nir: Use b2b opcodes for shared and constant memory
[mesa.git] / src / compiler / nir / nir_opt_algebraic.py
index ed050b6c083a4a072ef6308872bb96421e9ef485..dbfd4917503321cfb441d2655127e4b564bd4459 100644 (file)
@@ -29,6 +29,7 @@ from collections import OrderedDict
 import nir_algebraic
 from nir_opcodes import type_sizes
 import itertools
+import struct
 from math import pi
 
 # Convenience variables
@@ -69,6 +70,9 @@ e = 'e'
 # expression this indicates that the constructed value should have that
 # bit-size.
 #
+# If the opcode in a replacement expression is prefixed by a '!' character,
+# this indicated that the new expression will be marked exact.
+#
 # A special condition "many-comm-expr" can be used with expressions to note
 # that the expression and its subexpressions have more commutative expressions
 # than nir_replace_instr can handle.  If this special condition is needed with
@@ -81,6 +85,9 @@ def lowered_sincos(c):
     x = ('fmul', ('fsub', x, ('fmul', x, ('fabs', x))), 4.0)
     return ('ffma', ('ffma', x, ('fabs', x), ('fneg', x)), 0.225, x)
 
+def intBitsToFloat(i):
+    return struct.unpack('!f', struct.pack('!I', i))[0]
+
 optimizations = [
 
    (('imul', a, '#b@32(is_pos_power_of_two)'), ('ishl', a, ('find_lsb', b)), '!options->lower_bitops'),
@@ -204,7 +211,6 @@ optimizations = [
    # If x < 0: 1 - fsat(x) => 1 - 0 => 1 and fsat(1 - x) => fsat(> 1) => 1
    # If x > 1: 1 - fsat(x) => 1 - 1 => 0 and fsat(1 - x) => fsat(< 0) => 0
    (('~fadd', ('fneg(is_used_once)', ('fsat(is_used_once)', 'a(is_not_fmul)')), 1.0), ('fsat', ('fadd', 1.0, ('fneg', a)))),
-   (('~fsub', 1.0, ('fsat', a)), ('fsat', ('fsub', 1.0, a))),
 
    # 1 - ((1 - a) * (1 - b))
    # 1 - (1 - a - b + a*b)
@@ -249,6 +255,41 @@ for s in [8, 16, 32, 64]:
         (ishr, a, ('imin', ('iadd', ('iand', b, mask), ('iand', c, mask)), s - 1))),
    ])
 
+# Optimize a pattern of address calculation created by DXVK where the offset is
+# divided by 4 and then multipled by 4. This can be turned into an iand and the
+# additions before can be reassociated to CSE the iand instruction.
+for log2 in range(1, 7): # powers of two from 2 to 64
+   v = 1 << log2
+   mask = 0xffffffff & ~(v - 1)
+   b_is_multiple = '#b(is_unsigned_multiple_of_{})'.format(v)
+
+   optimizations.extend([
+       # 'a >> #b << #b' -> 'a & ~((1 << #b) - 1)'
+       (('ishl@32', ('ushr@32', a, log2), log2), ('iand', a, mask)),
+
+       # Reassociate for improved CSE
+       (('iand@32', ('iadd@32', a, b_is_multiple), mask), ('iadd', ('iand', a, mask), b)),
+   ])
+
+# To save space in the state tables, reduce to the set that is known to help.
+# Previously, this was range(1, 32).  In addition, a couple rules inside the
+# loop are commented out.  Revisit someday, probably after mesa/#2635 has some
+# resolution.
+for i in [1, 2, 16, 24]:
+    lo_mask = 0xffffffff >> i
+    hi_mask = (0xffffffff << i) & 0xffffffff
+
+    optimizations.extend([
+        # This pattern seems to only help in the soft-fp64 code.
+        (('ishl@32', ('iand', 'a@32', lo_mask), i), ('ishl', a, i)),
+#        (('ushr@32', ('iand', 'a@32', hi_mask), i), ('ushr', a, i)),
+#        (('ishr@32', ('iand', 'a@32', hi_mask), i), ('ishr', a, i)),
+
+        (('iand', ('ishl', 'a@32', i), hi_mask), ('ishl', a, i)),
+        (('iand', ('ushr', 'a@32', i), lo_mask), ('ushr', a, i)),
+#        (('iand', ('ishr', 'a@32', i), lo_mask), ('ushr', a, i)), # Yes, ushr is correct
+    ])
+
 optimizations.extend([
    # This is common for address calculations.  Reassociating may enable the
    # 'a<<c' to be CSE'd.  It also helps architectures that have an ISHLADD
@@ -474,8 +515,22 @@ optimizations.extend([
    (('fmin', ('fmin', a, b), b), ('fmin', a, b)),
    (('umin', ('umin', a, b), b), ('umin', a, b)),
    (('imin', ('imin', a, b), b), ('imin', a, b)),
-   (('fmax', a, ('fneg', a)), ('fabs', a)),
-   (('imax', a, ('ineg', a)), ('iabs', a)),
+   (('iand@32', a, ('inot', ('ishr', a, 31))), ('imax', a, 0)),
+
+   # Simplify logic to detect sign of an integer.
+   (('ieq', ('iand', a, 0x80000000), 0x00000000), ('ige', a, 0)),
+   (('ine', ('iand', a, 0x80000000), 0x80000000), ('ige', a, 0)),
+   (('ine', ('iand', a, 0x80000000), 0x00000000), ('ilt', a, 0)),
+   (('ieq', ('iand', a, 0x80000000), 0x80000000), ('ilt', a, 0)),
+   (('ine', ('ushr', 'a@32', 31), 0), ('ilt', a, 0)),
+   (('ieq', ('ushr', 'a@32', 31), 0), ('ige', a, 0)),
+   (('ieq', ('ushr', 'a@32', 31), 1), ('ilt', a, 0)),
+   (('ine', ('ushr', 'a@32', 31), 1), ('ige', a, 0)),
+   (('ine', ('ishr', 'a@32', 31), 0), ('ilt', a, 0)),
+   (('ieq', ('ishr', 'a@32', 31), 0), ('ige', a, 0)),
+   (('ieq', ('ishr', 'a@32', 31), -1), ('ilt', a, 0)),
+   (('ine', ('ishr', 'a@32', 31), -1), ('ige', a, 0)),
+
    (('fmin', a, ('fneg', a)), ('fneg', ('fabs', a))),
    (('imin', a, ('ineg', a)), ('ineg', ('iabs', a))),
    (('fmin', a, ('fneg', ('fabs', a))), ('fneg', ('fabs', a))),
@@ -491,14 +546,14 @@ optimizations.extend([
    (('~fmax', ('fabs', a), 0.0), ('fabs', a)),
    (('~fmin', ('fmax', a, 0.0), 1.0), ('fsat', a), '!options->lower_fsat'),
    (('~fmax', ('fmin', a, 1.0), 0.0), ('fsat', a), '!options->lower_fsat'),
-   (('~fmin', ('fmax', a, -1.0),  0.0), ('fneg', ('fsat', ('fneg', a))), '!options->lower_negate && !options->lower_fsat'),
-   (('~fmax', ('fmin', a,  0.0), -1.0), ('fneg', ('fsat', ('fneg', a))), '!options->lower_negate && !options->lower_fsat'),
+   (('~fmin', ('fmax', a, -1.0),  0.0), ('fneg', ('fsat', ('fneg', a))), '!options->lower_fsat'),
+   (('~fmax', ('fmin', a,  0.0), -1.0), ('fneg', ('fsat', ('fneg', a))), '!options->lower_fsat'),
    (('fsat', ('fsign', a)), ('b2f', ('flt', 0.0, a))),
    (('fsat', ('b2f', a)), ('b2f', a)),
    (('fsat', a), ('fmin', ('fmax', a, 0.0), 1.0), 'options->lower_fsat'),
    (('fsat', ('fsat', a)), ('fsat', a)),
-   (('fsat', ('fneg(is_used_once)', ('fadd(is_used_once)', a, b))), ('fsat', ('fadd', ('fneg', a), ('fneg', b))), '!options->lower_negate && !options->lower_fsat'),
-   (('fsat', ('fneg(is_used_once)', ('fmul(is_used_once)', a, b))), ('fsat', ('fmul', ('fneg', a), b)), '!options->lower_negate && !options->lower_fsat'),
+   (('fsat', ('fneg(is_used_once)', ('fadd(is_used_once)', a, b))), ('fsat', ('fadd', ('fneg', a), ('fneg', b))), '!options->lower_fsat'),
+   (('fsat', ('fneg(is_used_once)', ('fmul(is_used_once)', a, b))), ('fsat', ('fmul', ('fneg', a), b)), '!options->lower_fsat'),
    (('fsat', ('fabs(is_used_once)', ('fmul(is_used_once)', a, b))), ('fsat', ('fmul', ('fabs', a), ('fabs', b))), '!options->lower_fsat'),
    (('fmin', ('fmax', ('fmin', ('fmax', a, b), c), b), c), ('fmin', ('fmax', a, b), c)),
    (('imin', ('imax', ('imin', ('imax', a, b), c), b), c), ('imin', ('imax', a, b), c)),
@@ -571,7 +626,19 @@ optimizations.extend([
    (('ine', ('ineg', ('b2i32', 'a@1')), ('ineg', ('b2i32', 'b@1'))), ('ine', a, b)),
    (('b2i32', ('ine', 'a@1', 'b@1')), ('b2i32', ('ixor', a, b))),
 
-   (('iand', ('ieq', 'a@32', 0), ('ieq', 'b@32', 0)), ('ieq', ('ior', 'a@32', 'b@32'), 0), '!options->lower_bitops'),
+   (('iand', ('ieq', 'a@32', 0), ('ieq', 'b@32', 0)), ('ieq', ('ior', a, b), 0), '!options->lower_bitops'),
+   (('ior',  ('ine', 'a@32', 0), ('ine', 'b@32', 0)), ('ine', ('ior', a, b), 0), '!options->lower_bitops'),
+
+   # This pattern occurs coutresy of __flt64_nonnan in the soft-fp64 code.
+   # The first part of the iand comes from the !__feq64_nonnan.
+   #
+   # The second pattern is a reformulation of the first based on the relation
+   # (a == 0 || y == 0) <=> umin(a, y) == 0, where b in the first equation
+   # happens to be y == 0.
+   (('iand', ('inot', ('iand', ('ior', ('ieq', a, 0),  b), c)), ('ilt', a, 0)),
+    ('iand', ('inot', ('iand',                         b , c)), ('ilt', a, 0))),
+   (('iand', ('inot', ('iand', ('ieq', ('umin', a, b), 0), c)), ('ilt', a, 0)),
+    ('iand', ('inot', ('iand', ('ieq',             b , 0), c)), ('ilt', a, 0))),
 
    # These patterns can result when (a < b || a < c) => (a < min(b, c))
    # transformations occur before constant propagation and loop-unrolling.
@@ -668,7 +735,6 @@ optimizations.extend([
    # True/False are ~0 and 0 in NIR.  b2i of True is 1, and -1 is ~0 (True).
    (('ineg', ('b2i32', 'a@32')), a),
    (('flt', ('fneg', ('b2f', 'a@1')), 0), a), # Generated by TGSI KILL_IF.
-   (('flt', ('fsub', 0.0, ('b2f', 'a@1')), 0), a), # Generated by TGSI KILL_IF.
    # Comparison with the same args.  Note that these are not done for
    # the float versions because NaN always returns false on float
    # inequalities.
@@ -702,8 +768,6 @@ optimizations.extend([
    (('ishr', a, 0), a),
    (('ushr', 0, a), 0),
    (('ushr', a, 0), a),
-   (('iand', 0xff, ('ushr@32', a, 24)), ('ushr', a, 24)),
-   (('iand', 0xffff, ('ushr@32', a, 16)), ('ushr', a, 16)),
    (('ior', ('ishl@16', a, b), ('ushr@16', a, ('iadd', 16, ('ineg', b)))), ('urol', a, b), '!options->lower_rotate'),
    (('ior', ('ishl@16', a, b), ('ushr@16', a, ('isub', 16, b))), ('urol', a, b), '!options->lower_rotate'),
    (('ior', ('ishl@32', a, b), ('ushr@32', a, ('iadd', 32, ('ineg', b)))), ('urol', a, b), '!options->lower_rotate'),
@@ -723,6 +787,7 @@ optimizations.extend([
    (('~fexp2', ('fmul', ('flog2', a), b)), ('fpow', a, b), '!options->lower_fpow'), # 2^(lg2(a)*b) = a^b
    (('~fexp2', ('fadd', ('fmul', ('flog2', a), b), ('fmul', ('flog2', c), d))),
     ('~fmul', ('fpow', a, b), ('fpow', c, d)), '!options->lower_fpow'), # 2^(lg2(a) * b + lg2(c) + d) = a^b * c^d
+   (('~fexp2', ('fmul', ('flog2', a), 0.5)), ('fsqrt', a)),
    (('~fexp2', ('fmul', ('flog2', a), 2.0)), ('fmul', a, a)),
    (('~fexp2', ('fmul', ('flog2', a), 4.0)), ('fmul', ('fmul', a, a), ('fmul', a, a))),
    (('~fpow', a, 1.0), a),
@@ -740,6 +805,7 @@ optimizations.extend([
    (('~flog2', ('fpow', a, b)), ('fmul', b, ('flog2', a))),
    (('~fmul', ('fexp2(is_used_once)', a), ('fexp2(is_used_once)', b)), ('fexp2', ('fadd', a, b))),
    (('bcsel', ('flt', a, 0.0), 0.0, ('fsqrt', a)), ('fsqrt', ('fmax', a, 0.0))),
+   (('~fmul', ('fsqrt', a), ('fsqrt', a)), ('fabs',a)),
    # Division and reciprocal
    (('~fdiv', 1.0, a), ('frcp', a)),
    (('fdiv', a, b), ('fmul', a, ('frcp', b)), 'options->lower_fdiv'),
@@ -782,6 +848,7 @@ optimizations.extend([
    (('ine', ('ineg', ('b2i', 'a@1')), 0), a),
    (('ine', ('ineg', ('b2i', 'a@1')), -1), ('inot', a)),
    (('iand', ('ineg', ('b2i', a)), 1.0), ('b2f', a)),
+   (('iand', ('ineg', ('b2i', a)), 1),   ('b2i', a)),
 
    # SM5 32-bit shifts are defined to use the 5 least significant bits
    (('ishl', 'a@32', ('iand', 31, b)), ('ishl', a, b)),
@@ -796,6 +863,11 @@ optimizations.extend([
    (('i2b', ('iabs', a)), ('i2b', a)),
    (('inot', ('f2b1', a)), ('feq', a, 0.0)),
 
+   # The C spec says, "If the value of the integral part cannot be represented
+   # by the integer type, the behavior is undefined."  "Undefined" can mean
+   # "the conversion doesn't happen at all."
+   (('~i2f32', ('f2i32', 'a@32')), ('ftrunc', a)),
+
    # Ironically, mark these as imprecise because removing the conversions may
    # preserve more precision than doing the conversions (e.g.,
    # uint(float(0x81818181u)) == 0x81818200).
@@ -804,6 +876,13 @@ optimizations.extend([
    (('~f2u32', ('i2f', 'a@32')), a),
    (('~f2u32', ('u2f', 'a@32')), a),
 
+   # Conversions from float16 to float32 and back can always be removed
+   (('f2f16', ('f2f32', 'a@16')), a),
+   (('f2fmp', ('f2f32', 'a@16')), a),
+   # Conversions to float16 would be lossy so they should only be removed if
+   # the instruction was generated by the precision lowering pass.
+   (('f2f32', ('f2fmp', 'a@32')), a),
+
    (('ffloor', 'a(is_integral)'), a),
    (('fceil', 'a(is_integral)'), a),
    (('ftrunc', 'a(is_integral)'), a),
@@ -875,6 +954,7 @@ optimizations.extend([
    (('ilt', 'a(is_lt_zero)',      'b(is_not_negative)'), True),
 
    (('ult', 0, 'a(is_gt_zero)'), True),
+   (('ult', a, 0), False),
 
    # Packing and then unpacking does nothing
    (('unpack_64_2x32_split_x', ('pack_64_2x32_split', a, b)), a),
@@ -906,6 +986,15 @@ optimizations.extend([
    (('unpack_half_2x16_split_y', ('iand', a, 0xffff0000)), ('unpack_half_2x16_split_y', a)),
    (('unpack_32_2x16_split_y', ('iand', a, 0xffff0000)), ('unpack_32_2x16_split_y', a)),
    (('unpack_64_2x32_split_y', ('iand', a, 0xffffffff00000000)), ('unpack_64_2x32_split_y', a)),
+
+   # Optimize half packing
+   (('ishl', ('pack_half_2x16', ('vec2', a, 0)), 16), ('pack_half_2x16', ('vec2', 0, a))),
+   (('ishr', ('pack_half_2x16', ('vec2', 0, a)), 16), ('pack_half_2x16', ('vec2', a, 0))),
+
+   (('iadd', ('pack_half_2x16', ('vec2', a, 0)), ('pack_half_2x16', ('vec2', 0, b))),
+    ('pack_half_2x16', ('vec2', a, b))),
+   (('ior', ('pack_half_2x16', ('vec2', a, 0)), ('pack_half_2x16', ('vec2', 0, b))),
+    ('pack_half_2x16', ('vec2', a, b))),
 ])
 
 # After the ('extract_u8', a, 0) pattern, above, triggers, there will be
@@ -933,20 +1022,14 @@ optimizations.extend([
    (('iand', 0xffff, a), ('extract_u16', a, 0), '!options->lower_extract_word'),
 
    # Subtracts
-   (('~fsub', a, ('fsub', 0.0, b)), ('fadd', a, b)),
-   (('isub', a, ('isub', 0, b)), ('iadd', a, b)),
-   (('isub', ('iadd', a, b), b), a),
-   (('~fsub', ('fadd', a, b), b), a),
    (('ussub_4x8', a, 0), a),
    (('ussub_4x8', a, ~0), 0),
-   (('fsub', a, b), ('fadd', a, ('fneg', b)), 'options->lower_sub'),
-   (('isub', a, b), ('iadd', a, ('ineg', b)), 'options->lower_sub'),
-   (('fneg', a), ('fsub', 0.0, a), 'options->lower_negate'),
-   (('ineg', a), ('isub', 0, a), 'options->lower_negate'),
-   (('~fadd', a, ('fsub', 0.0, b)), ('fsub', a, b)),
-   (('iadd', a, ('isub', 0, b)), ('isub', a, b)),
-   (('fabs', ('fsub', 0.0, a)), ('fabs', a)),
-   (('iabs', ('isub', 0, a)), ('iabs', a)),
+   # Lower all Subtractions first - they can get recombined later
+   (('fsub', a, b), ('fadd', a, ('fneg', b))),
+   (('isub', a, b), ('iadd', a, ('ineg', b))),
+   (('uabs_usub', a, b), ('bcsel', ('ult', a, b), ('ineg', ('isub', a, b)), ('isub', a, b))),
+   # This is correct.  We don't need isub_sat because the result type is unsigned, so it cannot overflow.
+   (('uabs_isub', a, b), ('bcsel', ('ilt', a, b), ('ineg', ('isub', a, b)), ('isub', a, b))),
 
    # Propagate negation up multiplication chains
    (('fmul(is_used_by_non_fsat)', ('fneg', a), b), ('fneg', ('fmul', a, b))),
@@ -966,6 +1049,9 @@ optimizations.extend([
    (('~fadd', '#a',          ('fadd', 'b(is_not_const)', '#c')),  ('fadd', ('fadd', a,          c),           b)),
    (('~fadd', '#a', ('fneg', ('fadd', 'b(is_not_const)', '#c'))), ('fadd', ('fadd', a, ('fneg', c)), ('fneg', b))),
    (('iadd', '#a', ('iadd', 'b(is_not_const)', '#c')), ('iadd', ('iadd', a, c), b)),
+   (('iand', '#a', ('iand', 'b(is_not_const)', '#c')), ('iand', ('iand', a, c), b)),
+   (('ior',  '#a', ('ior',  'b(is_not_const)', '#c')), ('ior',  ('ior',  a, c), b)),
+   (('ixor', '#a', ('ixor', 'b(is_not_const)', '#c')), ('ixor', ('ixor', a, c), b)),
 
    # Drop mul-div by the same value when there's no wrapping.
    (('idiv', ('imul(no_signed_wrap)', a, b), b), a),
@@ -982,8 +1068,7 @@ optimizations.extend([
    (('bcsel', ('ine', a, -1), ('ifind_msb', a), -1), ('ifind_msb', a)),
 
    # Misc. lowering
-   (('fmod@16', a, b), ('fsub', a, ('fmul', b, ('ffloor', ('fdiv', a, b)))), 'options->lower_fmod'),
-   (('fmod@32', a, b), ('fsub', a, ('fmul', b, ('ffloor', ('fdiv', a, b)))), 'options->lower_fmod'),
+   (('fmod', a, b), ('fsub', a, ('fmul', b, ('ffloor', ('fdiv', a, b)))), 'options->lower_fmod'),
    (('frem', a, b), ('fsub', a, ('fmul', b, ('ftrunc', ('fdiv', a, b)))), 'options->lower_fmod'),
    (('uadd_carry@32', a, b), ('b2i', ('ult', ('iadd', a, b), a)), 'options->lower_uadd_carry'),
    (('usub_borrow@32', a, b), ('b2i', ('ult', a, b)), 'options->lower_usub_borrow'),
@@ -996,8 +1081,83 @@ optimizations.extend([
    (('uhadd', a, b), ('iadd', ('iand', a, b), ('ushr', ('ixor', a, b), 1)), 'options->lower_hadd'),
    (('irhadd', a, b), ('isub', ('ior', a, b), ('ishr', ('ixor', a, b), 1)), 'options->lower_hadd'),
    (('urhadd', a, b), ('isub', ('ior', a, b), ('ushr', ('ixor', a, b), 1)), 'options->lower_hadd'),
+   (('ihadd@64', a, b), ('iadd', ('iand', a, b), ('ishr', ('ixor', a, b), 1)), 'options->lower_hadd64 || (options->lower_int64_options & nir_lower_iadd64) != 0'),
+   (('uhadd@64', a, b), ('iadd', ('iand', a, b), ('ushr', ('ixor', a, b), 1)), 'options->lower_hadd64 || (options->lower_int64_options & nir_lower_iadd64) != 0'),
+   (('irhadd@64', a, b), ('isub', ('ior', a, b), ('ishr', ('ixor', a, b), 1)), 'options->lower_hadd64 || (options->lower_int64_options & nir_lower_iadd64) != 0'),
+   (('urhadd@64', a, b), ('isub', ('ior', a, b), ('ushr', ('ixor', a, b), 1)), 'options->lower_hadd64 || (options->lower_int64_options & nir_lower_iadd64) != 0'),
+
+   (('uadd_sat@64', a, b), ('bcsel', ('ult', ('iadd', a, b), a), -1, ('iadd', a, b)), 'options->lower_add_sat || (options->lower_int64_options & nir_lower_iadd64) != 0'),
    (('uadd_sat', a, b), ('bcsel', ('ult', ('iadd', a, b), a), -1, ('iadd', a, b)), 'options->lower_add_sat'),
    (('usub_sat', a, b), ('bcsel', ('ult', a, b), 0, ('isub', a, b)), 'options->lower_add_sat'),
+   (('usub_sat@64', a, b), ('bcsel', ('ult', a, b), 0, ('isub', a, b)), 'options->lower_usub_sat64 || (options->lower_int64_options & nir_lower_iadd64) != 0'),
+
+   # int64_t sum = a + b;
+   #
+   # if (a < 0 && b < 0 && a < sum)
+   #    sum = INT64_MIN;
+   # } else if (a >= 0 && b >= 0 && sum < a)
+   #    sum = INT64_MAX;
+   # }
+   #
+   # A couple optimizations are applied.
+   #
+   # 1. a < sum => sum >= 0.  This replacement works because it is known that
+   #    a < 0 and b < 0, so sum should also be < 0 unless there was
+   #    underflow.
+   #
+   # 2. sum < a => sum < 0.  This replacement works because it is known that
+   #    a >= 0 and b >= 0, so sum should also be >= 0 unless there was
+   #    overflow.
+   #
+   # 3. Invert the second if-condition and swap the order of parameters for
+   #    the bcsel. !(a >= 0 && b >= 0 && sum < 0) becomes !(a >= 0) || !(b >=
+   #    0) || !(sum < 0), and that becomes (a < 0) || (b < 0) || (sum >= 0)
+   #
+   # On Intel Gen11, this saves ~11 instructions.
+   (('iadd_sat@64', a, b), ('bcsel',
+                            ('iand', ('iand', ('ilt', a, 0), ('ilt', b, 0)), ('ige', ('iadd', a, b), 0)),
+                            0x8000000000000000,
+                            ('bcsel',
+                             ('ior', ('ior', ('ilt', a, 0), ('ilt', b, 0)), ('ige', ('iadd', a, b), 0)),
+                             ('iadd', a, b),
+                             0x7fffffffffffffff)),
+    '(options->lower_int64_options & nir_lower_iadd64) != 0'),
+
+   # int64_t sum = a - b;
+   #
+   # if (a < 0 && b >= 0 && a < sum)
+   #    sum = INT64_MIN;
+   # } else if (a >= 0 && b < 0 && a >= sum)
+   #    sum = INT64_MAX;
+   # }
+   #
+   # Optimizations similar to the iadd_sat case are applied here.
+   (('isub_sat@64', a, b), ('bcsel',
+                            ('iand', ('iand', ('ilt', a, 0), ('ige', b, 0)), ('ige', ('isub', a, b), 0)),
+                            0x8000000000000000,
+                            ('bcsel',
+                             ('ior', ('ior', ('ilt', a, 0), ('ige', b, 0)), ('ige', ('isub', a, b), 0)),
+                             ('isub', a, b),
+                             0x7fffffffffffffff)),
+    '(options->lower_int64_options & nir_lower_iadd64) != 0'),
+
+   # These are done here instead of in the backend because the int64 lowering
+   # pass will make a mess of the patterns.  The first patterns are
+   # conditioned on nir_lower_minmax64 because it was not clear that it was
+   # always an improvement on platforms that have real int64 support.  No
+   # shaders in shader-db hit this, so it was hard to say one way or the
+   # other.
+   (('ilt', ('imax(is_used_once)', 'a@64', 'b@64'), 0), ('ilt', ('imax', ('unpack_64_2x32_split_y', a), ('unpack_64_2x32_split_y', b)), 0), '(options->lower_int64_options & nir_lower_minmax64) != 0'),
+   (('ilt', ('imin(is_used_once)', 'a@64', 'b@64'), 0), ('ilt', ('imin', ('unpack_64_2x32_split_y', a), ('unpack_64_2x32_split_y', b)), 0), '(options->lower_int64_options & nir_lower_minmax64) != 0'),
+   (('ige', ('imax(is_used_once)', 'a@64', 'b@64'), 0), ('ige', ('imax', ('unpack_64_2x32_split_y', a), ('unpack_64_2x32_split_y', b)), 0), '(options->lower_int64_options & nir_lower_minmax64) != 0'),
+   (('ige', ('imin(is_used_once)', 'a@64', 'b@64'), 0), ('ige', ('imin', ('unpack_64_2x32_split_y', a), ('unpack_64_2x32_split_y', b)), 0), '(options->lower_int64_options & nir_lower_minmax64) != 0'),
+   (('ilt', 'a@64', 0), ('ilt', ('unpack_64_2x32_split_y', a), 0), '(options->lower_int64_options & nir_lower_icmp64) != 0'),
+   (('ige', 'a@64', 0), ('ige', ('unpack_64_2x32_split_y', a), 0), '(options->lower_int64_options & nir_lower_icmp64) != 0'),
+
+   (('ine', 'a@64', 0), ('ine', ('ior', ('unpack_64_2x32_split_x', a), ('unpack_64_2x32_split_y', a)), 0), '(options->lower_int64_options & nir_lower_icmp64) != 0'),
+   (('ieq', 'a@64', 0), ('ieq', ('ior', ('unpack_64_2x32_split_x', a), ('unpack_64_2x32_split_y', a)), 0), '(options->lower_int64_options & nir_lower_icmp64) != 0'),
+   # 0u < uint(a) <=> uint(a) != 0u
+   (('ult', 0, 'a@64'), ('ine', ('ior', ('unpack_64_2x32_split_x', a), ('unpack_64_2x32_split_y', a)), 0), '(options->lower_int64_options & nir_lower_icmp64) != 0'),
 
    # Alternative lowering that doesn't rely on bfi.
    (('bitfield_insert', 'base', 'insert', 'offset', 'bits'),
@@ -1120,8 +1280,41 @@ optimizations.extend([
                                            127.0))),
      'options->lower_unpack_snorm_4x8'),
 
+   (('pack_half_2x16_split', 'a@32', 'b@32'),
+    ('ior', ('ishl', ('u2u32', ('f2f16', b)), 16), ('u2u32', ('f2f16', a))),
+    'options->lower_pack_half_2x16_split'),
+
+   (('unpack_half_2x16_split_x', 'a@32'),
+    ('f2f32', ('u2u16', a)),
+    'options->lower_unpack_half_2x16_split'),
+
+   (('unpack_half_2x16_split_y', 'a@32'),
+    ('f2f32', ('u2u16', ('ushr', a, 16))),
+    'options->lower_unpack_half_2x16_split'),
+
    (('isign', a), ('imin', ('imax', a, -1), 1), 'options->lower_isign'),
    (('fsign', a), ('fsub', ('b2f', ('flt', 0.0, a)), ('b2f', ('flt', a, 0.0))), 'options->lower_fsign'),
+
+   # Address/offset calculations:
+   # Drivers supporting imul24 should use the nir_lower_amul() pass, this
+   # rule converts everyone else to imul:
+   (('amul', a, b), ('imul', a, b), '!options->has_imul24'),
+
+   (('imad24_ir3', a, b, 0), ('imul24', a, b)),
+   (('imad24_ir3', a, 0, c), (c)),
+   (('imad24_ir3', a, 1, c), ('iadd', a, c)),
+
+   # if first two srcs are const, crack apart the imad so constant folding
+   # can clean up the imul:
+   # TODO ffma should probably get a similar rule:
+   (('imad24_ir3', '#a', '#b', c), ('iadd', ('imul', a, b), c)),
+
+   # These will turn 24b address/offset calc back into 32b shifts, but
+   # it should be safe to get back some of the bits of precision that we
+   # already decided were no necessary:
+   (('imul24', a, '#b@32(is_pos_power_of_two)'), ('ishl', a, ('find_lsb', b)), '!options->lower_bitops'),
+   (('imul24', a, '#b@32(is_neg_power_of_two)'), ('ineg', ('ishl', a, ('find_lsb', ('iabs', b)))), '!options->lower_bitops'),
+   (('imul24', a, 0), (0)),
 ])
 
 # bit_size dependent lowerings
@@ -1139,7 +1332,7 @@ for bit_size in [8, 16, 32, 64]:
                                 ('bcsel', ('ilt', a, ('isub', a, b)), intmin, ('isub', a, b))), 'options->lower_add_sat'),
    ]
 
-invert = OrderedDict([('feq', 'fne'), ('fne', 'feq'), ('fge', 'flt'), ('flt', 'fge')])
+invert = OrderedDict([('feq', 'fne'), ('fne', 'feq')])
 
 for left, right in itertools.combinations_with_replacement(invert.keys(), 2):
    optimizations.append((('inot', ('ior(is_used_once)', (left, a, b), (right, c, d))),
@@ -1166,7 +1359,7 @@ for x, y in itertools.product(['f', 'u', 'i'], ['f', 'u', 'i']):
    optimizations.append(((x2yN, (b2x, a)), (b2y, a)))
 
 # Optimize away x2xN(a@N)
-for t in ['int', 'uint', 'float']:
+for t in ['int', 'uint', 'float', 'bool']:
    for N in type_sizes(t):
       x2xN = '{0}2{0}{1}'.format(t[0], N)
       aN = 'a@{0}'.format(N)
@@ -1275,7 +1468,16 @@ for t in ['int', 'uint', 'float']:
             ]
 
 def fexp2i(exp, bits):
-   # We assume that exp is already in the right range.
+   # Generate an expression which constructs value 2.0^exp or 0.0.
+   #
+   # We assume that exp is already in a valid range:
+   #
+   #   * [-15, 15] for 16-bit float
+   #   * [-127, 127] for 32-bit float
+   #   * [-1023, 1023] for 16-bit float
+   #
+   # If exp is the lowest value in the valid range, a value of 0.0 is
+   # constructed.  Otherwise, the value 2.0^exp is constructed.
    if bits == 16:
       return ('i2i16', ('ishl', ('iadd', exp, 15), 10))
    elif bits == 32:
@@ -1286,22 +1488,40 @@ def fexp2i(exp, bits):
       assert False
 
 def ldexp(f, exp, bits):
-   # First, we clamp exp to a reasonable range.  The maximum possible range
-   # for a normal exponent is [-126, 127] and, throwing in denormals, you get
-   # a maximum range of [-149, 127].  This means that we can potentially have
-   # a swing of +-276.  If you start with FLT_MAX, you actually have to do
-   # ldexp(FLT_MAX, -278) to get it to flush all the way to zero.  The GLSL
-   # spec, on the other hand, only requires that we handle an exponent value
-   # in the range [-126, 128].  This implementation is *mostly* correct; it
-   # handles a range on exp of [-252, 254] which allows you to create any
-   # value (including denorms if the hardware supports it) and to adjust the
-   # exponent of any normal value to anything you want.
+   # The maximum possible range for a normal exponent is [-126, 127] and,
+   # throwing in denormals, you get a maximum range of [-149, 127].  This
+   # means that we can potentially have a swing of +-276.  If you start with
+   # FLT_MAX, you actually have to do ldexp(FLT_MAX, -278) to get it to flush
+   # all the way to zero.  The GLSL spec only requires that we handle a subset
+   # of this range.  From version 4.60 of the spec:
+   #
+   #    "If exp is greater than +128 (single-precision) or +1024
+   #    (double-precision), the value returned is undefined. If exp is less
+   #    than -126 (single-precision) or -1022 (double-precision), the value
+   #    returned may be flushed to zero. Additionally, splitting the value
+   #    into a significand and exponent using frexp() and then reconstructing
+   #    a floating-point value using ldexp() should yield the original input
+   #    for zero and all finite non-denormalized values."
+   #
+   # The SPIR-V spec has similar language.
+   #
+   # In order to handle the maximum value +128 using the fexp2i() helper
+   # above, we have to split the exponent in half and do two multiply
+   # operations.
+   #
+   # First, we clamp exp to a reasonable range.  Specifically, we clamp to
+   # twice the full range that is valid for the fexp2i() function above.  If
+   # exp/2 is the bottom value of that range, the fexp2i() expression will
+   # yield 0.0f which, when multiplied by f, will flush it to zero which is
+   # allowed by the GLSL and SPIR-V specs for low exponent values.  If the
+   # value is clamped from above, then it must have been above the supported
+   # range of the GLSL built-in and therefore any return value is acceptable.
    if bits == 16:
-      exp = ('imin', ('imax', exp, -28), 30)
+      exp = ('imin', ('imax', exp, -30), 30)
    elif bits == 32:
-      exp = ('imin', ('imax', exp, -252), 254)
+      exp = ('imin', ('imax', exp, -254), 254)
    elif bits == 64:
-      exp = ('imin', ('imax', exp, -2044), 2046)
+      exp = ('imin', ('imax', exp, -2046), 2046)
    else:
       assert False
 
@@ -1340,8 +1560,8 @@ optimizations += [(bitfield_reverse('x@32'), ('bitfield_reverse', 'x'), '!option
 # and, if a is a NaN then the second comparison will fail anyway.
 for op in ['flt', 'fge', 'feq']:
    optimizations += [
-      (('iand', ('feq', a, a), (op, a, b)), (op, a, b)),
-      (('iand', ('feq', a, a), (op, b, a)), (op, b, a)),
+      (('iand', ('feq', a, a), (op, a, b)), ('!' + op, a, b)),
+      (('iand', ('feq', a, a), (op, b, a)), ('!' + op, b, a)),
    ]
 
 # Add optimizations to handle the case where the result of a ternary is
@@ -1401,6 +1621,44 @@ optimizations += [
    (('imadsh_mix16', 'a@32', '#b@32(is_upper_half_zero)', 'c@32'), ('c')),
 ]
 
+# These kinds of sequences can occur after nir_opt_peephole_select.
+#
+# NOTE: fadd is not handled here because that gets in the way of ffma
+# generation in the i965 driver.  Instead, fadd and ffma are handled in
+# late_optimizations.
+
+for op in ['flrp']:
+    optimizations += [
+        (('bcsel', a, (op + '(is_used_once)', b, c, d), (op, b, c, e)), (op, b, c, ('bcsel', a, d, e))),
+        (('bcsel', a, (op, b, c, d), (op + '(is_used_once)', b, c, e)), (op, b, c, ('bcsel', a, d, e))),
+        (('bcsel', a, (op + '(is_used_once)', b, c, d), (op, b, e, d)), (op, b, ('bcsel', a, c, e), d)),
+        (('bcsel', a, (op, b, c, d), (op + '(is_used_once)', b, e, d)), (op, b, ('bcsel', a, c, e), d)),
+        (('bcsel', a, (op + '(is_used_once)', b, c, d), (op, e, c, d)), (op, ('bcsel', a, b, e), c, d)),
+        (('bcsel', a, (op, b, c, d), (op + '(is_used_once)', e, c, d)), (op, ('bcsel', a, b, e), c, d)),
+    ]
+
+for op in ['fmul', 'iadd', 'imul', 'iand', 'ior', 'ixor', 'fmin', 'fmax', 'imin', 'imax', 'umin', 'umax']:
+    optimizations += [
+        (('bcsel', a, (op + '(is_used_once)', b, c), (op, b, 'd(is_not_const)')), (op, b, ('bcsel', a, c, d))),
+        (('bcsel', a, (op + '(is_used_once)', b, 'c(is_not_const)'), (op, b, d)), (op, b, ('bcsel', a, c, d))),
+        (('bcsel', a, (op, b, 'c(is_not_const)'), (op + '(is_used_once)', b, d)), (op, b, ('bcsel', a, c, d))),
+        (('bcsel', a, (op, b, c), (op + '(is_used_once)', b, 'd(is_not_const)')), (op, b, ('bcsel', a, c, d))),
+    ]
+
+for op in ['fpow']:
+    optimizations += [
+        (('bcsel', a, (op + '(is_used_once)', b, c), (op, b, d)), (op, b, ('bcsel', a, c, d))),
+        (('bcsel', a, (op, b, c), (op + '(is_used_once)', b, d)), (op, b, ('bcsel', a, c, d))),
+        (('bcsel', a, (op + '(is_used_once)', b, c), (op, d, c)), (op, ('bcsel', a, b, d), c)),
+        (('bcsel', a, (op, b, c), (op + '(is_used_once)', d, c)), (op, ('bcsel', a, b, d), c)),
+    ]
+
+for op in ['frcp', 'frsq', 'fsqrt', 'fexp2', 'flog2', 'fsign', 'fsin', 'fcos']:
+    optimizations += [
+        (('bcsel', a, (op + '(is_used_once)', b), (op, c)), (op, ('bcsel', a, b, c))),
+        (('bcsel', a, (op, b), (op + '(is_used_once)', c)), (op, ('bcsel', a, b, c))),
+    ]
+
 # This section contains "late" optimizations that should be run before
 # creating ffmas and calling regular optimizations for the final time.
 # Optimizations should go here if they help code generation and conflict
@@ -1444,6 +1702,12 @@ late_optimizations = [
    # optimization loop can prevent other optimizations.
    (('fneg', ('fneg', a)), a),
 
+   # Subtractions get lowered during optimization, so we need to recombine them
+   (('fadd', 'a', ('fneg', 'b')), ('fsub', 'a', 'b'), '!options->lower_sub'),
+   (('iadd', 'a', ('ineg', 'b')), ('isub', 'a', 'b'), '!options->lower_sub'),
+   (('fneg', a), ('fsub', 0.0, a), 'options->lower_negate'),
+   (('ineg', a), ('isub', 0, a), 'options->lower_negate'),
+
    # These are duplicated from the main optimizations table.  The late
    # patterns that rearrange expressions like x - .5 < 0 to x < .5 can create
    # new patterns like these.  The patterns that compare with zero are removed
@@ -1475,6 +1739,9 @@ late_optimizations = [
    (('ior', a, a), a),
    (('iand', a, a), a),
 
+   (('iand', ('ine(is_used_once)', 'a@32', 0), ('ine', 'b@32', 0)), ('ine', ('umin', a, b), 0)),
+   (('ior',  ('ieq(is_used_once)', 'a@32', 0), ('ieq', 'b@32', 0)), ('ieq', ('umin', a, b), 0)),
+
    (('~fadd', ('fneg(is_used_once)', ('fsat(is_used_once)', 'a(is_not_fmul)')), 1.0), ('fsat', ('fadd', 1.0, ('fneg', a)))),
 
    (('fdot2', a, b), ('fdot_replicated2', a, b), 'options->fdot_replicates'),
@@ -1530,6 +1797,11 @@ late_optimizations = [
 
    (('bcsel', a, 0, ('b2f32', ('inot', 'b@bool'))), ('b2f32', ('inot', ('ior', a, b)))),
 
+   # Putting this in 'optimizations' interferes with the bcsel(a, op(b, c),
+   # op(b, d)) => op(b, bcsel(a, c, d)) transformations.  I do not know why.
+   (('bcsel', ('feq', ('fsqrt', 'a(is_not_negative)'), 0.0), intBitsToFloat(0x7f7fffff), ('frsq', a)),
+    ('fmin', ('frsq', a), intBitsToFloat(0x7f7fffff))),
+
    # Things that look like DPH in the source shader may get expanded to
    # something that looks like dot(v1.xyz, v2.xyz) + v1.w by the time it gets
    # to NIR.  After FFMA is generated, this can look like:
@@ -1550,8 +1822,28 @@ late_optimizations = [
     ('ffma', a, b, ('ffma', c, d, ('ffma', e, 'f', 'g'))), '(info->stage != MESA_SHADER_VERTEX && info->stage != MESA_SHADER_GEOMETRY) && !options->intel_vec4'),
    (('~fadd', ('ffma(is_used_once)', a, b, ('fmul', 'c(is_not_const_and_not_fsign)', 'd(is_not_const_and_not_fsign)') ), 'e(is_not_const)'),
     ('ffma', a, b, ('ffma', c, d, e)), '(info->stage != MESA_SHADER_VERTEX && info->stage != MESA_SHADER_GEOMETRY) && !options->intel_vec4'),
+
+   # Convert f2fmp instructions to concrete f2f16 instructions. At this point
+   # any conversions that could have been removed will have been removed in
+   # nir_opt_algebraic so any remaining ones are required.
+   (('f2fmp', a), ('f2f16', a)),
 ]
 
+for op in ['fadd']:
+    late_optimizations += [
+        (('bcsel', a, (op + '(is_used_once)', b, c), (op, b, d)), (op, b, ('bcsel', a, c, d))),
+        (('bcsel', a, (op, b, c), (op + '(is_used_once)', b, d)), (op, b, ('bcsel', a, c, d))),
+    ]
+
+for op in ['ffma']:
+    late_optimizations += [
+        (('bcsel', a, (op + '(is_used_once)', b, c, d), (op, b, c, e)), (op, b, c, ('bcsel', a, d, e))),
+        (('bcsel', a, (op, b, c, d), (op + '(is_used_once)', b, c, e)), (op, b, c, ('bcsel', a, d, e))),
+
+        (('bcsel', a, (op + '(is_used_once)', b, c, d), (op, b, e, d)), (op, b, ('bcsel', a, c, e), d)),
+        (('bcsel', a, (op, b, c, d), (op + '(is_used_once)', b, e, d)), (op, b, ('bcsel', a, c, e), d)),
+    ]
+
 print(nir_algebraic.AlgebraicPass("nir_opt_algebraic", optimizations).render())
 print(nir_algebraic.AlgebraicPass("nir_opt_algebraic_before_ffma",
                                   before_ffma_optimizations).render())