panfrost: Skip shading unaffected tiles
[mesa.git] / src / gallium / drivers / panfrost / pan_tiler.c
index f5103fa57ad31df7361a47143a5174897934ba87..18ab14d9bab5cd473551bb02aea8029499cdf4d6 100644 (file)
  *   Alyssa Rosenzweig <alyssa.rosenzweig@collabora.com>
  */
 
+#include "util/u_math.h"
+#include "util/macros.h"
+#include "pan_tiler.h"
+
 /* Mali GPUs are tiled-mode renderers, rather than immediate-mode.
  * Conceptually, the screen is divided into 16x16 tiles. Vertex shaders run.
  * Then, a fixed-function hardware block (the tiler) consumes the gl_Position
  * pushed to kernel space and we can mostly ignore it here, just remembering to
  * set the GROWABLE flag so the kernel actually uses this path rather than
  * allocating a gigantic amount up front and burning a hole in RAM.
+ *
+ * As far as determining which hierarchy levels to use, the simple answer is
+ * that right now, we don't. In the tiler configuration fields (consistent from
+ * the earliest Midgard's SFBD through the latest Bifrost traces we have),
+ * there is a hierarchy_mask field, controlling which levels (tile sizes) are
+ * enabled. Ideally, the hierarchical tiling dream -- mapping big polygons to
+ * big tiles and small polygons to small tiles -- would be realized here as
+ * well. As long as there are polygons at all needing tiling, we always have to
+ * have big tiles available, in case there are big polygons. But we don't
+ * necessarily need small tiles available. Ideally, when there are small
+ * polygons, small tiles are enabled (to avoid waste from putting small
+ * triangles in the big tiles); when there are not, small tiles are disabled to
+ * avoid enabling more levels than necessary, which potentially costs in memory
+ * bandwidth / power / tiler performance.
+ *
+ * Of course, the driver has to figure this out statically. When tile
+ * hiearchies are actually established, this occurs by the tiler in
+ * fixed-function hardware, after the vertex shaders have run and there is
+ * sufficient information to figure out the size of triangles. The driver has
+ * no such luxury, again barring insane hacks like additionally running the
+ * vertex shaders in software or in hardware via transform feedback. Thus, for
+ * the driver, we need a heuristic approach.
+ *
+ * There are lots of heuristics to guess triangle size statically you could
+ * imagine, but one approach shines as particularly simple-stupid: assume all
+ * on-screen triangles are equal size and spread equidistantly throughout the
+ * screen. Let's be clear, this is NOT A VALID ASSUMPTION. But if we roll with
+ * it, then we see:
+ *
+ *      Triangle Area   = (Screen Area / # of triangles)
+ *                      = (Width * Height) / (# of triangles)
+ *
+ * Or if you prefer, we can also make a third CRAZY assumption that we only draw
+ * right triangles with edges parallel/perpendicular to the sides of the screen
+ * with no overdraw, forming a triangle grid across the screen:
+ *
+ * |--w--|
+ *  _____   |
+ * | /| /|  |
+ * |/_|/_|  h
+ * | /| /|  |
+ * |/_|/_|  |
+ *
+ * Then you can use some middle school geometry and algebra to work out the
+ * triangle dimensions. I started working on this, but realised I didn't need
+ * to to make my point, but couldn't bare to erase that ASCII art. Anyway.
+ *
+ * POINT IS, by considering the ratio of screen area and triangle count, we can
+ * estimate the triangle size. For a small size, use small bins; for a large
+ * size, use large bins. Intuitively, this metric makes sense: when there are
+ * few triangles on a large screen, you're probably compositing a UI and
+ * therefore the triangles are large; when there are a lot of triangles on a
+ * small screen, you're probably rendering a 3D mesh and therefore the
+ * triangles are tiny. (Or better said -- there will be tiny triangles, even if
+ * there are also large triangles. There have to be unless you expect crazy
+ * overdraw. Generally, it's better to allow more small bin sizes than
+ * necessary than not allow enough.)
+ *
+ * From this heuristic (or whatever), we determine the minimum allowable tile
+ * size, and we use that to decide the hierarchy masking, selecting from the
+ * minimum "ideal" tile size to the maximum tile size (2048x2048).
+ *
+ * Once we have that mask and the framebuffer dimensions, we can compute the
+ * size of the statically-sized polygon list structures, allocate them, and go!
+ *
  */
+
+/* Hierarchical tiling spans from 16x16 to 2048x2048 tiles */
+
+#define MIN_TILE_SIZE 16
+#define MAX_TILE_SIZE 2048
+
+/* Constants as shifts for easier power-of-two iteration */
+
+#define MIN_TILE_SHIFT util_logbase2(MIN_TILE_SIZE)
+#define MAX_TILE_SHIFT util_logbase2(MAX_TILE_SIZE)
+
+/* The hierarchy has a 64-byte prologue */
+#define PROLOGUE_SIZE 0x40
+
+/* For each tile (across all hierarchy levels), there is 8 bytes of header */
+#define HEADER_BYTES_PER_TILE 0x8
+
+/* Absent any geometry, the minimum size of the header */
+#define MINIMUM_HEADER_SIZE 0x200
+
+/* If the width-x-height framebuffer is divided into tile_size-x-tile_size
+ * tiles, how many tiles are there? Rounding up in each direction. For the
+ * special case of tile_size=16, this aligns with the usual Midgard count.
+ * tile_size must be a power-of-two. Not really repeat code from AFBC/checksum,
+ * because those care about the stride (not just the overall count) and only at
+ * a a fixed-tile size (not any of a number of power-of-twos) */
+
+static unsigned
+pan_tile_count(unsigned width, unsigned height, unsigned tile_size)
+{
+        unsigned aligned_width = ALIGN_POT(width, tile_size);
+        unsigned aligned_height = ALIGN_POT(height, tile_size);
+
+        unsigned tile_count_x = aligned_width / tile_size;
+        unsigned tile_count_y = aligned_height / tile_size;
+
+        return tile_count_x * tile_count_y;
+}
+
+/* For `masked_count` of the smallest tile sizes masked out, computes how the
+ * size of the polygon list header. We iterate the tile sizes (16x16 through
+ * 2048x2048, if nothing is masked; (16*2^masked_count)x(16*2^masked_count)
+ * through 2048x2048 more generally. For each tile size, we figure out how many
+ * tiles there are at this hierarchy level and therefore many bytes this level
+ * is, leaving us with a byte count for each level. We then just sum up the
+ * byte counts across the levels to find a byte count for all levels. */
+
+static unsigned
+panfrost_raw_header_size(unsigned width, unsigned height, unsigned masked_count)
+{
+        unsigned size = PROLOGUE_SIZE;
+
+        /* Normally we start at 16x16 tiles (MIN_TILE_SHIFT), but we add more
+         * if anything is masked off */
+
+        unsigned start_level = MIN_TILE_SHIFT + masked_count;
+
+        /* Iterate hierarchy levels / tile sizes */
+
+        for (unsigned i = start_level; i < MAX_TILE_SHIFT; ++i) {
+                /* Shift from a level to a tile size */
+                unsigned tile_size = (1 << i);
+
+                unsigned tile_count = pan_tile_count(width, height, tile_size);
+                unsigned header_bytes = HEADER_BYTES_PER_TILE * tile_count;
+
+                size += header_bytes;
+        }
+
+        /* This size will be used as an offset, so ensure it's aligned */
+        return ALIGN_POT(size, 512);
+}
+
+/* Given a hierarchy mask and a framebuffer size, compute the header size */
+
+unsigned
+panfrost_tiler_header_size(unsigned width, unsigned height, uint8_t mask)
+{
+        /* If no hierarchy levels are enabled, that means there is no geometry
+         * for the tiler to process, so use a minimum size. Used for clears */
+
+        if (mask == 0x00)
+                return MINIMUM_HEADER_SIZE;
+
+        /* Some levels are enabled. Ensure that only smaller levels are
+         * disabled and there are no gaps. Theoretically the hardware is more
+         * flexible, but there's no known reason to use other configurations
+         * and this keeps the code simple. Since we know the 0x80 bit is set,
+         * ctz(mask) will return the number of masked off levels. */
+
+        unsigned masked_count = __builtin_ctz(mask);
+
+        assert(mask & 0x80);
+        assert(((mask >> masked_count) & ((mask >> masked_count) + 1)) == 0);
+
+        /* Everything looks good. Use the number of trailing zeroes we found to
+         * figure out how many smaller levels are disabled to compute the
+         * actual header size */
+
+        return panfrost_raw_header_size(width, height, masked_count);
+}
+
+/* The body seems to be about 512 bytes per tile. Noting that the header is
+ * about 8 bytes per tile, we can be a little sloppy and estimate the body size
+ * to be equal to the header size * (512/8). Given the header size is a
+ * considerable overestimate, this is fine. Eventually, we should maybe figure
+ * out how to actually implement this. */
+
+unsigned
+panfrost_tiler_body_size(unsigned width, unsigned height, uint8_t mask)
+{
+        unsigned header_size = panfrost_tiler_header_size(width, height, mask);
+        return ALIGN_POT(header_size * 512 / 8, 512);
+}
+
+
+/* In the future, a heuristic to choose a tiler hierarchy mask would go here.
+ * At the moment, we just default to 0xFF, which enables all possible hierarchy
+ * levels. Overall this yields good performance but presumably incurs a cost in
+ * memory bandwidth / power consumption / etc, at least on smaller scenes that
+ * don't really need all the smaller levels enabled */
+
+unsigned
+panfrost_choose_hierarchy_mask(
+                unsigned width, unsigned height,
+                unsigned vertex_count)
+{
+        /* If there is no geometry, we don't bother enabling anything */
+
+        if (!vertex_count)
+                return 0x00;
+
+        /* Otherwise, default everything on. TODO: Proper tests */
+
+        return 0xFF;
+}