src/mesa/drivers/dri/i965/brw_shader.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 extern "C" {
  25 #include "main/macros.h"
  26 #include "brw_context.h"
  27 #include "brw_vs.h"
  28 }
  29 #include "brw_fs.h"
  30 #include "glsl/ir_optimization.h"
  31 #include "glsl/ir_print_visitor.h"
  32
  33 struct gl_shader *
  34 brw_new_shader(struct gl_context *ctx, GLuint name, GLuint type)
  35 {
  36    struct brw_shader *shader;
  37
  38    shader = rzalloc(NULL, struct brw_shader);
  39    if (shader) {
  40       shader->base.Type = type;
  41       shader->base.Name = name;
  42       _mesa_init_shader(ctx, &shader->base);
  43    }
  44
  45    return &shader->base;
  46 }
  47
  48 struct gl_shader_program *
  49 brw_new_shader_program(struct gl_context *ctx, GLuint name)
  50 {
  51    struct gl_shader_program *prog = rzalloc(NULL, struct gl_shader_program);
  52    if (prog) {
  53       prog->Name = name;
  54       _mesa_init_shader_program(ctx, prog);
  55    }
  56    return prog;
  57 }
  58
  59 /**
  60  * Performs a compile of the shader stages even when we don't know
  61  * what non-orthogonal state will be set, in the hope that it reflects
  62  * the eventual NOS used, and thus allows us to produce link failures.
  63  */
  64 static bool
  65 brw_shader_precompile(struct gl_context *ctx, struct gl_shader_program *prog)
  66 {
  67    struct brw_context *brw = brw_context(ctx);
  68
  69    if (brw->precompile && !brw_fs_precompile(ctx, prog))
  70       return false;
  71
  72    if (brw->precompile && !brw_vs_precompile(ctx, prog))
  73       return false;
  74
  75    return true;
  76 }
  77
  78 static void
  79 brw_lower_packing_builtins(struct brw_context *brw,
  80                            gl_shader_type shader_type,
  81                            exec_list *ir)
  82 {
  83    int ops = LOWER_PACK_SNORM_2x16
  84            | LOWER_UNPACK_SNORM_2x16
  85            | LOWER_PACK_UNORM_2x16
  86            | LOWER_UNPACK_UNORM_2x16
  87            | LOWER_PACK_SNORM_4x8
  88            | LOWER_UNPACK_SNORM_4x8
  89            | LOWER_PACK_UNORM_4x8
  90            | LOWER_UNPACK_UNORM_4x8;
  91
  92    if (brw->intel.gen >= 7) {
  93       /* Gen7 introduced the f32to16 and f16to32 instructions, which can be
  94        * used to execute packHalf2x16 and unpackHalf2x16. For AOS code, no
  95        * lowering is needed. For SOA code, the Half2x16 ops must be
  96        * scalarized.
  97        */
  98       if (shader_type == MESA_SHADER_FRAGMENT) {
  99          ops |= LOWER_PACK_HALF_2x16_TO_SPLIT
 100              |  LOWER_UNPACK_HALF_2x16_TO_SPLIT;
 101       }
 102    } else {
 103       ops |= LOWER_PACK_HALF_2x16
 104           |  LOWER_UNPACK_HALF_2x16;
 105    }
 106
 107    lower_packing_builtins(ir, ops);
 108 }
 109
 110 GLboolean
 111 brw_link_shader(struct gl_context *ctx, struct gl_shader_program *shProg)
 112 {
 113    struct brw_context *brw = brw_context(ctx);
 114    struct intel_context *intel = &brw->intel;
 115    unsigned int stage;
 116
 117    for (stage = 0; stage < ARRAY_SIZE(shProg->_LinkedShaders); stage++) {
 118       struct brw_shader *shader =
 119          (struct brw_shader *)shProg->_LinkedShaders[stage];
 120       static const GLenum targets[] = {
 121          GL_VERTEX_PROGRAM_ARB,
 122          GL_FRAGMENT_PROGRAM_ARB,
 123          GL_GEOMETRY_PROGRAM_NV
 124       };
 125
 126       if (!shader)
 127          continue;
 128
 129       struct gl_program *prog =
 130          ctx->Driver.NewProgram(ctx, targets[stage], shader->base.Name);
 131       if (!prog)
 132         return false;
 133       prog->Parameters = _mesa_new_parameter_list();
 134
 135       if (stage == 0) {
 136          struct gl_vertex_program *vp = (struct gl_vertex_program *) prog;
 137          vp->UsesClipDistance = shProg->Vert.UsesClipDistance;
 138       }
 139
 140       void *mem_ctx = ralloc_context(NULL);
 141       bool progress;
 142
 143       if (shader->ir)
 144          ralloc_free(shader->ir);
 145       shader->ir = new(shader) exec_list;
 146       clone_ir_list(mem_ctx, shader->ir, shader->base.ir);
 147
 148       /* lower_packing_builtins() inserts arithmetic instructions, so it
 149        * must precede lower_instructions().
 150        */
 151       brw_lower_packing_builtins(brw, (gl_shader_type) stage, shader->ir);
 152       do_mat_op_to_vec(shader->ir);
 153       lower_instructions(shader->ir,
 154                          MOD_TO_FRACT |
 155                          DIV_TO_MUL_RCP |
 156                          SUB_TO_ADD_NEG |
 157                          EXP_TO_EXP2 |
 158                          LOG_TO_LOG2);
 159
 160       /* Pre-gen6 HW can only nest if-statements 16 deep.  Beyond this,
 161        * if-statements need to be flattened.
 162        */
 163       if (intel->gen < 6)
 164          lower_if_to_cond_assign(shader->ir, 16);
 165
 166       do_lower_texture_projection(shader->ir);
 167       if (intel->gen < 8 && !intel->is_haswell)
 168          brw_lower_texture_gradients(shader->ir);
 169       do_vec_index_to_cond_assign(shader->ir);
 170       brw_do_cubemap_normalize(shader->ir);
 171       lower_noise(shader->ir);
 172       lower_quadop_vector(shader->ir, false);
 173
 174       bool input = true;
 175       bool output = stage == MESA_SHADER_FRAGMENT;
 176       bool temp = stage == MESA_SHADER_FRAGMENT;
 177       bool uniform = false;
 178
 179       bool lowered_variable_indexing =
 180          lower_variable_index_to_cond_assign(shader->ir,
 181                                              input, output, temp, uniform);
 182
 183       if (unlikely((INTEL_DEBUG & DEBUG_PERF) && lowered_variable_indexing)) {
 184          perf_debug("Unsupported form of variable indexing in FS; falling "
 185                     "back to very inefficient code generation\n");
 186       }
 187
 188       /* FINISHME: Do this before the variable index lowering. */
 189       lower_ubo_reference(&shader->base, shader->ir);
 190
 191       do {
 192          progress = false;
 193
 194          if (stage == MESA_SHADER_FRAGMENT) {
 195             brw_do_channel_expressions(shader->ir);
 196             brw_do_vector_splitting(shader->ir);
 197          }
 198
 199          progress = do_lower_jumps(shader->ir, true, true,
 200                                    true, /* main return */
 201                                    false, /* continue */
 202                                    false /* loops */
 203                                    ) || progress;
 204
 205          progress = do_common_optimization(shader->ir, true, true, 32)
 206            || progress;
 207       } while (progress);
 208
 209       /* Make a pass over the IR to add state references for any built-in
 210        * uniforms that are used.  This has to be done now (during linking).
 211        * Code generation doesn't happen until the first time this shader is
 212        * used for rendering.  Waiting until then to generate the parameters is
 213        * too late.  At that point, the values for the built-in uniforms won't
 214        * get sent to the shader.
 215        */
 216       foreach_list(node, shader->ir) {
 217          ir_variable *var = ((ir_instruction *) node)->as_variable();
 218
 219          if ((var == NULL) || (var->mode != ir_var_uniform)
 220              || (strncmp(var->name, "gl_", 3) != 0))
 221             continue;
 222
 223          const ir_state_slot *const slots = var->state_slots;
 224          assert(var->state_slots != NULL);
 225
 226          for (unsigned int i = 0; i < var->num_state_slots; i++) {
 227             _mesa_add_state_reference(prog->Parameters,
 228                                       (gl_state_index *) slots[i].tokens);
 229          }
 230       }
 231
 232       validate_ir_tree(shader->ir);
 233
 234       reparent_ir(shader->ir, shader->ir);
 235       ralloc_free(mem_ctx);
 236
 237       do_set_program_inouts(shader->ir, prog,
 238                             shader->base.Type == GL_FRAGMENT_SHADER);
 239
 240       prog->SamplersUsed = shader->base.active_samplers;
 241       _mesa_update_shader_textures_used(shProg, prog);
 242
 243       _mesa_reference_program(ctx, &shader->base.Program, prog);
 244
 245       brw_add_texrect_params(prog);
 246
 247       /* This has to be done last.  Any operation that can cause
 248        * prog->ParameterValues to get reallocated (e.g., anything that adds a
 249        * program constant) has to happen before creating this linkage.
 250        */
 251       _mesa_associate_uniform_storage(ctx, shProg, prog->Parameters);
 252
 253       _mesa_reference_program(ctx, &prog, NULL);
 254
 255       if (ctx->Shader.Flags & GLSL_DUMP) {
 256          static const char *target_strings[]
 257             = { "vertex", "fragment", "geometry" };
 258          printf("\n");
 259          printf("GLSL IR for linked %s program %d:\n", target_strings[stage],
 260                 shProg->Name);
 261          _mesa_print_ir(shader->base.ir, NULL);
 262       }
 263    }
 264
 265    if (!brw_shader_precompile(ctx, shProg))
 266       return false;
 267
 268    return true;
 269 }
 270
 271
 272 int
 273 brw_type_for_base_type(const struct glsl_type *type)
 274 {
 275    switch (type->base_type) {
 276    case GLSL_TYPE_FLOAT:
 277       return BRW_REGISTER_TYPE_F;
 278    case GLSL_TYPE_INT:
 279    case GLSL_TYPE_BOOL:
 280       return BRW_REGISTER_TYPE_D;
 281    case GLSL_TYPE_UINT:
 282       return BRW_REGISTER_TYPE_UD;
 283    case GLSL_TYPE_ARRAY:
 284       return brw_type_for_base_type(type->fields.array);
 285    case GLSL_TYPE_STRUCT:
 286    case GLSL_TYPE_SAMPLER:
 287       /* These should be overridden with the type of the member when
 288        * dereferenced into.  BRW_REGISTER_TYPE_UD seems like a likely
 289        * way to trip up if we don't.
 290        */
 291       return BRW_REGISTER_TYPE_UD;
 292    case GLSL_TYPE_VOID:
 293    case GLSL_TYPE_ERROR:
 294    case GLSL_TYPE_INTERFACE:
 295       assert(!"not reached");
 296       break;
 297    }
 298
 299    return BRW_REGISTER_TYPE_F;
 300 }
 301
 302 uint32_t
 303 brw_conditional_for_comparison(unsigned int op)
 304 {
 305    switch (op) {
 306    case ir_binop_less:
 307       return BRW_CONDITIONAL_L;
 308    case ir_binop_greater:
 309       return BRW_CONDITIONAL_G;
 310    case ir_binop_lequal:
 311       return BRW_CONDITIONAL_LE;
 312    case ir_binop_gequal:
 313       return BRW_CONDITIONAL_GE;
 314    case ir_binop_equal:
 315    case ir_binop_all_equal: /* same as equal for scalars */
 316       return BRW_CONDITIONAL_Z;
 317    case ir_binop_nequal:
 318    case ir_binop_any_nequal: /* same as nequal for scalars */
 319       return BRW_CONDITIONAL_NZ;
 320    default:
 321       assert(!"not reached: bad operation for comparison");
 322       return BRW_CONDITIONAL_NZ;
 323    }
 324 }
 325
 326 uint32_t
 327 brw_math_function(enum opcode op)
 328 {
 329    switch (op) {
 330    case SHADER_OPCODE_RCP:
 331       return BRW_MATH_FUNCTION_INV;
 332    case SHADER_OPCODE_RSQ:
 333       return BRW_MATH_FUNCTION_RSQ;
 334    case SHADER_OPCODE_SQRT:
 335       return BRW_MATH_FUNCTION_SQRT;
 336    case SHADER_OPCODE_EXP2:
 337       return BRW_MATH_FUNCTION_EXP;
 338    case SHADER_OPCODE_LOG2:
 339       return BRW_MATH_FUNCTION_LOG;
 340    case SHADER_OPCODE_POW:
 341       return BRW_MATH_FUNCTION_POW;
 342    case SHADER_OPCODE_SIN:
 343       return BRW_MATH_FUNCTION_SIN;
 344    case SHADER_OPCODE_COS:
 345       return BRW_MATH_FUNCTION_COS;
 346    case SHADER_OPCODE_INT_QUOTIENT:
 347       return BRW_MATH_FUNCTION_INT_DIV_QUOTIENT;
 348    case SHADER_OPCODE_INT_REMAINDER:
 349       return BRW_MATH_FUNCTION_INT_DIV_REMAINDER;
 350    default:
 351       assert(!"not reached: unknown math function");
 352       return 0;
 353    }
 354 }
 355
 356 uint32_t
 357 brw_texture_offset(ir_constant *offset)
 358 {
 359    assert(offset != NULL);
 360
 361    signed char offsets[3];
 362    for (unsigned i = 0; i < offset->type->vector_elements; i++)
 363       offsets[i] = (signed char) offset->value.i[i];
 364
 365    /* Combine all three offsets into a single unsigned dword:
 366     *
 367     *    bits 11:8 - U Offset (X component)
 368     *    bits  7:4 - V Offset (Y component)
 369     *    bits  3:0 - R Offset (Z component)
 370     */
 371    unsigned offset_bits = 0;
 372    for (unsigned i = 0; i < offset->type->vector_elements; i++) {
 373       const unsigned shift = 4 * (2 - i);
 374       offset_bits |= (offsets[i] << shift) & (0xF << shift);
 375    }
 376    return offset_bits;
 377 }