spirv: Add initial subgroup support
[mesa.git] / src / compiler / spirv / vtn_private.h
index ffa00d7f68ac34f62940f643ec56ae5105b6dd04..316def080273b1464271c73e7717045328d35463 100644 (file)
  *
  */
 
+#ifndef _VTN_PRIVATE_H_
+#define _VTN_PRIVATE_H_
+
+#include <setjmp.h>
+
 #include "nir/nir.h"
 #include "nir/nir_builder.h"
-#include "nir/nir_array.h"
+#include "util/u_dynarray.h"
 #include "nir_spirv.h"
 #include "spirv.h"
 
 struct vtn_builder;
 struct vtn_decoration;
 
+void vtn_log(struct vtn_builder *b, enum nir_spirv_debug_level level,
+             size_t spirv_offset, const char *message);
+
+void vtn_logf(struct vtn_builder *b, enum nir_spirv_debug_level level,
+              size_t spirv_offset, const char *fmt, ...) PRINTFLIKE(4, 5);
+
+#define vtn_info(...) vtn_logf(b, NIR_SPIRV_DEBUG_LEVEL_INFO, 0, __VA_ARGS__)
+
+void _vtn_warn(struct vtn_builder *b, const char *file, unsigned line,
+               const char *fmt, ...) PRINTFLIKE(4, 5);
+#define vtn_warn(...) _vtn_warn(b, __FILE__, __LINE__, __VA_ARGS__)
+
+/** Fail SPIR-V parsing
+ *
+ * This function logs an error and then bails out of the shader compile using
+ * longjmp.  This being safe relies on two things:
+ *
+ *  1) We must guarantee that setjmp is called after allocating the builder
+ *     and setting up b->debug (so that logging works) but before before any
+ *     errors have a chance to occur.
+ *
+ *  2) While doing the SPIR-V -> NIR conversion, we need to be careful to
+ *     ensure that all heap allocations happen through ralloc and are parented
+ *     to the builder.  This way they will get properly cleaned up on error.
+ *
+ *  3) We must ensure that _vtn_fail is never called while a mutex lock or a
+ *     reference to any other resource is held with the exception of ralloc
+ *     objects which are parented to the builder.
+ *
+ * So long as these two things continue to hold, we can easily longjmp back to
+ * spirv_to_nir(), clean up the builder, and return NULL.
+ */
+void _vtn_fail(struct vtn_builder *b, const char *file, unsigned line,
+               const char *fmt, ...) NORETURN PRINTFLIKE(4, 5);
+#define vtn_fail(...) _vtn_fail(b, __FILE__, __LINE__, __VA_ARGS__)
+
+/** Fail if the given expression evaluates to true */
+#define vtn_fail_if(expr, ...) \
+   do { \
+      if (unlikely(expr)) \
+         vtn_fail(__VA_ARGS__); \
+   } while (0)
+
+/** Assert that a condition is true and, if it isn't, vtn_fail
+ *
+ * This macro is transitional only and should not be used in new code.  Use
+ * vtn_fail_if and provide a real message instead.
+ */
+#define vtn_assert(expr) \
+   do { \
+      if (!likely(expr)) \
+         vtn_fail("%s", #expr); \
+   } while (0)
+
 enum vtn_value_type {
    vtn_value_type_invalid = 0,
    vtn_value_type_undef,
@@ -41,7 +100,7 @@ enum vtn_value_type {
    vtn_value_type_decoration_group,
    vtn_value_type_type,
    vtn_value_type_constant,
-   vtn_value_type_access_chain,
+   vtn_value_type_pointer,
    vtn_value_type_function,
    vtn_value_type_block,
    vtn_value_type_ssa,
@@ -112,7 +171,7 @@ struct vtn_case {
    struct vtn_case *fallthrough;
 
    /* The uint32_t values that map to this case */
-   nir_array values;
+   struct util_dynarray values;
 
    /* True if this is the default case */
    bool is_default;
@@ -156,6 +215,9 @@ struct vtn_block {
 struct vtn_function {
    struct exec_node node;
 
+   bool referenced;
+   bool emitted;
+
    nir_function_impl *impl;
    struct vtn_block *start_block;
 
@@ -193,50 +255,119 @@ struct vtn_ssa_value {
    const struct glsl_type *type;
 };
 
+enum vtn_base_type {
+   vtn_base_type_void,
+   vtn_base_type_scalar,
+   vtn_base_type_vector,
+   vtn_base_type_matrix,
+   vtn_base_type_array,
+   vtn_base_type_struct,
+   vtn_base_type_pointer,
+   vtn_base_type_image,
+   vtn_base_type_sampler,
+   vtn_base_type_sampled_image,
+   vtn_base_type_function,
+};
+
 struct vtn_type {
+   enum vtn_base_type base_type;
+
    const struct glsl_type *type;
 
-   /* The value that declares this type.  Used for finding decorations */
-   struct vtn_value *val;
+   /* The SPIR-V id of the given type. */
+   uint32_t id;
+
+   /* Specifies the length of complex types.
+    *
+    * For Workgroup pointers, this is the size of the referenced type.
+    */
+   unsigned length;
+
+   /* for arrays, matrices and pointers, the array stride */
+   unsigned stride;
 
-   /* for matrices, whether the matrix is stored row-major */
-   bool row_major;
+   union {
+      /* Members for scalar, vector, and array-like types */
+      struct {
+         /* for arrays, the vtn_type for the elements of the array */
+         struct vtn_type *array_element;
 
-   /* for structs, the offset of each member */
-   unsigned *offsets;
+         /* for matrices, whether the matrix is stored row-major */
+         bool row_major:1;
 
-   /* for structs, whether it was decorated as a "non-SSBO-like" block */
-   bool block;
+         /* Whether this type, or a parent type, has been decorated as a
+          * builtin
+          */
+         bool is_builtin:1;
 
-   /* for structs, whether it was decorated as an "SSBO-like" block */
-   bool buffer_block;
+         /* Which built-in to use */
+         SpvBuiltIn builtin;
+      };
 
-   /* for structs with block == true, whether this is a builtin block (i.e. a
-    * block that contains only builtins).
-    */
-   bool builtin_block;
+      /* Members for struct types */
+      struct {
+         /* for structures, the vtn_type for each member */
+         struct vtn_type **members;
 
-   /* Image format for image_load_store type images */
-   unsigned image_format;
+         /* for structs, the offset of each member */
+         unsigned *offsets;
 
-   /* Access qualifier for storage images */
-   SpvAccessQualifier access_qualifier;
+         /* for structs, whether it was decorated as a "non-SSBO-like" block */
+         bool block:1;
 
-   /* for arrays and matrices, the array stride */
-   unsigned stride;
+         /* for structs, whether it was decorated as an "SSBO-like" block */
+         bool buffer_block:1;
 
-   /* for arrays, the vtn_type for the elements of the array */
-   struct vtn_type *array_element;
+         /* for structs with block == true, whether this is a builtin block
+          * (i.e. a block that contains only builtins).
+          */
+         bool builtin_block:1;
+      };
 
-   /* for structures, the vtn_type for each member */
-   struct vtn_type **members;
+      /* Members for pointer types */
+      struct {
+         /* For pointers, the vtn_type for dereferenced type */
+         struct vtn_type *deref;
+
+         /* Storage class for pointers */
+         SpvStorageClass storage_class;
+
+         /* Required alignment for pointers */
+         uint32_t align;
+      };
+
+      /* Members for image types */
+      struct {
+         /* For images, indicates whether it's sampled or storage */
+         bool sampled;
 
-   /* Whether this type, or a parent type, has been decorated as a builtin */
-   bool is_builtin;
+         /* Image format for image_load_store type images */
+         unsigned image_format;
 
-   SpvBuiltIn builtin;
+         /* Access qualifier for storage images */
+         SpvAccessQualifier access_qualifier;
+      };
+
+      /* Members for sampled image types */
+      struct {
+         /* For sampled images, the image type */
+         struct vtn_type *image;
+      };
+
+      /* Members for function types */
+      struct {
+         /* For functions, the vtn_type for each parameter */
+         struct vtn_type **params;
+
+         /* Return type for functions */
+         struct vtn_type *return_type;
+      };
+   };
 };
 
+bool vtn_types_compatible(struct vtn_builder *b,
+                          struct vtn_type *t1, struct vtn_type *t2);
+
 struct vtn_variable;
 
 enum vtn_access_mode {
@@ -250,12 +381,19 @@ struct vtn_access_link {
 };
 
 struct vtn_access_chain {
-   struct vtn_variable *var;
-
    uint32_t length;
 
-   /* Struct elements and array offsets */
-   struct vtn_access_link link[0];
+   /** Whether or not to treat the base pointer as an array.  This is only
+    * true if this access chain came from an OpPtrAccessChain.
+    */
+   bool ptr_as_array;
+
+   /** Struct elements and array offsets.
+    *
+    * This is an array of 1 so that it can conveniently be created on the
+    * stack but the real length is given by the length field.
+    */
+   struct vtn_access_link link[1];
 };
 
 enum vtn_variable_mode {
@@ -272,6 +410,40 @@ enum vtn_variable_mode {
    vtn_variable_mode_output,
 };
 
+struct vtn_pointer {
+   /** The variable mode for the referenced data */
+   enum vtn_variable_mode mode;
+
+   /** The dereferenced type of this pointer */
+   struct vtn_type *type;
+
+   /** The pointer type of this pointer
+    *
+    * This may be NULL for some temporary pointers constructed as part of a
+    * large load, store, or copy.  It MUST be valid for all pointers which are
+    * stored as SPIR-V SSA values.
+    */
+   struct vtn_type *ptr_type;
+
+   /** The referenced variable, if known
+    *
+    * This field may be NULL if the pointer uses a (block_index, offset) pair
+    * instead of an access chain.
+    */
+   struct vtn_variable *var;
+
+   /** An access chain describing how to get from var to the referenced data
+    *
+    * This field may be NULL if the pointer references the entire variable or
+    * if a (block_index, offset) pair is used instead of an access chain.
+    */
+   struct vtn_access_chain *chain;
+
+   /** A (block_index, offset) pair representing a UBO or SSBO position. */
+   struct nir_ssa_def *block_index;
+   struct nir_ssa_def *offset;
+};
+
 struct vtn_variable {
    enum vtn_variable_mode mode;
 
@@ -280,37 +452,50 @@ struct vtn_variable {
    unsigned descriptor_set;
    unsigned binding;
    unsigned input_attachment_index;
+   bool patch;
 
    nir_variable *var;
    nir_variable **members;
 
-   struct vtn_access_chain chain;
+   int shared_location;
+
+   /**
+    * In some early released versions of GLSLang, it implemented all function
+    * calls by making copies of all parameters into temporary variables and
+    * passing those variables into the function.  It even did so for samplers
+    * and images which violates the SPIR-V spec.  Unfortunately, two games
+    * (Talos Principle and Doom) shipped with this old version of GLSLang and
+    * also happen to pass samplers into functions.  Talos Principle received
+    * an update fairly shortly after release with an updated GLSLang.  Doom,
+    * on the other hand, has never received an update so we need to work
+    * around this GLSLang issue in SPIR-V -> NIR.  Hopefully, we can drop this
+    * hack at some point in the future.
+    */
+   struct vtn_pointer *copy_prop_sampler;
 };
 
 struct vtn_image_pointer {
-   struct vtn_access_chain *image;
+   struct vtn_pointer *image;
    nir_ssa_def *coord;
    nir_ssa_def *sample;
 };
 
 struct vtn_sampled_image {
-   struct vtn_access_chain *image; /* Image or array of images */
-   struct vtn_access_chain *sampler; /* Sampler */
+   struct vtn_type *type;
+   struct vtn_pointer *image; /* Image or array of images */
+   struct vtn_pointer *sampler; /* Sampler */
 };
 
 struct vtn_value {
    enum vtn_value_type value_type;
    const char *name;
    struct vtn_decoration *decoration;
+   struct vtn_type *type;
    union {
       void *ptr;
       char *str;
-      struct vtn_type *type;
-      struct {
-         nir_constant *constant;
-         const struct glsl_type *const_type;
-      };
-      struct vtn_access_chain *access_chain;
+      nir_constant *constant;
+      struct vtn_pointer *pointer;
       struct vtn_image_pointer *image;
       struct vtn_sampled_image *sampled_image;
       struct vtn_function *func;
@@ -345,14 +530,20 @@ struct vtn_decoration {
 struct vtn_builder {
    nir_builder nb;
 
+   /* Used by vtn_fail to jump back to the beginning of SPIR-V compilation */
+   jmp_buf fail_jump;
+
+   const uint32_t *spirv;
+   size_t spirv_word_count;
+
    nir_shader *shader;
-   nir_function_impl *impl;
-   const struct nir_spirv_supported_extensions *ext;
+   const struct spirv_to_nir_options *options;
    struct vtn_block *block;
 
-   /* Current file, line, and column.  Useful for debugging.  Set
+   /* Current offset, file, line, and column.  Useful for debugging.  Set
     * automatically by vtn_foreach_instruction.
     */
+   size_t spirv_offset;
    char *file;
    int line, col;
 
@@ -391,23 +582,47 @@ struct vtn_builder {
    bool has_loop_continue;
 };
 
+nir_ssa_def *
+vtn_pointer_to_ssa(struct vtn_builder *b, struct vtn_pointer *ptr);
+struct vtn_pointer *
+vtn_pointer_from_ssa(struct vtn_builder *b, nir_ssa_def *ssa,
+                     struct vtn_type *ptr_type);
+
+static inline struct vtn_value *
+vtn_untyped_value(struct vtn_builder *b, uint32_t value_id)
+{
+   vtn_fail_if(value_id >= b->value_id_bound,
+               "SPIR-V id %u is out-of-bounds", value_id);
+   return &b->values[value_id];
+}
+
 static inline struct vtn_value *
 vtn_push_value(struct vtn_builder *b, uint32_t value_id,
                enum vtn_value_type value_type)
 {
-   assert(value_id < b->value_id_bound);
-   assert(b->values[value_id].value_type == vtn_value_type_invalid);
+   struct vtn_value *val = vtn_untyped_value(b, value_id);
 
-   b->values[value_id].value_type = value_type;
+   vtn_fail_if(val->value_type != vtn_value_type_invalid,
+               "SPIR-V id %u has already been written by another instruction",
+               value_id);
 
+   val->value_type = value_type;
    return &b->values[value_id];
 }
 
 static inline struct vtn_value *
-vtn_untyped_value(struct vtn_builder *b, uint32_t value_id)
+vtn_push_ssa(struct vtn_builder *b, uint32_t value_id,
+             struct vtn_type *type, struct vtn_ssa_value *ssa)
 {
-   assert(value_id < b->value_id_bound);
-   return &b->values[value_id];
+   struct vtn_value *val;
+   if (type->base_type == vtn_base_type_pointer) {
+      val = vtn_push_value(b, value_id, vtn_value_type_pointer);
+      val->pointer = vtn_pointer_from_ssa(b, ssa->def, type);
+   } else {
+      val = vtn_push_value(b, value_id, vtn_value_type_ssa);
+      val->ssa = ssa;
+   }
+   return val;
 }
 
 static inline struct vtn_value *
@@ -415,12 +630,20 @@ vtn_value(struct vtn_builder *b, uint32_t value_id,
           enum vtn_value_type value_type)
 {
    struct vtn_value *val = vtn_untyped_value(b, value_id);
-   assert(val->value_type == value_type);
+   vtn_fail_if(val->value_type != value_type,
+               "SPIR-V id %u is the wrong kind of value", value_id);
    return val;
 }
 
-void _vtn_warn(const char *file, int line, const char *msg, ...);
-#define vtn_warn(...) _vtn_warn(__FILE__, __LINE__, __VA_ARGS__)
+bool
+vtn_set_instruction_result_type(struct vtn_builder *b, SpvOp opcode,
+                                const uint32_t *w, unsigned count);
+
+static inline nir_constant *
+vtn_constant_value(struct vtn_builder *b, uint32_t value_id)
+{
+   return vtn_value(b, value_id, vtn_value_type_constant)->constant;
+}
 
 struct vtn_ssa_value *vtn_ssa_value(struct vtn_builder *b, uint32_t value_id);
 
@@ -441,13 +664,15 @@ nir_ssa_def *vtn_vector_insert_dynamic(struct vtn_builder *b, nir_ssa_def *src,
 
 nir_deref_var *vtn_nir_deref(struct vtn_builder *b, uint32_t id);
 
-nir_deref_var *vtn_access_chain_to_deref(struct vtn_builder *b,
-                                         struct vtn_access_chain *chain);
+struct vtn_pointer *vtn_pointer_for_variable(struct vtn_builder *b,
+                                             struct vtn_variable *var,
+                                             struct vtn_type *ptr_type);
+
+nir_deref_var *vtn_pointer_to_deref(struct vtn_builder *b,
+                                    struct vtn_pointer *ptr);
 nir_ssa_def *
-vtn_access_chain_to_offset(struct vtn_builder *b,
-                           struct vtn_access_chain *chain,
-                           nir_ssa_def **index_out, struct vtn_type **type_out,
-                           unsigned *end_idx_out, bool stop_at_matrix);
+vtn_pointer_to_offset(struct vtn_builder *b, struct vtn_pointer *ptr,
+                      nir_ssa_def **index_out, unsigned *end_idx_out);
 
 struct vtn_ssa_value *vtn_local_load(struct vtn_builder *b, nir_deref_var *src);
 
@@ -455,10 +680,10 @@ void vtn_local_store(struct vtn_builder *b, struct vtn_ssa_value *src,
                      nir_deref_var *dest);
 
 struct vtn_ssa_value *
-vtn_variable_load(struct vtn_builder *b, struct vtn_access_chain *src);
+vtn_variable_load(struct vtn_builder *b, struct vtn_pointer *src);
 
 void vtn_variable_store(struct vtn_builder *b, struct vtn_ssa_value *src,
-                        struct vtn_access_chain *dest);
+                        struct vtn_pointer *dest);
 
 void vtn_handle_variables(struct vtn_builder *b, SpvOp opcode,
                           const uint32_t *w, unsigned count);
@@ -481,11 +706,30 @@ typedef void (*vtn_execution_mode_foreach_cb)(struct vtn_builder *,
 void vtn_foreach_execution_mode(struct vtn_builder *b, struct vtn_value *value,
                                 vtn_execution_mode_foreach_cb cb, void *data);
 
-nir_op vtn_nir_alu_op_for_spirv_opcode(SpvOp opcode, bool *swap,
+nir_op vtn_nir_alu_op_for_spirv_opcode(struct vtn_builder *b,
+                                       SpvOp opcode, bool *swap,
                                        nir_alu_type src, nir_alu_type dst);
 
 void vtn_handle_alu(struct vtn_builder *b, SpvOp opcode,
                     const uint32_t *w, unsigned count);
 
+void vtn_handle_subgroup(struct vtn_builder *b, SpvOp opcode,
+                         const uint32_t *w, unsigned count);
+
 bool vtn_handle_glsl450_instruction(struct vtn_builder *b, uint32_t ext_opcode,
                                     const uint32_t *words, unsigned count);
+
+static inline uint32_t
+vtn_align_u32(uint32_t v, uint32_t a)
+{
+   assert(a != 0 && a == (a & -a));
+   return (v + a - 1) & ~(a - 1);
+}
+
+static inline uint64_t
+vtn_u64_literal(const uint32_t *w)
+{
+   return (uint64_t)w[1] << 32 | w[0];
+}
+
+#endif /* _VTN_PRIVATE_H_ */