i965/gs: Add a case to brwNewProgram() for geometry shaders.
[mesa.git] / src / mesa / drivers / dri / i965 / brw_fs_copy_propagation.cpp
index bf26d86bd7c423bc9b37e69dc9dc6fd6d2d14b16..2780ab6fd6d6663f0770a338a725377edd683ab0 100644 (file)
  * IN THE SOFTWARE.
  */
 
+/** @file brw_fs_copy_propagation.cpp
+ *
+ * Support for global copy propagation in two passes: A local pass that does
+ * intra-block copy (and constant) propagation, and a global pass that uses
+ * dataflow analysis on the copies available at the end of each block to re-do
+ * local copy propagation with more copies available.
+ *
+ * See Muchnik's Advanced Compiler Design and Implementation, section
+ * 12.5 (p356).
+ */
+
+#define ACP_HASH_SIZE 16
+
+#include "main/bitset.h"
 #include "brw_fs.h"
-#include "brw_fs_cfg.h"
+#include "brw_cfg.h"
 
 namespace { /* avoid conflict with opt_copy_propagation_elements */
 struct acp_entry : public exec_node {
    fs_reg dst;
    fs_reg src;
 };
+
+struct block_data {
+   /**
+    * Which entries in the fs_copy_prop_dataflow acp table are live at the
+    * start of this block.  This is the useful output of the analysis, since
+    * it lets us plug those into the local copy propagation on the second
+    * pass.
+    */
+   BITSET_WORD *livein;
+
+   /**
+    * Which entries in the fs_copy_prop_dataflow acp table are live at the end
+    * of this block.  This is done in initial setup from the per-block acps
+    * returned by the first local copy prop pass.
+    */
+   BITSET_WORD *liveout;
+
+   /**
+    * Which entries in the fs_copy_prop_dataflow acp table are generated by
+    * instructions in this block which reach the end of the block without
+    * being killed.
+    */
+   BITSET_WORD *copy;
+
+   /**
+    * Which entries in the fs_copy_prop_dataflow acp table are killed over the
+    * course of this block.
+    */
+   BITSET_WORD *kill;
+};
+
+class fs_copy_prop_dataflow
+{
+public:
+   fs_copy_prop_dataflow(void *mem_ctx, cfg_t *cfg,
+                         exec_list *out_acp[ACP_HASH_SIZE]);
+
+   void setup_initial_values();
+   void run();
+
+   void dump_block_data() const;
+
+   void *mem_ctx;
+   cfg_t *cfg;
+
+   acp_entry **acp;
+   int num_acp;
+   int bitset_words;
+
+  struct block_data *bd;
+};
+} /* anonymous namespace */
+
+fs_copy_prop_dataflow::fs_copy_prop_dataflow(void *mem_ctx, cfg_t *cfg,
+                                             exec_list *out_acp[ACP_HASH_SIZE])
+   : mem_ctx(mem_ctx), cfg(cfg)
+{
+   bd = rzalloc_array(mem_ctx, struct block_data, cfg->num_blocks);
+
+   num_acp = 0;
+   for (int b = 0; b < cfg->num_blocks; b++) {
+      for (int i = 0; i < ACP_HASH_SIZE; i++) {
+         foreach_list(entry_node, &out_acp[b][i]) {
+            num_acp++;
+         }
+      }
+   }
+
+   acp = rzalloc_array(mem_ctx, struct acp_entry *, num_acp);
+
+   bitset_words = BITSET_WORDS(num_acp);
+
+   int next_acp = 0;
+   for (int b = 0; b < cfg->num_blocks; b++) {
+      bd[b].livein = rzalloc_array(bd, BITSET_WORD, bitset_words);
+      bd[b].liveout = rzalloc_array(bd, BITSET_WORD, bitset_words);
+      bd[b].copy = rzalloc_array(bd, BITSET_WORD, bitset_words);
+      bd[b].kill = rzalloc_array(bd, BITSET_WORD, bitset_words);
+
+      for (int i = 0; i < ACP_HASH_SIZE; i++) {
+         foreach_list(entry_node, &out_acp[b][i]) {
+            acp_entry *entry = (acp_entry *)entry_node;
+
+            acp[next_acp] = entry;
+
+            /* opt_copy_propagate_local populates out_acp with copies created
+             * in a block which are still live at the end of the block.  This
+             * is exactly what we want in the COPY set.
+             */
+            BITSET_SET(bd[b].copy, next_acp);
+
+            next_acp++;
+         }
+      }
+   }
+
+   assert(next_acp == num_acp);
+
+   setup_initial_values();
+   run();
+}
+
+/**
+ * Set up initial values for each of the data flow sets, prior to running
+ * the fixed-point algorithm.
+ */
+void
+fs_copy_prop_dataflow::setup_initial_values()
+{
+   /* Initialize the COPY and KILL sets. */
+   for (int b = 0; b < cfg->num_blocks; b++) {
+      bblock_t *block = cfg->blocks[b];
+
+      for (fs_inst *inst = (fs_inst *)block->start;
+           inst != block->end->next;
+           inst = (fs_inst *)inst->next) {
+         if (inst->dst.file != GRF)
+            continue;
+
+         /* Mark ACP entries which are killed by this instruction. */
+         for (int i = 0; i < num_acp; i++) {
+            if (inst->overwrites_reg(acp[i]->dst) ||
+                inst->overwrites_reg(acp[i]->src)) {
+               BITSET_SET(bd[b].kill, i);
+            }
+         }
+      }
+   }
+
+   /* Populate the initial values for the livein and liveout sets.  For the
+    * block at the start of the program, livein = 0 and liveout = copy.
+    * For the others, set liveout to 0 (the empty set) and livein to ~0
+    * (the universal set).
+    */
+   for (int b = 0; b < cfg->num_blocks; b++) {
+      bblock_t *block = cfg->blocks[b];
+      if (block->parents.is_empty()) {
+         for (int i = 0; i < bitset_words; i++) {
+            bd[b].livein[i] = 0u;
+            bd[b].liveout[i] = bd[b].copy[i];
+         }
+      } else {
+         for (int i = 0; i < bitset_words; i++) {
+            bd[b].liveout[i] = 0u;
+            bd[b].livein[i] = ~0u;
+         }
+      }
+   }
+}
+
+/**
+ * Walk the set of instructions in the block, marking which entries in the acp
+ * are killed by the block.
+ */
+void
+fs_copy_prop_dataflow::run()
+{
+   bool progress;
+
+   do {
+      progress = false;
+
+      /* Update liveout for all blocks. */
+      for (int b = 0; b < cfg->num_blocks; b++) {
+         if (cfg->blocks[b]->parents.is_empty())
+            continue;
+
+         for (int i = 0; i < bitset_words; i++) {
+            const BITSET_WORD old_liveout = bd[b].liveout[i];
+
+            bd[b].liveout[i] =
+               bd[b].copy[i] | (bd[b].livein[i] & ~bd[b].kill[i]);
+
+            if (old_liveout != bd[b].liveout[i])
+               progress = true;
+         }
+      }
+
+      /* Update livein for all blocks.  If a copy is live out of all parent
+       * blocks, it's live coming in to this block.
+       */
+      for (int b = 0; b < cfg->num_blocks; b++) {
+         if (cfg->blocks[b]->parents.is_empty())
+            continue;
+
+         for (int i = 0; i < bitset_words; i++) {
+            const BITSET_WORD old_livein = bd[b].livein[i];
+
+            bd[b].livein[i] = ~0u;
+            foreach_list(block_node, &cfg->blocks[b]->parents) {
+               bblock_link *link = (bblock_link *)block_node;
+               bblock_t *block = link->block;
+               bd[b].livein[i] &= bd[block->block_num].liveout[i];
+            }
+
+            if (old_livein != bd[b].livein[i])
+               progress = true;
+         }
+      }
+   } while (progress);
+}
+
+void
+fs_copy_prop_dataflow::dump_block_data() const
+{
+   for (int b = 0; b < cfg->num_blocks; b++) {
+      bblock_t *block = cfg->blocks[b];
+      printf("Block %d [%d, %d] (parents ", block->block_num,
+             block->start_ip, block->end_ip);
+      foreach_list(block_node, &block->parents) {
+         bblock_t *parent = ((bblock_link *) block_node)->block;
+         printf("%d ", parent->block_num);
+      }
+      printf("):\n");
+      printf("       livein = 0x");
+      for (int i = 0; i < bitset_words; i++)
+         printf("%08x", bd[b].livein[i]);
+      printf(", liveout = 0x");
+      for (int i = 0; i < bitset_words; i++)
+         printf("%08x", bd[b].liveout[i]);
+      printf(",\n       copy   = 0x");
+      for (int i = 0; i < bitset_words; i++)
+         printf("%08x", bd[b].copy[i]);
+      printf(", kill    = 0x");
+      for (int i = 0; i < bitset_words; i++)
+         printf("%08x", bd[b].kill[i]);
+      printf("\n");
+   }
 }
 
 bool
 fs_visitor::try_copy_propagate(fs_inst *inst, int arg, acp_entry *entry)
 {
+   if (entry->src.file == IMM)
+      return false;
+
    if (inst->src[arg].file != entry->dst.file ||
        inst->src[arg].reg != entry->dst.reg ||
        inst->src[arg].reg_offset != entry->dst.reg_offset) {
@@ -48,13 +293,18 @@ fs_visitor::try_copy_propagate(fs_inst *inst, int arg, acp_entry *entry)
 
    bool has_source_modifiers = entry->src.abs || entry->src.negate;
 
-   if (intel->gen == 6 && inst->is_math() &&
-       (has_source_modifiers || entry->src.file == UNIFORM))
+   if ((has_source_modifiers || entry->src.file == UNIFORM ||
+        entry->src.smear != -1) && !can_do_source_mods(inst))
+      return false;
+
+   if (has_source_modifiers && entry->dst.type != inst->src[arg].type)
       return false;
 
    inst->src[arg].file = entry->src.file;
    inst->src[arg].reg = entry->src.reg;
    inst->src[arg].reg_offset = entry->src.reg_offset;
+   if (entry->src.smear != -1)
+      inst->src[arg].smear = entry->src.smear;
 
    if (!inst->src[arg].abs) {
       inst->src[arg].abs = entry->src.abs;
@@ -64,79 +314,190 @@ fs_visitor::try_copy_propagate(fs_inst *inst, int arg, acp_entry *entry)
    return true;
 }
 
-/** @file brw_fs_copy_propagation.cpp
- *
- * Support for local copy propagation by walking the list of instructions
- * and maintaining the ACP table of available copies for propagation.
- *
- * See Muchnik's Advanced Compiler Design and Implementation, section
- * 12.5 (p356).
- */
 
+bool
+fs_visitor::try_constant_propagate(fs_inst *inst, acp_entry *entry)
+{
+   bool progress = false;
+
+   if (entry->src.file != IMM)
+      return false;
+
+   for (int i = 2; i >= 0; i--) {
+      if (inst->src[i].file != entry->dst.file ||
+          inst->src[i].reg != entry->dst.reg ||
+          inst->src[i].reg_offset != entry->dst.reg_offset)
+         continue;
+
+      /* Don't bother with cases that should have been taken care of by the
+       * GLSL compiler's constant folding pass.
+       */
+      if (inst->src[i].negate || inst->src[i].abs)
+         continue;
+
+      switch (inst->opcode) {
+      case BRW_OPCODE_MOV:
+         inst->src[i] = entry->src;
+         progress = true;
+         break;
+
+      case BRW_OPCODE_MACH:
+      case BRW_OPCODE_MUL:
+      case BRW_OPCODE_ADD:
+         if (i == 1) {
+            inst->src[i] = entry->src;
+            progress = true;
+         } else if (i == 0 && inst->src[1].file != IMM) {
+            /* Fit this constant in by commuting the operands.
+             * Exception: we can't do this for 32-bit integer MUL/MACH
+             * because it's asymmetric.
+             */
+            if ((inst->opcode == BRW_OPCODE_MUL ||
+                 inst->opcode == BRW_OPCODE_MACH) &&
+                (inst->src[1].type == BRW_REGISTER_TYPE_D ||
+                 inst->src[1].type == BRW_REGISTER_TYPE_UD))
+               break;
+            inst->src[0] = inst->src[1];
+            inst->src[1] = entry->src;
+            progress = true;
+         }
+         break;
+
+      case BRW_OPCODE_CMP:
+      case BRW_OPCODE_IF:
+         if (i == 1) {
+            inst->src[i] = entry->src;
+            progress = true;
+         } else if (i == 0 && inst->src[1].file != IMM) {
+            uint32_t new_cmod;
+
+            new_cmod = brw_swap_cmod(inst->conditional_mod);
+            if (new_cmod != ~0u) {
+               /* Fit this constant in by swapping the operands and
+                * flipping the test
+                */
+               inst->src[0] = inst->src[1];
+               inst->src[1] = entry->src;
+               inst->conditional_mod = new_cmod;
+               progress = true;
+            }
+         }
+         break;
+
+      case BRW_OPCODE_SEL:
+         if (i == 1) {
+            inst->src[i] = entry->src;
+            progress = true;
+         } else if (i == 0 && inst->src[1].file != IMM) {
+            inst->src[0] = inst->src[1];
+            inst->src[1] = entry->src;
+
+            /* If this was predicated, flipping operands means
+             * we also need to flip the predicate.
+             */
+            if (inst->conditional_mod == BRW_CONDITIONAL_NONE) {
+               inst->predicate_inverse =
+                  !inst->predicate_inverse;
+            }
+            progress = true;
+         }
+         break;
+
+      case SHADER_OPCODE_RCP:
+         /* The hardware doesn't do math on immediate values
+          * (because why are you doing that, seriously?), but
+          * the correct answer is to just constant fold it
+          * anyway.
+          */
+         assert(i == 0);
+         if (inst->src[0].imm.f != 0.0f) {
+            inst->opcode = BRW_OPCODE_MOV;
+            inst->src[0] = entry->src;
+            inst->src[0].imm.f = 1.0f / inst->src[0].imm.f;
+            progress = true;
+         }
+         break;
+
+      case FS_OPCODE_UNIFORM_PULL_CONSTANT_LOAD:
+         inst->src[i] = entry->src;
+         progress = true;
+         break;
+
+      default:
+         break;
+      }
+   }
+
+   return progress;
+}
 /* Walks a basic block and does copy propagation on it using the acp
  * list.
  */
 bool
-fs_visitor::opt_copy_propagate_local(void *mem_ctx,
-                                    fs_bblock *block, exec_list *acp)
+fs_visitor::opt_copy_propagate_local(void *mem_ctx, bblock_t *block,
+                                     exec_list *acp)
 {
    bool progress = false;
 
-   for (fs_inst *inst = block->start;
+   for (fs_inst *inst = (fs_inst *)block->start;
        inst != block->end->next;
        inst = (fs_inst *)inst->next) {
 
       /* Try propagating into this instruction. */
-      foreach_list(entry_node, acp) {
-        acp_entry *entry = (acp_entry *)entry_node;
+      for (int i = 0; i < 3; i++) {
+         if (inst->src[i].file != GRF)
+            continue;
 
-        for (int i = 0; i < 3; i++) {
-           if (try_copy_propagate(inst, i, entry))
-              progress = true;
-        }
+         foreach_list(entry_node, &acp[inst->src[i].reg % ACP_HASH_SIZE]) {
+            acp_entry *entry = (acp_entry *)entry_node;
+
+            if (try_constant_propagate(inst, entry))
+               progress = true;
+
+            if (try_copy_propagate(inst, i, entry))
+               progress = true;
+         }
       }
 
       /* kill the destination from the ACP */
       if (inst->dst.file == GRF) {
-        int start_offset = inst->dst.reg_offset;
-        int end_offset = start_offset + inst->regs_written();
-
-        foreach_list_safe(entry_node, acp) {
+        foreach_list_safe(entry_node, &acp[inst->dst.reg % ACP_HASH_SIZE]) {
            acp_entry *entry = (acp_entry *)entry_node;
 
-           if (entry->dst.file == GRF &&
-               entry->dst.reg == inst->dst.reg &&
-               entry->dst.reg_offset >= start_offset &&
-               entry->dst.reg_offset < end_offset) {
-              entry->remove();
-              continue;
-           }
-           if (entry->src.file == GRF &&
-               entry->src.reg == inst->dst.reg &&
-               entry->src.reg_offset >= start_offset &&
-               entry->src.reg_offset < end_offset) {
+           if (inst->overwrites_reg(entry->dst)) {
               entry->remove();
            }
         }
+
+         /* Oops, we only have the chaining hash based on the destination, not
+          * the source, so walk across the entire table.
+          */
+         for (int i = 0; i < ACP_HASH_SIZE; i++) {
+            foreach_list_safe(entry_node, &acp[i]) {
+               acp_entry *entry = (acp_entry *)entry_node;
+               if (inst->overwrites_reg(entry->src))
+                  entry->remove();
+            }
+        }
       }
 
-      /* If this instruction is a raw copy, add it to the ACP. */
+      /* If this instruction's source could potentially be folded into the
+       * operand of another instruction, add it to the ACP.
+       */
       if (inst->opcode == BRW_OPCODE_MOV &&
          inst->dst.file == GRF &&
          ((inst->src[0].file == GRF &&
            (inst->src[0].reg != inst->dst.reg ||
             inst->src[0].reg_offset != inst->dst.reg_offset)) ||
-          inst->src[0].file == UNIFORM) &&
+           inst->src[0].file == UNIFORM ||
+           inst->src[0].file == IMM) &&
          inst->src[0].type == inst->dst.type &&
          !inst->saturate &&
-         !inst->predicated &&
-         !inst->force_uncompressed &&
-         !inst->force_sechalf &&
-         inst->src[0].smear == -1) {
+         !inst->is_partial_write()) {
         acp_entry *entry = ralloc(mem_ctx, acp_entry);
         entry->dst = inst->dst;
         entry->src = inst->src[0];
-        acp->push_tail(entry);
+        acp[entry->dst.reg % ACP_HASH_SIZE].push_tail(entry);
       }
    }
 
@@ -148,17 +509,47 @@ fs_visitor::opt_copy_propagate()
 {
    bool progress = false;
    void *mem_ctx = ralloc_context(this->mem_ctx);
+   cfg_t cfg(this);
+   exec_list *out_acp[cfg.num_blocks];
+   for (int i = 0; i < cfg.num_blocks; i++)
+      out_acp[i] = new exec_list [ACP_HASH_SIZE];
 
-   fs_cfg cfg(this);
+   /* First, walk through each block doing local copy propagation and getting
+    * the set of copies available at the end of the block.
+    */
+   for (int b = 0; b < cfg.num_blocks; b++) {
+      bblock_t *block = cfg.blocks[b];
+
+      progress = opt_copy_propagate_local(mem_ctx, block,
+                                          out_acp[b]) || progress;
+   }
+
+   /* Do dataflow analysis for those available copies. */
+   fs_copy_prop_dataflow dataflow(mem_ctx, &cfg, out_acp);
 
+   /* Next, re-run local copy propagation, this time with the set of copies
+    * provided by the dataflow analysis available at the start of a block.
+    */
    for (int b = 0; b < cfg.num_blocks; b++) {
-      fs_bblock *block = cfg.blocks[b];
-      exec_list acp;
+      bblock_t *block = cfg.blocks[b];
+      exec_list in_acp[ACP_HASH_SIZE];
 
-      progress = opt_copy_propagate_local(mem_ctx, block, &acp) || progress;
+      for (int i = 0; i < dataflow.num_acp; i++) {
+         if (BITSET_TEST(dataflow.bd[b].livein, i)) {
+            struct acp_entry *entry = dataflow.acp[i];
+            in_acp[entry->dst.reg % ACP_HASH_SIZE].push_tail(entry);
+         }
+      }
+
+      progress = opt_copy_propagate_local(mem_ctx, block, in_acp) || progress;
    }
 
+   for (int i = 0; i < cfg.num_blocks; i++)
+      delete [] out_acp[i];
    ralloc_free(mem_ctx);
 
+   if (progress)
+      live_intervals_valid = false;
+
    return progress;
 }