Merge remote-tracking branch 'public/master' into vulkan
[mesa.git] / src / gallium / drivers / radeonsi / si_shader.h
index b52714d5abeed5920909d1283a9712659dcc800b..013c8a2c114dd09f1fd3b12923f7d10d3c61bcd7 100644 (file)
  *      Christian König <christian.koenig@amd.com>
  */
 
-/* How linking tessellation shader inputs and outputs works.
+/* How linking shader inputs and outputs between vertex, tessellation, and
+ * geometry shaders works.
  *
  * Inputs and outputs between shaders are stored in a buffer. This buffer
  * lives in LDS (typical case for tessellation), but it can also live
- * in memory. Each input or output has a fixed location within a vertex.
+ * in memory (ESGS). Each input or output has a fixed location within a vertex.
  * The highest used input or output determines the stride between vertices.
  *
- * Since tessellation is only enabled in the OpenGL core profile,
+ * Since GS and tessellation are only possible in the OpenGL core profile,
  * only these semantics are valid for per-vertex data:
  *
  *   Name             Location
  * That's how independent shaders agree on input and output locations.
  * The si_shader_io_get_unique_index function assigns the locations.
  *
- * Other required information for calculating the input and output addresses
- * like the vertex stride, the patch stride, and the offsets where per-vertex
- * and per-patch data start, is passed to the shader via user data SGPRs.
- * The offsets and strides are calculated at draw time and aren't available
- * at compile time.
- *
- * The same approach should be used for linking ES->GS in the future.
+ * For tessellation, other required information for calculating the input and
+ * output addresses like the vertex stride, the patch stride, and the offsets
+ * where per-vertex and per-patch data start, is passed to the shader via
+ * user data SGPRs. The offsets and strides are calculated at draw time and
+ * aren't available at compile time.
  */
 
 #ifndef SI_SHADER_H
 struct radeon_shader_binary;
 struct radeon_shader_reloc;
 
+#define SI_MAX_VS_OUTPUTS      40
+
 #define SI_SGPR_RW_BUFFERS     0  /* rings (& stream-out, VS only) */
-#define SI_SGPR_CONST          2
-#define SI_SGPR_SAMPLER                4
-#define SI_SGPR_RESOURCE       6
-#define SI_SGPR_VERTEX_BUFFER  8  /* VS only */
-#define SI_SGPR_BASE_VERTEX    10 /* VS only */
-#define SI_SGPR_START_INSTANCE 11 /* VS only */
-#define SI_SGPR_LS_OUT_LAYOUT  12 /* VS(LS) only */
-#define SI_SGPR_TCS_OUT_OFFSETS        8  /* TCS & TES only */
-#define SI_SGPR_TCS_OUT_LAYOUT 9  /* TCS & TES only */
-#define SI_SGPR_TCS_IN_LAYOUT  10 /* TCS only */
-#define SI_SGPR_ALPHA_REF      8  /* PS only */
-
-#define SI_VS_NUM_USER_SGPR    12
-#define SI_LS_NUM_USER_SGPR    13
-#define SI_TCS_NUM_USER_SGPR   11
-#define SI_TES_NUM_USER_SGPR   10
-#define SI_GS_NUM_USER_SGPR    8
+#define SI_SGPR_CONST_BUFFERS  2
+#define SI_SGPR_SAMPLERS       4  /* images & sampler states interleaved */
+#define SI_SGPR_IMAGES         6
+#define SI_SGPR_SHADER_BUFFERS 8
+#define SI_SGPR_VERTEX_BUFFERS 10  /* VS only */
+#define SI_SGPR_BASE_VERTEX    12 /* VS only */
+#define SI_SGPR_START_INSTANCE 13 /* VS only */
+#define SI_SGPR_VS_STATE_BITS  14 /* VS(VS) only */
+#define SI_SGPR_LS_OUT_LAYOUT  14 /* VS(LS) only */
+#define SI_SGPR_TCS_OUT_OFFSETS        10 /* TCS & TES only */
+#define SI_SGPR_TCS_OUT_LAYOUT 11 /* TCS & TES only */
+#define SI_SGPR_TCS_IN_LAYOUT  12 /* TCS only */
+#define SI_SGPR_ALPHA_REF      10 /* PS only */
+
+#define SI_VS_NUM_USER_SGPR    15 /* API VS */
+#define SI_ES_NUM_USER_SGPR    14 /* API VS */
+#define SI_LS_NUM_USER_SGPR    15 /* API VS */
+#define SI_TCS_NUM_USER_SGPR   13
+#define SI_TES_NUM_USER_SGPR   12
+#define SI_GS_NUM_USER_SGPR    10
 #define SI_GSCOPY_NUM_USER_SGPR        4
-#define SI_PS_NUM_USER_SGPR    9
+#define SI_PS_NUM_USER_SGPR    11
 
 /* LLVM function parameter indices */
 #define SI_PARAM_RW_BUFFERS    0
-#define SI_PARAM_CONST         1
-#define SI_PARAM_SAMPLER       2
-#define SI_PARAM_RESOURCE      3
+#define SI_PARAM_CONST_BUFFERS 1
+#define SI_PARAM_SAMPLERS      2
+#define SI_PARAM_IMAGES                3
+#define SI_PARAM_SHADER_BUFFERS        4
 
 /* VS only parameters */
-#define SI_PARAM_VERTEX_BUFFER 4
-#define SI_PARAM_BASE_VERTEX   5
-#define SI_PARAM_START_INSTANCE        6
+#define SI_PARAM_VERTEX_BUFFERS        5
+#define SI_PARAM_BASE_VERTEX   6
+#define SI_PARAM_START_INSTANCE        7
+/* [0] = clamp vertex color */
+#define SI_PARAM_VS_STATE_BITS 8
 /* the other VS parameters are assigned dynamically */
 
 /* Offsets where TCS outputs and TCS patch outputs live in LDS:
  *   [0:15] = TCS output patch0 offset / 16, max = NUM_PATCHES * 32 * 32
  *   [16:31] = TCS output patch0 offset for per-patch / 16, max = NUM_PATCHES*32*32* + 32*32
  */
-#define SI_PARAM_TCS_OUT_OFFSETS 4 /* for TCS & TES */
+#define SI_PARAM_TCS_OUT_OFFSETS 5 /* for TCS & TES */
 
 /* Layout of TCS outputs / TES inputs:
  *   [0:12] = stride between output patches in dwords, num_outputs * num_vertices * 4, max = 32*32*4
  *   [13:20] = stride between output vertices in dwords = num_inputs * 4, max = 32*4
  *   [26:31] = gl_PatchVerticesIn, max = 32
  */
-#define SI_PARAM_TCS_OUT_LAYOUT        5 /* for TCS & TES */
+#define SI_PARAM_TCS_OUT_LAYOUT        6 /* for TCS & TES */
 
 /* Layout of LS outputs / TCS inputs
  *   [0:12] = stride between patches in dwords = num_inputs * num_vertices * 4, max = 32*32*4
  *   [13:20] = stride between vertices in dwords = num_inputs * 4, max = 32*4
  */
-#define SI_PARAM_TCS_IN_LAYOUT 6 /* TCS only */
-#define SI_PARAM_LS_OUT_LAYOUT 7 /* same value as TCS_IN_LAYOUT, LS only */
+#define SI_PARAM_TCS_IN_LAYOUT 7 /* TCS only */
+#define SI_PARAM_LS_OUT_LAYOUT 8 /* same value as TCS_IN_LAYOUT, LS only */
 
 /* TCS only parameters. */
-#define SI_PARAM_TESS_FACTOR_OFFSET 7
-#define SI_PARAM_PATCH_ID      8
-#define SI_PARAM_REL_IDS       9
+#define SI_PARAM_TESS_FACTOR_OFFSET 8
+#define SI_PARAM_PATCH_ID      9
+#define SI_PARAM_REL_IDS       10
 
 /* GS only parameters */
-#define SI_PARAM_GS2VS_OFFSET  4
-#define SI_PARAM_GS_WAVE_ID    5
-#define SI_PARAM_VTX0_OFFSET   6
-#define SI_PARAM_VTX1_OFFSET   7
-#define SI_PARAM_PRIMITIVE_ID  8
-#define SI_PARAM_VTX2_OFFSET   9
-#define SI_PARAM_VTX3_OFFSET   10
-#define SI_PARAM_VTX4_OFFSET   11
-#define SI_PARAM_VTX5_OFFSET   12
-#define SI_PARAM_GS_INSTANCE_ID        13
+#define SI_PARAM_GS2VS_OFFSET  5
+#define SI_PARAM_GS_WAVE_ID    6
+#define SI_PARAM_VTX0_OFFSET   7
+#define SI_PARAM_VTX1_OFFSET   8
+#define SI_PARAM_PRIMITIVE_ID  9
+#define SI_PARAM_VTX2_OFFSET   10
+#define SI_PARAM_VTX3_OFFSET   11
+#define SI_PARAM_VTX4_OFFSET   12
+#define SI_PARAM_VTX5_OFFSET   13
+#define SI_PARAM_GS_INSTANCE_ID        14
 
 /* PS only parameters */
-#define SI_PARAM_ALPHA_REF             4
-#define SI_PARAM_PRIM_MASK             5
-#define SI_PARAM_PERSP_SAMPLE          6
-#define SI_PARAM_PERSP_CENTER          7
-#define SI_PARAM_PERSP_CENTROID                8
-#define SI_PARAM_PERSP_PULL_MODEL      9
-#define SI_PARAM_LINEAR_SAMPLE         10
-#define SI_PARAM_LINEAR_CENTER         11
-#define SI_PARAM_LINEAR_CENTROID       12
-#define SI_PARAM_LINE_STIPPLE_TEX      13
-#define SI_PARAM_POS_X_FLOAT           14
-#define SI_PARAM_POS_Y_FLOAT           15
-#define SI_PARAM_POS_Z_FLOAT           16
-#define SI_PARAM_POS_W_FLOAT           17
-#define SI_PARAM_FRONT_FACE            18
-#define SI_PARAM_ANCILLARY             19
-#define SI_PARAM_SAMPLE_COVERAGE       20
-#define SI_PARAM_POS_FIXED_PT          21
-
-#define SI_NUM_PARAMS (SI_PARAM_POS_FIXED_PT + 1)
+#define SI_PARAM_ALPHA_REF             5
+#define SI_PARAM_PRIM_MASK             6
+#define SI_PARAM_PERSP_SAMPLE          7
+#define SI_PARAM_PERSP_CENTER          8
+#define SI_PARAM_PERSP_CENTROID                9
+#define SI_PARAM_PERSP_PULL_MODEL      10
+#define SI_PARAM_LINEAR_SAMPLE         11
+#define SI_PARAM_LINEAR_CENTER         12
+#define SI_PARAM_LINEAR_CENTROID       13
+#define SI_PARAM_LINE_STIPPLE_TEX      14
+#define SI_PARAM_POS_X_FLOAT           15
+#define SI_PARAM_POS_Y_FLOAT           16
+#define SI_PARAM_POS_Z_FLOAT           17
+#define SI_PARAM_POS_W_FLOAT           18
+#define SI_PARAM_FRONT_FACE            19
+#define SI_PARAM_ANCILLARY             20
+#define SI_PARAM_SAMPLE_COVERAGE       21
+#define SI_PARAM_POS_FIXED_PT          22
+
+#define SI_NUM_PARAMS (SI_PARAM_POS_FIXED_PT + 9) /* +8 for COLOR[0..1] */
 
 struct si_shader;
 
+/* A shader selector is a gallium CSO and contains shader variants and
+ * binaries for one TGSI program. This can be shared by multiple contexts.
+ */
 struct si_shader_selector {
-       struct si_shader *current;
+       pipe_mutex              mutex;
+       struct si_shader        *first_variant; /* immutable after the first variant */
+       struct si_shader        *last_variant; /* mutable */
+
+       /* The compiled TGSI shader expecting a prolog and/or epilog (not
+        * uploaded to a buffer).
+        */
+       struct si_shader        *main_shader_part;
 
        struct tgsi_token       *tokens;
        struct pipe_stream_output_info  so;
        struct tgsi_shader_info         info;
 
-       unsigned        num_shaders;
-
        /* PIPE_SHADER_[VERTEX|FRAGMENT|...] */
        unsigned        type;
 
+       /* GS parameters. */
+       unsigned        esgs_itemsize;
+       unsigned        gs_input_verts_per_prim;
        unsigned        gs_output_prim;
        unsigned        gs_max_out_vertices;
        unsigned        gs_num_invocations;
+       unsigned        max_gs_stream; /* count - 1 */
+       unsigned        gsvs_vertex_size;
+       unsigned        max_gsvs_emit_size;
+
+       /* PS parameters. */
+       unsigned        color_attr_index[2];
+       unsigned        db_shader_control;
+       /* Set 0xf or 0x0 (4 bits) per each written output.
+        * ANDed with spi_shader_col_format.
+        */
+       unsigned        colors_written_4bit;
 
        /* masks of "get_unique_index" bits */
-       uint64_t        inputs_read;
        uint64_t        outputs_written;
        uint32_t        patch_outputs_written;
 };
@@ -203,106 +231,218 @@ struct si_shader_selector {
  * With both:        LS | HS  | ES  | GS | VS | PS
  */
 
+/* Common VS bits between the shader key and the prolog key. */
+struct si_vs_prolog_bits {
+       unsigned        instance_divisors[SI_NUM_VERTEX_BUFFERS];
+};
+
+/* Common VS bits between the shader key and the epilog key. */
+struct si_vs_epilog_bits {
+       unsigned        export_prim_id:1; /* when PS needs it and GS is disabled */
+       /* TODO:
+        * - skip clipdist, culldist (including clipvertex code) exports based
+        *   on which clip_plane_enable bits are set
+        * - skip layer, viewport, clipdist, and culldist parameter exports
+        *   if PS doesn't read them
+        */
+};
+
+/* Common TCS bits between the shader key and the epilog key. */
+struct si_tcs_epilog_bits {
+       unsigned        prim_mode:3;
+};
+
+/* Common PS bits between the shader key and the prolog key. */
+struct si_ps_prolog_bits {
+       unsigned        color_two_side:1;
+       /* TODO: add a flatshade bit that skips interpolation for colors */
+       unsigned        poly_stipple:1;
+       unsigned        force_persample_interp:1;
+       /* TODO:
+        * - add force_center_interp if MSAA is disabled and centroid or
+        *   sample are present
+        * - add force_center_interp_bc_optimize to force center interpolation
+        *   based on the bc_optimize SGPR bit if MSAA is enabled, centroid is
+        *   present and sample isn't present.
+        */
+};
+
+/* Common PS bits between the shader key and the epilog key. */
+struct si_ps_epilog_bits {
+       unsigned        spi_shader_col_format;
+       unsigned        color_is_int8:8;
+       unsigned        last_cbuf:3;
+       unsigned        alpha_func:3;
+       unsigned        alpha_to_one:1;
+       unsigned        poly_line_smoothing:1;
+       unsigned        clamp_color:1;
+};
+
+union si_shader_part_key {
+       struct {
+               struct si_vs_prolog_bits states;
+               unsigned        num_input_sgprs:5;
+               unsigned        last_input:4;
+       } vs_prolog;
+       struct {
+               struct si_vs_epilog_bits states;
+               unsigned        prim_id_param_offset:5;
+       } vs_epilog;
+       struct {
+               struct si_tcs_epilog_bits states;
+       } tcs_epilog;
+       struct {
+               struct si_ps_prolog_bits states;
+               unsigned        num_input_sgprs:5;
+               unsigned        num_input_vgprs:5;
+               /* Color interpolation and two-side color selection. */
+               unsigned        colors_read:8; /* color input components read */
+               unsigned        num_interp_inputs:5; /* BCOLOR is at this location */
+               unsigned        face_vgpr_index:5;
+               char            color_attr_index[2];
+               char            color_interp_vgpr_index[2]; /* -1 == constant */
+       } ps_prolog;
+       struct {
+               struct si_ps_epilog_bits states;
+               unsigned        colors_written:8;
+               unsigned        writes_z:1;
+               unsigned        writes_stencil:1;
+               unsigned        writes_samplemask:1;
+       } ps_epilog;
+};
+
 union si_shader_key {
        struct {
-               unsigned        export_16bpc:8;
-               unsigned        last_cbuf:3;
-               unsigned        color_two_side:1;
-               unsigned        alpha_func:3;
-               unsigned        alpha_to_one:1;
-               unsigned        poly_stipple:1;
-               unsigned        poly_line_smoothing:1;
+               struct si_ps_prolog_bits prolog;
+               struct si_ps_epilog_bits epilog;
        } ps;
        struct {
-               unsigned        instance_divisors[SI_NUM_VERTEX_BUFFERS];
-               /* Mask of "get_unique_index" bits - which outputs are read
-                * by the next stage (needed by ES).
-                * This describes how outputs are laid out in memory. */
-               uint64_t        es_enabled_outputs;
+               struct si_vs_prolog_bits prolog;
+               struct si_vs_epilog_bits epilog;
                unsigned        as_es:1; /* export shader */
                unsigned        as_ls:1; /* local shader */
        } vs;
        struct {
-               unsigned        prim_mode:3;
+               struct si_tcs_epilog_bits epilog;
        } tcs; /* tessellation control shader */
        struct {
-               /* Mask of "get_unique_index" bits - which outputs are read
-                * by the next stage (needed by ES).
-                * This describes how outputs are laid out in memory. */
-               uint64_t        es_enabled_outputs;
+               struct si_vs_epilog_bits epilog; /* same as VS */
                unsigned        as_es:1; /* export shader */
        } tes; /* tessellation evaluation shader */
 };
 
+struct si_shader_config {
+       unsigned                        num_sgprs;
+       unsigned                        num_vgprs;
+       unsigned                        lds_size;
+       unsigned                        spi_ps_input_ena;
+       unsigned                        spi_ps_input_addr;
+       unsigned                        float_mode;
+       unsigned                        scratch_bytes_per_wave;
+       unsigned                        rsrc1;
+       unsigned                        rsrc2;
+};
+
+/* GCN-specific shader info. */
+struct si_shader_info {
+       ubyte                   vs_output_param_offset[SI_MAX_VS_OUTPUTS];
+       ubyte                   num_input_sgprs;
+       ubyte                   num_input_vgprs;
+       char                    face_vgpr_index;
+       bool                    uses_instanceid;
+       ubyte                   nr_pos_exports;
+       ubyte                   nr_param_exports;
+};
+
 struct si_shader {
        struct si_shader_selector       *selector;
        struct si_shader                *next_variant;
 
+       struct si_shader_part           *prolog;
+       struct si_shader_part           *epilog;
+
        struct si_shader                *gs_copy_shader;
        struct si_pm4_state             *pm4;
        struct r600_resource            *bo;
        struct r600_resource            *scratch_bo;
-       struct radeon_shader_binary     binary;
-       unsigned                        num_sgprs;
-       unsigned                        num_vgprs;
-       unsigned                        lds_size;
-       unsigned                        spi_ps_input_ena;
-       unsigned                        float_mode;
-       unsigned                        scratch_bytes_per_wave;
-       unsigned                        spi_shader_col_format;
-       unsigned                        spi_shader_z_format;
-       unsigned                        db_shader_control;
-       unsigned                        cb_shader_mask;
        union si_shader_key             key;
+       bool                            is_binary_shared;
+       unsigned                        z_order;
 
-       unsigned                nparam;
-       unsigned                vs_output_param_offset[PIPE_MAX_SHADER_OUTPUTS];
-       unsigned                ps_input_param_offset[PIPE_MAX_SHADER_INPUTS];
-
-       bool                    uses_instanceid;
-       unsigned                nr_pos_exports;
-       unsigned                nr_param_exports;
-       bool                    is_gs_copy_shader;
-       bool                    dx10_clamp_mode; /* convert NaNs to 0 */
+       /* The following data is all that's needed for binary shaders. */
+       struct radeon_shader_binary     binary;
+       struct si_shader_config         config;
+       struct si_shader_info           info;
+};
 
-       unsigned                ls_rsrc1;
-       unsigned                ls_rsrc2;
+struct si_shader_part {
+       struct si_shader_part *next;
+       union si_shader_part_key key;
+       struct radeon_shader_binary binary;
+       struct si_shader_config config;
 };
 
 static inline struct tgsi_shader_info *si_get_vs_info(struct si_context *sctx)
 {
-       if (sctx->gs_shader)
-               return &sctx->gs_shader->info;
-       else if (sctx->tes_shader)
-               return &sctx->tes_shader->info;
+       if (sctx->gs_shader.cso)
+               return &sctx->gs_shader.cso->info;
+       else if (sctx->tes_shader.cso)
+               return &sctx->tes_shader.cso->info;
+       else if (sctx->vs_shader.cso)
+               return &sctx->vs_shader.cso->info;
        else
-               return &sctx->vs_shader->info;
+               return NULL;
 }
 
 static inline struct si_shader* si_get_vs_state(struct si_context *sctx)
 {
-       if (sctx->gs_shader)
-               return sctx->gs_shader->current->gs_copy_shader;
-       else if (sctx->tes_shader)
-               return sctx->tes_shader->current;
+       if (sctx->gs_shader.current)
+               return sctx->gs_shader.current->gs_copy_shader;
+       else if (sctx->tes_shader.current)
+               return sctx->tes_shader.current;
+       else
+               return sctx->vs_shader.current;
+}
+
+static inline bool si_vs_exports_prim_id(struct si_shader *shader)
+{
+       if (shader->selector->type == PIPE_SHADER_VERTEX)
+               return shader->key.vs.epilog.export_prim_id;
+       else if (shader->selector->type == PIPE_SHADER_TESS_EVAL)
+               return shader->key.tes.epilog.export_prim_id;
        else
-               return sctx->vs_shader->current;
+               return false;
 }
 
-/* radeonsi_shader.c */
+/* si_shader.c */
+int si_compile_tgsi_shader(struct si_screen *sscreen,
+                          LLVMTargetMachineRef tm,
+                          struct si_shader *shader,
+                          bool is_monolithic,
+                          struct pipe_debug_callback *debug);
 int si_shader_create(struct si_screen *sscreen, LLVMTargetMachineRef tm,
-                    struct si_shader *shader);
-int si_compile_llvm(struct si_screen *sscreen, struct si_shader *shader,
-                   LLVMTargetMachineRef tm, LLVMModuleRef mod);
-void si_shader_destroy(struct pipe_context *ctx, struct si_shader *shader);
+                    struct si_shader *shader,
+                    struct pipe_debug_callback *debug);
+void si_dump_shader_key(unsigned shader, union si_shader_key *key, FILE *f);
+int si_compile_llvm(struct si_screen *sscreen,
+                   struct radeon_shader_binary *binary,
+                   struct si_shader_config *conf,
+                   LLVMTargetMachineRef tm,
+                   LLVMModuleRef mod,
+                   struct pipe_debug_callback *debug,
+                   unsigned processor,
+                   const char *name);
+void si_shader_destroy(struct si_shader *shader);
 unsigned si_shader_io_get_unique_index(unsigned semantic_name, unsigned index);
 int si_shader_binary_upload(struct si_screen *sscreen, struct si_shader *shader);
-int si_shader_binary_read(struct si_screen *sscreen, struct si_shader *shader);
+void si_shader_dump(struct si_screen *sscreen, struct si_shader *shader,
+                   struct pipe_debug_callback *debug, unsigned processor,
+                   FILE *f);
 void si_shader_apply_scratch_relocs(struct si_context *sctx,
                        struct si_shader *shader,
                        uint64_t scratch_va);
-void si_shader_binary_read_config(const struct si_screen *sscreen,
-                               struct si_shader *shader,
-                               unsigned symbol_offset);
+void si_shader_binary_read_config(struct radeon_shader_binary *binary,
+                                 struct si_shader_config *conf,
+                                 unsigned symbol_offset);
 
 #endif