nv50/ir: move LateAlgebraicOpt to the very end
[mesa.git] / src / gallium / drivers / nouveau / codegen / nv50_ir_ra.cpp
index 0cd21cf47f588d0e77c1f6b500bc0cb0daa6e564..3a0e56e1385d3b1fea8c47bcd4af6fc2e69b0b56 100644 (file)
 #include "codegen/nv50_ir.h"
 #include "codegen/nv50_ir_target.h"
 
+#include <algorithm>
 #include <stack>
 #include <limits>
+#if __cplusplus >= 201103L
+#include <unordered_map>
+#else
+#include <tr1/unordered_map>
+#endif
 
 namespace nv50_ir {
 
+#if __cplusplus >= 201103L
+using std::hash;
+using std::unordered_map;
+#else
+using std::tr1::hash;
+using std::tr1::unordered_map;
+#endif
+
 #define MAX_REGISTER_FILE_SIZE 256
 
 class RegisterSet
@@ -85,7 +99,9 @@ public:
       return (size < 4) ? u : ((u << unit[f]) / 4);
    }
 
-   void print() const;
+   void print(DataFile f) const;
+
+   const bool restrictedGPR16Range;
 
 private:
    BitSet bits[LAST_REGISTER_FILE + 1];
@@ -94,8 +110,6 @@ private:
 
    int last[LAST_REGISTER_FILE + 1];
    int fill[LAST_REGISTER_FILE + 1];
-
-   const bool restrictedGPR16Range;
 };
 
 void
@@ -140,10 +154,10 @@ RegisterSet::intersect(DataFile f, const RegisterSet *set)
 }
 
 void
-RegisterSet::print() const
+RegisterSet::print(DataFile f) const
 {
    INFO("GPR:");
-   bits[FILE_GPR].print();
+   bits[f].print();
    INFO("\n");
 }
 
@@ -222,6 +236,7 @@ private:
    private:
       virtual bool visit(BasicBlock *);
       inline bool needNewElseBlock(BasicBlock *b, BasicBlock *p);
+      inline void splitEdges(BasicBlock *b);
    };
 
    class ArgumentMovesPass : public Pass {
@@ -345,28 +360,55 @@ RegAlloc::PhiMovesPass::needNewElseBlock(BasicBlock *b, BasicBlock *p)
    return (n == 2);
 }
 
-// For each operand of each PHI in b, generate a new value by inserting a MOV
-// at the end of the block it is coming from and replace the operand with its
-// result. This eliminates liveness conflicts and enables us to let values be
-// copied to the right register if such a conflict exists nonetheless.
+struct PhiMapHash {
+   size_t operator()(const std::pair<Instruction *, BasicBlock *>& val) const {
+      return hash<Instruction*>()(val.first) * 31 +
+         hash<BasicBlock*>()(val.second);
+   }
+};
+
+typedef unordered_map<
+   std::pair<Instruction *, BasicBlock *>, Value *, PhiMapHash> PhiMap;
+
+// Critical edges need to be split up so that work can be inserted along
+// specific edge transitions. Unfortunately manipulating incident edges into a
+// BB invalidates all the PHI nodes since their sources are implicitly ordered
+// by incident edge order.
 //
-// These MOVs are also crucial in making sure the live intervals of phi srces
-// are extended until the end of the loop, since they are not included in the
-// live-in sets.
-bool
-RegAlloc::PhiMovesPass::visit(BasicBlock *bb)
+// TODO: Make it so that that is not the case, and PHI nodes store pointers to
+// the original BBs.
+void
+RegAlloc::PhiMovesPass::splitEdges(BasicBlock *bb)
 {
-   Instruction *phi, *mov;
    BasicBlock *pb, *pn;
-
+   Instruction *phi;
+   Graph::EdgeIterator ei;
    std::stack<BasicBlock *> stack;
+   int j = 0;
 
-   for (Graph::EdgeIterator ei = bb->cfg.incident(); !ei.end(); ei.next()) {
+   for (ei = bb->cfg.incident(); !ei.end(); ei.next()) {
       pb = BasicBlock::get(ei.getNode());
       assert(pb);
       if (needNewElseBlock(bb, pb))
          stack.push(pb);
    }
+
+   // No critical edges were found, no need to perform any work.
+   if (stack.empty())
+      return;
+
+   // We're about to, potentially, reorder the inbound edges. This means that
+   // we need to hold on to the (phi, bb) -> src mapping, and fix up the phi
+   // nodes after the graph has been modified.
+   PhiMap phis;
+
+   j = 0;
+   for (ei = bb->cfg.incident(); !ei.end(); ei.next(), j++) {
+      pb = BasicBlock::get(ei.getNode());
+      for (phi = bb->getPhi(); phi && phi->op == OP_PHI; phi = phi->next)
+         phis.insert(std::make_pair(std::make_pair(phi, pb), phi->getSrc(j)));
+   }
+
    while (!stack.empty()) {
       pb = stack.top();
       pn = new BasicBlock(func);
@@ -379,12 +421,47 @@ RegAlloc::PhiMovesPass::visit(BasicBlock *bb)
       assert(pb->getExit()->op != OP_CALL);
       if (pb->getExit()->asFlow()->target.bb == bb)
          pb->getExit()->asFlow()->target.bb = pn;
+
+      for (phi = bb->getPhi(); phi && phi->op == OP_PHI; phi = phi->next) {
+         PhiMap::iterator it = phis.find(std::make_pair(phi, pb));
+         assert(it != phis.end());
+         phis.insert(std::make_pair(std::make_pair(phi, pn), it->second));
+         phis.erase(it);
+      }
+   }
+
+   // Now go through and fix up all of the phi node sources.
+   j = 0;
+   for (ei = bb->cfg.incident(); !ei.end(); ei.next(), j++) {
+      pb = BasicBlock::get(ei.getNode());
+      for (phi = bb->getPhi(); phi && phi->op == OP_PHI; phi = phi->next) {
+         PhiMap::const_iterator it = phis.find(std::make_pair(phi, pb));
+         assert(it != phis.end());
+
+         phi->setSrc(j, it->second);
+      }
    }
+}
+
+// For each operand of each PHI in b, generate a new value by inserting a MOV
+// at the end of the block it is coming from and replace the operand with its
+// result. This eliminates liveness conflicts and enables us to let values be
+// copied to the right register if such a conflict exists nonetheless.
+//
+// These MOVs are also crucial in making sure the live intervals of phi srces
+// are extended until the end of the loop, since they are not included in the
+// live-in sets.
+bool
+RegAlloc::PhiMovesPass::visit(BasicBlock *bb)
+{
+   Instruction *phi, *mov;
+
+   splitEdges(bb);
 
    // insert MOVs (phi->src(j) should stem from j-th in-BB)
    int j = 0;
    for (Graph::EdgeIterator ei = bb->cfg.incident(); !ei.end(); ei.next()) {
-      pb = BasicBlock::get(ei.getNode());
+      BasicBlock *pb = BasicBlock::get(ei.getNode());
       if (!pb->isTerminated())
          pb->insertTail(new_FlowInstruction(func, OP_BRA, bb));
 
@@ -692,7 +769,7 @@ private:
    bool coalesce(ArrayList&);
    bool doCoalesce(ArrayList&, unsigned int mask);
    void calculateSpillWeights();
-   void simplify();
+   bool simplify();
    bool selectRegisters();
    void cleanup(const bool success);
 
@@ -761,6 +838,32 @@ GCRA::printNodeInfo() const
    }
 }
 
+static bool
+isShortRegOp(Instruction *insn)
+{
+   // Immediates are always in src1. Every other situation can be resolved by
+   // using a long encoding.
+   return insn->srcExists(1) && insn->src(1).getFile() == FILE_IMMEDIATE;
+}
+
+// Check if this LValue is ever used in an instruction that can't be encoded
+// with long registers (i.e. > r63)
+static bool
+isShortRegVal(LValue *lval)
+{
+   if (lval->getInsn() == NULL)
+      return false;
+   for (Value::DefCIterator def = lval->defs.begin();
+        def != lval->defs.end(); ++def)
+      if (isShortRegOp((*def)->getInsn()))
+         return true;
+   for (Value::UseCIterator use = lval->uses.begin();
+        use != lval->uses.end(); ++use)
+      if (isShortRegOp((*use)->getInsn()))
+         return true;
+   return false;
+}
+
 void
 GCRA::RIG_Node::init(const RegisterSet& regs, LValue *lval)
 {
@@ -776,7 +879,12 @@ GCRA::RIG_Node::init(const RegisterSet& regs, LValue *lval)
 
    weight = std::numeric_limits<float>::infinity();
    degree = 0;
-   degreeLimit = regs.getFileSize(f, lval->reg.size);
+   int size = regs.getFileSize(f, lval->reg.size);
+   // On nv50, we lose a bit of gpr encoding when there's an embedded
+   // immediate.
+   if (regs.restrictedGPR16Range && f == FILE_GPR && isShortRegVal(lval))
+      size /= 2;
+   degreeLimit = size;
    degreeLimit -= relDegree[1][colors] - 1;
 
    livei.insert(lval->livei);
@@ -858,6 +966,8 @@ GCRA::coalesce(ArrayList& insns)
    case 0xf0:
    case 0x100:
    case 0x110:
+   case 0x120:
+   case 0x130:
       ret = doCoalesce(insns, JOIN_MASK_UNION);
       break;
    default:
@@ -1193,7 +1303,7 @@ GCRA::simplifyNode(RIG_Node *node)
             (node->degree < node->degreeLimit) ? "" : "(spill)");
 }
 
-void
+bool
 GCRA::simplify()
 {
    for (;;) {
@@ -1218,11 +1328,11 @@ GCRA::simplify()
          }
          if (isinf(bestScore)) {
             ERROR("no viable spill candidates left\n");
-            break;
+            return false;
          }
          simplifyNode(best);
       } else {
-         break;
+         return true;
       }
    }
 }
@@ -1313,7 +1423,7 @@ GCRA::selectRegisters()
          continue;
       LValue *lval = node->getValue();
       if (prog->dbgFlags & NV50_IR_DEBUG_REG_ALLOC)
-         regs.print();
+         regs.print(node->f);
       bool ret = regs.assign(node->reg, node->f, node->colors);
       if (ret) {
          INFO_DBG(prog->dbgFlags, REG_ALLOC, "assigned reg %i\n", node->reg);
@@ -1355,6 +1465,19 @@ GCRA::allocateRegisters(ArrayList& insns)
       if (lval) {
          nodes[i].init(regs, lval);
          RIG.insert(&nodes[i]);
+
+         if (lval->inFile(FILE_GPR) && lval->getInsn() != NULL &&
+             prog->getTarget()->getChipset() < 0xc0) {
+            Instruction *insn = lval->getInsn();
+            if (insn->op == OP_MAD || insn->op == OP_FMA || insn->op == OP_SAD)
+               // Short encoding only possible if they're all GPRs, no need to
+               // affect them otherwise.
+               if (insn->flagsDef < 0 &&
+                   insn->src(0).getFile() == FILE_GPR &&
+                   insn->src(1).getFile() == FILE_GPR &&
+                   insn->src(2).getFile() == FILE_GPR)
+                  nodes[i].addRegPreference(getNode(insn->getSrc(2)->asLValue()));
+         }
       }
    }
 
@@ -1368,7 +1491,9 @@ GCRA::allocateRegisters(ArrayList& insns)
 
    buildRIG(insns);
    calculateSpillWeights();
-   simplify();
+   ret = simplify();
+   if (!ret)
+      goto out;
 
    ret = selectRegisters();
    if (!ret) {
@@ -1421,6 +1546,9 @@ GCRA::cleanup(const bool success)
 
    delete[] nodes;
    nodes = NULL;
+   hi.next = hi.prev = &hi;
+   lo[0].next = lo[0].prev = &lo[0];
+   lo[1].next = lo[1].prev = &lo[1];
 }
 
 Symbol *
@@ -1495,14 +1623,34 @@ SpillCodeInserter::spill(Instruction *defi, Value *slot, LValue *lval)
 
    Instruction *st;
    if (slot->reg.file == FILE_MEMORY_LOCAL) {
-      st = new_Instruction(func, OP_STORE, ty);
-      st->setSrc(0, slot);
-      st->setSrc(1, lval);
       lval->noSpill = 1;
+      if (ty != TYPE_B96) {
+         st = new_Instruction(func, OP_STORE, ty);
+         st->setSrc(0, slot);
+         st->setSrc(1, lval);
+      } else {
+         st = new_Instruction(func, OP_SPLIT, ty);
+         st->setSrc(0, lval);
+         for (int d = 0; d < lval->reg.size / 4; ++d)
+            st->setDef(d, new_LValue(func, FILE_GPR));
+
+         for (int d = lval->reg.size / 4 - 1; d >= 0; --d) {
+            Value *tmp = cloneShallow(func, slot);
+            tmp->reg.size = 4;
+            tmp->reg.data.offset += 4 * d;
+
+            Instruction *s = new_Instruction(func, OP_STORE, TYPE_U32);
+            s->setSrc(0, tmp);
+            s->setSrc(1, st->getDef(d));
+            defi->bb->insertAfter(defi, s);
+         }
+      }
    } else {
       st = new_Instruction(func, OP_CVT, ty);
       st->setDef(0, slot);
       st->setSrc(0, lval);
+      if (lval->reg.file == FILE_FLAGS)
+         st->flagsSrc = 0;
    }
    defi->bb->insertAfter(defi, st);
 }
@@ -1518,17 +1666,46 @@ SpillCodeInserter::unspill(Instruction *usei, LValue *lval, Value *slot)
    Instruction *ld;
    if (slot->reg.file == FILE_MEMORY_LOCAL) {
       lval->noSpill = 1;
-      ld = new_Instruction(func, OP_LOAD, ty);
+      if (ty != TYPE_B96) {
+         ld = new_Instruction(func, OP_LOAD, ty);
+      } else {
+         ld = new_Instruction(func, OP_MERGE, ty);
+         for (int d = 0; d < lval->reg.size / 4; ++d) {
+            Value *tmp = cloneShallow(func, slot);
+            LValue *val;
+            tmp->reg.size = 4;
+            tmp->reg.data.offset += 4 * d;
+
+            Instruction *l = new_Instruction(func, OP_LOAD, TYPE_U32);
+            l->setDef(0, (val = new_LValue(func, FILE_GPR)));
+            l->setSrc(0, tmp);
+            usei->bb->insertBefore(usei, l);
+            ld->setSrc(d, val);
+            val->noSpill = 1;
+         }
+         ld->setDef(0, lval);
+         usei->bb->insertBefore(usei, ld);
+         return lval;
+      }
    } else {
       ld = new_Instruction(func, OP_CVT, ty);
    }
    ld->setDef(0, lval);
    ld->setSrc(0, slot);
+   if (lval->reg.file == FILE_FLAGS)
+      ld->flagsDef = 0;
 
    usei->bb->insertBefore(usei, ld);
    return lval;
 }
 
+static bool
+value_cmp(ValueRef *a, ValueRef *b) {
+   Instruction *ai = a->getInsn(), *bi = b->getInsn();
+   if (ai->bb != bi->bb)
+      return ai->bb->getId() < bi->bb->getId();
+   return ai->serial < bi->serial;
+}
 
 // For each value that is to be spilled, go through all its definitions.
 // A value can have multiple definitions if it has been coalesced before.
@@ -1562,18 +1739,25 @@ SpillCodeInserter::run(const std::list<ValuePair>& lst)
          LValue *dval = (*d)->get()->asLValue();
          Instruction *defi = (*d)->getInsn();
 
+         // Sort all the uses by BB/instruction so that we don't unspill
+         // multiple times in a row, and also remove a source of
+         // non-determinism.
+         std::vector<ValueRef *> refs(dval->uses.begin(), dval->uses.end());
+         std::sort(refs.begin(), refs.end(), value_cmp);
+
          // Unspill at each use *before* inserting spill instructions,
          // we don't want to have the spill instructions in the use list here.
-         while (!dval->uses.empty()) {
-            ValueRef *u = *dval->uses.begin();
+         for (std::vector<ValueRef*>::const_iterator it = refs.begin();
+              it != refs.end(); ++it) {
+            ValueRef *u = *it;
             Instruction *usei = u->getInsn();
             assert(usei);
             if (usei->isPseudo()) {
                tmp = (slot->reg.file == FILE_MEMORY_LOCAL) ? NULL : slot;
                last = NULL;
-            } else
-            if (!last || usei != last->next) { // TODO: sort uses
-               tmp = unspill(usei, dval, slot);
+            } else {
+               if (!last || (usei != last->next && usei != last))
+                  tmp = unspill(usei, dval, slot);
                last = usei;
             }
             u->set(tmp);
@@ -1719,8 +1903,10 @@ GCRA::resolveSplitsAndMerges()
          // their registers should be identical.
          if (v->getInsn()->op == OP_PHI || v->getInsn()->op == OP_UNION) {
             Instruction *phi = v->getInsn();
-            for (int phis = 0; phi->srcExists(phis); ++phis)
+            for (int phis = 0; phi->srcExists(phis); ++phis) {
                phi->getSrc(phis)->join = v;
+               phi->getSrc(phis)->reg.data.id = v->reg.data.id;
+            }
          }
          reg += v->reg.size;
       }
@@ -1890,14 +2076,9 @@ RegAlloc::InsertConstraintsPass::condenseSrcs(Instruction *insn,
    merge->setDef(0, lval);
    for (int s = a, i = 0; s <= b; ++s, ++i) {
       merge->setSrc(i, insn->getSrc(s));
-      insn->setSrc(s, NULL);
    }
+   insn->moveSources(b + 1, a - b);
    insn->setSrc(a, lval);
-
-   for (int k = a + 1, s = b + 1; insn->srcExists(s); ++s, ++k) {
-      insn->setSrc(k, insn->getSrc(s));
-      insn->setSrc(s, NULL);
-   }
    insn->bb->insertBefore(insn, merge);
 
    insn->putExtraSources(0, save);
@@ -1914,8 +2095,29 @@ RegAlloc::InsertConstraintsPass::texConstraintGM107(TexInstruction *tex)
       textureMask(tex);
    condenseDefs(tex);
 
-   if (tex->op == OP_SUSTB || tex->op == OP_SUSTP) {
-      condenseSrcs(tex, 3, (3 + typeSizeof(tex->dType) / 4) - 1);
+   if (isSurfaceOp(tex->op)) {
+      int s = tex->tex.target.getDim() +
+         (tex->tex.target.isArray() || tex->tex.target.isCube());
+      int n = 0;
+
+      switch (tex->op) {
+      case OP_SUSTB:
+      case OP_SUSTP:
+         n = 4;
+         break;
+      case OP_SUREDB:
+      case OP_SUREDP:
+         if (tex->subOp == NV50_IR_SUBOP_ATOM_CAS)
+            n = 2;
+         break;
+      default:
+         break;
+      }
+
+      if (s > 1)
+         condenseSrcs(tex, 0, s - 1);
+      if (n > 1)
+         condenseSrcs(tex, 1, n); // do not condense the tex handle
    } else
    if (isTextureOp(tex->op)) {
       if (tex->op != OP_TXQ) {
@@ -1948,7 +2150,7 @@ RegAlloc::InsertConstraintsPass::texConstraintNVE0(TexInstruction *tex)
    condenseDefs(tex);
 
    if (tex->op == OP_SUSTB || tex->op == OP_SUSTP) {
-      condenseSrcs(tex, 3, (3 + typeSizeof(tex->dType) / 4) - 1);
+      condenseSrcs(tex, 3, 6);
    } else
    if (isTextureOp(tex->op)) {
       int n = tex->srcCount(0xff, true);
@@ -1968,11 +2170,18 @@ RegAlloc::InsertConstraintsPass::texConstraintNVC0(TexInstruction *tex)
 {
    int n, s;
 
-   textureMask(tex);
+   if (isTextureOp(tex->op))
+      textureMask(tex);
 
    if (tex->op == OP_TXQ) {
       s = tex->srcCount(0xff);
       n = 0;
+   } else if (isSurfaceOp(tex->op)) {
+      s = tex->tex.target.getDim() + (tex->tex.target.isArray() || tex->tex.target.isCube());
+      if (tex->op == OP_SUSTB || tex->op == OP_SUSTP)
+         n = 4;
+      else
+         n = 0;
    } else {
       s = tex->tex.target.getArgCount() - tex->tex.target.isMS();
       if (!tex->tex.target.isArray() &&
@@ -2048,6 +2257,8 @@ RegAlloc::InsertConstraintsPass::visit(BasicBlock *bb)
             texConstraintNVE0(tex);
             break;
          case 0x110:
+         case 0x120:
+         case 0x130:
             texConstraintGM107(tex);
             break;
          default:
@@ -2120,9 +2331,21 @@ RegAlloc::InsertConstraintsPass::insertConstraintMoves()
             assert(cst->getSrc(s)->defs.size() == 1); // still SSA
 
             Instruction *defi = cst->getSrc(s)->defs.front()->getInsn();
+            bool imm = defi->op == OP_MOV &&
+               defi->src(0).getFile() == FILE_IMMEDIATE;
+            bool load = defi->op == OP_LOAD &&
+               defi->src(0).getFile() == FILE_MEMORY_CONST &&
+               !defi->src(0).isIndirect(0);
             // catch some cases where don't really need MOVs
-            if (cst->getSrc(s)->refCount() == 1 && !defi->constrainedDefs())
+            if (cst->getSrc(s)->refCount() == 1 && !defi->constrainedDefs()) {
+               if (imm || load) {
+                  // Move the defi right before the cst. No point in expanding
+                  // the range.
+                  defi->bb->remove(defi);
+                  cst->bb->insertBefore(cst, defi);
+               }
                continue;
+            }
 
             LValue *lval = new_LValue(func, cst->src(s).getFile());
             lval->reg.size = size;
@@ -2130,6 +2353,14 @@ RegAlloc::InsertConstraintsPass::insertConstraintMoves()
             mov = new_Instruction(func, OP_MOV, typeOfSize(size));
             mov->setDef(0, lval);
             mov->setSrc(0, cst->getSrc(s));
+
+            if (load) {
+               mov->op = OP_LOAD;
+               mov->setSrc(0, defi->getSrc(0));
+            } else if (imm) {
+               mov->setSrc(0, defi->getSrc(0));
+            }
+
             cst->setSrc(s, mov->getDef(0));
             cst->bb->insertBefore(cst, mov);