Merge branch 'glsl-to-tgsi'
[profile/ivi/mesa.git] / src / mesa / drivers / dri / i965 / brw_fs.cpp
1 /*
2  * Copyright © 2010 Intel Corporation
3  *
4  * Permission is hereby granted, free of charge, to any person obtaining a
5  * copy of this software and associated documentation files (the "Software"),
6  * to deal in the Software without restriction, including without limitation
7  * the rights to use, copy, modify, merge, publish, distribute, sublicense,
8  * and/or sell copies of the Software, and to permit persons to whom the
9  * Software is furnished to do so, subject to the following conditions:
10  *
11  * The above copyright notice and this permission notice (including the next
12  * paragraph) shall be included in all copies or substantial portions of the
13  * Software.
14  *
15  * THE SOFTWARE IS PROVIDED "AS IS", WITHOUT WARRANTY OF ANY KIND, EXPRESS OR
16  * IMPLIED, INCLUDING BUT NOT LIMITED TO THE WARRANTIES OF MERCHANTABILITY,
17  * FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE AND NONINFRINGEMENT.  IN NO EVENT SHALL
18  * THE AUTHORS OR COPYRIGHT HOLDERS BE LIABLE FOR ANY CLAIM, DAMAGES OR OTHER
19  * LIABILITY, WHETHER IN AN ACTION OF CONTRACT, TORT OR OTHERWISE, ARISING
20  * FROM, OUT OF OR IN CONNECTION WITH THE SOFTWARE OR THE USE OR OTHER DEALINGS
21  * IN THE SOFTWARE.
22  */
23
24 /** @file brw_fs.cpp
25  *
26  * This file drives the GLSL IR -> LIR translation, contains the
27  * optimizations on the LIR, and drives the generation of native code
28  * from the LIR.
29  */
30
31 extern "C" {
32
33 #include <sys/types.h>
34
35 #include "main/macros.h"
36 #include "main/shaderobj.h"
37 #include "main/uniforms.h"
38 #include "program/prog_parameter.h"
39 #include "program/prog_print.h"
40 #include "program/register_allocate.h"
41 #include "program/sampler.h"
42 #include "program/hash_table.h"
43 #include "brw_context.h"
44 #include "brw_eu.h"
45 #include "brw_wm.h"
46 }
47 #include "brw_shader.h"
48 #include "brw_fs.h"
49 #include "../glsl/glsl_types.h"
50 #include "../glsl/ir_print_visitor.h"
51
52 #define MAX_INSTRUCTION (1 << 30)
53
54 int
55 fs_visitor::type_size(const struct glsl_type *type)
56 {
57    unsigned int size, i;
58
59    switch (type->base_type) {
60    case GLSL_TYPE_UINT:
61    case GLSL_TYPE_INT:
62    case GLSL_TYPE_FLOAT:
63    case GLSL_TYPE_BOOL:
64       return type->components();
65    case GLSL_TYPE_ARRAY:
66       return type_size(type->fields.array) * type->length;
67    case GLSL_TYPE_STRUCT:
68       size = 0;
69       for (i = 0; i < type->length; i++) {
70          size += type_size(type->fields.structure[i].type);
71       }
72       return size;
73    case GLSL_TYPE_SAMPLER:
74       /* Samplers take up no register space, since they're baked in at
75        * link time.
76        */
77       return 0;
78    default:
79       assert(!"not reached");
80       return 0;
81    }
82 }
83
84 void
85 fs_visitor::fail(const char *format, ...)
86 {
87    va_list va;
88    char *msg;
89
90    if (failed)
91       return;
92
93    failed = true;
94
95    va_start(va, format);
96    msg = ralloc_vasprintf(mem_ctx, format, va);
97    va_end(va);
98    msg = ralloc_asprintf(mem_ctx, "FS compile failed: %s\n", msg);
99
100    this->fail_msg = msg;
101
102    if (INTEL_DEBUG & DEBUG_WM) {
103       fprintf(stderr, "%s",  msg);
104    }
105 }
106
107 void
108 fs_visitor::push_force_uncompressed()
109 {
110    force_uncompressed_stack++;
111 }
112
113 void
114 fs_visitor::pop_force_uncompressed()
115 {
116    force_uncompressed_stack--;
117    assert(force_uncompressed_stack >= 0);
118 }
119
120 void
121 fs_visitor::push_force_sechalf()
122 {
123    force_sechalf_stack++;
124 }
125
126 void
127 fs_visitor::pop_force_sechalf()
128 {
129    force_sechalf_stack--;
130    assert(force_sechalf_stack >= 0);
131 }
132
133 /**
134  * Returns how many MRFs an FS opcode will write over.
135  *
136  * Note that this is not the 0 or 1 implied writes in an actual gen
137  * instruction -- the FS opcodes often generate MOVs in addition.
138  */
139 int
140 fs_visitor::implied_mrf_writes(fs_inst *inst)
141 {
142    if (inst->mlen == 0)
143       return 0;
144
145    switch (inst->opcode) {
146    case FS_OPCODE_RCP:
147    case FS_OPCODE_RSQ:
148    case FS_OPCODE_SQRT:
149    case FS_OPCODE_EXP2:
150    case FS_OPCODE_LOG2:
151    case FS_OPCODE_SIN:
152    case FS_OPCODE_COS:
153       return 1 * c->dispatch_width / 8;
154    case FS_OPCODE_POW:
155       return 2 * c->dispatch_width / 8;
156    case FS_OPCODE_TEX:
157    case FS_OPCODE_TXB:
158    case FS_OPCODE_TXD:
159    case FS_OPCODE_TXL:
160       return 1;
161    case FS_OPCODE_FB_WRITE:
162       return 2;
163    case FS_OPCODE_PULL_CONSTANT_LOAD:
164    case FS_OPCODE_UNSPILL:
165       return 1;
166    case FS_OPCODE_SPILL:
167       return 2;
168    default:
169       assert(!"not reached");
170       return inst->mlen;
171    }
172 }
173
174 int
175 fs_visitor::virtual_grf_alloc(int size)
176 {
177    if (virtual_grf_array_size <= virtual_grf_next) {
178       if (virtual_grf_array_size == 0)
179          virtual_grf_array_size = 16;
180       else
181          virtual_grf_array_size *= 2;
182       virtual_grf_sizes = reralloc(mem_ctx, virtual_grf_sizes, int,
183                                    virtual_grf_array_size);
184
185       /* This slot is always unused. */
186       virtual_grf_sizes[0] = 0;
187    }
188    virtual_grf_sizes[virtual_grf_next] = size;
189    return virtual_grf_next++;
190 }
191
192 /** Fixed HW reg constructor. */
193 fs_reg::fs_reg(enum register_file file, int hw_reg)
194 {
195    init();
196    this->file = file;
197    this->hw_reg = hw_reg;
198    this->type = BRW_REGISTER_TYPE_F;
199 }
200
201 /** Fixed HW reg constructor. */
202 fs_reg::fs_reg(enum register_file file, int hw_reg, uint32_t type)
203 {
204    init();
205    this->file = file;
206    this->hw_reg = hw_reg;
207    this->type = type;
208 }
209
210 /** Automatic reg constructor. */
211 fs_reg::fs_reg(class fs_visitor *v, const struct glsl_type *type)
212 {
213    init();
214
215    this->file = GRF;
216    this->reg = v->virtual_grf_alloc(v->type_size(type));
217    this->reg_offset = 0;
218    this->type = brw_type_for_base_type(type);
219 }
220
221 fs_reg *
222 fs_visitor::variable_storage(ir_variable *var)
223 {
224    return (fs_reg *)hash_table_find(this->variable_ht, var);
225 }
226
227 void
228 import_uniforms_callback(const void *key,
229                          void *data,
230                          void *closure)
231 {
232    struct hash_table *dst_ht = (struct hash_table *)closure;
233    const fs_reg *reg = (const fs_reg *)data;
234
235    if (reg->file != UNIFORM)
236       return;
237
238    hash_table_insert(dst_ht, data, key);
239 }
240
241 /* For 16-wide, we need to follow from the uniform setup of 8-wide dispatch.
242  * This brings in those uniform definitions
243  */
244 void
245 fs_visitor::import_uniforms(struct hash_table *src_variable_ht)
246 {
247    hash_table_call_foreach(src_variable_ht,
248                            import_uniforms_callback,
249                            variable_ht);
250 }
251
252 /* Our support for uniforms is piggy-backed on the struct
253  * gl_fragment_program, because that's where the values actually
254  * get stored, rather than in some global gl_shader_program uniform
255  * store.
256  */
257 int
258 fs_visitor::setup_uniform_values(int loc, const glsl_type *type)
259 {
260    unsigned int offset = 0;
261
262    if (type->is_matrix()) {
263       const glsl_type *column = glsl_type::get_instance(GLSL_TYPE_FLOAT,
264                                                         type->vector_elements,
265                                                         1);
266
267       for (unsigned int i = 0; i < type->matrix_columns; i++) {
268          offset += setup_uniform_values(loc + offset, column);
269       }
270
271       return offset;
272    }
273
274    switch (type->base_type) {
275    case GLSL_TYPE_FLOAT:
276    case GLSL_TYPE_UINT:
277    case GLSL_TYPE_INT:
278    case GLSL_TYPE_BOOL:
279       for (unsigned int i = 0; i < type->vector_elements; i++) {
280          unsigned int param = c->prog_data.nr_params++;
281
282          assert(param < ARRAY_SIZE(c->prog_data.param));
283
284          switch (type->base_type) {
285          case GLSL_TYPE_FLOAT:
286             c->prog_data.param_convert[param] = PARAM_NO_CONVERT;
287             break;
288          case GLSL_TYPE_UINT:
289             c->prog_data.param_convert[param] = PARAM_CONVERT_F2U;
290             break;
291          case GLSL_TYPE_INT:
292             c->prog_data.param_convert[param] = PARAM_CONVERT_F2I;
293             break;
294          case GLSL_TYPE_BOOL:
295             c->prog_data.param_convert[param] = PARAM_CONVERT_F2B;
296             break;
297          default:
298             assert(!"not reached");
299             c->prog_data.param_convert[param] = PARAM_NO_CONVERT;
300             break;
301          }
302          this->param_index[param] = loc;
303          this->param_offset[param] = i;
304       }
305       return 1;
306
307    case GLSL_TYPE_STRUCT:
308       for (unsigned int i = 0; i < type->length; i++) {
309          offset += setup_uniform_values(loc + offset,
310                                         type->fields.structure[i].type);
311       }
312       return offset;
313
314    case GLSL_TYPE_ARRAY:
315       for (unsigned int i = 0; i < type->length; i++) {
316          offset += setup_uniform_values(loc + offset, type->fields.array);
317       }
318       return offset;
319
320    case GLSL_TYPE_SAMPLER:
321       /* The sampler takes up a slot, but we don't use any values from it. */
322       return 1;
323
324    default:
325       assert(!"not reached");
326       return 0;
327    }
328 }
329
330
331 /* Our support for builtin uniforms is even scarier than non-builtin.
332  * It sits on top of the PROG_STATE_VAR parameters that are
333  * automatically updated from GL context state.
334  */
335 void
336 fs_visitor::setup_builtin_uniform_values(ir_variable *ir)
337 {
338    const ir_state_slot *const slots = ir->state_slots;
339    assert(ir->state_slots != NULL);
340
341    for (unsigned int i = 0; i < ir->num_state_slots; i++) {
342       /* This state reference has already been setup by ir_to_mesa, but we'll
343        * get the same index back here.
344        */
345       int index = _mesa_add_state_reference(this->fp->Base.Parameters,
346                                             (gl_state_index *)slots[i].tokens);
347
348       /* Add each of the unique swizzles of the element as a parameter.
349        * This'll end up matching the expected layout of the
350        * array/matrix/structure we're trying to fill in.
351        */
352       int last_swiz = -1;
353       for (unsigned int j = 0; j < 4; j++) {
354          int swiz = GET_SWZ(slots[i].swizzle, j);
355          if (swiz == last_swiz)
356             break;
357          last_swiz = swiz;
358
359          c->prog_data.param_convert[c->prog_data.nr_params] =
360             PARAM_NO_CONVERT;
361          this->param_index[c->prog_data.nr_params] = index;
362          this->param_offset[c->prog_data.nr_params] = swiz;
363          c->prog_data.nr_params++;
364       }
365    }
366 }
367
368 fs_reg *
369 fs_visitor::emit_fragcoord_interpolation(ir_variable *ir)
370 {
371    fs_reg *reg = new(this->mem_ctx) fs_reg(this, ir->type);
372    fs_reg wpos = *reg;
373    bool flip = !ir->origin_upper_left ^ c->key.render_to_fbo;
374
375    /* gl_FragCoord.x */
376    if (ir->pixel_center_integer) {
377       emit(BRW_OPCODE_MOV, wpos, this->pixel_x);
378    } else {
379       emit(BRW_OPCODE_ADD, wpos, this->pixel_x, fs_reg(0.5f));
380    }
381    wpos.reg_offset++;
382
383    /* gl_FragCoord.y */
384    if (!flip && ir->pixel_center_integer) {
385       emit(BRW_OPCODE_MOV, wpos, this->pixel_y);
386    } else {
387       fs_reg pixel_y = this->pixel_y;
388       float offset = (ir->pixel_center_integer ? 0.0 : 0.5);
389
390       if (flip) {
391          pixel_y.negate = true;
392          offset += c->key.drawable_height - 1.0;
393       }
394
395       emit(BRW_OPCODE_ADD, wpos, pixel_y, fs_reg(offset));
396    }
397    wpos.reg_offset++;
398
399    /* gl_FragCoord.z */
400    if (intel->gen >= 6) {
401       emit(BRW_OPCODE_MOV, wpos,
402            fs_reg(brw_vec8_grf(c->source_depth_reg, 0)));
403    } else {
404       emit(FS_OPCODE_LINTERP, wpos, this->delta_x, this->delta_y,
405            interp_reg(FRAG_ATTRIB_WPOS, 2));
406    }
407    wpos.reg_offset++;
408
409    /* gl_FragCoord.w: Already set up in emit_interpolation */
410    emit(BRW_OPCODE_MOV, wpos, this->wpos_w);
411
412    return reg;
413 }
414
415 fs_reg *
416 fs_visitor::emit_general_interpolation(ir_variable *ir)
417 {
418    fs_reg *reg = new(this->mem_ctx) fs_reg(this, ir->type);
419    /* Interpolation is always in floating point regs. */
420    reg->type = BRW_REGISTER_TYPE_F;
421    fs_reg attr = *reg;
422
423    unsigned int array_elements;
424    const glsl_type *type;
425
426    if (ir->type->is_array()) {
427       array_elements = ir->type->length;
428       if (array_elements == 0) {
429          fail("dereferenced array '%s' has length 0\n", ir->name);
430       }
431       type = ir->type->fields.array;
432    } else {
433       array_elements = 1;
434       type = ir->type;
435    }
436
437    int location = ir->location;
438    for (unsigned int i = 0; i < array_elements; i++) {
439       for (unsigned int j = 0; j < type->matrix_columns; j++) {
440          if (urb_setup[location] == -1) {
441             /* If there's no incoming setup data for this slot, don't
442              * emit interpolation for it.
443              */
444             attr.reg_offset += type->vector_elements;
445             location++;
446             continue;
447          }
448
449          bool is_gl_Color =
450             location == FRAG_ATTRIB_COL0 || location == FRAG_ATTRIB_COL1;
451
452          if (c->key.flat_shade && is_gl_Color) {
453             /* Constant interpolation (flat shading) case. The SF has
454              * handed us defined values in only the constant offset
455              * field of the setup reg.
456              */
457             for (unsigned int k = 0; k < type->vector_elements; k++) {
458                struct brw_reg interp = interp_reg(location, k);
459                interp = suboffset(interp, 3);
460                emit(FS_OPCODE_CINTERP, attr, fs_reg(interp));
461                attr.reg_offset++;
462             }
463          } else {
464             /* Perspective interpolation case. */
465             for (unsigned int k = 0; k < type->vector_elements; k++) {
466                /* FINISHME: At some point we probably want to push
467                 * this farther by giving similar treatment to the
468                 * other potentially constant components of the
469                 * attribute, as well as making brw_vs_constval.c
470                 * handle varyings other than gl_TexCoord.
471                 */
472                if (location >= FRAG_ATTRIB_TEX0 &&
473                    location <= FRAG_ATTRIB_TEX7 &&
474                    k == 3 && !(c->key.proj_attrib_mask & (1 << location))) {
475                   emit(BRW_OPCODE_MOV, attr, fs_reg(1.0f));
476                } else {
477                   struct brw_reg interp = interp_reg(location, k);
478                   emit(FS_OPCODE_LINTERP, attr,
479                        this->delta_x, this->delta_y, fs_reg(interp));
480                }
481                attr.reg_offset++;
482             }
483
484             if (intel->gen < 6) {
485                attr.reg_offset -= type->vector_elements;
486                for (unsigned int k = 0; k < type->vector_elements; k++) {
487                   emit(BRW_OPCODE_MUL, attr, attr, this->pixel_w);
488                   attr.reg_offset++;
489                }
490             }
491          }
492          location++;
493       }
494    }
495
496    return reg;
497 }
498
499 fs_reg *
500 fs_visitor::emit_frontfacing_interpolation(ir_variable *ir)
501 {
502    fs_reg *reg = new(this->mem_ctx) fs_reg(this, ir->type);
503
504    /* The frontfacing comes in as a bit in the thread payload. */
505    if (intel->gen >= 6) {
506       emit(BRW_OPCODE_ASR, *reg,
507            fs_reg(retype(brw_vec1_grf(0, 0), BRW_REGISTER_TYPE_D)),
508            fs_reg(15));
509       emit(BRW_OPCODE_NOT, *reg, *reg);
510       emit(BRW_OPCODE_AND, *reg, *reg, fs_reg(1));
511    } else {
512       struct brw_reg r1_6ud = retype(brw_vec1_grf(1, 6), BRW_REGISTER_TYPE_UD);
513       /* bit 31 is "primitive is back face", so checking < (1 << 31) gives
514        * us front face
515        */
516       fs_inst *inst = emit(BRW_OPCODE_CMP, *reg,
517                            fs_reg(r1_6ud),
518                            fs_reg(1u << 31));
519       inst->conditional_mod = BRW_CONDITIONAL_L;
520       emit(BRW_OPCODE_AND, *reg, *reg, fs_reg(1u));
521    }
522
523    return reg;
524 }
525
526 fs_inst *
527 fs_visitor::emit_math(fs_opcodes opcode, fs_reg dst, fs_reg src)
528 {
529    switch (opcode) {
530    case FS_OPCODE_RCP:
531    case FS_OPCODE_RSQ:
532    case FS_OPCODE_SQRT:
533    case FS_OPCODE_EXP2:
534    case FS_OPCODE_LOG2:
535    case FS_OPCODE_SIN:
536    case FS_OPCODE_COS:
537       break;
538    default:
539       assert(!"not reached: bad math opcode");
540       return NULL;
541    }
542
543    /* Can't do hstride == 0 args to gen6 math, so expand it out.  We
544     * might be able to do better by doing execsize = 1 math and then
545     * expanding that result out, but we would need to be careful with
546     * masking.
547     *
548     * The hardware ignores source modifiers (negate and abs) on math
549     * instructions, so we also move to a temp to set those up.
550     */
551    if (intel->gen >= 6 && (src.file == UNIFORM ||
552                            src.abs ||
553                            src.negate)) {
554       fs_reg expanded = fs_reg(this, glsl_type::float_type);
555       emit(BRW_OPCODE_MOV, expanded, src);
556       src = expanded;
557    }
558
559    fs_inst *inst = emit(opcode, dst, src);
560
561    if (intel->gen < 6) {
562       inst->base_mrf = 2;
563       inst->mlen = c->dispatch_width / 8;
564    }
565
566    return inst;
567 }
568
569 fs_inst *
570 fs_visitor::emit_math(fs_opcodes opcode, fs_reg dst, fs_reg src0, fs_reg src1)
571 {
572    int base_mrf = 2;
573    fs_inst *inst;
574
575    assert(opcode == FS_OPCODE_POW);
576
577    if (intel->gen >= 6) {
578       /* Can't do hstride == 0 args to gen6 math, so expand it out.
579        *
580        * The hardware ignores source modifiers (negate and abs) on math
581        * instructions, so we also move to a temp to set those up.
582        */
583       if (src0.file == UNIFORM || src0.abs || src0.negate) {
584          fs_reg expanded = fs_reg(this, glsl_type::float_type);
585          emit(BRW_OPCODE_MOV, expanded, src0);
586          src0 = expanded;
587       }
588
589       if (src1.file == UNIFORM || src1.abs || src1.negate) {
590          fs_reg expanded = fs_reg(this, glsl_type::float_type);
591          emit(BRW_OPCODE_MOV, expanded, src1);
592          src1 = expanded;
593       }
594
595       inst = emit(opcode, dst, src0, src1);
596    } else {
597       emit(BRW_OPCODE_MOV, fs_reg(MRF, base_mrf + 1), src1);
598       inst = emit(opcode, dst, src0, reg_null_f);
599
600       inst->base_mrf = base_mrf;
601       inst->mlen = 2 * c->dispatch_width / 8;
602    }
603    return inst;
604 }
605
606 /**
607  * To be called after the last _mesa_add_state_reference() call, to
608  * set up prog_data.param[] for assign_curb_setup() and
609  * setup_pull_constants().
610  */
611 void
612 fs_visitor::setup_paramvalues_refs()
613 {
614    if (c->dispatch_width != 8)
615       return;
616
617    /* Set up the pointers to ParamValues now that that array is finalized. */
618    for (unsigned int i = 0; i < c->prog_data.nr_params; i++) {
619       c->prog_data.param[i] =
620          (const float *)fp->Base.Parameters->ParameterValues[this->param_index[i]] +
621          this->param_offset[i];
622    }
623 }
624
625 void
626 fs_visitor::assign_curb_setup()
627 {
628    c->prog_data.curb_read_length = ALIGN(c->prog_data.nr_params, 8) / 8;
629    if (c->dispatch_width == 8) {
630       c->prog_data.first_curbe_grf = c->nr_payload_regs;
631    } else {
632       c->prog_data.first_curbe_grf_16 = c->nr_payload_regs;
633    }
634
635    /* Map the offsets in the UNIFORM file to fixed HW regs. */
636    foreach_list(node, &this->instructions) {
637       fs_inst *inst = (fs_inst *)node;
638
639       for (unsigned int i = 0; i < 3; i++) {
640          if (inst->src[i].file == UNIFORM) {
641             int constant_nr = inst->src[i].hw_reg + inst->src[i].reg_offset;
642             struct brw_reg brw_reg = brw_vec1_grf(c->nr_payload_regs +
643                                                   constant_nr / 8,
644                                                   constant_nr % 8);
645
646             inst->src[i].file = FIXED_HW_REG;
647             inst->src[i].fixed_hw_reg = retype(brw_reg, inst->src[i].type);
648          }
649       }
650    }
651 }
652
653 void
654 fs_visitor::calculate_urb_setup()
655 {
656    for (unsigned int i = 0; i < FRAG_ATTRIB_MAX; i++) {
657       urb_setup[i] = -1;
658    }
659
660    int urb_next = 0;
661    /* Figure out where each of the incoming setup attributes lands. */
662    if (intel->gen >= 6) {
663       for (unsigned int i = 0; i < FRAG_ATTRIB_MAX; i++) {
664          if (fp->Base.InputsRead & BITFIELD64_BIT(i)) {
665             urb_setup[i] = urb_next++;
666          }
667       }
668    } else {
669       /* FINISHME: The sf doesn't map VS->FS inputs for us very well. */
670       for (unsigned int i = 0; i < VERT_RESULT_MAX; i++) {
671          if (c->key.vp_outputs_written & BITFIELD64_BIT(i)) {
672             int fp_index;
673
674             if (i >= VERT_RESULT_VAR0)
675                fp_index = i - (VERT_RESULT_VAR0 - FRAG_ATTRIB_VAR0);
676             else if (i <= VERT_RESULT_TEX7)
677                fp_index = i;
678             else
679                fp_index = -1;
680
681             if (fp_index >= 0)
682                urb_setup[fp_index] = urb_next++;
683          }
684       }
685    }
686
687    /* Each attribute is 4 setup channels, each of which is half a reg. */
688    c->prog_data.urb_read_length = urb_next * 2;
689 }
690
691 void
692 fs_visitor::assign_urb_setup()
693 {
694    int urb_start = c->nr_payload_regs + c->prog_data.curb_read_length;
695
696    /* Offset all the urb_setup[] index by the actual position of the
697     * setup regs, now that the location of the constants has been chosen.
698     */
699    foreach_list(node, &this->instructions) {
700       fs_inst *inst = (fs_inst *)node;
701
702       if (inst->opcode == FS_OPCODE_LINTERP) {
703          assert(inst->src[2].file == FIXED_HW_REG);
704          inst->src[2].fixed_hw_reg.nr += urb_start;
705       }
706
707       if (inst->opcode == FS_OPCODE_CINTERP) {
708          assert(inst->src[0].file == FIXED_HW_REG);
709          inst->src[0].fixed_hw_reg.nr += urb_start;
710       }
711    }
712
713    this->first_non_payload_grf = urb_start + c->prog_data.urb_read_length;
714 }
715
716 /**
717  * Split large virtual GRFs into separate components if we can.
718  *
719  * This is mostly duplicated with what brw_fs_vector_splitting does,
720  * but that's really conservative because it's afraid of doing
721  * splitting that doesn't result in real progress after the rest of
722  * the optimization phases, which would cause infinite looping in
723  * optimization.  We can do it once here, safely.  This also has the
724  * opportunity to split interpolated values, or maybe even uniforms,
725  * which we don't have at the IR level.
726  *
727  * We want to split, because virtual GRFs are what we register
728  * allocate and spill (due to contiguousness requirements for some
729  * instructions), and they're what we naturally generate in the
730  * codegen process, but most virtual GRFs don't actually need to be
731  * contiguous sets of GRFs.  If we split, we'll end up with reduced
732  * live intervals and better dead code elimination and coalescing.
733  */
734 void
735 fs_visitor::split_virtual_grfs()
736 {
737    int num_vars = this->virtual_grf_next;
738    bool split_grf[num_vars];
739    int new_virtual_grf[num_vars];
740
741    /* Try to split anything > 0 sized. */
742    for (int i = 0; i < num_vars; i++) {
743       if (this->virtual_grf_sizes[i] != 1)
744          split_grf[i] = true;
745       else
746          split_grf[i] = false;
747    }
748
749    if (brw->has_pln) {
750       /* PLN opcodes rely on the delta_xy being contiguous. */
751       split_grf[this->delta_x.reg] = false;
752    }
753
754    foreach_list(node, &this->instructions) {
755       fs_inst *inst = (fs_inst *)node;
756
757       /* Texturing produces 4 contiguous registers, so no splitting. */
758       if (inst->is_tex()) {
759          split_grf[inst->dst.reg] = false;
760       }
761    }
762
763    /* Allocate new space for split regs.  Note that the virtual
764     * numbers will be contiguous.
765     */
766    for (int i = 0; i < num_vars; i++) {
767       if (split_grf[i]) {
768          new_virtual_grf[i] = virtual_grf_alloc(1);
769          for (int j = 2; j < this->virtual_grf_sizes[i]; j++) {
770             int reg = virtual_grf_alloc(1);
771             assert(reg == new_virtual_grf[i] + j - 1);
772             (void) reg;
773          }
774          this->virtual_grf_sizes[i] = 1;
775       }
776    }
777
778    foreach_list(node, &this->instructions) {
779       fs_inst *inst = (fs_inst *)node;
780
781       if (inst->dst.file == GRF &&
782           split_grf[inst->dst.reg] &&
783           inst->dst.reg_offset != 0) {
784          inst->dst.reg = (new_virtual_grf[inst->dst.reg] +
785                           inst->dst.reg_offset - 1);
786          inst->dst.reg_offset = 0;
787       }
788       for (int i = 0; i < 3; i++) {
789          if (inst->src[i].file == GRF &&
790              split_grf[inst->src[i].reg] &&
791              inst->src[i].reg_offset != 0) {
792             inst->src[i].reg = (new_virtual_grf[inst->src[i].reg] +
793                                 inst->src[i].reg_offset - 1);
794             inst->src[i].reg_offset = 0;
795          }
796       }
797    }
798    this->live_intervals_valid = false;
799 }
800
801 /**
802  * Choose accesses from the UNIFORM file to demote to using the pull
803  * constant buffer.
804  *
805  * We allow a fragment shader to have more than the specified minimum
806  * maximum number of fragment shader uniform components (64).  If
807  * there are too many of these, they'd fill up all of register space.
808  * So, this will push some of them out to the pull constant buffer and
809  * update the program to load them.
810  */
811 void
812 fs_visitor::setup_pull_constants()
813 {
814    /* Only allow 16 registers (128 uniform components) as push constants. */
815    unsigned int max_uniform_components = 16 * 8;
816    if (c->prog_data.nr_params <= max_uniform_components)
817       return;
818
819    if (c->dispatch_width == 16) {
820       fail("Pull constants not supported in 16-wide\n");
821       return;
822    }
823
824    /* Just demote the end of the list.  We could probably do better
825     * here, demoting things that are rarely used in the program first.
826     */
827    int pull_uniform_base = max_uniform_components;
828    int pull_uniform_count = c->prog_data.nr_params - pull_uniform_base;
829
830    foreach_list(node, &this->instructions) {
831       fs_inst *inst = (fs_inst *)node;
832
833       for (int i = 0; i < 3; i++) {
834          if (inst->src[i].file != UNIFORM)
835             continue;
836
837          int uniform_nr = inst->src[i].hw_reg + inst->src[i].reg_offset;
838          if (uniform_nr < pull_uniform_base)
839             continue;
840
841          fs_reg dst = fs_reg(this, glsl_type::float_type);
842          fs_inst *pull = new(mem_ctx) fs_inst(FS_OPCODE_PULL_CONSTANT_LOAD,
843                                               dst);
844          pull->offset = ((uniform_nr - pull_uniform_base) * 4) & ~15;
845          pull->ir = inst->ir;
846          pull->annotation = inst->annotation;
847          pull->base_mrf = 14;
848          pull->mlen = 1;
849
850          inst->insert_before(pull);
851
852          inst->src[i].file = GRF;
853          inst->src[i].reg = dst.reg;
854          inst->src[i].reg_offset = 0;
855          inst->src[i].smear = (uniform_nr - pull_uniform_base) & 3;
856       }
857    }
858
859    for (int i = 0; i < pull_uniform_count; i++) {
860       c->prog_data.pull_param[i] = c->prog_data.param[pull_uniform_base + i];
861       c->prog_data.pull_param_convert[i] =
862          c->prog_data.param_convert[pull_uniform_base + i];
863    }
864    c->prog_data.nr_params -= pull_uniform_count;
865    c->prog_data.nr_pull_params = pull_uniform_count;
866 }
867
868 void
869 fs_visitor::calculate_live_intervals()
870 {
871    int num_vars = this->virtual_grf_next;
872    int *def = ralloc_array(mem_ctx, int, num_vars);
873    int *use = ralloc_array(mem_ctx, int, num_vars);
874    int loop_depth = 0;
875    int loop_start = 0;
876
877    if (this->live_intervals_valid)
878       return;
879
880    for (int i = 0; i < num_vars; i++) {
881       def[i] = MAX_INSTRUCTION;
882       use[i] = -1;
883    }
884
885    int ip = 0;
886    foreach_list(node, &this->instructions) {
887       fs_inst *inst = (fs_inst *)node;
888
889       if (inst->opcode == BRW_OPCODE_DO) {
890          if (loop_depth++ == 0)
891             loop_start = ip;
892       } else if (inst->opcode == BRW_OPCODE_WHILE) {
893          loop_depth--;
894
895          if (loop_depth == 0) {
896             /* Patches up the use of vars marked for being live across
897              * the whole loop.
898              */
899             for (int i = 0; i < num_vars; i++) {
900                if (use[i] == loop_start) {
901                   use[i] = ip;
902                }
903             }
904          }
905       } else {
906          for (unsigned int i = 0; i < 3; i++) {
907             if (inst->src[i].file == GRF && inst->src[i].reg != 0) {
908                int reg = inst->src[i].reg;
909
910                if (!loop_depth) {
911                   use[reg] = ip;
912                } else {
913                   def[reg] = MIN2(loop_start, def[reg]);
914                   use[reg] = loop_start;
915
916                   /* Nobody else is going to go smash our start to
917                    * later in the loop now, because def[reg] now
918                    * points before the bb header.
919                    */
920                }
921             }
922          }
923          if (inst->dst.file == GRF && inst->dst.reg != 0) {
924             int reg = inst->dst.reg;
925
926             if (!loop_depth) {
927                def[reg] = MIN2(def[reg], ip);
928             } else {
929                def[reg] = MIN2(def[reg], loop_start);
930             }
931          }
932       }
933
934       ip++;
935    }
936
937    ralloc_free(this->virtual_grf_def);
938    ralloc_free(this->virtual_grf_use);
939    this->virtual_grf_def = def;
940    this->virtual_grf_use = use;
941
942    this->live_intervals_valid = true;
943 }
944
945 /**
946  * Attempts to move immediate constants into the immediate
947  * constant slot of following instructions.
948  *
949  * Immediate constants are a bit tricky -- they have to be in the last
950  * operand slot, you can't do abs/negate on them,
951  */
952
953 bool
954 fs_visitor::propagate_constants()
955 {
956    bool progress = false;
957
958    calculate_live_intervals();
959
960    foreach_list(node, &this->instructions) {
961       fs_inst *inst = (fs_inst *)node;
962
963       if (inst->opcode != BRW_OPCODE_MOV ||
964           inst->predicated ||
965           inst->dst.file != GRF || inst->src[0].file != IMM ||
966           inst->dst.type != inst->src[0].type ||
967           (c->dispatch_width == 16 &&
968            (inst->force_uncompressed || inst->force_sechalf)))
969          continue;
970
971       /* Don't bother with cases where we should have had the
972        * operation on the constant folded in GLSL already.
973        */
974       if (inst->saturate)
975          continue;
976
977       /* Found a move of a constant to a GRF.  Find anything else using the GRF
978        * before it's written, and replace it with the constant if we can.
979        */
980       for (fs_inst *scan_inst = (fs_inst *)inst->next;
981            !scan_inst->is_tail_sentinel();
982            scan_inst = (fs_inst *)scan_inst->next) {
983          if (scan_inst->opcode == BRW_OPCODE_DO ||
984              scan_inst->opcode == BRW_OPCODE_WHILE ||
985              scan_inst->opcode == BRW_OPCODE_ELSE ||
986              scan_inst->opcode == BRW_OPCODE_ENDIF) {
987             break;
988          }
989
990          for (int i = 2; i >= 0; i--) {
991             if (scan_inst->src[i].file != GRF ||
992                 scan_inst->src[i].reg != inst->dst.reg ||
993                 scan_inst->src[i].reg_offset != inst->dst.reg_offset)
994                continue;
995
996             /* Don't bother with cases where we should have had the
997              * operation on the constant folded in GLSL already.
998              */
999             if (scan_inst->src[i].negate || scan_inst->src[i].abs)
1000                continue;
1001
1002             switch (scan_inst->opcode) {
1003             case BRW_OPCODE_MOV:
1004                scan_inst->src[i] = inst->src[0];
1005                progress = true;
1006                break;
1007
1008             case BRW_OPCODE_MUL:
1009             case BRW_OPCODE_ADD:
1010                if (i == 1) {
1011                   scan_inst->src[i] = inst->src[0];
1012                   progress = true;
1013                } else if (i == 0 && scan_inst->src[1].file != IMM) {
1014                   /* Fit this constant in by commuting the operands */
1015                   scan_inst->src[0] = scan_inst->src[1];
1016                   scan_inst->src[1] = inst->src[0];
1017                   progress = true;
1018                }
1019                break;
1020
1021             case BRW_OPCODE_CMP:
1022                if (i == 1) {
1023                   scan_inst->src[i] = inst->src[0];
1024                   progress = true;
1025                } else if (i == 0 && scan_inst->src[1].file != IMM) {
1026                   uint32_t new_cmod;
1027
1028                   new_cmod = brw_swap_cmod(scan_inst->conditional_mod);
1029                   if (new_cmod != ~0u) {
1030                      /* Fit this constant in by swapping the operands and
1031                       * flipping the test
1032                       */
1033                      scan_inst->src[0] = scan_inst->src[1];
1034                      scan_inst->src[1] = inst->src[0];
1035                      scan_inst->conditional_mod = new_cmod;
1036                      progress = true;
1037                   }
1038                }
1039                break;
1040
1041             case BRW_OPCODE_SEL:
1042                if (i == 1) {
1043                   scan_inst->src[i] = inst->src[0];
1044                   progress = true;
1045                } else if (i == 0 && scan_inst->src[1].file != IMM) {
1046                   scan_inst->src[0] = scan_inst->src[1];
1047                   scan_inst->src[1] = inst->src[0];
1048
1049                   /* If this was predicated, flipping operands means
1050                    * we also need to flip the predicate.
1051                    */
1052                   if (scan_inst->conditional_mod == BRW_CONDITIONAL_NONE) {
1053                      scan_inst->predicate_inverse =
1054                         !scan_inst->predicate_inverse;
1055                   }
1056                   progress = true;
1057                }
1058                break;
1059
1060             case FS_OPCODE_RCP:
1061                /* The hardware doesn't do math on immediate values
1062                 * (because why are you doing that, seriously?), but
1063                 * the correct answer is to just constant fold it
1064                 * anyway.
1065                 */
1066                assert(i == 0);
1067                if (inst->src[0].imm.f != 0.0f) {
1068                   scan_inst->opcode = BRW_OPCODE_MOV;
1069                   scan_inst->src[0] = inst->src[0];
1070                   scan_inst->src[0].imm.f = 1.0f / scan_inst->src[0].imm.f;
1071                   progress = true;
1072                }
1073                break;
1074             }
1075          }
1076
1077          if (scan_inst->dst.file == GRF &&
1078              scan_inst->dst.reg == inst->dst.reg &&
1079              (scan_inst->dst.reg_offset == inst->dst.reg_offset ||
1080               scan_inst->is_tex())) {
1081             break;
1082          }
1083       }
1084    }
1085
1086    if (progress)
1087        this->live_intervals_valid = false;
1088
1089    return progress;
1090 }
1091
1092
1093 /**
1094  * Attempts to move immediate constants into the immediate
1095  * constant slot of following instructions.
1096  *
1097  * Immediate constants are a bit tricky -- they have to be in the last
1098  * operand slot, you can't do abs/negate on them,
1099  */
1100
1101 bool
1102 fs_visitor::opt_algebraic()
1103 {
1104    bool progress = false;
1105
1106    calculate_live_intervals();
1107
1108    foreach_list(node, &this->instructions) {
1109       fs_inst *inst = (fs_inst *)node;
1110
1111       switch (inst->opcode) {
1112       case BRW_OPCODE_MUL:
1113          if (inst->src[1].file != IMM)
1114             continue;
1115
1116          /* a * 1.0 = a */
1117          if (inst->src[1].type == BRW_REGISTER_TYPE_F &&
1118              inst->src[1].imm.f == 1.0) {
1119             inst->opcode = BRW_OPCODE_MOV;
1120             inst->src[1] = reg_undef;
1121             progress = true;
1122             break;
1123          }
1124
1125          break;
1126       }
1127    }
1128
1129    return progress;
1130 }
1131
1132 /**
1133  * Must be called after calculate_live_intervales() to remove unused
1134  * writes to registers -- register allocation will fail otherwise
1135  * because something deffed but not used won't be considered to
1136  * interfere with other regs.
1137  */
1138 bool
1139 fs_visitor::dead_code_eliminate()
1140 {
1141    bool progress = false;
1142    int pc = 0;
1143
1144    calculate_live_intervals();
1145
1146    foreach_list_safe(node, &this->instructions) {
1147       fs_inst *inst = (fs_inst *)node;
1148
1149       if (inst->dst.file == GRF && this->virtual_grf_use[inst->dst.reg] <= pc) {
1150          inst->remove();
1151          progress = true;
1152       }
1153
1154       pc++;
1155    }
1156
1157    if (progress)
1158       live_intervals_valid = false;
1159
1160    return progress;
1161 }
1162
1163 bool
1164 fs_visitor::register_coalesce()
1165 {
1166    bool progress = false;
1167    int if_depth = 0;
1168    int loop_depth = 0;
1169
1170    foreach_list_safe(node, &this->instructions) {
1171       fs_inst *inst = (fs_inst *)node;
1172
1173       /* Make sure that we dominate the instructions we're going to
1174        * scan for interfering with our coalescing, or we won't have
1175        * scanned enough to see if anything interferes with our
1176        * coalescing.  We don't dominate the following instructions if
1177        * we're in a loop or an if block.
1178        */
1179       switch (inst->opcode) {
1180       case BRW_OPCODE_DO:
1181          loop_depth++;
1182          break;
1183       case BRW_OPCODE_WHILE:
1184          loop_depth--;
1185          break;
1186       case BRW_OPCODE_IF:
1187          if_depth++;
1188          break;
1189       case BRW_OPCODE_ENDIF:
1190          if_depth--;
1191          break;
1192       }
1193       if (loop_depth || if_depth)
1194          continue;
1195
1196       if (inst->opcode != BRW_OPCODE_MOV ||
1197           inst->predicated ||
1198           inst->saturate ||
1199           inst->dst.file != GRF || (inst->src[0].file != GRF &&
1200                                     inst->src[0].file != UNIFORM)||
1201           inst->dst.type != inst->src[0].type)
1202          continue;
1203
1204       bool has_source_modifiers = inst->src[0].abs || inst->src[0].negate;
1205
1206       /* Found a move of a GRF to a GRF.  Let's see if we can coalesce
1207        * them: check for no writes to either one until the exit of the
1208        * program.
1209        */
1210       bool interfered = false;
1211
1212       for (fs_inst *scan_inst = (fs_inst *)inst->next;
1213            !scan_inst->is_tail_sentinel();
1214            scan_inst = (fs_inst *)scan_inst->next) {
1215          if (scan_inst->dst.file == GRF) {
1216             if (scan_inst->dst.reg == inst->dst.reg &&
1217                 (scan_inst->dst.reg_offset == inst->dst.reg_offset ||
1218                  scan_inst->is_tex())) {
1219                interfered = true;
1220                break;
1221             }
1222             if (inst->src[0].file == GRF &&
1223                 scan_inst->dst.reg == inst->src[0].reg &&
1224                 (scan_inst->dst.reg_offset == inst->src[0].reg_offset ||
1225                  scan_inst->is_tex())) {
1226                interfered = true;
1227                break;
1228             }
1229          }
1230
1231          /* The gen6 MATH instruction can't handle source modifiers or
1232           * unusual register regions, so avoid coalescing those for
1233           * now.  We should do something more specific.
1234           */
1235          if (intel->gen >= 6 &&
1236              scan_inst->is_math() &&
1237              (has_source_modifiers || inst->src[0].file == UNIFORM)) {
1238             interfered = true;
1239             break;
1240          }
1241       }
1242       if (interfered) {
1243          continue;
1244       }
1245
1246       /* Rewrite the later usage to point at the source of the move to
1247        * be removed.
1248        */
1249       for (fs_inst *scan_inst = inst;
1250            !scan_inst->is_tail_sentinel();
1251            scan_inst = (fs_inst *)scan_inst->next) {
1252          for (int i = 0; i < 3; i++) {
1253             if (scan_inst->src[i].file == GRF &&
1254                 scan_inst->src[i].reg == inst->dst.reg &&
1255                 scan_inst->src[i].reg_offset == inst->dst.reg_offset) {
1256                fs_reg new_src = inst->src[0];
1257                new_src.negate ^= scan_inst->src[i].negate;
1258                new_src.abs |= scan_inst->src[i].abs;
1259                scan_inst->src[i] = new_src;
1260             }
1261          }
1262       }
1263
1264       inst->remove();
1265       progress = true;
1266    }
1267
1268    if (progress)
1269       live_intervals_valid = false;
1270
1271    return progress;
1272 }
1273
1274
1275 bool
1276 fs_visitor::compute_to_mrf()
1277 {
1278    bool progress = false;
1279    int next_ip = 0;
1280
1281    calculate_live_intervals();
1282
1283    foreach_list_safe(node, &this->instructions) {
1284       fs_inst *inst = (fs_inst *)node;
1285
1286       int ip = next_ip;
1287       next_ip++;
1288
1289       if (inst->opcode != BRW_OPCODE_MOV ||
1290           inst->predicated ||
1291           inst->dst.file != MRF || inst->src[0].file != GRF ||
1292           inst->dst.type != inst->src[0].type ||
1293           inst->src[0].abs || inst->src[0].negate || inst->src[0].smear != -1)
1294          continue;
1295
1296       /* Work out which hardware MRF registers are written by this
1297        * instruction.
1298        */
1299       int mrf_low = inst->dst.hw_reg & ~BRW_MRF_COMPR4;
1300       int mrf_high;
1301       if (inst->dst.hw_reg & BRW_MRF_COMPR4) {
1302          mrf_high = mrf_low + 4;
1303       } else if (c->dispatch_width == 16 &&
1304                  (!inst->force_uncompressed && !inst->force_sechalf)) {
1305          mrf_high = mrf_low + 1;
1306       } else {
1307          mrf_high = mrf_low;
1308       }
1309
1310       /* Can't compute-to-MRF this GRF if someone else was going to
1311        * read it later.
1312        */
1313       if (this->virtual_grf_use[inst->src[0].reg] > ip)
1314          continue;
1315
1316       /* Found a move of a GRF to a MRF.  Let's see if we can go
1317        * rewrite the thing that made this GRF to write into the MRF.
1318        */
1319       fs_inst *scan_inst;
1320       for (scan_inst = (fs_inst *)inst->prev;
1321            scan_inst->prev != NULL;
1322            scan_inst = (fs_inst *)scan_inst->prev) {
1323          if (scan_inst->dst.file == GRF &&
1324              scan_inst->dst.reg == inst->src[0].reg) {
1325             /* Found the last thing to write our reg we want to turn
1326              * into a compute-to-MRF.
1327              */
1328
1329             if (scan_inst->is_tex()) {
1330                /* texturing writes several continuous regs, so we can't
1331                 * compute-to-mrf that.
1332                 */
1333                break;
1334             }
1335
1336             /* If it's predicated, it (probably) didn't populate all
1337              * the channels.  We might be able to rewrite everything
1338              * that writes that reg, but it would require smarter
1339              * tracking to delay the rewriting until complete success.
1340              */
1341             if (scan_inst->predicated)
1342                break;
1343
1344             /* If it's half of register setup and not the same half as
1345              * our MOV we're trying to remove, bail for now.
1346              */
1347             if (scan_inst->force_uncompressed != inst->force_uncompressed ||
1348                 scan_inst->force_sechalf != inst->force_sechalf) {
1349                break;
1350             }
1351
1352             /* SEND instructions can't have MRF as a destination. */
1353             if (scan_inst->mlen)
1354                break;
1355
1356             if (intel->gen >= 6) {
1357                /* gen6 math instructions must have the destination be
1358                 * GRF, so no compute-to-MRF for them.
1359                 */
1360                if (scan_inst->is_math()) {
1361                   break;
1362                }
1363             }
1364
1365             if (scan_inst->dst.reg_offset == inst->src[0].reg_offset) {
1366                /* Found the creator of our MRF's source value. */
1367                scan_inst->dst.file = MRF;
1368                scan_inst->dst.hw_reg = inst->dst.hw_reg;
1369                scan_inst->saturate |= inst->saturate;
1370                inst->remove();
1371                progress = true;
1372             }
1373             break;
1374          }
1375
1376          /* We don't handle flow control here.  Most computation of
1377           * values that end up in MRFs are shortly before the MRF
1378           * write anyway.
1379           */
1380          if (scan_inst->opcode == BRW_OPCODE_DO ||
1381              scan_inst->opcode == BRW_OPCODE_WHILE ||
1382              scan_inst->opcode == BRW_OPCODE_ELSE ||
1383              scan_inst->opcode == BRW_OPCODE_ENDIF) {
1384             break;
1385          }
1386
1387          /* You can't read from an MRF, so if someone else reads our
1388           * MRF's source GRF that we wanted to rewrite, that stops us.
1389           */
1390          bool interfered = false;
1391          for (int i = 0; i < 3; i++) {
1392             if (scan_inst->src[i].file == GRF &&
1393                 scan_inst->src[i].reg == inst->src[0].reg &&
1394                 scan_inst->src[i].reg_offset == inst->src[0].reg_offset) {
1395                interfered = true;
1396             }
1397          }
1398          if (interfered)
1399             break;
1400
1401          if (scan_inst->dst.file == MRF) {
1402             /* If somebody else writes our MRF here, we can't
1403              * compute-to-MRF before that.
1404              */
1405             int scan_mrf_low = scan_inst->dst.hw_reg & ~BRW_MRF_COMPR4;
1406             int scan_mrf_high;
1407
1408             if (scan_inst->dst.hw_reg & BRW_MRF_COMPR4) {
1409                scan_mrf_high = scan_mrf_low + 4;
1410             } else if (c->dispatch_width == 16 &&
1411                        (!scan_inst->force_uncompressed &&
1412                         !scan_inst->force_sechalf)) {
1413                scan_mrf_high = scan_mrf_low + 1;
1414             } else {
1415                scan_mrf_high = scan_mrf_low;
1416             }
1417
1418             if (mrf_low == scan_mrf_low ||
1419                 mrf_low == scan_mrf_high ||
1420                 mrf_high == scan_mrf_low ||
1421                 mrf_high == scan_mrf_high) {
1422                break;
1423             }
1424          }
1425
1426          if (scan_inst->mlen > 0) {
1427             /* Found a SEND instruction, which means that there are
1428              * live values in MRFs from base_mrf to base_mrf +
1429              * scan_inst->mlen - 1.  Don't go pushing our MRF write up
1430              * above it.
1431              */
1432             if (mrf_low >= scan_inst->base_mrf &&
1433                 mrf_low < scan_inst->base_mrf + scan_inst->mlen) {
1434                break;
1435             }
1436             if (mrf_high >= scan_inst->base_mrf &&
1437                 mrf_high < scan_inst->base_mrf + scan_inst->mlen) {
1438                break;
1439             }
1440          }
1441       }
1442    }
1443
1444    return progress;
1445 }
1446
1447 /**
1448  * Walks through basic blocks, locking for repeated MRF writes and
1449  * removing the later ones.
1450  */
1451 bool
1452 fs_visitor::remove_duplicate_mrf_writes()
1453 {
1454    fs_inst *last_mrf_move[16];
1455    bool progress = false;
1456
1457    /* Need to update the MRF tracking for compressed instructions. */
1458    if (c->dispatch_width == 16)
1459       return false;
1460
1461    memset(last_mrf_move, 0, sizeof(last_mrf_move));
1462
1463    foreach_list_safe(node, &this->instructions) {
1464       fs_inst *inst = (fs_inst *)node;
1465
1466       switch (inst->opcode) {
1467       case BRW_OPCODE_DO:
1468       case BRW_OPCODE_WHILE:
1469       case BRW_OPCODE_IF:
1470       case BRW_OPCODE_ELSE:
1471       case BRW_OPCODE_ENDIF:
1472          memset(last_mrf_move, 0, sizeof(last_mrf_move));
1473          continue;
1474       default:
1475          break;
1476       }
1477
1478       if (inst->opcode == BRW_OPCODE_MOV &&
1479           inst->dst.file == MRF) {
1480          fs_inst *prev_inst = last_mrf_move[inst->dst.hw_reg];
1481          if (prev_inst && inst->equals(prev_inst)) {
1482             inst->remove();
1483             progress = true;
1484             continue;
1485          }
1486       }
1487
1488       /* Clear out the last-write records for MRFs that were overwritten. */
1489       if (inst->dst.file == MRF) {
1490          last_mrf_move[inst->dst.hw_reg] = NULL;
1491       }
1492
1493       if (inst->mlen > 0) {
1494          /* Found a SEND instruction, which will include two or fewer
1495           * implied MRF writes.  We could do better here.
1496           */
1497          for (int i = 0; i < implied_mrf_writes(inst); i++) {
1498             last_mrf_move[inst->base_mrf + i] = NULL;
1499          }
1500       }
1501
1502       /* Clear out any MRF move records whose sources got overwritten. */
1503       if (inst->dst.file == GRF) {
1504          for (unsigned int i = 0; i < Elements(last_mrf_move); i++) {
1505             if (last_mrf_move[i] &&
1506                 last_mrf_move[i]->src[0].reg == inst->dst.reg) {
1507                last_mrf_move[i] = NULL;
1508             }
1509          }
1510       }
1511
1512       if (inst->opcode == BRW_OPCODE_MOV &&
1513           inst->dst.file == MRF &&
1514           inst->src[0].file == GRF &&
1515           !inst->predicated) {
1516          last_mrf_move[inst->dst.hw_reg] = inst;
1517       }
1518    }
1519
1520    return progress;
1521 }
1522
1523 bool
1524 fs_visitor::virtual_grf_interferes(int a, int b)
1525 {
1526    int start = MAX2(this->virtual_grf_def[a], this->virtual_grf_def[b]);
1527    int end = MIN2(this->virtual_grf_use[a], this->virtual_grf_use[b]);
1528
1529    /* We can't handle dead register writes here, without iterating
1530     * over the whole instruction stream to find every single dead
1531     * write to that register to compare to the live interval of the
1532     * other register.  Just assert that dead_code_eliminate() has been
1533     * called.
1534     */
1535    assert((this->virtual_grf_use[a] != -1 ||
1536            this->virtual_grf_def[a] == MAX_INSTRUCTION) &&
1537           (this->virtual_grf_use[b] != -1 ||
1538            this->virtual_grf_def[b] == MAX_INSTRUCTION));
1539
1540    /* If the register is used to store 16 values of less than float
1541     * size (only the case for pixel_[xy]), then we can't allocate
1542     * another dword-sized thing to that register that would be used in
1543     * the same instruction.  This is because when the GPU decodes (for
1544     * example):
1545     *
1546     * (declare (in ) vec4 gl_FragCoord@0x97766a0)
1547     * add(16)         g6<1>F          g6<8,8,1>UW     0.5F { align1 compr };
1548     *
1549     * it's actually processed as:
1550     * add(8)         g6<1>F          g6<8,8,1>UW     0.5F { align1 };
1551     * add(8)         g7<1>F          g6.8<8,8,1>UW   0.5F { align1 sechalf };
1552     *
1553     * so our second half values in g6 got overwritten in the first
1554     * half.
1555     */
1556    if (c->dispatch_width == 16 && (this->pixel_x.reg == a ||
1557                                    this->pixel_x.reg == b ||
1558                                    this->pixel_y.reg == a ||
1559                                    this->pixel_y.reg == b)) {
1560       return start <= end;
1561    }
1562
1563    return start < end;
1564 }
1565
1566 bool
1567 fs_visitor::run()
1568 {
1569    uint32_t prog_offset_16 = 0;
1570    uint32_t orig_nr_params = c->prog_data.nr_params;
1571
1572    brw_wm_payload_setup(brw, c);
1573
1574    if (c->dispatch_width == 16) {
1575       /* align to 64 byte boundary. */
1576       while ((c->func.nr_insn * sizeof(struct brw_instruction)) % 64) {
1577          brw_NOP(p);
1578       }
1579
1580       /* Save off the start of this 16-wide program in case we succeed. */
1581       prog_offset_16 = c->func.nr_insn * sizeof(struct brw_instruction);
1582
1583       brw_set_compression_control(p, BRW_COMPRESSION_COMPRESSED);
1584    }
1585
1586    if (0) {
1587       emit_dummy_fs();
1588    } else {
1589       calculate_urb_setup();
1590       if (intel->gen < 6)
1591          emit_interpolation_setup_gen4();
1592       else
1593          emit_interpolation_setup_gen6();
1594
1595       /* Generate FS IR for main().  (the visitor only descends into
1596        * functions called "main").
1597        */
1598       foreach_list(node, &*shader->ir) {
1599          ir_instruction *ir = (ir_instruction *)node;
1600          base_ir = ir;
1601          this->result = reg_undef;
1602          ir->accept(this);
1603       }
1604       if (failed)
1605          return false;
1606
1607       emit_fb_writes();
1608
1609       split_virtual_grfs();
1610
1611       setup_paramvalues_refs();
1612       setup_pull_constants();
1613
1614       bool progress;
1615       do {
1616          progress = false;
1617
1618          progress = remove_duplicate_mrf_writes() || progress;
1619
1620          progress = propagate_constants() || progress;
1621          progress = opt_algebraic() || progress;
1622          progress = register_coalesce() || progress;
1623          progress = compute_to_mrf() || progress;
1624          progress = dead_code_eliminate() || progress;
1625       } while (progress);
1626
1627       schedule_instructions();
1628
1629       assign_curb_setup();
1630       assign_urb_setup();
1631
1632       if (0) {
1633          /* Debug of register spilling: Go spill everything. */
1634          int virtual_grf_count = virtual_grf_next;
1635          for (int i = 1; i < virtual_grf_count; i++) {
1636             spill_reg(i);
1637          }
1638       }
1639
1640       if (0)
1641          assign_regs_trivial();
1642       else {
1643          while (!assign_regs()) {
1644             if (failed)
1645                break;
1646          }
1647       }
1648    }
1649    assert(force_uncompressed_stack == 0);
1650    assert(force_sechalf_stack == 0);
1651
1652    if (failed)
1653       return false;
1654
1655    generate_code();
1656
1657    if (c->dispatch_width == 8) {
1658       c->prog_data.reg_blocks = brw_register_blocks(grf_used);
1659    } else {
1660       c->prog_data.reg_blocks_16 = brw_register_blocks(grf_used);
1661       c->prog_data.prog_offset_16 = prog_offset_16;
1662
1663       /* Make sure we didn't try to sneak in an extra uniform */
1664       assert(orig_nr_params == c->prog_data.nr_params);
1665    }
1666
1667    return !failed;
1668 }
1669
1670 bool
1671 brw_wm_fs_emit(struct brw_context *brw, struct brw_wm_compile *c,
1672                struct gl_shader_program *prog)
1673 {
1674    struct intel_context *intel = &brw->intel;
1675
1676    if (!prog)
1677       return false;
1678
1679    struct brw_shader *shader =
1680      (brw_shader *) prog->_LinkedShaders[MESA_SHADER_FRAGMENT];
1681    if (!shader)
1682       return false;
1683
1684    if (unlikely(INTEL_DEBUG & DEBUG_WM)) {
1685       printf("GLSL IR for native fragment shader %d:\n", prog->Name);
1686       _mesa_print_ir(shader->ir, NULL);
1687       printf("\n\n");
1688    }
1689
1690    /* Now the main event: Visit the shader IR and generate our FS IR for it.
1691     */
1692    c->dispatch_width = 8;
1693
1694    fs_visitor v(c, prog, shader);
1695    if (!v.run()) {
1696       prog->LinkStatus = GL_FALSE;
1697       prog->InfoLog = ralloc_strdup(prog, v.fail_msg);
1698
1699       return false;
1700    }
1701
1702    if (intel->gen >= 5 && c->prog_data.nr_pull_params == 0) {
1703       c->dispatch_width = 16;
1704       fs_visitor v2(c, prog, shader);
1705       v2.import_uniforms(v.variable_ht);
1706       v2.run();
1707    }
1708
1709    c->prog_data.dispatch_width = 8;
1710
1711    return true;
1712 }
1713
1714 bool
1715 brw_fs_precompile(struct gl_context *ctx, struct gl_shader_program *prog)
1716 {
1717    struct brw_context *brw = brw_context(ctx);
1718    struct brw_wm_prog_key key;
1719    struct gl_fragment_program *fp = prog->FragmentProgram;
1720    struct brw_fragment_program *bfp = brw_fragment_program(fp);
1721
1722    if (!fp)
1723       return true;
1724
1725    memset(&key, 0, sizeof(key));
1726
1727    if (fp->UsesKill)
1728       key.iz_lookup |= IZ_PS_KILL_ALPHATEST_BIT;
1729
1730    if (fp->Base.OutputsWritten & BITFIELD64_BIT(FRAG_RESULT_DEPTH))
1731       key.iz_lookup |= IZ_PS_COMPUTES_DEPTH_BIT;
1732
1733    /* Just assume depth testing. */
1734    key.iz_lookup |= IZ_DEPTH_TEST_ENABLE_BIT;
1735    key.iz_lookup |= IZ_DEPTH_WRITE_ENABLE_BIT;
1736
1737    key.vp_outputs_written |= BITFIELD64_BIT(FRAG_ATTRIB_WPOS);
1738    for (int i = 0; i < FRAG_ATTRIB_MAX; i++) {
1739       int vp_index = -1;
1740
1741       if (!(fp->Base.InputsRead & BITFIELD64_BIT(i)))
1742          continue;
1743
1744       key.proj_attrib_mask |= 1 << i;
1745
1746       if (i <= FRAG_ATTRIB_TEX7)
1747          vp_index = i;
1748       else if (i >= FRAG_ATTRIB_VAR0)
1749          vp_index = i - FRAG_ATTRIB_VAR0 + VERT_RESULT_VAR0;
1750
1751       if (vp_index >= 0)
1752          key.vp_outputs_written |= BITFIELD64_BIT(vp_index);
1753    }
1754
1755    key.clamp_fragment_color = true;
1756
1757    for (int i = 0; i < BRW_MAX_TEX_UNIT; i++) {
1758       if (fp->Base.ShadowSamplers & (1 << i))
1759          key.compare_funcs[i] = GL_LESS;
1760
1761       /* FINISHME: depth compares might use (0,0,0,W) for example */
1762       key.tex_swizzles[i] = SWIZZLE_XYZW;
1763    }
1764
1765    if (fp->Base.InputsRead & FRAG_BIT_WPOS) {
1766       key.drawable_height = ctx->DrawBuffer->Height;
1767       key.render_to_fbo = ctx->DrawBuffer->Name != 0;
1768    }
1769
1770    key.nr_color_regions = 1;
1771
1772    key.program_string_id = bfp->id;
1773
1774    uint32_t old_prog_offset = brw->wm.prog_offset;
1775    struct brw_wm_prog_data *old_prog_data = brw->wm.prog_data;
1776
1777    bool success = do_wm_prog(brw, prog, bfp, &key);
1778
1779    brw->wm.prog_offset = old_prog_offset;
1780    brw->wm.prog_data = old_prog_data;
1781
1782    return success;
1783 }