radeonsi: print the buffer list for CHECK_VM
[mesa.git] / src / gallium / drivers / radeonsi / si_shader.h
index fc1b22d7383b8caf453655dec963503261201016..bcb5c9da4cea77750858eea18988718abc93e42d 100644 (file)
  * DAMAGES OR OTHER LIABILITY, WHETHER IN AN ACTION OF CONTRACT, TORT OR
  * OTHERWISE, ARISING FROM, OUT OF OR IN CONNECTION WITH THE SOFTWARE OR THE
  * USE OR OTHER DEALINGS IN THE SOFTWARE.
+ */
+
+/* The compiler middle-end architecture: Explaining (non-)monolithic shaders
+ * -------------------------------------------------------------------------
+ *
+ * Typically, there is one-to-one correspondence between API and HW shaders,
+ * that is, for every API shader, there is exactly one shader binary in
+ * the driver.
+ *
+ * The problem with that is that we also have to emulate some API states
+ * (e.g. alpha-test, and many others) in shaders too. The two obvious ways
+ * to deal with it are:
+ * - each shader has multiple variants for each combination of emulated states,
+ *   and the variants are compiled on demand, possibly relying on a shader
+ *   cache for good performance
+ * - patch shaders at the binary level
+ *
+ * This driver uses something completely different. The emulated states are
+ * usually implemented at the beginning or end of shaders. Therefore, we can
+ * split the shader into 3 parts:
+ * - prolog part (shader code dependent on states)
+ * - main part (the API shader)
+ * - epilog part (shader code dependent on states)
+ *
+ * Each part is compiled as a separate shader and the final binaries are
+ * concatenated. This type of shader is called non-monolithic, because it
+ * consists of multiple independent binaries. Creating a new shader variant
+ * is therefore only a concatenation of shader parts (binaries) and doesn't
+ * involve any compilation. The main shader parts are the only parts that are
+ * compiled when applications create shader objects. The prolog and epilog
+ * parts are compiled on the first use and saved, so that their binaries can
+ * be reused by many other shaders.
  *
- * Authors:
- *     Tom Stellard <thomas.stellard@amd.com>
- *     Michel Dänzer <michel.daenzer@amd.com>
- *      Christian König <christian.koenig@amd.com>
+ * One of the roles of the prolog part is to compute vertex buffer addresses
+ * for vertex shaders. A few of the roles of the epilog part are color buffer
+ * format conversions in pixel shaders that we have to do manually, and write
+ * tessellation factors in tessellation control shaders. The prolog and epilog
+ * have many other important responsibilities in various shader stages.
+ * They don't just "emulate legacy stuff".
+ *
+ * Monolithic shaders are shaders where the parts are combined before LLVM
+ * compilation, and the whole thing is compiled and optimized as one unit with
+ * one binary on the output. The result is the same as the non-monolithic
+ * shader, but the final code can be better, because LLVM can optimize across
+ * all shader parts. Monolithic shaders aren't usually used except for these
+ * special cases:
+ *
+ * 1) Some rarely-used states require modification of the main shader part
+ *    itself, and in such cases, only the monolithic shader variant is
+ *    compiled, and that's always done on the first use.
+ *
+ * 2) When we do cross-stage optimizations for separate shader objects and
+ *    e.g. eliminate unused shader varyings, the resulting optimized shader
+ *    variants are always compiled as monolithic shaders, and always
+ *    asynchronously (i.e. not stalling ongoing rendering). We call them
+ *    "optimized monolithic" shaders. The important property here is that
+ *    the non-monolithic unoptimized shader variant is always available for use
+ *    when the asynchronous compilation of the optimized shader is not done
+ *    yet.
+ *
+ * Starting with GFX9 chips, some shader stages are merged, and the number of
+ * shader parts per shader increased. The complete new list of shader parts is:
+ * - 1st shader: prolog part
+ * - 1st shader: main part
+ * - 2nd shader: prolog part
+ * - 2nd shader: main part
+ * - 2nd shader: epilog part
  */
 
 /* How linking shader inputs and outputs between vertex, tessellation, and
 #define SI_SHADER_H
 
 #include <llvm-c/Core.h> /* LLVMModuleRef */
+#include <llvm-c/TargetMachine.h>
 #include "tgsi/tgsi_scan.h"
+#include "util/u_queue.h"
+
+#include "ac_binary.h"
 #include "si_state.h"
 
-struct radeon_shader_binary;
-struct radeon_shader_reloc;
+struct nir_shader;
 
 #define SI_MAX_VS_OUTPUTS      40
 
+/* Shader IO unique indices are supported for TGSI_SEMANTIC_GENERIC with an
+ * index smaller than this.
+ */
+#define SI_MAX_IO_GENERIC       46
+
 /* SGPR user data indices */
 enum {
        SI_SGPR_RW_BUFFERS,  /* rings (& stream-out, VS only) */
        SI_SGPR_RW_BUFFERS_HI,
-       SI_SGPR_CONST_BUFFERS,
-       SI_SGPR_CONST_BUFFERS_HI,
-       SI_SGPR_SAMPLERS,  /* images & sampler states interleaved */
-       SI_SGPR_SAMPLERS_HI,
-       SI_SGPR_IMAGES,
-       SI_SGPR_IMAGES_HI,
-       SI_SGPR_SHADER_BUFFERS,
-       SI_SGPR_SHADER_BUFFERS_HI,
+       SI_SGPR_BINDLESS_SAMPLERS_AND_IMAGES,
+       SI_SGPR_BINDLESS_SAMPLERS_AND_IMAGES_HI,
+       SI_SGPR_CONST_AND_SHADER_BUFFERS, /* or just a constant buffer 0 pointer */
+       SI_SGPR_CONST_AND_SHADER_BUFFERS_HI,
+       SI_SGPR_SAMPLERS_AND_IMAGES,
+       SI_SGPR_SAMPLERS_AND_IMAGES_HI,
        SI_NUM_RESOURCE_SGPRS,
 
        /* all VS variants */
@@ -97,103 +165,57 @@ enum {
        SI_SGPR_BASE_VERTEX,
        SI_SGPR_START_INSTANCE,
        SI_SGPR_DRAWID,
-       SI_ES_NUM_USER_SGPR,
-
-       /* hw VS only */
-       SI_SGPR_VS_STATE_BITS   = SI_ES_NUM_USER_SGPR,
+       SI_SGPR_VS_STATE_BITS,
        SI_VS_NUM_USER_SGPR,
 
-       /* hw LS only */
-       SI_SGPR_LS_OUT_LAYOUT   = SI_ES_NUM_USER_SGPR,
-       SI_LS_NUM_USER_SGPR,
+       SI_SGPR_VS_BLIT_DATA = SI_SGPR_CONST_AND_SHADER_BUFFERS,
 
-       /* both TCS and TES */
-       SI_SGPR_TCS_OFFCHIP_LAYOUT = SI_NUM_RESOURCE_SGPRS,
+       /* TES */
+       SI_SGPR_TES_OFFCHIP_LAYOUT = SI_NUM_RESOURCE_SGPRS,
+       SI_SGPR_TES_OFFCHIP_ADDR_BASE64K,
        SI_TES_NUM_USER_SGPR,
 
-       /* TCS only */
-       SI_SGPR_TCS_OUT_OFFSETS = SI_TES_NUM_USER_SGPR,
-       SI_SGPR_TCS_OUT_LAYOUT,
-       SI_SGPR_TCS_IN_LAYOUT,
-       SI_TCS_NUM_USER_SGPR,
+       /* GFX6-8: TCS only */
+       GFX6_SGPR_TCS_OFFCHIP_LAYOUT = SI_NUM_RESOURCE_SGPRS,
+       GFX6_SGPR_TCS_OUT_OFFSETS,
+       GFX6_SGPR_TCS_OUT_LAYOUT,
+       GFX6_SGPR_TCS_IN_LAYOUT,
+       GFX6_SGPR_TCS_OFFCHIP_ADDR_BASE64K,
+       GFX6_SGPR_TCS_FACTOR_ADDR_BASE64K,
+       GFX6_TCS_NUM_USER_SGPR,
+
+       /* GFX9: Merged LS-HS (VS-TCS) only. */
+       GFX9_SGPR_TCS_OFFCHIP_LAYOUT = SI_VS_NUM_USER_SGPR,
+       GFX9_SGPR_TCS_OUT_OFFSETS,
+       GFX9_SGPR_TCS_OUT_LAYOUT,
+       GFX9_SGPR_TCS_OFFCHIP_ADDR_BASE64K,
+       GFX9_SGPR_TCS_FACTOR_ADDR_BASE64K,
+       GFX9_SGPR_unused_to_align_the_next_pointer,
+       GFX9_SGPR_TCS_CONST_AND_SHADER_BUFFERS,
+       GFX9_SGPR_TCS_CONST_AND_SHADER_BUFFERS_HI,
+       GFX9_SGPR_TCS_SAMPLERS_AND_IMAGES,
+       GFX9_SGPR_TCS_SAMPLERS_AND_IMAGES_HI,
+       GFX9_TCS_NUM_USER_SGPR,
+
+       /* GFX9: Merged ES-GS (VS-GS or TES-GS). */
+       GFX9_SGPR_GS_CONST_AND_SHADER_BUFFERS = SI_VS_NUM_USER_SGPR,
+       GFX9_SGPR_GS_CONST_AND_SHADER_BUFFERS_HI,
+       GFX9_SGPR_GS_SAMPLERS_AND_IMAGES,
+       GFX9_SGPR_GS_SAMPLERS_AND_IMAGES_HI,
+       GFX9_GS_NUM_USER_SGPR,
 
        /* GS limits */
-       SI_GS_NUM_USER_SGPR = SI_NUM_RESOURCE_SGPRS,
+       GFX6_GS_NUM_USER_SGPR = SI_NUM_RESOURCE_SGPRS,
        SI_GSCOPY_NUM_USER_SGPR = SI_SGPR_RW_BUFFERS_HI + 1,
 
        /* PS only */
        SI_SGPR_ALPHA_REF       = SI_NUM_RESOURCE_SGPRS,
        SI_PS_NUM_USER_SGPR,
-
-       /* CS only */
-       SI_SGPR_GRID_SIZE = SI_NUM_RESOURCE_SGPRS,
-       SI_CS_NUM_USER_SGPR = SI_SGPR_GRID_SIZE + 3
 };
 
 /* LLVM function parameter indices */
 enum {
-       SI_PARAM_RW_BUFFERS,
-       SI_PARAM_CONST_BUFFERS,
-       SI_PARAM_SAMPLERS,
-       SI_PARAM_IMAGES,
-       SI_PARAM_SHADER_BUFFERS,
-       SI_NUM_RESOURCE_PARAMS,
-
-       /* VS only parameters */
-       SI_PARAM_VERTEX_BUFFERS = SI_NUM_RESOURCE_PARAMS,
-       SI_PARAM_BASE_VERTEX,
-       SI_PARAM_START_INSTANCE,
-       SI_PARAM_DRAWID,
-       /* [0] = clamp vertex color, VS as VS only */
-       SI_PARAM_VS_STATE_BITS,
-       /* same value as TCS_IN_LAYOUT, VS as LS only */
-       SI_PARAM_LS_OUT_LAYOUT = SI_PARAM_DRAWID + 1,
-       /* the other VS parameters are assigned dynamically */
-
-       /* Layout of TCS outputs in the offchip buffer
-        *   [0:8] = the number of patches per threadgroup.
-        *   [9:15] = the number of output vertices per patch.
-        *   [16:31] = the offset of per patch attributes in the buffer in bytes.
-        */
-       SI_PARAM_TCS_OFFCHIP_LAYOUT = SI_NUM_RESOURCE_PARAMS, /* for TCS & TES */
-
-       /* TCS only parameters. */
-
-       /* 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
-        */
-       SI_PARAM_TCS_OUT_OFFSETS,
-
-       /* 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
-        */
-       SI_PARAM_TCS_OUT_LAYOUT,
-
-       /* 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
-        */
-       SI_PARAM_TCS_IN_LAYOUT,
-
-       SI_PARAM_TCS_OC_LDS,
-       SI_PARAM_TESS_FACTOR_OFFSET,
-       SI_PARAM_PATCH_ID,
-       SI_PARAM_REL_IDS,
-
-       /* GS only parameters */
-       SI_PARAM_GS2VS_OFFSET = SI_NUM_RESOURCE_PARAMS,
-       SI_PARAM_GS_WAVE_ID,
-       SI_PARAM_VTX0_OFFSET,
-       SI_PARAM_VTX1_OFFSET,
-       SI_PARAM_PRIMITIVE_ID,
-       SI_PARAM_VTX2_OFFSET,
-       SI_PARAM_VTX3_OFFSET,
-       SI_PARAM_VTX4_OFFSET,
-       SI_PARAM_VTX5_OFFSET,
-       SI_PARAM_GS_INSTANCE_ID,
+       SI_NUM_RESOURCE_PARAMS = 4,
 
        /* PS only parameters */
        SI_PARAM_ALPHA_REF = SI_NUM_RESOURCE_PARAMS,
@@ -215,36 +237,84 @@ enum {
        SI_PARAM_SAMPLE_COVERAGE,
        SI_PARAM_POS_FIXED_PT,
 
-       /* CS only parameters */
-       SI_PARAM_GRID_SIZE = SI_NUM_RESOURCE_PARAMS,
-       SI_PARAM_BLOCK_ID,
-       SI_PARAM_THREAD_ID,
-
        SI_NUM_PARAMS = SI_PARAM_POS_FIXED_PT + 9, /* +8 for COLOR[0..1] */
 };
 
+/* Fields of driver-defined VS state SGPR. */
+/* Clamp vertex color output (only used in VS as VS). */
+#define S_VS_STATE_CLAMP_VERTEX_COLOR(x)       (((unsigned)(x) & 0x1) << 0)
+#define C_VS_STATE_CLAMP_VERTEX_COLOR          0xFFFFFFFE
+#define S_VS_STATE_INDEXED(x)                  (((unsigned)(x) & 0x1) << 1)
+#define C_VS_STATE_INDEXED                     0xFFFFFFFD
+#define S_VS_STATE_LS_OUT_PATCH_SIZE(x)                (((unsigned)(x) & 0x1FFF) << 8)
+#define C_VS_STATE_LS_OUT_PATCH_SIZE           0xFFE000FF
+#define S_VS_STATE_LS_OUT_VERTEX_SIZE(x)       (((unsigned)(x) & 0xFF) << 24)
+#define C_VS_STATE_LS_OUT_VERTEX_SIZE          0x00FFFFFF
+
 /* SI-specific system values. */
 enum {
        TGSI_SEMANTIC_DEFAULT_TESSOUTER_SI = TGSI_SEMANTIC_COUNT,
        TGSI_SEMANTIC_DEFAULT_TESSINNER_SI,
 };
 
+enum {
+       /* Use a property enum that VS wouldn't use. */
+       TGSI_PROPERTY_VS_BLIT_SGPRS = TGSI_PROPERTY_FS_COORD_ORIGIN,
+
+       /* These represent the number of SGPRs the shader uses. */
+       SI_VS_BLIT_SGPRS_POS = 3,
+       SI_VS_BLIT_SGPRS_POS_COLOR = 7,
+       SI_VS_BLIT_SGPRS_POS_TEXCOORD = 9,
+};
+
+/* For VS shader key fix_fetch. */
+enum {
+       SI_FIX_FETCH_NONE = 0,
+       SI_FIX_FETCH_A2_SNORM,
+       SI_FIX_FETCH_A2_SSCALED,
+       SI_FIX_FETCH_A2_SINT,
+       SI_FIX_FETCH_RGBA_32_UNORM,
+       SI_FIX_FETCH_RGBX_32_UNORM,
+       SI_FIX_FETCH_RGBA_32_SNORM,
+       SI_FIX_FETCH_RGBX_32_SNORM,
+       SI_FIX_FETCH_RGBA_32_USCALED,
+       SI_FIX_FETCH_RGBA_32_SSCALED,
+       SI_FIX_FETCH_RGBA_32_FIXED,
+       SI_FIX_FETCH_RGBX_32_FIXED,
+       SI_FIX_FETCH_RG_64_FLOAT,
+       SI_FIX_FETCH_RGB_64_FLOAT,
+       SI_FIX_FETCH_RGBA_64_FLOAT,
+       SI_FIX_FETCH_RGB_8,     /* A = 1.0 */
+       SI_FIX_FETCH_RGB_8_INT, /* A = 1 */
+       SI_FIX_FETCH_RGB_16,
+       SI_FIX_FETCH_RGB_16_INT,
+};
+
 struct si_shader;
 
+/* State of the context creating the shader object. */
+struct si_compiler_ctx_state {
+       /* Should only be used by si_init_shader_selector_async and
+        * si_build_shader_variant if thread_index == -1 (non-threaded). */
+       LLVMTargetMachineRef            tm;
+
+       /* Used if thread_index == -1 or if debug.async is true. */
+       struct pipe_debug_callback      debug;
+
+       /* Used for creating the log string for gallium/ddebug. */
+       bool                            is_debug_context;
+};
+
 /* 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 pipe_reference   reference;
        struct si_screen        *screen;
        struct util_queue_fence ready;
+       struct si_compiler_ctx_state compiler_ctx_state;
 
-       /* Should only be used by si_init_shader_selector_async
-        * if thread_index == -1 (non-threaded). */
-       LLVMTargetMachineRef    tm;
-       struct pipe_debug_callback debug;
-       bool                    is_debug_context;
-
-       pipe_mutex              mutex;
+       mtx_t           mutex;
        struct si_shader        *first_variant; /* immutable after the first variant */
        struct si_shader        *last_variant; /* mutable */
 
@@ -252,16 +322,29 @@ struct si_shader_selector {
         * uploaded to a buffer).
         */
        struct si_shader        *main_shader_part;
+       struct si_shader        *main_shader_part_ls; /* as_ls is set in the key */
+       struct si_shader        *main_shader_part_es; /* as_es is set in the key */
+
+       struct si_shader        *gs_copy_shader;
 
        struct tgsi_token       *tokens;
+       struct nir_shader       *nir;
        struct pipe_stream_output_info  so;
        struct tgsi_shader_info         info;
+       struct tgsi_tessctrl_info       tcs_info;
 
        /* PIPE_SHADER_[VERTEX|FRAGMENT|...] */
        unsigned        type;
+       bool            vs_needs_prolog;
+       bool            force_correct_derivs_after_kill;
+       unsigned        pa_cl_vs_out_cntl;
+       ubyte           clipdist_mask;
+       ubyte           culldist_mask;
 
-       /* GS parameters. */
+       /* ES parameters. */
        unsigned        esgs_itemsize;
+
+       /* GS parameters. */
        unsigned        gs_input_verts_per_prim;
        unsigned        gs_output_prim;
        unsigned        gs_max_out_vertices;
@@ -269,6 +352,7 @@ struct si_shader_selector {
        unsigned        max_gs_stream; /* count - 1 */
        unsigned        gsvs_vertex_size;
        unsigned        max_gsvs_emit_size;
+       unsigned        enabled_streamout_buffer_mask;
 
        /* PS parameters. */
        unsigned        color_attr_index[2];
@@ -281,9 +365,14 @@ struct si_shader_selector {
        /* CS parameters */
        unsigned local_size;
 
-       /* masks of "get_unique_index" bits */
-       uint64_t        outputs_written;
-       uint32_t        patch_outputs_written;
+       uint64_t        outputs_written;        /* "get_unique_index" bits */
+       uint32_t        patch_outputs_written;  /* "get_unique_index_patch" bits */
+
+       uint64_t        inputs_read;            /* "get_unique_index" bits */
+
+       /* bitmasks of used descriptor slots */
+       uint32_t        active_const_and_shader_buffers;
+       uint64_t        active_samplers_and_images;
 };
 
 /* Valid shader configurations:
@@ -291,32 +380,44 @@ struct si_shader_selector {
  * API shaders       VS | TCS | TES | GS |pass| PS
  * are compiled as:     |     |     |    |thru|
  *                      |     |     |    |    |
- * Only VS & PS:     VS | --  | --  | -- | -- | PS
- * With GS:          ES | --  | --  | GS | VS | PS
- * With Tessel.:     LS | HS  | VS  | -- | -- | PS
- * With both:        LS | HS  | ES  | GS | VS | PS
+ * Only VS & PS:     VS |     |     |    |    | PS
+ * GFX6 - with GS:   ES |     |     | GS | VS | PS
+ *      - with tess: LS | HS  | VS  |    |    | PS
+ *      - with both: LS | HS  | ES  | GS | VS | PS
+ * GFX9 - with GS:   -> |     |     | GS | VS | PS
+ *      - with tess: -> | HS  | VS  |    |    | PS
+ *      - with both: -> | HS  | ->  | GS | VS | PS
+ *
+ * -> = merged with the next stage
+ */
+
+/* Use the byte alignment for all following structure members for optimal
+ * shader key memory footprint.
  */
+#pragma pack(push, 1)
 
 /* 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
+       /* - If neither "is_one" nor "is_fetched" has a bit set, the instance
+        *   divisor is 0.
+        * - If "is_one" has a bit set, the instance divisor is 1.
+        * - If "is_fetched" has a bit set, the instance divisor will be loaded
+        *   from the constant buffer.
         */
+       uint16_t        instance_divisor_is_one;     /* bitmask of inputs */
+       uint16_t        instance_divisor_is_fetched; /* bitmask of inputs */
+       unsigned        ls_vgpr_fix:1;
 };
 
 /* Common TCS bits between the shader key and the epilog key. */
 struct si_tcs_epilog_bits {
        unsigned        prim_mode:3;
-       uint64_t        inputs_to_copy;
+       unsigned        invoc0_tess_factors_are_def:1;
+       unsigned        tes_reads_tess_factors:1;
+};
+
+struct si_gs_prolog_bits {
+       unsigned        tri_strip_adj_fix:1;
 };
 
 /* Common PS bits between the shader key and the prolog key. */
@@ -330,12 +431,14 @@ struct si_ps_prolog_bits {
        unsigned        force_linear_center_interp:1;
        unsigned        bc_optimize_for_persp:1;
        unsigned        bc_optimize_for_linear:1;
+       unsigned        samplemask_log_ps_iter:3;
 };
 
 /* 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        color_is_int10:8;
        unsigned        last_cbuf:3;
        unsigned        alpha_func:3;
        unsigned        alpha_to_one:1;
@@ -346,24 +449,32 @@ struct si_ps_epilog_bits {
 union si_shader_part_key {
        struct {
                struct si_vs_prolog_bits states;
-               unsigned        num_input_sgprs:5;
+               unsigned        num_input_sgprs:6;
+               /* For merged stages such as LS-HS, HS input VGPRs are first. */
+               unsigned        num_merged_next_stage_vgprs:3;
                unsigned        last_input:4;
+               unsigned        as_ls:1;
+               unsigned        as_es:1;
+               /* Prologs for monolithic shaders shouldn't set EXEC. */
+               unsigned        is_monolithic:1;
        } 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_gs_prolog_bits states;
+               /* Prologs of monolithic shaders shouldn't set EXEC. */
+               unsigned        is_monolithic:1;
+       } gs_prolog;
        struct {
                struct si_ps_prolog_bits states;
-               unsigned        num_input_sgprs:5;
+               unsigned        num_input_sgprs:6;
                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;
+               unsigned        ancillary_vgpr_index:5;
                unsigned        wqm:1;
                char            color_attr_index[2];
                char            color_interp_vgpr_index[2]; /* -1 == constant */
@@ -377,31 +488,74 @@ union si_shader_part_key {
        } ps_epilog;
 };
 
-union si_shader_key {
-       struct {
-               struct si_ps_prolog_bits prolog;
-               struct si_ps_epilog_bits epilog;
-       } ps;
-       struct {
-               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 si_shader_key {
+       /* Prolog and epilog flags. */
+       union {
+               struct {
+                       struct si_vs_prolog_bits prolog;
+               } vs;
+               struct {
+                       struct si_vs_prolog_bits ls_prolog; /* for merged LS-HS */
+                       struct si_shader_selector *ls;   /* for merged LS-HS */
+                       struct si_tcs_epilog_bits epilog;
+               } tcs; /* tessellation control shader */
+               struct {
+                       struct si_vs_prolog_bits vs_prolog; /* for merged ES-GS */
+                       struct si_shader_selector *es;   /* for merged ES-GS */
+                       struct si_gs_prolog_bits prolog;
+               } gs;
+               struct {
+                       struct si_ps_prolog_bits prolog;
+                       struct si_ps_epilog_bits epilog;
+               } ps;
+       } part;
+
+       /* These two are initially set according to the NEXT_SHADER property,
+        * or guessed if the property doesn't seem correct.
+        */
+       unsigned as_es:1; /* export shader, which precedes GS */
+       unsigned as_ls:1; /* local shader, which precedes TCS */
+
+       /* Flags for monolithic compilation only. */
        struct {
-               struct si_tcs_epilog_bits epilog;
-       } tcs; /* tessellation control shader */
+               /* One byte for every input: SI_FIX_FETCH_* enums. */
+               uint8_t         vs_fix_fetch[SI_MAX_ATTRIBS];
+
+               union {
+                       uint64_t        ff_tcs_inputs_to_copy; /* for fixed-func TCS */
+                       /* When PS needs PrimID and GS is disabled. */
+                       unsigned        vs_export_prim_id:1;
+                       struct {
+                               unsigned interpolate_at_sample_force_center:1;
+                       } ps;
+               } u;
+       } mono;
+
+       /* Optimization flags for asynchronous compilation only. */
        struct {
-               struct si_vs_epilog_bits epilog; /* same as VS */
-               unsigned        as_es:1; /* export shader */
-       } tes; /* tessellation evaluation shader */
+               /* For HW VS (it can be VS, TES, GS) */
+               uint64_t        kill_outputs; /* "get_unique_index" bits */
+               unsigned        clip_disable:1;
+
+               /* For shaders where monolithic variants have better code.
+                *
+                * This is a flag that has no effect on code generation,
+                * but forces monolithic shaders to be used as soon as
+                * possible, because it's in the "opt" group.
+                */
+               unsigned        prefer_mono:1;
+       } opt;
 };
 
+/* Restore the pack alignment to default. */
+#pragma pack(pop)
+
 struct si_shader_config {
        unsigned                        num_sgprs;
        unsigned                        num_vgprs;
        unsigned                        spilled_sgprs;
        unsigned                        spilled_vgprs;
+       unsigned                        private_mem_vgprs;
        unsigned                        lds_size;
        unsigned                        spi_ps_input_ena;
        unsigned                        spi_ps_input_addr;
@@ -416,29 +570,38 @@ 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;
+       signed char             face_vgpr_index;
+       signed char             ancillary_vgpr_index;
        bool                    uses_instanceid;
        ubyte                   nr_pos_exports;
        ubyte                   nr_param_exports;
 };
 
 struct si_shader {
+       struct si_compiler_ctx_state    compiler_ctx_state;
+
        struct si_shader_selector       *selector;
+       struct si_shader_selector       *previous_stage_sel; /* for refcounting */
        struct si_shader                *next_variant;
 
        struct si_shader_part           *prolog;
+       struct si_shader                *previous_stage; /* for GFX9 */
+       struct si_shader_part           *prolog2;
        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;
-       union si_shader_key             key;
+       struct si_shader_key            key;
+       struct util_queue_fence         ready;
+       bool                            compilation_failed;
+       bool                            is_monolithic;
+       bool                            is_optimized;
        bool                            is_binary_shared;
-       unsigned                        z_order;
+       bool                            is_gs_copy_shader;
 
        /* The following data is all that's needed for binary shaders. */
-       struct radeon_shader_binary     binary;
+       struct ac_shader_binary binary;
        struct si_shader_config         config;
        struct si_shader_info           info;
 
@@ -452,43 +615,16 @@ struct si_shader {
 struct si_shader_part {
        struct si_shader_part *next;
        union si_shader_part_key key;
-       struct radeon_shader_binary binary;
+       struct ac_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.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 NULL;
-}
-
-static inline struct si_shader* si_get_vs_state(struct si_context *sctx)
-{
-       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 false;
-}
-
 /* si_shader.c */
+struct si_shader *
+si_generate_gs_copy_shader(struct si_screen *sscreen,
+                          LLVMTargetMachineRef tm,
+                          struct si_shader_selector *gs_selector,
+                          struct pipe_debug_callback *debug);
 int si_compile_tgsi_shader(struct si_screen *sscreen,
                           LLVMTargetMachineRef tm,
                           struct si_shader *shader,
@@ -497,26 +633,67 @@ int si_compile_tgsi_shader(struct si_screen *sscreen,
 int si_shader_create(struct si_screen *sscreen, LLVMTargetMachineRef tm,
                     struct si_shader *shader,
                     struct pipe_debug_callback *debug);
-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_patch(unsigned semantic_name, unsigned index);
 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);
-void si_shader_dump(struct si_screen *sscreen, struct si_shader *shader,
+void si_shader_dump(struct si_screen *sscreen, const 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,
-                       struct si_shader_config *config,
-                       uint64_t scratch_va);
-void si_shader_binary_read_config(struct radeon_shader_binary *binary,
+                   FILE *f, bool check_debug_option);
+void si_multiwave_lds_size_workaround(struct si_screen *sscreen,
+                                     unsigned *lds_size);
+void si_shader_apply_scratch_relocs(struct si_shader *shader,
+                                   uint64_t scratch_va);
+void si_shader_binary_read_config(struct ac_shader_binary *binary,
                                  struct si_shader_config *conf,
                                  unsigned symbol_offset);
+unsigned si_get_spi_shader_z_format(bool writes_z, bool writes_stencil,
+                                   bool writes_samplemask);
+const char *si_get_shader_name(const struct si_shader *shader, unsigned processor);
+
+/* si_shader_nir.c */
+void si_nir_scan_shader(const struct nir_shader *nir,
+                       struct tgsi_shader_info *info);
+void si_lower_nir(struct si_shader_selector *sel);
+
+/* Inline helpers. */
+
+/* Return the pointer to the main shader part's pointer. */
+static inline struct si_shader **
+si_get_main_shader_part(struct si_shader_selector *sel,
+                       struct si_shader_key *key)
+{
+       if (key->as_ls)
+               return &sel->main_shader_part_ls;
+       if (key->as_es)
+               return &sel->main_shader_part_es;
+       return &sel->main_shader_part;
+}
+
+static inline bool
+si_shader_uses_bindless_samplers(struct si_shader_selector *selector)
+{
+       return selector ? selector->info.uses_bindless_samplers : false;
+}
+
+static inline bool
+si_shader_uses_bindless_images(struct si_shader_selector *selector)
+{
+       return selector ? selector->info.uses_bindless_images : false;
+}
+
+void si_destroy_shader_selector(struct si_context *sctx,
+                               struct si_shader_selector *sel);
+
+static inline void
+si_shader_selector_reference(struct si_context *sctx,
+                            struct si_shader_selector **dst,
+                            struct si_shader_selector *src)
+{
+       if (pipe_reference(&(*dst)->reference, &src->reference))
+               si_destroy_shader_selector(sctx, *dst);
+
+       *dst = src;
+}
 
 #endif