<div dir="ltr">On 30 October 2013 10:10, Matt Turner <span dir="ltr"><<a href="mailto:mattst88@gmail.com" target="_blank">mattst88@gmail.com</a>></span> wrote:<br><div class="gmail_extra"><div class="gmail_quote"><blockquote class="gmail_quote" style="margin:0 0 0 .8ex;border-left:1px #ccc solid;padding-left:1ex">
<div class="HOEnZb"><div class="h5">On Wed, Oct 30, 2013 at 9:30 AM, Paul Berry <<a href="mailto:stereotype441@gmail.com">stereotype441@gmail.com</a>> wrote:<br>
> On 28 October 2013 11:31, Matt Turner <<a href="mailto:mattst88@gmail.com">mattst88@gmail.com</a>> wrote:<br>
>><br>
>> fs_visitor::try_replace_with_sel optimizes only if statements whose<br>
>> "then" and "else" bodies contain a single MOV instruction. It also did<br>
>> could not handle constant arguments, since they cause an extra MOV<br>
><br>
><br>
> s/did could not/could not/<br>
><br>
>><br>
>> immediate to be generated (since we haven't run constant propagation,<br>
>> there are more than the single MOV).<br>
>><br>
>> This peephole fixes both of these and operates as a normal optimization<br>
>> pass.<br>
>><br>
>> fs_visitor::try_replace_with_sel is still arguably necessary, since it<br>
>> runs before pull constant loads are lowered.<br>
>><br>
>> total instructions in shared programs: 1547180 -> 1545254 (-0.12%)<br>
>> instructions in affected programs:     96585 -> 94659 (-1.99%)<br>
>> ---<br>
>>  src/mesa/drivers/dri/i965/Makefile.sources        |   1 +<br>
>>  src/mesa/drivers/dri/i965/brw_fs.cpp              |   1 +<br>
>>  src/mesa/drivers/dri/i965/brw_fs.h                |   1 +<br>
>>  src/mesa/drivers/dri/i965/brw_fs_sel_peephole.cpp | 245<br>
>> ++++++++++++++++++++++<br>
>>  4 files changed, 248 insertions(+)<br>
>>  create mode 100644 src/mesa/drivers/dri/i965/brw_fs_sel_peephole.cpp<br>
>><br>
>> diff --git a/src/mesa/drivers/dri/i965/Makefile.sources<br>
>> b/src/mesa/drivers/dri/i965/Makefile.sources<br>
>> index c4d689e..5ddb421 100644<br>
>> --- a/src/mesa/drivers/dri/i965/Makefile.sources<br>
>> +++ b/src/mesa/drivers/dri/i965/Makefile.sources<br>
>> @@ -59,6 +59,7 @@ i965_FILES = \<br>
>>         brw_fs_fp.cpp \<br>
>>         brw_fs_generator.cpp \<br>
>>         brw_fs_live_variables.cpp \<br>
>> +       brw_fs_sel_peephole.cpp \<br>
>>         brw_fs_reg_allocate.cpp \<br>
>>         brw_fs_vector_splitting.cpp \<br>
>>         brw_fs_visitor.cpp \<br>
>> diff --git a/src/mesa/drivers/dri/i965/brw_fs.cpp<br>
>> b/src/mesa/drivers/dri/i965/brw_fs.cpp<br>
>> index 28d369a..d3d2e44 100644<br>
>> --- a/src/mesa/drivers/dri/i965/brw_fs.cpp<br>
>> +++ b/src/mesa/drivers/dri/i965/brw_fs.cpp<br>
>> @@ -3131,6 +3131,7 @@ fs_visitor::run()<br>
>>          progress = opt_algebraic() || progress;<br>
>>          progress = opt_cse() || progress;<br>
>>          progress = opt_copy_propagate() || progress;<br>
>> +         progress = opt_peephole_sel() || progress;<br>
>>          progress = dead_code_eliminate() || progress;<br>
>>          progress = dead_code_eliminate_local() || progress;<br>
>>          progress = register_coalesce() || progress;<br>
>> diff --git a/src/mesa/drivers/dri/i965/brw_fs.h<br>
>> b/src/mesa/drivers/dri/i965/brw_fs.h<br>
>> index dff6ec1..a67ef86 100644<br>
>> --- a/src/mesa/drivers/dri/i965/brw_fs.h<br>
>> +++ b/src/mesa/drivers/dri/i965/brw_fs.h<br>
>> @@ -361,6 +361,7 @@ public:<br>
>>     bool try_emit_saturate(ir_expression *ir);<br>
>>     bool try_emit_mad(ir_expression *ir, int mul_arg);<br>
>>     void try_replace_with_sel();<br>
>> +   bool opt_peephole_sel();<br>
>>     void emit_bool_to_cond_code(ir_rvalue *condition);<br>
>>     void emit_if_gen6(ir_if *ir);<br>
>>     void emit_unspill(fs_inst *inst, fs_reg reg, uint32_t spill_offset,<br>
>> diff --git a/src/mesa/drivers/dri/i965/brw_fs_sel_peephole.cpp<br>
>> b/src/mesa/drivers/dri/i965/brw_fs_sel_peephole.cpp<br>
>> new file mode 100644<br>
>> index 0000000..11c3677<br>
>> --- /dev/null<br>
>> +++ b/src/mesa/drivers/dri/i965/brw_fs_sel_peephole.cpp<br>
>> @@ -0,0 +1,245 @@<br>
>> +/*<br>
>> + * Copyright © 2013 Intel Corporation<br>
>> + *<br>
>> + * Permission is hereby granted, free of charge, to any person obtaining<br>
>> a<br>
>> + * copy of this software and associated documentation files (the<br>
>> "Software"),<br>
>> + * to deal in the Software without restriction, including without<br>
>> limitation<br>
>> + * the rights to use, copy, modify, merge, publish, distribute,<br>
>> sublicense,<br>
>> + * and/or sell copies of the Software, and to permit persons to whom the<br>
>> + * Software is furnished to do so, subject to the following conditions:<br>
>> + *<br>
>> + * The above copyright notice and this permission notice (including the<br>
>> next<br>
>> + * paragraph) shall be included in all copies or substantial portions of<br>
>> the<br>
>> + * Software.<br>
>> + *<br>
>> + * THE SOFTWARE IS PROVIDED "AS IS", WITHOUT WARRANTY OF ANY KIND,<br>
>> EXPRESS OR<br>
>> + * IMPLIED, INCLUDING BUT NOT LIMITED TO THE WARRANTIES OF<br>
>> MERCHANTABILITY,<br>
>> + * FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE AND NONINFRINGEMENT.  IN NO EVENT<br>
>> SHALL<br>
>> + * THE AUTHORS OR COPYRIGHT HOLDERS BE LIABLE FOR ANY CLAIM, DAMAGES OR<br>
>> OTHER<br>
>> + * LIABILITY, WHETHER IN AN ACTION OF CONTRACT, TORT OR OTHERWISE,<br>
>> ARISING<br>
>> + * FROM, OUT OF OR IN CONNECTION WITH THE SOFTWARE OR THE USE OR OTHER<br>
>> DEALINGS<br>
>> + * IN THE SOFTWARE.<br>
>> + */<br>
>> +<br>
>> +#include "brw_fs.h"<br>
>> +#include "brw_cfg.h"<br>
>> +<br>
>> +/** @file brw_fs_sel_peephole.cpp<br>
>> + *<br>
>> + * This file contains the opt_peephole_sel() optimization pass that<br>
>> replaces<br>
>> + * MOV instructions to the same destination in the "then" and "else"<br>
>> bodies of<br>
>> + * an if statement with SEL instructions.<br>
>> + */<br>
>> +<br>
>> +#define MAX_MOVS 8 /**< The maximum number of MOVs to attempt to match.<br>
>> */<br>
><br>
><br>
> Why 8 and not 4?  Just general caution?  Or have you found shaders that<br>
> require 8?<br>
<br>
</div></div>Four seems to be pretty typical, so I picked the next power of two in<br>
the hopes that it would handle almost anything possible in a single<br>
pass.<br>
<div class="im"><br>
>><br>
>> +<br>
>> +/**<br>
>> + * Scans backwards from an ENDIF counting MOV instructions with common<br>
>> + * destinations inside the "then" and "else" blocks of the if statement.<br>
>> + *<br>
>> + * A pointer to the fs_inst* for ENDIF is passed as the <match> argument.<br>
>> The<br>
>> + * function stores pointers to the MOV instructions in the <then_mov> and<br>
>> + * <else_mov> arrays. If the function is successful, the <match> points<br>
>> to the<br>
>> + * fs_inst* pointing to the IF instruction at the beginning of the block.<br>
>> + *<br>
>> + * \return the number of MOVs to a common destination found in the two<br>
>> branches<br>
>> + *         or zero if an error occurred.<br>
><br>
><br>
> This comment makes it sound like the function verifies that the set of<br>
> destinations in the "then" and "else" blocks is the same.  It<br>
> doesn't--that's done by fs_visitor::opt_peephole_sel().<br>
<br>
</div>That's true -- and was a mistake I made when cleaning up the comments.<br>
I originally had (and I'll change it to)<br>
<br>
+ * \return the minimum number of MOVs found in the two branches or zero if<br>
+ *         an error occurred.<br>
<div><div class="h5"><br>
>><br>
>> + *<br>
>> + * E.g.:<br>
>> + *    match       = IF ...<br>
>> + *    then_mov[1] = MOV g4, ...<br>
>> + *    then_mov[0] = MOV g5, ...<br>
>> + *                  ELSE ...<br>
>> + *    else_mov[1] = MOV g4, ...<br>
>> + *    else_mov[0] = MOV g5, ...<br>
>> + *                  ENDIF<br>
>> + *    returns 2.<br>
>> + */<br>
>> +static int<br>
>> +match_movs_from_endif(fs_inst *then_mov[MAX_MOVS], fs_inst<br>
>> *else_mov[MAX_MOVS],<br>
>> +                      fs_inst **match)<br>
>> +{<br>
>> +   fs_inst *m = *match;<br>
>> +<br>
>> +   assert(m->opcode == BRW_OPCODE_ENDIF);<br>
>> +   m = (fs_inst *) m->prev;<br>
>> +<br>
>> +   int else_movs = 0;<br>
>> +   while (else_movs < MAX_MOVS && m->opcode == BRW_OPCODE_MOV) {<br>
>> +      else_mov[else_movs] = m;<br>
>> +      m = (fs_inst *) m->prev;<br>
>> +      else_movs++;<br>
>> +   }<br>
>> +<br>
>> +   if (m->opcode != BRW_OPCODE_ELSE)<br>
>> +      return 0;<br>
>> +   m = (fs_inst *) m->prev;<br>
>> +<br>
>> +   int then_movs = 0;<br>
>> +   while (then_movs < MAX_MOVS && m->opcode == BRW_OPCODE_MOV) {<br>
>> +      then_mov[then_movs] = m;<br>
>> +      m = (fs_inst *) m->prev;<br>
>> +      then_movs++;<br>
>> +   }<br>
>> +<br>
>> +   if (m->opcode != BRW_OPCODE_IF)<br>
>> +      return 0;<br>
>> +<br>
>> +   *match = m;<br>
>> +   return MIN2(then_movs, else_movs);<br>
>> +}<br>
>> +<br>
>> +/**<br>
>> + * Try to replace IF/MOV+/ELSE/MOV+/ENDIF with SEL.<br>
>> + *<br>
>> + * Many GLSL shaders contain the following pattern:<br>
>> + *<br>
>> + *    x = condition ? foo : bar<br>
>> + *<br>
>> + * or<br>
>> + *<br>
>> + *    if (...) a.xyzw = foo.xyzw;<br>
>> + *    else     a.xyzw = bar.xyzw;<br>
>> + *<br>
>> + * The compiler emits an ir_if tree for this, since each subexpression<br>
>> might be<br>
>> + * a complex tree that could have side-effects or short-circuit logic.<br>
>> + *<br>
>> + * However, the common case is to simply select one of two constants or<br>
>> + * variable values---which is exactly what SEL is for.  In this case, the<br>
>> + * assembly looks like:<br>
>> + *<br>
>> + *    (+f0) IF<br>
>> + *    ...<br>
>> + *    MOV dst src0<br>
>> + *    ELSE<br>
>> + *    ...<br>
>> + *    MOV dst src1<br>
>> + *    ENDIF<br>
>> + *<br>
>> + * where each pair of MOVs to a common destination and can be easily<br>
>> translated<br>
>> + * into<br>
>> + *<br>
>> + *    (+f0) SEL dst src0 src1<br>
>> + *<br>
>> + * If src0 is an immediate value, we promote it to a temporary GRF.<br>
>> + */<br>
>> +bool<br>
>> +fs_visitor::opt_peephole_sel()<br>
>> +{<br>
>> +   bool progress = false;<br>
>> +<br>
>> +   cfg_t cfg(this);<br>
>> +<br>
>> +   for (int b = 0; b < cfg.num_blocks; b++) {<br>
>> +      bblock_t *block = cfg.blocks[b];<br>
>> +<br>
>> +      int movs;<br>
>> +      fs_inst *if_inst, *endif_inst;<br>
>> +      fs_inst *start;<br>
>> +      fs_inst *else_mov[MAX_MOVS] = { NULL };<br>
>> +      fs_inst *then_mov[MAX_MOVS] = { NULL };<br>
>> +      bool bb_progress = false;<br>
>> +<br>
>> +      /* IF and ENDIF instructions, by definition, can only be found at<br>
>> the<br>
>> +       * ends of basic blocks.<br>
>> +       */<br>
>> +      start = (fs_inst *) block->end;<br>
>> +      if (start->opcode == BRW_OPCODE_ENDIF) {<br>
>> +         fs_inst *match = endif_inst = start;<br>
>> +<br>
>> +         /* Find MOVs to a common destination. */<br>
>> +         movs = match_movs_from_endif(then_mov, else_mov, &match);<br>
>> +         if (movs == 0)<br>
>> +            continue;<br>
>> +<br>
>> +         if_inst = match;<br>
>> +      } else {<br>
>> +         continue;<br>
>> +      }<br>
>> +<br>
>> +      assert(if_inst && endif_inst);<br>
>> +<br>
>> +      fs_inst *sel_inst[MAX_MOVS] = { NULL };<br>
>> +      fs_inst *mov_imm_inst[MAX_MOVS] = { NULL };<br>
>> +<br>
>> +      /* Generate SEL instructions for pairs of MOVs to a common<br>
>> destination. */<br>
>> +      for (int i = 0; i < movs; i++) {<br>
>> +         if (!then_mov[i] || !else_mov[i])<br>
>> +            break;<br>
>> +<br>
>> +         /* Check that the MOVs are the right form. */<br>
>> +         if (!then_mov[i]->dst.equals(else_mov[i]->dst) ||<br>
>> +             then_mov[i]->is_partial_write() ||<br>
>> +             else_mov[i]->is_partial_write()) {<br>
>> +            bb_progress = false;<br>
><br>
><br>
> I found bb_progress difficult to follow, because we set it to true at the<br>
> bottom of this loop (before we've definitively made progress) and then reset<br>
> it to false here if there's a malformed MOV.  How about if instead we make a<br>
> boolean called "malformed_mov_found", which starts off false and gets set to<br>
> true here.<br>
<br>
</div></div>That is nicer. Will do.<br>
<div><div class="h5"><br>
>><br>
>> +            break;<br>
>> +         }<br>
>> +<br>
>> +         /* Only the last source register can be a constant, so if the<br>
>> MOV in<br>
>> +          * the "then" clause uses a constant, we need to put it in a<br>
>> +          * temporary.<br>
>> +          */<br>
>> +         fs_reg src0(then_mov[i]->src[0]);<br>
>> +         if (src0.file == IMM) {<br>
>> +            src0 = fs_reg(this, glsl_type::float_type);<br>
>> +            src0.type = then_mov[i]->src[0].type;<br>
>> +            mov_imm_inst[i] = MOV(src0, then_mov[i]->src[0]);<br>
>> +         }<br>
>> +<br>
>> +         sel_inst[i] = SEL(then_mov[i]->dst, src0, else_mov[i]->src[0]);<br>
>> +<br>
>> +         if (brw->gen == 6 && if_inst->conditional_mod) {<br>
>> +            /* For Sandybridge with IF with embedded comparison */<br>
>> +            sel_inst[i]->predicate = BRW_PREDICATE_NORMAL;<br>
>> +         } else {<br>
>> +            /* Separate CMP and IF instructions */<br>
>> +            sel_inst[i]->predicate = if_inst->predicate;<br>
>> +            sel_inst[i]->predicate_inverse = if_inst->predicate_inverse;<br>
>> +         }<br>
>> +<br>
>> +         bb_progress = true;<br>
>> +      }<br>
>> +<br>
>> +      if (bb_progress) {<br>
><br>
><br>
> Then this would simply be "if (!malformed_mov_found)"<br>
><br>
>><br>
>> +         fs_inst *cmp_inst;<br>
>> +         if (brw->gen == 6 && if_inst->conditional_mod) {<br>
>> +            cmp_inst = CMP(reg_null_d, if_inst->src[0], if_inst->src[1],<br>
>> +                           if_inst->conditional_mod);<br>
>> +         } else {<br>
>> +            /* Separate CMP and IF instructions. Find instruction that<br>
>> wrote<br>
>> +             * the flag register.<br>
>> +             */<br>
>> +            fs_inst *m;<br>
>> +            for (m = (fs_inst *) if_inst->prev; !m->writes_flag();<br>
>> +                 m = (fs_inst *) m->prev);<br>
>> +<br>
>> +            cmp_inst = new(mem_ctx) fs_inst(m);<br>
>> +         }<br>
><br>
><br>
> This seems like a problem because in the non-gen6 case, we'll search back<br>
> arbitrarily far to find the instruction that wrote to the flag register;<br>
> it's not necessarily safe to copy that instruction to after the ENDIF block.<br>
> For example, if the input code is:<br>
><br>
> CMP null, a, b<br>
> MOV a, c<br>
> IF<br>
>   MOV d, e<br>
> ELSE<br>
>   MOV d, f<br>
> ENDIF<br>
><br>
> Then we'll incorrectly optimize it to:<br>
><br>
> CMP null, a, b # will later be dead code eliminated<br>
> MOV a, c<br>
> IF # will later be dead code eliminated<br>
> ELSE # will later be dead code eliminated<br>
> ENDIF # will later be dead code eliminated<br>
> CMP null, a, b # incorrect!  a has changed.<br>
> SEL d, e, f<br>
<br>
</div></div>Yeah, that is probably true.<br>
<div class="im"><br>
> I think what we want to do instead is emit the SEL instructions before the<br>
> IF; that way the condition flag will still be valid, so we don't have to<br>
> make a copy of the CMP instruction and we can just optimize to:<br>
<br>
</div>The next patches do this. I should have written a better cover letter.<br>
<br>
This patch optimizes only equal number of MOVs in the then and else<br>
blocks, only if it can optimize out all of the MOVs. It searches<br>
backward from the ENDIF, inserting SEL instructions after the ENDIF.<br>
<br>
Two patches later (10.5/15) I extend this to handle causes where a set<br>
of matching MOVs is found by searching back from ENDIF but some other<br>
non-matching MOV is found.<br>
11/15 inserts MOVs instead of SELs when the sources are the same.<br>
12/15 extends the pass to also search forwards from an IF instruction,<br>
and inserts SELs above the IF.<br></blockquote><div><br></div><div>Ok, I'm just starting to read through patch 12.<br></div><div> </div><blockquote class="gmail_quote" style="margin:0 0 0 .8ex;border-left:1px #ccc solid;padding-left:1ex">

<div class="im"><br>
> CMP null, a, b<br>
> MOV a, c<br>
> SEL d, e, f<br>
> IF # will later be dead code eliminated<br>
> ELSE # will later be dead code eliminated<br>
> ENDIF # will later be dead code eliminated<br>
<br>
</div>When the structure of the if block is if/4 movs/else/4 movs/endif and<br>
all of the destinations match, it doesn't matter whether we search<br>
forwards from IF or backwards from ENDIF, but I think there's a bunch<br>
of code that actually does computations in the then/else and has MOVs<br>
at the end of the block that we couldn't handle by inserting<br>
instructions before the IF.<br></blockquote><div><br></div><div>Ah, ok.  I failed to notice that patch 10.5 also changed match_movs_from_endif so that it handles if/else blocks that contain non-MOV instructions before the final MOVs.<br>
</div><div> </div><blockquote class="gmail_quote" style="margin:0 0 0 .8ex;border-left:1px #ccc solid;padding-left:1ex">
<br>
Off hand, I'm not sure what the best way of preserving or regenerating<br>
the flag state is across the IF statement is. Maybe just literally<br>
save the flag with a MOV.<br></blockquote><div><br></div><div>Yeah, that seems reasonable.<br></div><div> </div><blockquote class="gmail_quote" style="margin:0 0 0 .8ex;border-left:1px #ccc solid;padding-left:1ex">
<div><div class="h5"><br>
> A side bonus of this approach is that we produce fewer instructions that<br>
> dead code elimination has to reclaim.<br>
><br>
>><br>
>> +<br>
>> +         /* Insert flag-writing instruction immediately after the ENDIF,<br>
>> and<br>
>> +          * SEL and MOV imm instructions after that.<br>
>> +          */<br>
>> +         if (start->opcode == BRW_OPCODE_ENDIF) {<br>
>> +            endif_inst->insert_after(cmp_inst);<br>
>> +<br>
>> +            for (int i = 0; i < movs; i++) {<br>
>> +               cmp_inst->insert_after(sel_inst[i]);<br>
>> +               if (mov_imm_inst[i])<br>
>> +                  cmp_inst->insert_after(mov_imm_inst[i]);<br>
>> +<br>
>> +               then_mov[i]->remove();<br>
>> +               else_mov[i]->remove();<br>
>> +            }<br>
>> +<br>
>> +            /* Appending an instruction may have changed our bblock end.<br>
>> */<br>
>> +            block->end = sel_inst[0];<br>
>> +         }<br>
>><br>
>> +      }<br>
>> +      progress = progress || bb_progress;<br>
><br>
><br>
> I think it would read slightly better to simply do<br>
><br>
>     progress = true;<br>
><br>
> inside the "if (bb_progress)" block (or inside the "if<br>
> (!malformed_mov_found)" block, if you take my suggestion about<br>
> malformed_mov_found above).  But it's not a big deal.<br>
<br>
</div></div>Yes, sounds good.<br>
<div class="HOEnZb"><div class="h5"><br>
> My only critical concern is about the non-gen6 code path leading to<br>
> incorrect optimizations.<br>
><br>
>><br>
>> +   }<br>
>> +<br>
>> +   if (progress)<br>
>> +      invalidate_live_intervals();<br>
>> +<br>
>> +   return progress;<br>
>> +}<br>
>> --<br>
>> 1.8.3.2<br>
>><br>
>> _______________________________________________<br>
>> mesa-dev mailing list<br>
>> <a href="mailto:mesa-dev@lists.freedesktop.org">mesa-dev@lists.freedesktop.org</a><br>
>> <a href="http://lists.freedesktop.org/mailman/listinfo/mesa-dev" target="_blank">http://lists.freedesktop.org/mailman/listinfo/mesa-dev</a><br>
><br>
><br>
</div></div></blockquote></div><br></div></div>