vk: Add four unit tests for our lock-free data-structures
[mesa.git] / src / mesa / drivers / dri / i965 / brw_fs_live_variables.cpp
index 63af1480d5666dc3a04e5f1bf133658333590640..502161d5128860e10b7102ef17bd9f188012be5a 100644 (file)
 
 using namespace brw;
 
+#define MAX_INSTRUCTION (1 << 30)
+
 /** @file brw_fs_live_variables.cpp
  *
- * Support for computing at the basic block level which variables
- * (virtual GRFs in our case) are live at entry and exit.
+ * Support for calculating liveness information about virtual GRFs.
+ *
+ * This produces a live interval for each whole virtual GRF.  We could
+ * choose to expose per-component live intervals for VGRFs of size > 1,
+ * but we currently do not.  It is easier for the consumers of this
+ * information to work with whole VGRFs.
+ *
+ * However, we internally track use/def information at the per-component
+ * (reg_offset) level for greater accuracy.  Large VGRFs may be accessed
+ * piecemeal over many (possibly non-adjacent) instructions.  In this case,
+ * examining a single instruction is insufficient to decide whether a whole
+ * VGRF is ultimately used or defined.  Tracking individual components
+ * allows us to easily assemble this information.
  *
- * See Muchnik's Advanced Compiler Design and Implementation, section
+ * See Muchnick's Advanced Compiler Design and Implementation, section
  * 14.1 (p444).
  */
 
+void
+fs_live_variables::setup_one_read(struct block_data *bd, fs_inst *inst,
+                                  int ip, const fs_reg &reg)
+{
+   int var = var_from_reg(reg);
+   assert(var < num_vars);
+
+   /* In most cases, a register can be written over safely by the
+    * same instruction that is its last use.  For a single
+    * instruction, the sources are dereferenced before writing of the
+    * destination starts (naturally).  This gets more complicated for
+    * simd16, because the instruction:
+    *
+    * add(16)      g4<1>F      g4<8,8,1>F   g6<8,8,1>F
+    *
+    * is actually decoded in hardware as:
+    *
+    * add(8)       g4<1>F      g4<8,8,1>F   g6<8,8,1>F
+    * add(8)       g5<1>F      g5<8,8,1>F   g7<8,8,1>F
+    *
+    * Which is safe.  However, if we have uniform accesses
+    * happening, we get into trouble:
+    *
+    * add(8)       g4<1>F      g4<0,1,0>F   g6<8,8,1>F
+    * add(8)       g5<1>F      g4<0,1,0>F   g7<8,8,1>F
+    *
+    * Now our destination for the first instruction overwrote the
+    * second instruction's src0, and we get garbage for those 8
+    * pixels.  There's a similar issue for the pre-gen6
+    * pixel_x/pixel_y, which are registers of 16-bit values and thus
+    * would get stomped by the first decode as well.
+    */
+   int end_ip = ip;
+   if (inst->exec_size == 16 && (reg.stride == 0 ||
+                                 reg.type == BRW_REGISTER_TYPE_UW ||
+                                 reg.type == BRW_REGISTER_TYPE_W ||
+                                 reg.type == BRW_REGISTER_TYPE_UB ||
+                                 reg.type == BRW_REGISTER_TYPE_B)) {
+      end_ip++;
+   }
+
+   start[var] = MIN2(start[var], ip);
+   end[var] = MAX2(end[var], end_ip);
+
+   /* The use[] bitset marks when the block makes use of a variable (VGRF
+    * channel) without having completely defined that variable within the
+    * block.
+    */
+   if (!BITSET_TEST(bd->def, var))
+      BITSET_SET(bd->use, var);
+}
+
+void
+fs_live_variables::setup_one_write(struct block_data *bd, fs_inst *inst,
+                                   int ip, const fs_reg &reg)
+{
+   int var = var_from_reg(reg);
+   assert(var < num_vars);
+
+   start[var] = MIN2(start[var], ip);
+   end[var] = MAX2(end[var], ip);
+
+   /* The def[] bitset marks when an initialization in a block completely
+    * screens off previous updates of that variable (VGRF channel).
+    */
+   if (inst->dst.file == GRF && !inst->is_partial_write()) {
+      if (!BITSET_TEST(bd->use, var))
+         BITSET_SET(bd->def, var);
+   }
+}
+
 /**
  * Sets up the use[] and def[] bitsets.
  *
  * The basic-block-level live variable analysis needs to know which
  * variables get used before they're completely defined, and which
  * variables are completely defined before they're used.
+ *
+ * These are tracked at the per-component level, rather than whole VGRFs.
  */
 void
 fs_live_variables::setup_def_use()
 {
    int ip = 0;
 
-   for (int b = 0; b < cfg->num_blocks; b++) {
-      bblock_t *block = cfg->blocks[b];
-
+   foreach_block (block, cfg) {
       assert(ip == block->start_ip);
-      if (b > 0)
-        assert(cfg->blocks[b - 1]->end_ip == ip - 1);
+      if (block->num > 0)
+        assert(cfg->blocks[block->num - 1]->end_ip == ip - 1);
 
-      for (fs_inst *inst = (fs_inst *)block->start;
-          inst != block->end->next;
-          inst = (fs_inst *)inst->next) {
+      struct block_data *bd = &block_data[block->num];
 
+      foreach_inst_in_block(fs_inst, inst, block) {
         /* Set use[] for this instruction */
-        for (unsigned int i = 0; i < 3; i++) {
-           if (inst->src[i].file == GRF) {
-              int reg = inst->src[i].reg;
+        for (unsigned int i = 0; i < inst->sources; i++) {
+            fs_reg reg = inst->src[i];
 
-              if (!BITSET_TEST(bd[b].def, reg))
-                 BITSET_SET(bd[b].use, reg);
-           }
-        }
+            if (reg.file != GRF)
+               continue;
 
-        /* Check for unconditional writes to whole registers. These
-         * are the things that screen off preceding definitions of a
-         * variable, and thus qualify for being in def[].
-         */
-        if (inst->dst.file == GRF &&
-            inst->regs_written() == v->virtual_grf_sizes[inst->dst.reg] &&
-            !inst->predicate &&
-            !inst->force_uncompressed &&
-            !inst->force_sechalf) {
-           int reg = inst->dst.reg;
-            if (!BITSET_TEST(bd[b].use, reg))
-               BITSET_SET(bd[b].def, reg);
+            for (int j = 0; j < inst->regs_read(i); j++) {
+               setup_one_read(bd, inst, ip, reg);
+               reg.reg_offset++;
+            }
         }
+         if (inst->reads_flag()) {
+            /* The vertical combination predicates read f0.0 and f0.1. */
+            if (inst->predicate == BRW_PREDICATE_ALIGN1_ANYV ||
+                inst->predicate == BRW_PREDICATE_ALIGN1_ALLV) {
+               assert(inst->flag_subreg == 0);
+               if (!BITSET_TEST(bd->flag_def, 1)) {
+                  BITSET_SET(bd->flag_use, 1);
+               }
+            }
+            if (!BITSET_TEST(bd->flag_def, inst->flag_subreg)) {
+               BITSET_SET(bd->flag_use, inst->flag_subreg);
+            }
+         }
+
+         /* Set def[] for this instruction */
+         if (inst->dst.file == GRF) {
+            fs_reg reg = inst->dst;
+            for (int j = 0; j < inst->regs_written; j++) {
+               setup_one_write(bd, inst, ip, reg);
+               reg.reg_offset++;
+            }
+        }
+         if (inst->writes_flag()) {
+            if (!BITSET_TEST(bd->flag_use, inst->flag_subreg)) {
+               BITSET_SET(bd->flag_def, inst->flag_subreg);
+            }
+         }
 
         ip++;
       }
@@ -105,54 +204,120 @@ fs_live_variables::compute_live_variables()
    while (cont) {
       cont = false;
 
-      for (int b = 0; b < cfg->num_blocks; b++) {
+      foreach_block (block, cfg) {
+         struct block_data *bd = &block_data[block->num];
+
         /* Update livein */
         for (int i = 0; i < bitset_words; i++) {
-            BITSET_WORD new_livein = (bd[b].use[i] |
-                                      (bd[b].liveout[i] & ~bd[b].def[i]));
-           if (new_livein & ~bd[b].livein[i]) {
-               bd[b].livein[i] |= new_livein;
+            BITSET_WORD new_livein = (bd->use[i] |
+                                      (bd->liveout[i] &
+                                       ~bd->def[i]));
+           if (new_livein & ~bd->livein[i]) {
+               bd->livein[i] |= new_livein;
                cont = true;
            }
         }
+         BITSET_WORD new_livein = (bd->flag_use[0] |
+                                   (bd->flag_liveout[0] &
+                                    ~bd->flag_def[0]));
+         if (new_livein & ~bd->flag_livein[0]) {
+            bd->flag_livein[0] |= new_livein;
+            cont = true;
+         }
 
         /* Update liveout */
-        foreach_list(block_node, &cfg->blocks[b]->children) {
-           bblock_link *link = (bblock_link *)block_node;
-           bblock_t *block = link->block;
+        foreach_list_typed(bblock_link, child_link, link, &block->children) {
+            struct block_data *child_bd = &block_data[child_link->block->num];
 
            for (int i = 0; i < bitset_words; i++) {
-               BITSET_WORD new_liveout = (bd[block->block_num].livein[i] &
-                                          ~bd[b].liveout[i]);
+               BITSET_WORD new_liveout = (child_bd->livein[i] &
+                                          ~bd->liveout[i]);
                if (new_liveout) {
-                  bd[b].liveout[i] |= new_liveout;
+                  bd->liveout[i] |= new_liveout;
                   cont = true;
                }
            }
+            BITSET_WORD new_liveout = (child_bd->flag_livein[0] &
+                                       ~bd->flag_liveout[0]);
+            if (new_liveout) {
+               bd->flag_liveout[0] |= new_liveout;
+               cont = true;
+            }
         }
       }
    }
 }
 
-fs_live_variables::fs_live_variables(fs_visitor *v, cfg_t *cfg)
+/**
+ * Extend the start/end ranges for each variable to account for the
+ * new information calculated from control flow.
+ */
+void
+fs_live_variables::compute_start_end()
+{
+   foreach_block (block, cfg) {
+      struct block_data *bd = &block_data[block->num];
+
+      for (int i = 0; i < num_vars; i++) {
+        if (BITSET_TEST(bd->livein, i)) {
+           start[i] = MIN2(start[i], block->start_ip);
+           end[i] = MAX2(end[i], block->start_ip);
+        }
+
+        if (BITSET_TEST(bd->liveout, i)) {
+           start[i] = MIN2(start[i], block->end_ip);
+           end[i] = MAX2(end[i], block->end_ip);
+        }
+
+      }
+   }
+}
+
+fs_live_variables::fs_live_variables(fs_visitor *v, const cfg_t *cfg)
    : v(v), cfg(cfg)
 {
-   mem_ctx = ralloc_context(cfg->mem_ctx);
+   mem_ctx = ralloc_context(NULL);
+
+   num_vgrfs = v->alloc.count;
+   num_vars = 0;
+   var_from_vgrf = rzalloc_array(mem_ctx, int, num_vgrfs);
+   for (int i = 0; i < num_vgrfs; i++) {
+      var_from_vgrf[i] = num_vars;
+      num_vars += v->alloc.sizes[i];
+   }
 
-   num_vars = v->virtual_grf_count;
-   bd = rzalloc_array(mem_ctx, struct block_data, cfg->num_blocks);
+   vgrf_from_var = rzalloc_array(mem_ctx, int, num_vars);
+   for (int i = 0; i < num_vgrfs; i++) {
+      for (unsigned j = 0; j < v->alloc.sizes[i]; j++) {
+         vgrf_from_var[var_from_vgrf[i] + j] = i;
+      }
+   }
+
+   start = ralloc_array(mem_ctx, int, num_vars);
+   end = rzalloc_array(mem_ctx, int, num_vars);
+   for (int i = 0; i < num_vars; i++) {
+      start[i] = MAX_INSTRUCTION;
+      end[i] = -1;
+   }
+
+   block_data= rzalloc_array(mem_ctx, struct block_data, cfg->num_blocks);
 
-   bitset_words = (ALIGN(v->virtual_grf_count, BITSET_WORDBITS) /
-                   BITSET_WORDBITS);
+   bitset_words = BITSET_WORDS(num_vars);
    for (int i = 0; i < cfg->num_blocks; i++) {
-      bd[i].def = rzalloc_array(mem_ctx, BITSET_WORD, bitset_words);
-      bd[i].use = rzalloc_array(mem_ctx, BITSET_WORD, bitset_words);
-      bd[i].livein = rzalloc_array(mem_ctx, BITSET_WORD, bitset_words);
-      bd[i].liveout = rzalloc_array(mem_ctx, BITSET_WORD, bitset_words);
+      block_data[i].def = rzalloc_array(mem_ctx, BITSET_WORD, bitset_words);
+      block_data[i].use = rzalloc_array(mem_ctx, BITSET_WORD, bitset_words);
+      block_data[i].livein = rzalloc_array(mem_ctx, BITSET_WORD, bitset_words);
+      block_data[i].liveout = rzalloc_array(mem_ctx, BITSET_WORD, bitset_words);
+
+      block_data[i].flag_def[0] = 0;
+      block_data[i].flag_use[0] = 0;
+      block_data[i].flag_livein[0] = 0;
+      block_data[i].flag_liveout[0] = 0;
    }
 
    setup_def_use();
    compute_live_variables();
+   compute_start_end();
 }
 
 fs_live_variables::~fs_live_variables()
@@ -160,144 +325,58 @@ fs_live_variables::~fs_live_variables()
    ralloc_free(mem_ctx);
 }
 
-#define MAX_INSTRUCTION (1 << 30)
+void
+fs_visitor::invalidate_live_intervals()
+{
+   ralloc_free(live_intervals);
+   live_intervals = NULL;
+}
 
+/**
+ * Compute the live intervals for each virtual GRF.
+ *
+ * This uses the per-component use/def data, but combines it to produce
+ * information about whole VGRFs.
+ */
 void
 fs_visitor::calculate_live_intervals()
 {
-   int num_vars = this->virtual_grf_count;
-
-   if (this->live_intervals_valid)
+   if (this->live_intervals)
       return;
 
-   int *def = ralloc_array(mem_ctx, int, num_vars);
-   int *use = ralloc_array(mem_ctx, int, num_vars);
-   ralloc_free(this->virtual_grf_def);
-   ralloc_free(this->virtual_grf_use);
-   this->virtual_grf_def = def;
-   this->virtual_grf_use = use;
+   int num_vgrfs = this->alloc.count;
+   ralloc_free(this->virtual_grf_start);
+   ralloc_free(this->virtual_grf_end);
+   virtual_grf_start = ralloc_array(mem_ctx, int, num_vgrfs);
+   virtual_grf_end = ralloc_array(mem_ctx, int, num_vgrfs);
 
-   for (int i = 0; i < num_vars; i++) {
-      def[i] = MAX_INSTRUCTION;
-      use[i] = -1;
+   for (int i = 0; i < num_vgrfs; i++) {
+      virtual_grf_start[i] = MAX_INSTRUCTION;
+      virtual_grf_end[i] = -1;
    }
 
-   /* Start by setting up the intervals with no knowledge of control
-    * flow.
-    */
-   int ip = 0;
-   foreach_list(node, &this->instructions) {
-      fs_inst *inst = (fs_inst *)node;
-
-      for (unsigned int i = 0; i < 3; i++) {
-        if (inst->src[i].file == GRF) {
-           int reg = inst->src[i].reg;
-
-           use[reg] = ip;
-
-            /* In most cases, a register can be written over safely by the
-             * same instruction that is its last use.  For a single
-             * instruction, the sources are dereferenced before writing of the
-             * destination starts (naturally).  This gets more complicated for
-             * simd16, because the instruction:
-             *
-             * mov(16)      g4<1>F      g4<8,8,1>F   g6<8,8,1>F
-             *
-             * is actually decoded in hardware as:
-             *
-             * mov(8)       g4<1>F      g4<8,8,1>F   g6<8,8,1>F
-             * mov(8)       g5<1>F      g5<8,8,1>F   g7<8,8,1>F
-             *
-             * Which is safe.  However, if we have uniform accesses
-             * happening, we get into trouble:
-             *
-             * mov(8)       g4<1>F      g4<0,1,0>F   g6<8,8,1>F
-             * mov(8)       g5<1>F      g4<0,1,0>F   g7<8,8,1>F
-             *
-             * Now our destination for the first instruction overwrote the
-             * second instruction's src0, and we get garbage for those 8
-             * pixels.  There's a similar issue for the pre-gen6
-             * pixel_x/pixel_y, which are registers of 16-bit values and thus
-             * would get stomped by the first decode as well.
-             */
-            if (dispatch_width == 16 && (inst->src[i].smear ||
-                                         (this->pixel_x.reg == reg ||
-                                          this->pixel_y.reg == reg))) {
-               use[reg]++;
-            }
-        }
-      }
-
-      if (inst->dst.file == GRF) {
-         int reg = inst->dst.reg;
-
-         def[reg] = MIN2(def[reg], ip);
-      }
-
-      ip++;
-   }
+   this->live_intervals = new(mem_ctx) fs_live_variables(this, cfg);
 
-   /* Now, extend those intervals using our analysis of control flow. */
-   cfg_t cfg(this);
-   fs_live_variables livevars(this, &cfg);
-
-   for (int b = 0; b < cfg.num_blocks; b++) {
-      for (int i = 0; i < num_vars; i++) {
-        if (BITSET_TEST(livevars.bd[b].livein, i)) {
-           def[i] = MIN2(def[i], cfg.blocks[b]->start_ip);
-           use[i] = MAX2(use[i], cfg.blocks[b]->start_ip);
-        }
-
-        if (BITSET_TEST(livevars.bd[b].liveout, i)) {
-           def[i] = MIN2(def[i], cfg.blocks[b]->end_ip);
-           use[i] = MAX2(use[i], cfg.blocks[b]->end_ip);
-        }
-      }
+   /* Merge the per-component live ranges to whole VGRF live ranges. */
+   for (int i = 0; i < live_intervals->num_vars; i++) {
+      int vgrf = live_intervals->vgrf_from_var[i];
+      virtual_grf_start[vgrf] = MIN2(virtual_grf_start[vgrf],
+                                     live_intervals->start[i]);
+      virtual_grf_end[vgrf] = MAX2(virtual_grf_end[vgrf],
+                                   live_intervals->end[i]);
    }
+}
 
-   this->live_intervals_valid = true;
-
-   /* Note in the non-control-flow code above, that we only take def[] as the
-    * first store, and use[] as the last use.  We use this in dead code
-    * elimination, to determine when a store never gets used.  However, we
-    * also use these arrays to answer the virtual_grf_interferes() question
-    * (live interval analysis), which is used for register coalescing and
-    * register allocation.
-    *
-    * So, there's a conflict over what the array should mean: if use[]
-    * considers a def after the last use, then the dead code elimination pass
-    * never does anything (and it's an important pass!).  But if we don't
-    * include dead code, then virtual_grf_interferes() lies and we'll do
-    * horrible things like coalesce the register that is dead-code-written
-    * into another register that was live across the dead write (causing the
-    * use of the second register to take the dead write's source value instead
-    * of the coalesced MOV's source value).
-    *
-    * To resolve the conflict, immediately after calculating live intervals,
-    * detect dead code, nuke it, and if we changed anything, calculate again
-    * before returning to the caller.  Now we happen to produce def[] and
-    * use[] arrays that will work for virtual_grf_interferes().
-    */
-   if (dead_code_eliminate())
-      calculate_live_intervals();
+bool
+fs_live_variables::vars_interfere(int a, int b)
+{
+   return !(end[b] <= start[a] ||
+            end[a] <= start[b]);
 }
 
 bool
 fs_visitor::virtual_grf_interferes(int a, int b)
 {
-   int a_def = this->virtual_grf_def[a], a_use = this->virtual_grf_use[a];
-   int b_def = this->virtual_grf_def[b], b_use = this->virtual_grf_use[b];
-
-   /* If there's dead code (def but not use), it would break our test
-    * unless we consider it used.
-    */
-   if ((a_use == -1 && a_def != MAX_INSTRUCTION) ||
-       (b_use == -1 && b_def != MAX_INSTRUCTION)) {
-      return true;
-   }
-
-   int start = MAX2(a_def, b_def);
-   int end = MIN2(a_use, b_use);
-
-   return start < end;
+   return !(virtual_grf_end[a] <= virtual_grf_start[b] ||
+            virtual_grf_end[b] <= virtual_grf_start[a]);
 }