i965/eu: Take into account the target cache argument in brw_set_dp_read_message.
[mesa.git] / src / mesa / drivers / dri / i965 / gen7_l3_state.c
index ac4c93b1888fe30924b05ff8c57c9d4ff1bf4c94..49b59040b1cdae1a2b0d843a81387da6f39e79be 100644 (file)
@@ -59,7 +59,9 @@ struct brw_l3_config {
 };
 
 /**
- * IVB/HSW validated L3 configurations.
+ * IVB/HSW validated L3 configurations.  The first entry will be used as
+ * default by gen7_restore_default_l3_config(), otherwise the ordering is
+ * unimportant.
  */
 static const struct brw_l3_config ivb_l3_configs[] = {
    /* SLM URB ALL DC  RO  IS   C   T */
@@ -81,7 +83,7 @@ static const struct brw_l3_config ivb_l3_configs[] = {
 };
 
 /**
- * VLV validated L3 configurations.
+ * VLV validated L3 configurations.  \sa ivb_l3_configs.
  */
 static const struct brw_l3_config vlv_l3_configs[] = {
    /* SLM URB ALL DC  RO  IS   C   T */
@@ -97,7 +99,7 @@ static const struct brw_l3_config vlv_l3_configs[] = {
 };
 
 /**
- * BDW validated L3 configurations.
+ * BDW validated L3 configurations.  \sa ivb_l3_configs.
  */
 static const struct brw_l3_config bdw_l3_configs[] = {
    /* SLM URB ALL DC  RO  IS   C   T */
@@ -113,7 +115,7 @@ static const struct brw_l3_config bdw_l3_configs[] = {
 };
 
 /**
- * CHV/SKL validated L3 configurations.
+ * CHV/SKL validated L3 configurations.  \sa ivb_l3_configs.
  */
 static const struct brw_l3_config chv_l3_configs[] = {
    /* SLM URB ALL DC  RO  IS   C   T */
@@ -165,3 +167,431 @@ get_l3_way_size(const struct brw_device_info *devinfo)
    else
       return 8 * devinfo->num_slices;
 }
+
+/**
+ * L3 configuration represented as a vector of weights giving the desired
+ * relative size of each partition.  The scale is arbitrary, only the ratios
+ * between weights will have an influence on the selection of the closest L3
+ * configuration.
+ */
+struct brw_l3_weights {
+   float w[NUM_L3P];
+};
+
+/**
+ * L1-normalize a vector of L3 partition weights.
+ */
+static struct brw_l3_weights
+norm_l3_weights(struct brw_l3_weights w)
+{
+   float sz = 0;
+
+   for (unsigned i = 0; i < NUM_L3P; i++)
+      sz += w.w[i];
+
+   for (unsigned i = 0; i < NUM_L3P; i++)
+      w.w[i] /= sz;
+
+   return w;
+}
+
+/**
+ * Get the relative partition weights of the specified L3 configuration.
+ */
+static struct brw_l3_weights
+get_config_l3_weights(const struct brw_l3_config *cfg)
+{
+   if (cfg) {
+      struct brw_l3_weights w;
+
+      for (unsigned i = 0; i < NUM_L3P; i++)
+         w.w[i] = cfg->n[i];
+
+      return norm_l3_weights(w);
+   } else {
+      const struct brw_l3_weights w = { { 0 } };
+      return w;
+   }
+}
+
+/**
+ * Distance between two L3 configurations represented as vectors of weights.
+ * Usually just the L1 metric except when the two configurations are
+ * considered incompatible in which case the distance will be infinite.  Note
+ * that the compatibility condition is asymmetric -- They will be considered
+ * incompatible whenever the reference configuration \p w0 requires SLM, DC,
+ * or URB but \p w1 doesn't provide it.
+ */
+static float
+diff_l3_weights(struct brw_l3_weights w0, struct brw_l3_weights w1)
+{
+   if ((w0.w[L3P_SLM] && !w1.w[L3P_SLM]) ||
+       (w0.w[L3P_DC] && !w1.w[L3P_DC] && !w1.w[L3P_ALL]) ||
+       (w0.w[L3P_URB] && !w1.w[L3P_URB])) {
+      return HUGE_VALF;
+
+   } else {
+      float dw = 0;
+
+      for (unsigned i = 0; i < NUM_L3P; i++)
+         dw += fabs(w0.w[i] - w1.w[i]);
+
+      return dw;
+   }
+}
+
+/**
+ * Return the closest validated L3 configuration for the specified device and
+ * weight vector.
+ */
+static const struct brw_l3_config *
+get_l3_config(const struct brw_device_info *devinfo, struct brw_l3_weights w0)
+{
+   const struct brw_l3_config *const cfgs = get_l3_configs(devinfo);
+   const struct brw_l3_config *cfg_best = NULL;
+   float dw_best = HUGE_VALF;
+
+   for (const struct brw_l3_config *cfg = cfgs; cfg->n[L3P_URB]; cfg++) {
+      const float dw = diff_l3_weights(w0, get_config_l3_weights(cfg));
+
+      if (dw < dw_best) {
+         cfg_best = cfg;
+         dw_best = dw;
+      }
+   }
+
+   return cfg_best;
+}
+
+/**
+ * Return a reasonable default L3 configuration for the specified device based
+ * on whether SLM and DC are required.  In the non-SLM non-DC case the result
+ * is intended to approximately resemble the hardware defaults.
+ */
+static struct brw_l3_weights
+get_default_l3_weights(const struct brw_device_info *devinfo,
+                       bool needs_dc, bool needs_slm)
+{
+   struct brw_l3_weights w = {{ 0 }};
+
+   w.w[L3P_SLM] = needs_slm;
+   w.w[L3P_URB] = 1.0;
+
+   if (devinfo->gen >= 8) {
+      w.w[L3P_ALL] = 1.0;
+   } else {
+      w.w[L3P_DC] = needs_dc ? 0.1 : 0;
+      w.w[L3P_RO] = devinfo->is_baytrail ? 0.5 : 1.0;
+   }
+
+   return norm_l3_weights(w);
+}
+
+/**
+ * Calculate the desired L3 partitioning based on the current state of the
+ * pipeline.  For now this simply returns the conservative defaults calculated
+ * by get_default_l3_weights(), but we could probably do better by gathering
+ * more statistics from the pipeline state (e.g. guess of expected URB usage
+ * and bound surfaces), or by using feed-back from performance counters.
+ */
+static struct brw_l3_weights
+get_pipeline_state_l3_weights(const struct brw_context *brw)
+{
+   const struct brw_stage_state *stage_states[] = {
+      [MESA_SHADER_VERTEX] = &brw->vs.base,
+      [MESA_SHADER_TESS_CTRL] = &brw->tcs.base,
+      [MESA_SHADER_TESS_EVAL] = &brw->tes.base,
+      [MESA_SHADER_GEOMETRY] = &brw->gs.base,
+      [MESA_SHADER_FRAGMENT] = &brw->wm.base,
+      [MESA_SHADER_COMPUTE] = &brw->cs.base
+   };
+   bool needs_dc = false, needs_slm = false;
+
+   for (unsigned i = 0; i < ARRAY_SIZE(stage_states); i++) {
+      const struct gl_shader_program *prog =
+         brw->ctx._Shader->CurrentProgram[stage_states[i]->stage];
+      const struct brw_stage_prog_data *prog_data = stage_states[i]->prog_data;
+
+      needs_dc |= (prog && prog->NumAtomicBuffers) ||
+         (prog_data && (prog_data->total_scratch || prog_data->nr_image_params));
+      needs_slm |= prog_data && prog_data->total_shared;
+   }
+
+   return get_default_l3_weights(brw->intelScreen->devinfo,
+                                 needs_dc, needs_slm);
+}
+
+/**
+ * Program the hardware to use the specified L3 configuration.
+ */
+static void
+setup_l3_config(struct brw_context *brw, const struct brw_l3_config *cfg)
+{
+   const bool has_dc = cfg->n[L3P_DC] || cfg->n[L3P_ALL];
+   const bool has_is = cfg->n[L3P_IS] || cfg->n[L3P_RO] || cfg->n[L3P_ALL];
+   const bool has_c = cfg->n[L3P_C] || cfg->n[L3P_RO] || cfg->n[L3P_ALL];
+   const bool has_t = cfg->n[L3P_T] || cfg->n[L3P_RO] || cfg->n[L3P_ALL];
+   const bool has_slm = cfg->n[L3P_SLM];
+
+   /* According to the hardware docs, the L3 partitioning can only be changed
+    * while the pipeline is completely drained and the caches are flushed,
+    * which involves a first PIPE_CONTROL flush which stalls the pipeline...
+    */
+   brw_emit_pipe_control_flush(brw,
+                               PIPE_CONTROL_DATA_CACHE_FLUSH |
+                               PIPE_CONTROL_NO_WRITE |
+                               PIPE_CONTROL_CS_STALL);
+
+   /* ...followed by a second pipelined PIPE_CONTROL that initiates
+    * invalidation of the relevant caches.  Note that because RO invalidation
+    * happens at the top of the pipeline (i.e. right away as the PIPE_CONTROL
+    * command is processed by the CS) we cannot combine it with the previous
+    * stalling flush as the hardware documentation suggests, because that
+    * would cause the CS to stall on previous rendering *after* RO
+    * invalidation and wouldn't prevent the RO caches from being polluted by
+    * concurrent rendering before the stall completes.  This intentionally
+    * doesn't implement the SKL+ hardware workaround suggesting to enable CS
+    * stall on PIPE_CONTROLs with the texture cache invalidation bit set for
+    * GPGPU workloads because the previous and subsequent PIPE_CONTROLs
+    * already guarantee that there is no concurrent GPGPU kernel execution
+    * (see SKL HSD 2132585).
+    */
+   brw_emit_pipe_control_flush(brw,
+                               PIPE_CONTROL_TEXTURE_CACHE_INVALIDATE |
+                               PIPE_CONTROL_CONST_CACHE_INVALIDATE |
+                               PIPE_CONTROL_INSTRUCTION_INVALIDATE |
+                               PIPE_CONTROL_STATE_CACHE_INVALIDATE |
+                               PIPE_CONTROL_NO_WRITE);
+
+   /* Now send a third stalling flush to make sure that invalidation is
+    * complete when the L3 configuration registers are modified.
+    */
+   brw_emit_pipe_control_flush(brw,
+                               PIPE_CONTROL_DATA_CACHE_FLUSH |
+                               PIPE_CONTROL_NO_WRITE |
+                               PIPE_CONTROL_CS_STALL);
+
+   if (brw->gen >= 8) {
+      assert(!cfg->n[L3P_IS] && !cfg->n[L3P_C] && !cfg->n[L3P_T]);
+
+      BEGIN_BATCH(3);
+      OUT_BATCH(MI_LOAD_REGISTER_IMM | (3 - 2));
+
+      /* Set up the L3 partitioning. */
+      OUT_BATCH(GEN8_L3CNTLREG);
+      OUT_BATCH((has_slm ? GEN8_L3CNTLREG_SLM_ENABLE : 0) |
+                SET_FIELD(cfg->n[L3P_URB], GEN8_L3CNTLREG_URB_ALLOC) |
+                SET_FIELD(cfg->n[L3P_RO], GEN8_L3CNTLREG_RO_ALLOC) |
+                SET_FIELD(cfg->n[L3P_DC], GEN8_L3CNTLREG_DC_ALLOC) |
+                SET_FIELD(cfg->n[L3P_ALL], GEN8_L3CNTLREG_ALL_ALLOC));
+
+      ADVANCE_BATCH();
+
+   } else {
+      assert(!cfg->n[L3P_ALL]);
+
+      /* When enabled SLM only uses a portion of the L3 on half of the banks,
+       * the matching space on the remaining banks has to be allocated to a
+       * client (URB for all validated configurations) set to the
+       * lower-bandwidth 2-bank address hashing mode.
+       */
+      const bool urb_low_bw = has_slm && !brw->is_baytrail;
+      assert(!urb_low_bw || cfg->n[L3P_URB] == cfg->n[L3P_SLM]);
+
+      /* Minimum number of ways that can be allocated to the URB. */
+      const unsigned n0_urb = (brw->is_baytrail ? 32 : 0);
+      assert(cfg->n[L3P_URB] >= n0_urb);
+
+      BEGIN_BATCH(7);
+      OUT_BATCH(MI_LOAD_REGISTER_IMM | (7 - 2));
+
+      /* Demote any clients with no ways assigned to LLC. */
+      OUT_BATCH(GEN7_L3SQCREG1);
+      OUT_BATCH((brw->is_haswell ? HSW_L3SQCREG1_SQGHPCI_DEFAULT :
+                 brw->is_baytrail ? VLV_L3SQCREG1_SQGHPCI_DEFAULT :
+                 IVB_L3SQCREG1_SQGHPCI_DEFAULT) |
+                (has_dc ? 0 : GEN7_L3SQCREG1_CONV_DC_UC) |
+                (has_is ? 0 : GEN7_L3SQCREG1_CONV_IS_UC) |
+                (has_c ? 0 : GEN7_L3SQCREG1_CONV_C_UC) |
+                (has_t ? 0 : GEN7_L3SQCREG1_CONV_T_UC));
+
+      /* Set up the L3 partitioning. */
+      OUT_BATCH(GEN7_L3CNTLREG2);
+      OUT_BATCH((has_slm ? GEN7_L3CNTLREG2_SLM_ENABLE : 0) |
+                SET_FIELD(cfg->n[L3P_URB] - n0_urb, GEN7_L3CNTLREG2_URB_ALLOC) |
+                (urb_low_bw ? GEN7_L3CNTLREG2_URB_LOW_BW : 0) |
+                SET_FIELD(cfg->n[L3P_ALL], GEN7_L3CNTLREG2_ALL_ALLOC) |
+                SET_FIELD(cfg->n[L3P_RO], GEN7_L3CNTLREG2_RO_ALLOC) |
+                SET_FIELD(cfg->n[L3P_DC], GEN7_L3CNTLREG2_DC_ALLOC));
+      OUT_BATCH(GEN7_L3CNTLREG3);
+      OUT_BATCH(SET_FIELD(cfg->n[L3P_IS], GEN7_L3CNTLREG3_IS_ALLOC) |
+                SET_FIELD(cfg->n[L3P_C], GEN7_L3CNTLREG3_C_ALLOC) |
+                SET_FIELD(cfg->n[L3P_T], GEN7_L3CNTLREG3_T_ALLOC));
+
+      ADVANCE_BATCH();
+
+      if (brw->is_haswell && brw->intelScreen->cmd_parser_version >= 4) {
+         /* Enable L3 atomics on HSW if we have a DC partition, otherwise keep
+          * them disabled to avoid crashing the system hard.
+          */
+         BEGIN_BATCH(5);
+         OUT_BATCH(MI_LOAD_REGISTER_IMM | (5 - 2));
+         OUT_BATCH(HSW_SCRATCH1);
+         OUT_BATCH(has_dc ? 0 : HSW_SCRATCH1_L3_ATOMIC_DISABLE);
+         OUT_BATCH(HSW_ROW_CHICKEN3);
+         OUT_BATCH(REG_MASK(HSW_ROW_CHICKEN3_L3_ATOMIC_DISABLE) |
+                   (has_dc ? 0 : HSW_ROW_CHICKEN3_L3_ATOMIC_DISABLE));
+         ADVANCE_BATCH();
+      }
+   }
+}
+
+/**
+ * Return the unit brw_context::urb::size is expressed in, in KB.  \sa
+ * brw_device_info::urb::size.
+ */
+static unsigned
+get_urb_size_scale(const struct brw_device_info *devinfo)
+{
+   return (devinfo->gen >= 8 ? devinfo->num_slices : 1);
+}
+
+/**
+ * Update the URB size in the context state for the specified L3
+ * configuration.
+ */
+static void
+update_urb_size(struct brw_context *brw, const struct brw_l3_config *cfg)
+{
+   const struct brw_device_info *devinfo = brw->intelScreen->devinfo;
+   /* From the SKL "L3 Allocation and Programming" documentation:
+    *
+    * "URB is limited to 1008KB due to programming restrictions.  This is not
+    * a restriction of the L3 implementation, but of the FF and other clients.
+    * Therefore, in a GT4 implementation it is possible for the programmed
+    * allocation of the L3 data array to provide 3*384KB=1152KB for URB, but
+    * only 1008KB of this will be used."
+    */
+   const unsigned max = (devinfo->gen == 9 ? 1008 : ~0);
+   const unsigned sz =
+      MIN2(max, cfg->n[L3P_URB] * get_l3_way_size(devinfo)) /
+      get_urb_size_scale(devinfo);
+
+   if (brw->urb.size != sz) {
+      brw->urb.size = sz;
+      brw->ctx.NewDriverState |= BRW_NEW_URB_SIZE;
+   }
+}
+
+/**
+ * Print out the specified L3 configuration.
+ */
+static void
+dump_l3_config(const struct brw_l3_config *cfg)
+{
+   fprintf(stderr, "SLM=%d URB=%d ALL=%d DC=%d RO=%d IS=%d C=%d T=%d\n",
+           cfg->n[L3P_SLM], cfg->n[L3P_URB], cfg->n[L3P_ALL],
+           cfg->n[L3P_DC], cfg->n[L3P_RO],
+           cfg->n[L3P_IS], cfg->n[L3P_C], cfg->n[L3P_T]);
+}
+
+static void
+emit_l3_state(struct brw_context *brw)
+{
+   const struct brw_l3_weights w = get_pipeline_state_l3_weights(brw);
+   const float dw = diff_l3_weights(w, get_config_l3_weights(brw->l3.config));
+   /* The distance between any two compatible weight vectors cannot exceed two
+    * due to the triangle inequality.
+    */
+   const float large_dw_threshold = 2.0;
+   /* Somewhat arbitrary, simply makes sure that there will be no repeated
+    * transitions to the same L3 configuration, could probably do better here.
+    */
+   const float small_dw_threshold = 0.5;
+   /* If we're emitting a new batch the caches should already be clean and the
+    * transition should be relatively cheap, so it shouldn't hurt much to use
+    * the smaller threshold.  Otherwise use the larger threshold so that we
+    * only reprogram the L3 mid-batch if the most recently programmed
+    * configuration is incompatible with the current pipeline state.
+    */
+   const float dw_threshold = (brw->ctx.NewDriverState & BRW_NEW_BATCH ?
+                               small_dw_threshold : large_dw_threshold);
+
+   if (dw > dw_threshold && brw->can_do_pipelined_register_writes) {
+      const struct brw_l3_config *const cfg =
+         get_l3_config(brw->intelScreen->devinfo, w);
+
+      setup_l3_config(brw, cfg);
+      update_urb_size(brw, cfg);
+      brw->l3.config = cfg;
+
+      if (unlikely(INTEL_DEBUG & DEBUG_L3)) {
+         fprintf(stderr, "L3 config transition (%f > %f): ", dw, dw_threshold);
+         dump_l3_config(cfg);
+      }
+   }
+}
+
+const struct brw_tracked_state gen7_l3_state = {
+   .dirty = {
+      .mesa = 0,
+      .brw = BRW_NEW_BATCH |
+             BRW_NEW_BLORP |
+             BRW_NEW_CS_PROG_DATA |
+             BRW_NEW_FS_PROG_DATA |
+             BRW_NEW_GS_PROG_DATA |
+             BRW_NEW_VS_PROG_DATA,
+   },
+   .emit = emit_l3_state
+};
+
+/**
+ * Hack to restore the default L3 configuration.
+ *
+ * This will be called at the end of every batch in order to reset the L3
+ * configuration to the default values for the time being until the kernel is
+ * fixed.  Until kernel commit 6702cf16e0ba8b0129f5aa1b6609d4e9c70bc13b
+ * (included in v4.1) we would set the MI_RESTORE_INHIBIT bit when submitting
+ * batch buffers for the default context used by the DDX, which meant that any
+ * context state changed by the GL would leak into the DDX, the assumption
+ * being that the DDX would initialize any state it cares about manually.  The
+ * DDX is however not careful enough to program an L3 configuration
+ * explicitly, and it makes assumptions about it (URB size) which won't hold
+ * and cause it to misrender if we let our L3 set-up to leak into the DDX.
+ *
+ * Since v4.1 of the Linux kernel the default context is saved and restored
+ * normally, so it's far less likely for our L3 programming to interfere with
+ * other contexts -- In fact restoring the default L3 configuration at the end
+ * of the batch will be redundant most of the time.  A kind of state leak is
+ * still possible though if the context making assumptions about L3 state is
+ * created immediately after our context was active (e.g. without the DDX
+ * default context being scheduled in between) because at present the DRM
+ * doesn't fully initialize the contents of newly created contexts and instead
+ * sets the MI_RESTORE_INHIBIT flag causing it to inherit the state from the
+ * last active context.
+ *
+ * It's possible to realize such a scenario if, say, an X server (or a GL
+ * application using an outdated non-L3-aware Mesa version) is started while
+ * another GL application is running and happens to have modified the L3
+ * configuration, or if no X server is running at all and a GL application
+ * using a non-L3-aware Mesa version is started after another GL application
+ * ran and modified the L3 configuration -- The latter situation can actually
+ * be reproduced easily on IVB in our CI system.
+ */
+void
+gen7_restore_default_l3_config(struct brw_context *brw)
+{
+   const struct brw_device_info *devinfo = brw->intelScreen->devinfo;
+   /* For efficiency assume that the first entry of the array matches the
+    * default configuration.
+    */
+   const struct brw_l3_config *const cfg = get_l3_configs(devinfo);
+   assert(cfg == get_l3_config(devinfo,
+                               get_default_l3_weights(devinfo, false, false)));
+
+   if (cfg != brw->l3.config && brw->can_do_pipelined_register_writes) {
+      setup_l3_config(brw, cfg);
+      update_urb_size(brw, cfg);
+      brw->l3.config = cfg;
+   }
+}