gallium: interface changes necessary to implement transform feedback (v5)
[mesa.git] / src / gallium / docs / source / context.rst
index 1f022570dbb37af2f8973017e1fbe43794e34b16..b2872cd282f39f40219050b0d8fe9bcb8bacd84e 100644 (file)
@@ -1,8 +1,14 @@
+.. _context:
+
 Context
 =======
 
-The context object represents the purest, most directly accessible, abilities
-of the device's 3D rendering pipeline.
+A Gallium rendering context encapsulates the state which effects 3D
+rendering such as blend state, depth/stencil state, texture samplers,
+etc.
+
+Note that resource/texture allocation is not per-context but per-screen.
+
 
 Methods
 -------
@@ -10,20 +16,23 @@ Methods
 CSO State
 ^^^^^^^^^
 
-All CSO state is created, bound, and destroyed, with triplets of methods that
-all follow a specific naming scheme. For example, ``create_blend_state``,
-``bind_blend_state``, and ``destroy_blend_state``.
+All Constant State Object (CSO) state is created, bound, and destroyed,
+with triplets of methods that all follow a specific naming scheme.
+For example, ``create_blend_state``, ``bind_blend_state``, and
+``destroy_blend_state``.
 
 CSO objects handled by the context object:
 
 * :ref:`Blend`: ``*_blend_state``
-* :ref:`Sampler`: These are special; they can be bound to either vertex or
-  fragment samplers, and they are bound in groups.
-  ``bind_fragment_sampler_states``, ``bind_vertex_sampler_states``
+* :ref:`Sampler`: Texture sampler states are bound separately for fragment,
+  vertex and geometry samplers.  Note that sampler states are set en masse.
+  If M is the max number of sampler units supported by the driver and N
+  samplers are bound with ``bind_fragment_sampler_states`` then sampler
+  units N..M-1 are considered disabled/NULL.
 * :ref:`Rasterizer`: ``*_rasterizer_state``
 * :ref:`Depth, Stencil, & Alpha`: ``*_depth_stencil_alpha_state``
-* :ref:`Shader`: These have two sets of methods. ``*_fs_state`` is for
-  fragment shaders, and ``*_vs_state`` is for vertex shaders.
+* :ref:`Shader`: These are create, bind and destroy methods for vertex,
+  fragment and geometry shaders.
 * :ref:`Vertex Elements`: ``*_vertex_elements_state``
 
 
@@ -43,6 +52,8 @@ buffers, surfaces) are bound to the driver.
 
 * ``set_vertex_buffers``
 
+* ``set_index_buffer``
+
 
 Non-CSO State
 ^^^^^^^^^^^^^
@@ -50,15 +61,19 @@ Non-CSO State
 These pieces of state are too small, variable, and/or trivial to have CSO
 objects. They all follow simple, one-method binding calls, e.g.
 ``set_blend_color``.
+
 * ``set_stencil_ref`` sets the stencil front and back reference values
   which are used as comparison values in stencil test.
 * ``set_blend_color``
+* ``set_sample_mask``
 * ``set_clip_state``
 * ``set_polygon_stipple``
 * ``set_scissor_state`` sets the bounds for the scissor test, which culls
   pixels before blending to render targets. If the :ref:`Rasterizer` does
   not have the scissor test enabled, then the scissor bounds never need to
-  be set since they will not be used.
+  be set since they will not be used.  Note that scissor xmin and ymin are
+  inclusive, but  xmax and ymax are exclusive.  The inclusive ranges in x
+  and y would be [xmin..xmax-1] and [ymin..ymax-1].
 * ``set_viewport_state``
 
 
@@ -73,22 +88,31 @@ is being cast to another format. Casting can be done only between compatible
 formats, that is formats that have matching component order and sizes.
 
 Swizzle fields specify they way in which fetched texel components are placed
-in the result register. For example, swizzle_r specifies what is going to be
-placed in destination register x (AKA r).
+in the result register. For example, ``swizzle_r`` specifies what is going to be
+placed in first component of result register.
 
-first_level and last_level fields of sampler view template specify the LOD
-range the texture is going to be constrained to.
+The ``first_level`` and ``last_level`` fields of sampler view template specify
+the LOD range the texture is going to be constrained to. Note that these
+values are in addition to the respective min_lod, max_lod values in the
+pipe_sampler_state (that is if min_lod is 2.0, and first_level 3, the first mip
+level used for sampling from the resource is effectively the fifth).
+
+The ``first_layer`` and ``last_layer`` fields specify the layer range the
+texture is going to be constrained to. Similar to the LOD range, this is added
+to the array index which is used for sampling.
 
 * ``set_fragment_sampler_views`` binds an array of sampler views to
   fragment shader stage. Every binding point acquires a reference
   to a respective sampler view and releases a reference to the previous
-  sampler view.
+  sampler view.  If M is the maximum number of sampler units and N units
+  is passed to set_fragment_sampler_views, the driver should unbind the
+  sampler views for units N..M-1.
 
 * ``set_vertex_sampler_views`` binds an array of sampler views to vertex
   shader stage. Every binding point acquires a reference to a respective
   sampler view and releases a reference to the previous sampler view.
 
-* ``create_sampler_view`` creates a new sampler view. texture is associated
+* ``create_sampler_view`` creates a new sampler view. ``texture`` is associated
   with the sampler view which results in sampler view holding a reference
   to the texture. Format specified in template must be compatible
   with texture format.
@@ -96,61 +120,132 @@ range the texture is going to be constrained to.
 * ``sampler_view_destroy`` destroys a sampler view and releases its reference
   to associated texture.
 
+Surfaces
+^^^^^^^^
+
+These are the means to use resources as color render targets or depthstencil
+attachments. To create one, specify the mip level, the range of layers, and
+the bind flags (either PIPE_BIND_DEPTH_STENCIL or PIPE_BIND_RENDER_TARGET).
+Note that layer values are in addition to what is indicated by the geometry
+shader output variable XXX_FIXME (that is if first_layer is 3 and geometry
+shader indicates index 2, the 5th layer of the resource will be used). These
+first_layer and last_layer parameters will only be used for 1d array, 2d array,
+cube, and 3d textures otherwise they are 0.
+
+* ``create_surface`` creates a new surface.
+
+* ``surface_destroy`` destroys a surface and releases its reference to the
+  associated resource.
+
+Stream output targets
+^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
+
+Stream output, also known as transform feedback, allows writing the primitives
+produced by the vertex pipeline to buffers. This is done after the geometry
+shader or vertex shader if no geometry shader is present.
+
+The stream output targets are views into buffer resources which can be bound
+as stream outputs and specify a memory range where it's valid to write
+primitives. The pipe driver must implement memory protection such that any
+primitives written outside of the specified memory range are discarded.
+
+Two stream output targets can use the same resource at the same time, but
+with a disjoint memory range.
+
+Additionally, the stream output target internally maintains the offset
+into the buffer which is incremented everytime something is written to it.
+The internal offset is equal to how much data has already been written.
+It can be stored in device memory and the CPU actually doesn't have to query
+it.
+
+The stream output target can be used in a draw command to provide
+the vertex count. The vertex count is derived from the internal offset
+discussed above.
+
+* ``create_stream_output_target`` create a new target.
+
+* ``stream_output_target_destroy`` destroys a target. Users of this should
+  use pipe_so_target_reference instead.
+
+* ``set_stream_output_targets`` binds stream output targets. The parameter
+  append_bitmask is a bitmask, where the i-th bit specifies whether new
+  primitives should be appended to the i-th buffer (writing starts at
+  the internal offset), or whether writing should start at the beginning
+  (the internal offset is effectively set to 0).
+
+NOTE: The currently-bound vertex or geometry shader must be compiled with
+the properly-filled-in structure pipe_stream_output_info describing which
+outputs should be written to buffers and how. The structure is part of
+pipe_shader_state.
 
 Clearing
 ^^^^^^^^
 
+Clear is one of the most difficult concepts to nail down to a single
+interface (due to both different requirements from APIs and also driver/hw
+specific differences).
+
 ``clear`` initializes some or all of the surfaces currently bound to
 the framebuffer to particular RGBA, depth, or stencil values.
+Currently, this does not take into account color or stencil write masks (as
+used by GL), and always clears the whole surfaces (no scissoring as used by
+GL clear or explicit rectangles like d3d9 uses). It can, however, also clear
+only depth or stencil in a combined depth/stencil surface, if the driver
+supports PIPE_CAP_DEPTHSTENCIL_CLEAR_SEPARATE.
+If a surface includes several layers then all layers will be cleared.
 
-Clear is one of the most difficult concepts to nail down to a single
-interface and it seems likely that we will want to add additional
-clear paths, for instance clearing surfaces not bound to the
-framebuffer, or read-modify-write clears such as depth-only or
-stencil-only clears of packed depth-stencil buffers.  
+``clear_render_target`` clears a single color rendertarget with the specified
+color value. While it is only possible to clear one surface at a time (which can
+include several layers), this surface need not be bound to the framebuffer.
+
+``clear_depth_stencil`` clears a single depth, stencil or depth/stencil surface
+with the specified depth and stencil values (for combined depth/stencil buffers,
+is is also possible to only clear one or the other part). While it is only
+possible to clear one surface at a time (which can include several layers),
+this surface need not be bound to the framebuffer.
 
 
 Drawing
 ^^^^^^^
 
-``draw_arrays`` draws a specified primitive.
-
-This command is equivalent to calling ``draw_arrays_instanced``
-with ``startInstance`` set to 0 and ``instanceCount`` set to 1.
-
-``draw_elements`` draws a specified primitive using an optional
-index buffer.
+``draw_vbo`` draws a specified primitive.  The primitive mode and other
+properties are described by ``pipe_draw_info``.
 
-This command is equivalent to calling ``draw_elements_instanced``
-with ``startInstance`` set to 0 and ``instanceCount`` set to 1.
+The ``mode``, ``start``, and ``count`` fields of ``pipe_draw_info`` specify the
+the mode of the primitive and the vertices to be fetched, in the range between
+``start`` to ``start``+``count``-1, inclusive.
 
-``draw_range_elements``
+Every instance with instanceID in the range between ``start_instance`` and
+``start_instance``+``instance_count``-1, inclusive, will be drawn.
 
-XXX: this is (probably) a temporary entrypoint, as the range
-information should be available from the vertex_buffer state.
-Using this to quickly evaluate a specialized path in the draw
-module.
+If there is an index buffer bound, and ``indexed`` field is true, all vertex
+indices will be looked up in the index buffer.
 
-``draw_arrays_instanced`` draws multiple instances of the same primitive.
+In indexed draw, ``min_index`` and ``max_index`` respectively provide a lower
+and upper bound of the indices contained in the index buffer inside the range
+between ``start`` to ``start``+``count``-1.  This allows the driver to
+determine which subset of vertices will be referenced during te draw call
+without having to scan the index buffer.  Providing a over-estimation of the
+the true bounds, for example, a ``min_index`` and ``max_index`` of 0 and
+0xffffffff respectively, must give exactly the same rendering, albeit with less
+performance due to unreferenced vertex buffers being unnecessarily DMA'ed or
+processed.  Providing a underestimation of the true bounds will result in
+undefined behavior, but should not result in program or system failure.
 
-This command is equivalent to calling ``draw_elements_instanced``
-with ``indexBuffer`` set to NULL and ``indexSize`` set to 0.
+In case of non-indexed draw, ``min_index`` should be set to
+``start`` and ``max_index`` should be set to ``start``+``count``-1.
 
-``draw_elements_instanced`` draws multiple instances of the same primitive
-using an optional index buffer.
+``index_bias`` is a value added to every vertex index after lookup and before
+fetching vertex attributes.
 
-For instanceID in the range between ``startInstance``
-and ``startInstance``+``instanceCount``-1, inclusive, draw a primitive
-specified by ``mode`` and sequential numbers in the range between ``start``
-and ``start``+``count``-1, inclusive.
+When drawing indexed primitives, the primitive restart index can be
+used to draw disjoint primitive strips.  For example, several separate
+line strips can be drawn by designating a special index value as the
+restart index.  The ``primitive_restart`` flag enables/disables this
+feature.  The ``restart_index`` field specifies the restart index value.
 
-If ``indexBuffer`` is not NULL, it specifies an index buffer with index
-byte size of ``indexSize``. The sequential numbers are used to lookup
-the index buffer and the resulting indices in turn are used to fetch
-vertex attributes.
-
-If ``indexBuffer`` is NULL, the sequential numbers are used directly
-as indices to fetch vertex attributes.
+When primitive restart is in use, array indexes are compared to the
+restart index before adding the index_bias offset.
 
 If a given vertex element has ``instance_divisor`` set to 0, it is said
 it contains per-vertex data and effective vertex attribute address needs
@@ -179,8 +274,7 @@ Queries
 ^^^^^^^
 
 Queries gather some statistic from the 3D pipeline over one or more
-draws.  Queries may be nested, though no state tracker currently
-exercises this.  
+draws.  Queries may be nested, though only d3d1x currently exercises this.
 
 Queries can be created with ``create_query`` and deleted with
 ``destroy_query``. To start a query, use ``begin_query``, and when finished,
@@ -193,9 +287,75 @@ returned).  Otherwise, if the ``wait`` parameter is FALSE, the call
 will not block and the return value will be TRUE if the query has
 completed or FALSE otherwise.
 
-A common type of query is the occlusion query which counts the number of
-fragments/pixels which are written to the framebuffer (and not culled by
-Z/stencil/alpha testing or shader KILL instructions).
+The interface currently includes the following types of queries:
+
+``PIPE_QUERY_OCCLUSION_COUNTER`` counts the number of fragments which
+are written to the framebuffer without being culled by
+:ref:`Depth, Stencil, & Alpha` testing or shader KILL instructions.
+The result is an unsigned 64-bit integer.
+This query can be used with ``render_condition``.
+
+In cases where a boolean result of an occlusion query is enough,
+``PIPE_QUERY_OCCLUSION_PREDICATE`` should be used. It is just like
+``PIPE_QUERY_OCCLUSION_COUNTER`` except that the result is a boolean
+value of FALSE for cases where COUNTER would result in 0 and TRUE
+for all other cases.
+This query can be used with ``render_condition``.
+
+``PIPE_QUERY_TIME_ELAPSED`` returns the amount of time, in nanoseconds,
+the context takes to perform operations.
+The result is an unsigned 64-bit integer.
+
+``PIPE_QUERY_TIMESTAMP`` returns a device/driver internal timestamp,
+scaled to nanoseconds, recorded after all commands issued prior to
+``end_query`` have been processed.
+This query does not require a call to ``begin_query``.
+The result is an unsigned 64-bit integer.
+
+``PIPE_QUERY_TIMESTAMP_DISJOINT`` can be used to check whether the
+internal timer resolution is good enough to distinguish between the
+events at ``begin_query`` and ``end_query``.
+The result is a 64-bit integer specifying the timer resolution in Hz,
+followed by a boolean value indicating whether the timer has incremented.
+
+``PIPE_QUERY_PRIMITIVES_GENERATED`` returns a 64-bit integer indicating
+the number of primitives processed by the pipeline.
+
+``PIPE_QUERY_PRIMITIVES_EMITTED`` returns a 64-bit integer indicating
+the number of primitives written to stream output buffers.
+
+``PIPE_QUERY_SO_STATISTICS`` returns 2 64-bit integers corresponding to
+the results of
+``PIPE_QUERY_PRIMITIVES_EMITTED`` and
+``PIPE_QUERY_PRIMITIVES_GENERATED``, in this order.
+
+``PIPE_QUERY_SO_OVERFLOW_PREDICATE`` returns a boolean value indicating
+whether the stream output targets have overflowed as a result of the
+commands issued between ``begin_query`` and ``end_query``.
+This query can be used with ``render_condition``.
+
+``PIPE_QUERY_GPU_FINISHED`` returns a boolean value indicating whether
+all commands issued before ``end_query`` have completed. However, this
+does not imply serialization.
+This query does not require a call to ``begin_query``.
+
+``PIPE_QUERY_PIPELINE_STATISTICS`` returns an array of the following
+64-bit integers:
+Number of vertices read from vertex buffers.
+Number of primitives read from vertex buffers.
+Number of vertex shader threads launched.
+Number of geometry shader threads launched.
+Number of primitives generated by geometry shaders.
+Number of primitives forwarded to the rasterizer.
+Number of primitives rasterized.
+Number of fragment shader threads launched.
+Number of tessellation control shader threads launched.
+Number of tessellation evaluation shader threads launched.
+If a shader type is not supported by the device/driver,
+the corresponding values should be set to 0.
+
+Gallium does not guarantee the availability of any query types; one must
+always check the capabilities of the :ref:`Screen` first.
 
 
 Conditional Rendering
@@ -238,29 +398,147 @@ Flushing
 Resource Busy Queries
 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
 
-``is_texture_referenced``
-
-``is_buffer_referenced``
+``is_resource_referenced``
 
 
 
 Blitting
 ^^^^^^^^
 
-These methods emulate classic blitter controls. They are not guaranteed to be
-available; if they are set to NULL, then they are not present.
+These methods emulate classic blitter controls.
 
-These methods operate directly on ``pipe_surface`` objects, and stand
+These methods operate directly on ``pipe_resource`` objects, and stand
 apart from any 3D state in the context.  Blitting functionality may be
 moved to a separate abstraction at some point in the future.
 
-``surface_fill`` performs a fill operation on a section of a surface.
-
-``surface_copy`` blits a region of a surface to a region of another surface,
-provided that both surfaces are the same format. The source and destination
-may be the same surface, and overlapping blits are permitted.
+``resource_copy_region`` blits a region of a resource to a region of another
+resource, provided that both resources have the same format, or compatible
+formats, i.e., formats for which copying the bytes from the source resource
+unmodified to the destination resource will achieve the same effect of a
+textured quad blitter.. The source and destination may be the same resource,
+but overlapping blits are not permitted.
+
+``resource_resolve`` resolves a multisampled resource into a non-multisampled
+one. Their formats must match. This function must be present if a driver
+supports multisampling.
+The region that is to be resolved is described by ``pipe_resolve_info``, which
+provides a source and a destination rectangle.
+The source rectangle may be vertically flipped, but otherwise the dimensions
+of the rectangles must match, unless PIPE_CAP_SCALED_RESOLVE is supported,
+in which case scaling and horizontal flipping are allowed as well.
+The result of resolving depth/stencil values may be any function of the values at
+the sample points, but returning the value of the centermost sample is preferred.
 
 The interfaces to these calls are likely to change to make it easier
 for a driver to batch multiple blits with the same source and
 destination.
 
+Transfers
+^^^^^^^^^
+
+These methods are used to get data to/from a resource.
+
+``get_transfer`` creates a transfer object.
+
+``transfer_destroy`` destroys the transfer object. May cause
+data to be written to the resource at this point.
+
+``transfer_map`` creates a memory mapping for the transfer object.
+The returned map points to the start of the mapped range according to
+the box region, not the beginning of the resource.
+
+``transfer_unmap`` remove the memory mapping for the transfer object.
+Any pointers into the map should be considered invalid and discarded.
+
+``transfer_inline_write`` performs a simplified transfer for simple writes.
+Basically get_transfer, transfer_map, data write, transfer_unmap, and
+transfer_destroy all in one.
+
+
+The box parameter to some of these functions defines a 1D, 2D or 3D
+region of pixels.  This is self-explanatory for 1D, 2D and 3D texture
+targets.
+
+For PIPE_TEXTURE_1D_ARRAY, the box::y and box::height fields refer to the
+array dimension of the texture.
+
+For PIPE_TEXTURE_2D_ARRAY, the box::z and box::depth fields refer to the
+array dimension of the texture.
+
+For PIPE_TEXTURE_CUBE, the box:z and box::depth fields refer to the
+faces of the cube map (z + depth <= 6).
+
+
+
+.. _transfer_flush_region:
+
+transfer_flush_region
+%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
+
+If a transfer was created with ``FLUSH_EXPLICIT``, it will not automatically
+be flushed on write or unmap. Flushes must be requested with
+``transfer_flush_region``. Flush ranges are relative to the mapped range, not
+the beginning of the resource.
+
+
+
+.. _redefine_user_buffer:
+
+redefine_user_buffer
+%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
+
+This function notifies a driver that the user buffer content has been changed.
+The updated region starts at ``offset`` and is ``size`` bytes large.
+The ``offset`` is relative to the pointer specified in ``user_buffer_create``.
+While uploading the user buffer, the driver is allowed not to upload
+the memory outside of this region.
+The width0 is redefined to ``MAX2(width0, offset+size)``.
+
+
+
+.. _texture_barrier
+
+texture_barrier
+%%%%%%%%%%%%%%%
+
+This function flushes all pending writes to the currently-set surfaces and
+invalidates all read caches of the currently-set samplers.
+
+
+
+.. _pipe_transfer:
+
+PIPE_TRANSFER
+^^^^^^^^^^^^^
+
+These flags control the behavior of a transfer object.
+
+``PIPE_TRANSFER_READ``
+  Resource contents read back (or accessed directly) at transfer create time.
+
+``PIPE_TRANSFER_WRITE``
+  Resource contents will be written back at transfer_destroy time (or modified
+  as a result of being accessed directly).
+
+``PIPE_TRANSFER_MAP_DIRECTLY``
+  a transfer should directly map the resource. May return NULL if not supported.
+
+``PIPE_TRANSFER_DISCARD_RANGE``
+  The memory within the mapped region is discarded.  Cannot be used with
+  ``PIPE_TRANSFER_READ``.
+
+``PIPE_TRANSFER_DISCARD_WHOLE_RESOURCE``
+  Discards all memory backing the resource.  It should not be used with
+  ``PIPE_TRANSFER_READ``.
+
+``PIPE_TRANSFER_DONTBLOCK``
+  Fail if the resource cannot be mapped immediately.
+
+``PIPE_TRANSFER_UNSYNCHRONIZED``
+  Do not synchronize pending operations on the resource when mapping. The
+  interaction of any writes to the map and any operations pending on the
+  resource are undefined. Cannot be used with ``PIPE_TRANSFER_READ``.
+
+``PIPE_TRANSFER_FLUSH_EXPLICIT``
+  Written ranges will be notified later with :ref:`transfer_flush_region`.
+  Cannot be used with ``PIPE_TRANSFER_READ``.