    /* R0: thread header, R1: output URB handles */
5027    payload.num_regs = 2;
5028
5029    if (gs_prog_data->include_primitive_id) {
5030       /* R2: Primitive ID 0..7 */
5031       payload.num_regs++;
5032    }
5033
5034    /* Use a maximum of 32 registers for push-model inputs. */
5035    const unsigned max_push_components = 32;
5036
5037    /* If pushing our inputs would take too many registers, reduce the URB read
5038     * length (which is in HWords, or 8 registers), and resort to pulling.
5039     *
5040     * Note that the GS reads <URB Read Length> HWords for every vertex - so we
5041     * have to multiply by VerticesIn to obtain the total storage requirement.
5042     */
5043    if (8 * vue_prog_data->urb_read_length * nir->info.gs.vertices_in >
5044        max_push_components) {
5045       gs_prog_data->base.include_vue_handles = true;
5046
5047       /* R3..RN: ICP Handles for each incoming vertex (when using pull model) */
5048       payload.num_regs += nir->info.gs.vertices_in;
5049
5050       vue_prog_data->urb_read_length =
5051          ROUND_DOWN_TO(max_push_components / nir->info.gs.vertices_in, 8) / 8;
5052    }
5053 }
5054
5055 void
5056 fs_visitor::setup_cs_payload()
5057 {
5058    assert(devinfo->gen >= 7);
5059    brw_cs_prog_data *prog_data = (brw_cs_prog_data*) this->prog_data;
5060
5061    payload.num_regs = 1;
5062
5063    if (nir->info.system_values_read & SYSTEM_BIT_LOCAL_INVOCATION_ID) {
5064       prog_data->local_invocation_id_regs = dispatch_width * 3 / 8;
5065       payload.local_invocation_id_reg = payload.num_regs;
5066       payload.num_regs += prog_data->local_invocation_id_regs;
5067    }
5068 }
5069
5070 void
5071 fs_visitor::calculate_register_pressure()
5072 {
5073    invalidate_live_intervals();
5074    calculate_live_intervals();
5075
5076    unsigned num_instructions = 0;
5077    foreach_block(block, cfg)
5078       num_instructions += block->instructions.length();
5079
5080    regs_live_at_ip = rzalloc_array(mem_ctx, int, num_instructions);
5081
5082    for (unsigned reg = 0; reg < alloc.count; reg++) {
5083       for (int ip = virtual_grf_start[reg]; ip <= virtual_grf_end[reg]; ip++)
5084          regs_live_at_ip[ip] += alloc.sizes[reg];
5085    }
5086 }
5087
5088 void
5089 fs_visitor::optimize()
5090 {
5091    /* Start by validating the shader we currently have. */
5092    validate();
5093
5094    /* bld is the common builder object pointing at the end of the program we
5095     * used to translate it into i965 IR.  For the optimization and lowering
5096     * passes coming next, any code added after the end of the program without
5097     * having explicitly called fs_builder::at() clearly points at a mistake.
5098     * Ideally optimization passes wouldn't be part of the visitor so they
5099     * wouldn't have access to bld at all, but they do, so just in case some
5100     * pass forgets to ask for a location explicitly set it to NULL here to
5101     * make it trip.  The dispatch width is initialized to a bogus value to
5102     * make sure that optimizations set the execution controls explicitly to
5103     * match the code they are manipulating instead of relying on the defaults.
5104     */
5105    bld = fs_builder(this, 64);
5106
5107    assign_constant_locations();
5108    lower_constant_loads();
5109
5110    validate();
5111
5112    split_virtual_grfs();
5113    validate();
5114
5115 #define OPT(pass, args...) ({                                           \
5116       pass_num++;                                                       \
5117       bool this_progress = pass(args);                                  \
5118                                                                         \
5119       if (unlikely(INTEL_DEBUG & DEBUG_OPTIMIZER) && this_progress) {   \
5120          char filename[64];                                             \
5121          snprintf(filename, 64, "%s%d-%s-%02d-%02d-" #pass,              \
5122                   stage_abbrev, dispatch_width, nir->info.name, iteration, pass_num); \
5123                                                                         \
5124          backend_shader::dump_instructions(filename);                   \
5125       }                                                                 \
5126                                                                         \
5127       validate();                                                       \
5128                                                                         \
5129       progress = progress || this_progress;                             \
5130       this_progress;                                                    \
5131    })
5132
5133    if (unlikely(INTEL_DEBUG & DEBUG_OPTIMIZER)) {
5134       char filename[64];
5135       snprintf(filename, 64, "%s%d-%s-00-start",
5136                stage_abbrev, dispatch_width, nir->info.name);
5137
5138       backend_shader::dump_instructions(filename);
5139    }
5140
5141    bool progress = false;
5142    int iteration = 0;
5143    int pass_num = 0;
5144
5145    OPT(lower_simd_width);
5146    OPT(lower_logical_sends);
5147
5148    do {
5149       progress = false;
5150       pass_num = 0;
5151       iteration++;
5152
5153       OPT(remove_duplicate_mrf_writes);
5154
5155       OPT(opt_algebraic);
5156       OPT(opt_cse);
5157       OPT(opt_copy_propagate);
5158       OPT(opt_predicated_break, this);
5159       OPT(opt_cmod_propagation);
5160       OPT(dead_code_eliminate);
5161       OPT(opt_peephole_sel);
5162       OPT(dead_control_flow_eliminate, this);
5163       OPT(opt_register_renaming);
5164       OPT(opt_redundant_discard_jumps);
5165       OPT(opt_saturate_propagation);
5166       OPT(opt_zero_samples);
5167       OPT(register_coalesce);
5168       OPT(compute_to_mrf);
5169       OPT(eliminate_find_live_channel);
5170
5171       OPT(compact_virtual_grfs);
5172    } while (progress);
5173
5174    pass_num = 0;
5175
5176    OPT(opt_sampler_eot);
5177
5178    if (OPT(lower_load_payload)) {
5179       split_virtual_grfs();
5180       OPT(register_coalesce);
5181       OPT(compute_to_mrf);
5182       OPT(dead_code_eliminate);
5183    }
5184
5185    OPT(opt_combine_constants);
5186    OPT(lower_integer_multiplication);
5187
5188    lower_uniform_pull_constant_loads();
5189
5190    validate();
5191 }
5192
5193 /**
5194  * Three source instruction must have a GRF/MRF destination register.
5195  * ARF NULL is not allowed.  Fix that up by allocating a temporary GRF.
5196  */
5197 void
5198 fs_visitor::fixup_3src_null_dest()
5199 {
5200    foreach_block_and_inst_safe (block, fs_inst, inst, cfg) {
5201       if (inst->is_3src() && inst->dst.is_null()) {
5202          inst->dst = fs_reg(VGRF, alloc.allocate(dispatch_width / 8),
5203                             inst->dst.type);
5204       }
5205    }
5206 }
5207
5208 void
5209 fs_visitor::allocate_registers()
5210 {
5211    bool allocated_without_spills;
5212
5213    static const enum instruction_scheduler_mode pre_modes[] = {
5214       SCHEDULE_PRE,
5215       SCHEDULE_PRE_NON_LIFO,
5216       SCHEDULE_PRE_LIFO,
5217    };
5218
5219    /* Try each scheduling heuristic to see if it can successfully register
5220     * allocate without spilling.  They should be ordered by decreasing
5221     * performance but increasing likelihood of allocating.
5222     */
5223    for (unsigned i = 0; i < ARRAY_SIZE(pre_modes); i++) {
5224       schedule_instructions(pre_modes[i]);
5225
5226       if (0) {
5227          assign_regs_trivial();
5228          allocated_without_spills = true;
5229       } else {
5230          allocated_without_spills = assign_regs(false);
5231       }
5232       if (allocated_without_spills)
5233          break;
5234    }
5235
5236    if (!allocated_without_spills) {
5237       /* We assume that any spilling is worse than just dropping back to
5238        * SIMD8.  There's probably actually some intermediate point where
5239        * SIMD16 with a couple of spills is still better.
5240        */
5241       if (dispatch_width == 16) {
5242          fail("Failure to register allocate.  Reduce number of "
5243               "live scalar values to avoid this.");
5244       } else {
5245          compiler->shader_perf_log(log_data,
5246                                    "%s shader triggered register spilling.  "
5247                                    "Try reducing the number of live scalar "
5248                                    "values to improve performance.\n",
5249                                    stage_name);
5250       }
5251
5252       /* Since we're out of heuristics, just go spill registers until we
5253        * get an allocation.
5254        */
5255       while (!assign_regs(true)) {
5256          if (failed)
5257             break;
5258       }
5259    }
5260
5261    /* This must come after all optimization and register allocation, since
5262     * it inserts dead code that happens to have side effects, and it does
5263     * so based on the actual physical registers in use.
5264     */
5265    insert_gen4_send_dependency_workarounds();
5266
5267    if (failed)
5268       return;
5269
5270    schedule_instructions(SCHEDULE_POST);
5271
5272    if (last_scratch > 0)
5273       prog_data->total_scratch = brw_get_scratch_size(last_scratch);
5274 }
5275
5276 bool
5277 fs_visitor::run_vs(gl_clip_plane *clip_planes)
5278 {
5279    assert(stage == MESA_SHADER_VERTEX);
5280
5281    setup_vs_payload();
5282
5283    if (shader_time_index >= 0)
5284       emit_shader_time_begin();
5285
5286    emit_nir_code();
5287
5288    if (failed)
5289       return false;
5290
5291    compute_clip_distance(clip_planes);
5292
5293    emit_urb_writes();
5294
5295    if (shader_time_index >= 0)
5296       emit_shader_time_end();
5297
5298    calculate_cfg();
5299
5300    optimize();
5301
5302    assign_curb_setup();
5303    assign_vs_urb_setup();
5304
5305    fixup_3src_null_dest();
5306    allocate_registers();
5307
5308    return !failed;
5309 }
5310
5311 bool
5312 fs_visitor::run_tes()
5313 {
5314    assert(stage == MESA_SHADER_TESS_EVAL);
5315
5316    /* R0: thread header, R1-3: gl_TessCoord.xyz, R4: URB handles */
5317    payload.num_regs = 5;
5318
5319    if (shader_time_index >= 0)
5320       emit_shader_time_begin();
5321
5322    emit_nir_code();
5323
5324    if (failed)
5325       return false;
5326
5327    emit_urb_writes();
5328
5329    if (shader_time_index >= 0)
5330       emit_shader_time_end();
5331
5332    calculate_cfg();
5333
5334    optimize();
5335
5336    assign_curb_setup();
5337    assign_tes_urb_setup();
5338
5339    fixup_3src_null_dest();
5340    allocate_registers();
5341
5342    return !failed;
5343 }
5344
5345 bool
5346 fs_visitor::run_gs()
5347 {
5348    assert(stage == MESA_SHADER_GEOMETRY);
5349
5350    setup_gs_payload();
5351
5352    this->final_gs_vertex_count = vgrf(glsl_type::uint_type);
5353
5354    if (gs_compile->control_data_header_size_bits > 0) {
5355       /* Create a VGRF to store accumulated control data bits. */
5356       this->control_data_bits = vgrf(glsl_type::uint_type);
5357
5358       /* If we're outputting more than 32 control data bits, then EmitVertex()
5359        * will set control_data_bits to 0 after emitting the first vertex.
5360        * Otherwise, we need to initialize it to 0 here.
5361        */
5362       if (gs_compile->control_data_header_size_bits <= 32) {
5363          const fs_builder abld = bld.annotate("initialize control data bits");
5364          abld.MOV(this->control_data_bits, brw_imm_ud(0u));
5365       }
5366    }
5367
5368    if (shader_time_index >= 0)
5369       emit_shader_time_begin();
5370
5371    emit_nir_code();
5372
5373    emit_gs_thread_end();
5374
5375    if (shader_time_index >= 0)
5376       emit_shader_time_end();
5377
5378    if (failed)
5379       return false;
5380
5381    calculate_cfg();
5382
5383    optimize();
5384
5385    assign_curb_setup();
5386    assign_gs_urb_setup();
5387
5388    fixup_3src_null_dest();
5389    allocate_registers();
5390
5391    return !failed;
5392 }
5393
5394 bool
5395 fs_visitor::run_fs(bool do_rep_send)
5396 {
5397    brw_wm_prog_data *wm_prog_data = (brw_wm_prog_data *) this->prog_data;
5398    brw_wm_prog_key *wm_key = (brw_wm_prog_key *) this->key;
5399
5400    assert(stage == MESA_SHADER_FRAGMENT);
5401
5402    if (devinfo->gen >= 6)
5403       setup_payload_gen6();
5404    else
5405       setup_payload_gen4();
5406
5407    if (0) {
5408       emit_dummy_fs();
5409    } else if (do_rep_send) {
5410       assert(dispatch_width == 16);
5411       emit_repclear_shader();
5412    } else {
5413       if (shader_time_index >= 0)
5414          emit_shader_time_begin();
5415
5416       calculate_urb_setup();
5417       if (nir->info.inputs_read > 0) {
5418          if (devinfo->gen < 6)
5419             emit_interpolation_setup_gen4();
5420          else
5421             emit_interpolation_setup_gen6();
5422       }
5423
5424       /* We handle discards by keeping track of the still-live pixels in f0.1.
5425        * Initialize it with the dispatched pixels.
5426        */
5427       if (wm_prog_data->uses_kill) {
5428          fs_inst *discard_init = bld.emit(FS_OPCODE_MOV_DISPATCH_TO_FLAGS);
5429          discard_init->flag_subreg = 1;
5430       }
5431
5432       /* Generate FS IR for main().  (the visitor only descends into
5433        * functions called "main").
5434        */
5435       emit_nir_code();
5436
5437       if (failed)
5438          return false;
5439
5440       if (wm_prog_data->uses_kill)
5441          bld.emit(FS_OPCODE_PLACEHOLDER_HALT);
5442
5443       if (wm_key->alpha_test_func)
5444          emit_alpha_test();
5445
5446       emit_fb_writes();
5447
5448       if (shader_time_index >= 0)
5449          emit_shader_time_end();
5450
5451       calculate_cfg();
5452
5453       optimize();
5454
5455       assign_curb_setup();
5456       assign_urb_setup();
5457
5458       fixup_3src_null_dest();
5459       allocate_registers();
5460
5461       if (failed)
5462          return false;
5463    }
5464
5465    if (dispatch_width == 8)
5466       wm_prog_data->reg_blocks = brw_register_blocks(grf_used);
5467    else
5468       wm_prog_data->reg_blocks_16 = brw_register_blocks(grf_used);
5469
5470    return !failed;
5471 }
5472
5473 bool
5474 fs_visitor::run_cs()
5475 {
5476    assert(stage == MESA_SHADER_COMPUTE);
5477
5478    setup_cs_payload();
5479
5480    if (shader_time_index >= 0)
5481       emit_shader_time_begin();
5482
5483    emit_nir_code();
5484
5485    if (failed)
5486       return false;
5487
5488    emit_cs_terminate();
5489
5490    if (shader_time_index >= 0)
5491       emit_shader_time_end();
5492
5493    calculate_cfg();
5494
5495    optimize();
5496
5497    assign_curb_setup();
5498
5499    fixup_3src_null_dest();
5500    allocate_registers();
5501
5502    if (failed)
5503       return false;
5504
5505    return !failed;
5506 }
5507
5508 /**
5509  * Return a bitfield where bit n is set if barycentric interpolation mode n
5510  * (see enum brw_wm_barycentric_interp_mode) is needed by the fragment shader.
5511  */
5512 static unsigned
5513 brw_compute_barycentric_interp_modes(const struct brw_device_info *devinfo,
5514                                      bool shade_model_flat,
5515                                      bool persample_shading,
5516                                      const nir_shader *shader)
5517 {
5518    unsigned barycentric_interp_modes = 0;
5519
5520    nir_foreach_variable(var, &shader->inputs) {
5521       enum glsl_interp_qualifier interp_qualifier =
5522          (enum glsl_interp_qualifier)var->data.interpolation;
5523       bool is_centroid = var->data.centroid && !persample_shading;
5524       bool is_sample = var->data.sample || persample_shading;
5525       bool is_gl_Color = (var->data.location == VARYING_SLOT_COL0) ||
5526                          (var->data.location == VARYING_SLOT_COL1);
5527
5528       /* Ignore WPOS and FACE, because they don't require interpolation. */
5529       if (var->data.location == VARYING_SLOT_POS ||
5530           var->data.location == VARYING_SLOT_FACE)
5531          continue;
5532
5533       /* Determine the set (or sets) of barycentric coordinates needed to
5534        * interpolate this variable.  Note that when
5535        * brw->needs_unlit_centroid_workaround is set, centroid interpolation
5536        * uses PIXEL interpolation for unlit pixels and CENTROID interpolation
5537        * for lit pixels, so we need both sets of barycentric coordinates.
5538        */
5539       if (interp_qualifier == INTERP_QUALIFIER_NOPERSPECTIVE) {
5540          if (is_centroid) {
5541             barycentric_interp_modes |=
5542                1 << BRW_WM_NONPERSPECTIVE_CENTROID_BARYCENTRIC;
5543          } else if (is_sample) {
5544             barycentric_interp_modes |=
5545                1 << BRW_WM_NONPERSPECTIVE_SAMPLE_BARYCENTRIC;
5546          }
5547          if ((!is_centroid && !is_sample) ||
5548              devinfo->needs_unlit_centroid_workaround) {
5549             barycentric_interp_modes |=
5550                1 << BRW_WM_NONPERSPECTIVE_PIXEL_BARYCENTRIC;
5551          }
5552       } else if (interp_qualifier == INTERP_QUALIFIER_SMOOTH ||
5553                  (!(shade_model_flat && is_gl_Color) &&
5554                   interp_qualifier == INTERP_QUALIFIER_NONE)) {
5555          if (is_centroid) {
5556             barycentric_interp_modes |=
5557                1 << BRW_WM_PERSPECTIVE_CENTROID_BARYCENTRIC;
5558          } else if (is_sample) {
5559             barycentric_interp_modes |=
5560                1 << BRW_WM_PERSPECTIVE_SAMPLE_BARYCENTRIC;
5561          }
5562          if ((!is_centroid && !is_sample) ||
5563              devinfo->needs_unlit_centroid_workaround) {
5564             barycentric_interp_modes |=
5565                1 << BRW_WM_PERSPECTIVE_PIXEL_BARYCENTRIC;
5566          }
5567       }
5568    }
5569
5570    return barycentric_interp_modes;
5571 }
5572
5573 static uint8_t
5574 computed_depth_mode(const nir_shader *shader)
5575 {
5576    if (shader->info.outputs_written & BITFIELD64_BIT(FRAG_RESULT_DEPTH)) {
5577       switch (shader->info.fs.depth_layout) {
5578       case FRAG_DEPTH_LAYOUT_NONE:
5579       case FRAG_DEPTH_LAYOUT_ANY:
5580          return BRW_PSCDEPTH_ON;
5581       case FRAG_DEPTH_LAYOUT_GREATER:
5582          return BRW_PSCDEPTH_ON_GE;
5583       case FRAG_DEPTH_LAYOUT_LESS:
5584          return BRW_PSCDEPTH_ON_LE;
5585       case FRAG_DEPTH_LAYOUT_UNCHANGED:
5586          return BRW_PSCDEPTH_OFF;
5587       }
5588    }
5589    return BRW_PSCDEPTH_OFF;
5590 }
5591
5592 const unsigned *
5593 brw_compile_fs(const struct brw_compiler *compiler, void *log_data,
5594                void *mem_ctx,
5595                const struct brw_wm_prog_key *key,
5596                struct brw_wm_prog_data *prog_data,
5597                const nir_shader *src_shader,
5598                struct gl_program *prog,
5599                int shader_time_index8, int shader_time_index16,
5600                bool use_rep_send,
5601                unsigned *final_assembly_size,
5602                char **error_str)
5603 {
5604    nir_shader *shader = nir_shader_clone(mem_ctx, src_shader);
5605    shader = brw_nir_apply_sampler_key(shader, compiler->devinfo, &key->tex,
5606                                       true);
5607    shader = brw_postprocess_nir(shader, compiler->devinfo, true);
5608
5609    /* key->alpha_test_func means simulating alpha testing via discards,
5610     * so the shader definitely kills pixels.
5611     */
5612    prog_data->uses_kill = shader->info.fs.uses_discard || key->alpha_test_func;
5613    prog_data->uses_omask =
5614       shader->info.outputs_written & BITFIELD64_BIT(FRAG_RESULT_SAMPLE_MASK);
5615    prog_data->computed_depth_mode = computed_depth_mode(shader);
5616    prog_data->computed_stencil =
5617       shader->info.outputs_written & BITFIELD64_BIT(FRAG_RESULT_STENCIL);
5618
5619    prog_data->early_fragment_tests = shader->info.fs.early_fragment_tests;
5620
5621    prog_data->barycentric_interp_modes =
5622       brw_compute_barycentric_interp_modes(compiler->devinfo,
5623                                            key->flat_shade,
5624                                            key->persample_shading,
5625                                            shader);
5626
5627    fs_visitor v(compiler, log_data, mem_ctx, key,
5628                 &prog_data->base, prog, shader, 8,
5629                 shader_time_index8);
5630    if (!v.run_fs(false /* do_rep_send */)) {
5631       if (error_str)
5632          *error_str = ralloc_strdup(mem_ctx, v.fail_msg);
5633
5634       return NULL;
5635    }
5636
5637    cfg_t *simd16_cfg = NULL;
5638    fs_visitor v2(compiler, log_data, mem_ctx, key,
5639                  &prog_data->base, prog, shader, 16,
5640                  shader_time_index16);
5641    if (likely(!(INTEL_DEBUG & DEBUG_NO16) || use_rep_send)) {
5642       if (!v.simd16_unsupported) {
5643          /* Try a SIMD16 compile */
5644          v2.import_uniforms(&v);
5645          if (!v2.run_fs(use_rep_send)) {
5646             compiler->shader_perf_log(log_data,
5647                                       "SIMD16 shader failed to compile: %s",
5648                                       v2.fail_msg);
5649          } else {
5650             simd16_cfg = v2.cfg;
5651          }
5652       }
5653    }
5654
5655    cfg_t *simd8_cfg;
5656    int no_simd8 = (INTEL_DEBUG & DEBUG_NO8) || use_rep_send;
5657    if ((no_simd8 || compiler->devinfo->gen < 5) && simd16_cfg) {
5658       simd8_cfg = NULL;
5659       prog_data->no_8 = true;
5660    } else {
5661       simd8_cfg = v.cfg;
5662       prog_data->no_8 = false;
5663    }
5664
5665    fs_generator g(compiler, log_data, mem_ctx, (void *) key, &prog_data->base,
5666                   v.promoted_constants, v.runtime_check_aads_emit,
5667                   MESA_SHADER_FRAGMENT);
5668
5669    if (unlikely(INTEL_DEBUG & DEBUG_WM)) {
5670       g.enable_debug(ralloc_asprintf(mem_ctx, "%s fragment shader %s",
5671                                      shader->info.label ? shader->info.label :
5672                                                           "unnamed",
5673                                      shader->info.name));
5674    }
5675
5676    if (simd8_cfg)
5677       g.generate_code(simd8_cfg, 8);
5678    if (simd16_cfg)
5679       prog_data->prog_offset_16 = g.generate_code(simd16_cfg, 16);
5680
5681    return g.get_assembly(final_assembly_size);
5682 }
5683
5684 fs_reg *
5685 fs_visitor::emit_cs_local_invocation_id_setup()
5686 {
5687    assert(stage == MESA_SHADER_COMPUTE);
5688
5689    fs_reg *reg = new(this->mem_ctx) fs_reg(vgrf(glsl_type::uvec3_type));
5690
5691    struct brw_reg src =
5692       brw_vec8_grf(payload.local_invocation_id_reg, 0);
5693    src = retype(src, BRW_REGISTER_TYPE_UD);
5694    bld.MOV(*reg, src);
5695    src.nr += dispatch_width / 8;
5696    bld.MOV(offset(*reg, bld, 1), src);
5697    src.nr += dispatch_width / 8;
5698    bld.MOV(offset(*reg, bld, 2), src);
5699
5700    return reg;
5701 }
5702
5703 fs_reg *
5704 fs_visitor::emit_cs_work_group_id_setup()
5705 {
5706    assert(stage == MESA_SHADER_COMPUTE);
5707
5708    fs_reg *reg = new(this->mem_ctx) fs_reg(vgrf(glsl_type::uvec3_type));
5709
5710    struct brw_reg r0_1(retype(brw_vec1_grf(0, 1), BRW_REGISTER_TYPE_UD));
5711    struct brw_reg r0_6(retype(brw_vec1_grf(0, 6), BRW_REGISTER_TYPE_UD));
5712    struct brw_reg r0_7(retype(brw_vec1_grf(0, 7), BRW_REGISTER_TYPE_UD));
5713
5714    bld.MOV(*reg, r0_1);
5715    bld.MOV(offset(*reg, bld, 1), r0_6);
5716    bld.MOV(offset(*reg, bld, 2), r0_7);
5717
5718    return reg;
5719 }
5720
5721 const unsigned *
5722 brw_compile_cs(const struct brw_compiler *compiler, void *log_data,
5723                void *mem_ctx,
5724                const struct brw_cs_prog_key *key,
5725                struct brw_cs_prog_data *prog_data,
5726                const nir_shader *src_shader,
5727                int shader_time_index,
5728                unsigned *final_assembly_size,
5729                char **error_str)
5730 {
5731    nir_shader *shader = nir_shader_clone(mem_ctx, src_shader);
5732    shader = brw_nir_apply_sampler_key(shader, compiler->devinfo, &key->tex,
5733                                       true);
5734    shader = brw_postprocess_nir(shader, compiler->devinfo, true);
5735
5736    prog_data->local_size[0] = shader->info.cs.local_size[0];
5737    prog_data->local_size[1] = shader->info.cs.local_size[1];
5738    prog_data->local_size[2] = shader->info.cs.local_size[2];
5739    unsigned local_workgroup_size =
5740       shader->info.cs.local_size[0] * shader->info.cs.local_size[1] *
5741       shader->info.cs.local_size[2];
5742
5743    unsigned max_cs_threads = compiler->devinfo->max_cs_threads;
5744
5745    cfg_t *cfg = NULL;
5746    const char *fail_msg = NULL;
5747
5748    /* Now the main event: Visit the shader IR and generate our CS IR for it.
5749     */
5750    fs_visitor v8(compiler, log_data, mem_ctx, key, &prog_data->base,
5751                  NULL, /* Never used in core profile */
5752                  shader, 8, shader_time_index);
5753    if (!v8.run_cs()) {
5754       fail_msg = v8.fail_msg;
5755    } else if (local_workgroup_size <= 8 * max_cs_threads) {
5756       cfg = v8.cfg;
5757       prog_data->simd_size = 8;
5758    }
5759
5760    fs_visitor v16(compiler, log_data, mem_ctx, key, &prog_data->base,
5761                  NULL, /* Never used in core profile */
5762                  shader, 16, shader_time_index);
5763    if (likely(!(INTEL_DEBUG & DEBUG_NO16)) &&
5764        !fail_msg && !v8.simd16_unsupported &&
5765        local_workgroup_size <= 16 * max_cs_threads) {
5766       /* Try a SIMD16 compile */
5767       v16.import_uniforms(&v8);
5768       if (!v16.run_cs()) {
5769          compiler->shader_perf_log(log_data,
5770                                    "SIMD16 shader failed to compile: %s",
5771                                    v16.fail_msg);
5772          if (!cfg) {
5773             fail_msg =
5774                "Couldn't generate SIMD16 program and not "
5775                "enough threads for SIMD8";
5776          }
5777       } else {
5778          cfg = v16.cfg;
5779          prog_data->simd_size = 16;
5780       }
5781    }
5782
5783    if (unlikely(cfg == NULL)) {
5784       assert(fail_msg);
5785       if (error_str)
5786          *error_str = ralloc_strdup(mem_ctx, fail_msg);
5787
5788       return NULL;
5789    }
5790
5791    fs_generator g(compiler, log_data, mem_ctx, (void*) key, &prog_data->base,
5792                   v8.promoted_constants, v8.runtime_check_aads_emit,
5793                   MESA_SHADER_COMPUTE);
5794    if (INTEL_DEBUG & DEBUG_CS) {
5795       char *name = ralloc_asprintf(mem_ctx, "%s compute shader %s",
5796                                    shader->info.label ? shader->info.label :
5797                                                         "unnamed",
5798                                    shader->info.name);
5799       g.enable_debug(name);
5800    }
5801
5802    g.generate_code(cfg, prog_data->simd_size);
5803
5804    return g.get_assembly(final_assembly_size);
5805 }
5806
5807 void
5808 brw_cs_fill_local_id_payload(const struct brw_cs_prog_data *prog_data,
5809                              void *buffer, uint32_t threads, uint32_t stride)
5810 {
5811    if (prog_data->local_invocation_id_regs == 0)
5812       return;
5813
5814    /* 'stride' should be an integer number of registers, that is, a multiple
5815     * of 32 bytes.
5816     */
5817    assert(stride % 32 == 0);
5818
5819    unsigned x = 0, y = 0, z = 0;
5820    for (unsigned t = 0; t < threads; t++) {
5821       uint32_t *param = (uint32_t *) buffer + stride * t / 4;
5822
5823       for (unsigned i = 0; i < prog_data->simd_size; i++) {
5824          param[0 * prog_data->simd_size + i] = x;
5825          param[1 * prog_data->simd_size + i] = y;
5826          param[2 * prog_data->simd_size + i] = z;
5827
5828          x++;
5829          if (x == prog_data->local_size[0]) {
5830             x = 0;
5831             y++;
5832             if (y == prog_data->local_size[1]) {
5833                y = 0;
5834                z++;
5835                if (z == prog_data->local_size[2])
5836                   z = 0;
5837             }
5838          }
5839       }
5840    }
5841 }