<div dir="ltr"><br><div class="gmail_extra"><br><div class="gmail_quote">On Sat, Jan 24, 2015 at 5:01 PM, Connor Abbott <span dir="ltr"><<a href="mailto:cwabbott0@gmail.com" target="_blank">cwabbott0@gmail.com</a>></span> wrote:<br><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 Sat, Jan 24, 2015 at 12:22 PM, Jason Ekstrand <<a href="mailto:jason@jlekstrand.net">jason@jlekstrand.net</a>> wrote:<br>
><br>
> On Jan 24, 2015 8:18 AM, "Connor Abbott" <<a href="mailto:cwabbott0@gmail.com">cwabbott0@gmail.com</a>> wrote:<br>
>><br>
>> On Sat, Jan 24, 2015 at 1:00 AM, Jason Ekstrand <<a href="mailto:jason@jlekstrand.net">jason@jlekstrand.net</a>><br>
>> wrote:<br>
>> > ---<br>
>> >  src/glsl/Makefile.sources               |   1 +<br>
>> >  src/glsl/nir/nir.h                      |   2 +<br>
>> >  src/glsl/nir/nir_lower_phis_to_scalar.c | 238<br>
>> > ++++++++++++++++++++++++++++++++<br>
>> >  3 files changed, 241 insertions(+)<br>
>> >  create mode 100644 src/glsl/nir/nir_lower_phis_to_scalar.c<br>
>> ><br>
>> > diff --git a/src/glsl/Makefile.sources b/src/glsl/Makefile.sources<br>
>> > index 96c4ec5..02d0780 100644<br>
>> > --- a/src/glsl/Makefile.sources<br>
>> > +++ b/src/glsl/Makefile.sources<br>
>> > @@ -28,6 +28,7 @@ NIR_FILES = \<br>
>> >         nir/nir_lower_global_vars_to_local.c \<br>
>> >         nir/nir_lower_locals_to_regs.c \<br>
>> >         nir/nir_lower_io.c \<br>
>> > +       nir/nir_lower_phis_to_scalar.c \<br>
>> >         nir/nir_lower_samplers.cpp \<br>
>> >         nir/nir_lower_system_values.c \<br>
>> >         nir/nir_lower_to_source_mods.c \<br>
>> > diff --git a/src/glsl/nir/nir.h b/src/glsl/nir/nir.h<br>
>> > index 119ca01..cda14aa 100644<br>
>> > --- a/src/glsl/nir/nir.h<br>
>> > +++ b/src/glsl/nir/nir.h<br>
>> > @@ -1523,6 +1523,8 @@ void nir_remove_dead_variables(nir_shader<br>
>> > *shader);<br>
>> >  void nir_lower_vec_to_movs(nir_shader *shader);<br>
>> >  void nir_lower_alu_to_scalar(nir_shader *shader);<br>
>> ><br>
>> > +void nir_lower_phis_to_scalar(nir_shader *shader);<br>
>> > +<br>
>> >  void nir_lower_samplers(nir_shader *shader,<br>
>> >                          struct gl_shader_program *shader_program,<br>
>> >                          struct gl_program *prog);<br>
>> > diff --git a/src/glsl/nir/nir_lower_phis_to_scalar.c<br>
>> > b/src/glsl/nir/nir_lower_phis_to_scalar.c<br>
>> > new file mode 100644<br>
>> > index 0000000..9f901d6<br>
>> > --- /dev/null<br>
>> > +++ b/src/glsl/nir/nir_lower_phis_to_scalar.c<br>
>> > @@ -0,0 +1,238 @@<br>
>> > +/*<br>
>> > + * Copyright © 2014 Intel Corporation<br>
>> > + *<br>
>> > + * Permission is hereby granted, free of charge, to any person<br>
>> > obtaining 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<br>
>> > 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<br>
>> > of 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>
>> > + * Authors:<br>
>> > + *    Jason Ekstrand (<a href="mailto:jason@jlekstrand.net">jason@jlekstrand.net</a>)<br>
>> > + *<br>
>> > + */<br>
>> > +<br>
>> > +#include "nir.h"<br>
>> > +<br>
>> > +/*<br>
>> > + * Implements common subexpression elimination<br>
>> > + */<br>
>><br>
>> Whoops...<br>
><br>
> Yeah, I'll fix that.<br>
><br>
>><br>
>> > +<br>
>> > +struct lower_phis_to_scalar_state {<br>
>> > +   void *mem_ctx;<br>
>> > +   void *dead_ctx;<br>
>> > +<br>
>> > +   /* Hash table marking which phi nodes are scalarizable.  The key is<br>
>> > +    * pointers to phi instructions and the entry is either NULL for not<br>
>> > +    * scalarizable or non-null for scalarizable.<br>
>> > +    */<br>
>> > +   struct hash_table *phi_table;<br>
>> > +};<br>
>> > +<br>
>> > +/* Determines if the given phi node should be lowered.  The only phi<br>
>> > nodes<br>
>> > + * we will scalarize at the moment are those where all of the sources<br>
>> > are<br>
>> > + * scalarizable.<br>
>> > + */<br>
>> > +static bool<br>
>> > +should_lower_phi(nir_phi_instr *phi, struct lower_phis_to_scalar_state<br>
>> > *state)<br>
>> > +{<br>
>> > +   /* Already scalar */<br>
>> > +   if (phi->dest.ssa.num_components == 1)<br>
>> > +      return false;<br>
>> > +<br>
>> > +   struct hash_entry *entry = _mesa_hash_table_search(state->phi_table,<br>
>> > phi);<br>
>> > +   if (entry)<br>
>> > +      return entry->data != NULL;<br>
>> > +<br>
>> > +   nir_foreach_phi_src(phi, src) {<br>
>> > +      /* Don't know what to do with non-ssa sources */<br>
>> > +      if (!src->src.is_ssa)<br>
>> > +         return false;<br>
>> > +<br>
>> > +      nir_instr *src_instr = src->src.ssa->parent_instr;<br>
>> > +      switch (src_instr->type) {<br>
>> > +      case nir_instr_type_alu: {<br>
>> > +         nir_alu_instr *src_alu = nir_instr_as_alu(src_instr);<br>
>> > +<br>
>> > +         /* ALU operations with output_size == 0 should be scalarized.<br>
>> > We<br>
>> > +          * will also see a bunch of vecN operations from scalarizing<br>
>> > ALU<br>
>> > +          * operations and, since they can easily be copy-propagated,<br>
>> > they<br>
>> > +          * are ok too.<br>
>> > +          */<br>
>> > +         return nir_op_infos[src_alu->op].output_size == 0 ||<br>
>> > +                src_alu->op != nir_op_vec2 ||<br>
>> > +                src_alu->op != nir_op_vec3 ||<br>
>> > +                src_alu->op != nir_op_vec4;<br>
>> > +      }<br>
>> > +<br>
>> > +      case nir_instr_type_phi: {<br>
>> > +         nir_phi_instr *src_phi = nir_instr_as_phi(src_instr);<br>
>> > +<br>
>> > +         /* Insert an entry and mark it as scalarizable for now. That<br>
>> > way<br>
>> > +          * we don't recurse forever and a cycle in the depencence<br>
>> > graph<br>
>> > +          * won't automatically make us fail to scalarize.<br>
>> > +          */<br>
>> > +         entry = _mesa_hash_table_insert(state->phi_table, src_phi,<br>
>> > (void *)1);<br>
>> > +         bool scalarizable = should_lower_phi(src_phi, state);<br>
>> > +         entry->data = (void *)scalarizable;<br>
>> > +<br>
>> > +         return scalarizable;<br>
>> > +      }<br>
>> > +<br>
>> > +      default:<br>
>> > +         /* We can't scalarize this type of instruction */<br>
>> > +         return false;<br>
>> > +      }<br>
>> > +   }<br>
>> > +<br>
>> > +   return true;<br>
>> > +}<br>
>> > +<br>
>> > +static bool<br>
>> > +lower_phis_to_scalar_block(nir_block *block, void *void_state)<br>
>> > +{<br>
>> > +   struct lower_phis_to_scalar_state *state = void_state;<br>
>> > +<br>
>> > +   /* Find the last phi node in the block */<br>
>> > +   nir_phi_instr *last_phi = NULL;<br>
>> > +   nir_foreach_instr(block, instr) {<br>
>> > +      if (instr->type != nir_instr_type_phi)<br>
>> > +         break;<br>
>> > +<br>
>> > +      last_phi = nir_instr_as_phi(instr);<br>
>> > +   }<br>
>> > +<br>
>> > +   /* We have to handle the phi nodes in their own pass due to the way<br>
>> > +    * we're modifying the linked list of instructions.<br>
>> > +    */<br>
>> > +   nir_foreach_instr_safe(block, instr) {<br>
>> > +      if (instr->type != nir_instr_type_phi)<br>
>> > +         break;<br>
>> > +<br>
>> > +      nir_phi_instr *phi = nir_instr_as_phi(instr);<br>
>> > +<br>
>> > +      if (!should_lower_phi(phi, state))<br>
>> > +         continue;<br>
>> > +<br>
>> > +      /* Create a vecN operation to combine the results.  Most of these<br>
>> > +       * will be redundant, but copy propagation should clean them up<br>
>> > for<br>
>> > +       * us.  No need to add the complexity here.<br>
>> > +       */<br>
>> > +      nir_op vec_op;<br>
>> > +      switch (phi->dest.ssa.num_components) {<br>
>> > +      case 2: vec_op = nir_op_vec2; break;<br>
>> > +      case 3: vec_op = nir_op_vec3; break;<br>
>> > +      case 4: vec_op = nir_op_vec4; break;<br>
>> > +      default: unreachable("Invalid number of components");<br>
>> > +      }<br>
>> > +<br>
>> > +      nir_alu_instr *vec = nir_alu_instr_create(state->mem_ctx,<br>
>> > vec_op);<br>
>> > +      vec->dest.dest.is_ssa = true;<br>
>> > +      nir_ssa_def_init(&vec->instr, &vec->dest.dest.ssa,<br>
>> > +                       phi->dest.ssa.num_components, NULL);<br>
>> > +      vec->dest.write_mask = (1 << phi->dest.ssa.num_components) - 1;<br>
>> > +<br>
>> > +      for (unsigned i = 0; i < phi->dest.ssa.num_components; i++) {<br>
>> > +         nir_phi_instr *new_phi = nir_phi_instr_create(state->mem_ctx);<br>
>> > +         new_phi->dest.is_ssa = true;<br>
>> > +         nir_ssa_def_init(&new_phi->instr, &new_phi->dest.ssa, 1,<br>
>> > NULL);<br>
>> > +<br>
>> > +         vec->src[i].src.is_ssa = true;<br>
>> > +         vec->src[i].src.ssa = &new_phi->dest.ssa;<br>
>> > +<br>
>> > +         nir_foreach_phi_src(phi, src) {<br>
>> > +            /* We need to insert a mov to grab the i'th component of<br>
>> > src */<br>
>> > +            nir_alu_instr *mov = nir_alu_instr_create(state->mem_ctx,<br>
>> > +                                                      nir_op_imov);<br>
>> > +            mov->dest.dest.is_ssa = true;<br>
>> > +            nir_ssa_def_init(&mov->instr, &mov->dest.dest.ssa, 1,<br>
>> > NULL);<br>
>> > +            mov->dest.write_mask = 1;<br>
>> > +            mov->src[0].src = nir_src_copy(src->src, state->mem_ctx);<br>
>> > +            mov->src[0].swizzle[0] = i;<br>
>> > +<br>
>> > +            /* Insert at the end of the predecessor but before the jump<br>
>> > */<br>
>> > +            nir_instr *pred_last_instr =<br>
>> > nir_block_last_instr(src->pred);<br>
>> > +            if (pred_last_instr && pred_last_instr->type ==<br>
>> > nir_instr_type_jump)<br>
>> > +               nir_instr_insert_before(pred_last_instr, &mov->instr);<br>
>> > +            else<br>
>> > +               nir_instr_insert_after_block(src->pred, &mov->instr);<br>
>> > +<br>
>> > +            nir_phi_src *new_src = ralloc(state->mem_ctx, nir_phi_src);<br>
>> > +            new_src->pred = src->pred;<br>
>> > +            new_src->src.is_ssa = true;<br>
>> > +            new_src->src.ssa = &mov->dest.dest.ssa;<br>
>> > +<br>
>> > +            exec_list_push_tail(&new_phi->srcs, &new_src->node);<br>
>> > +         }<br>
>> > +<br>
>> > +         nir_instr_insert_before(&phi->instr, &new_phi->instr);<br>
>> > +      }<br>
>> > +<br>
>> > +      nir_instr_insert_after(&last_phi->instr, &vec->instr);<br>
>> > +<br>
>> > +      nir_ssa_def_rewrite_uses(&phi->dest.ssa,<br>
>> > +                               nir_src_for_ssa(&vec->dest.dest.ssa),<br>
>> > +                               state->mem_ctx);<br>
>> > +<br>
>> > +      ralloc_steal(state->dead_ctx, phi);<br>
>> > +      nir_instr_remove(&phi->instr);<br>
>> > +<br>
>> > +      /* We're using the safe iterator and inserting all the newly<br>
>> > +       * scalarized phi nodes before their non-scalarized version so<br>
>> > that's<br>
>> > +       * ok.  However, we are also inserting vec operations after all<br>
>> > of<br>
>><br>
>> *all of the phi nodes (or "after the last phi node")<br>
>><br>
>> > +       * the last phi node so once we get here, we can't trust even the<br>
>> > +       * safe iterator to stop properly.  We have to break manually.<br>
>> > +       */<br>
>><br>
>> I think there's something I'm not getting here. If we're on the last<br>
>> phi instruction, and we insert a vec instruction after it, isn't this<br>
>> still ok because the safe iterator will just skip over the vec<br>
>> instruction and go to the next instruction (or the end of the block)<br>
>> and we'll just break out of the loop?<br>
><br>
> Yeah, that probably works.  This is kind of a remnant of an old bug that I'm<br>
> not even 100% sure was caused by this.  I'll see if we can get rid of it.<br>
><br>
>><br>
>> > +      if (instr == &last_phi->instr)<br>
>> > +         break;<br>
>> > +   }<br>
>> > +<br>
>> > +   return true;<br>
>> > +}<br>
>> > +<br>
>> > +static void<br>
>> > +lower_phis_to_scalar_impl(nir_function_impl *impl)<br>
>> > +{<br>
>> > +   struct lower_phis_to_scalar_state state;<br>
>> > +<br>
>> > +   state.mem_ctx = ralloc_parent(impl);<br>
>> > +   state.dead_ctx = ralloc_context(NULL);<br>
>> > +   state.phi_table = _mesa_hash_table_create(state.dead_ctx,<br>
>> > _mesa_hash_pointer,<br>
>> > +                                             _mesa_key_pointer_equal);<br>
>> > +<br>
>> > +   nir_foreach_block(impl, lower_phis_to_scalar_block, &state);<br>
>> > +<br>
>> > +   nir_metadata_preserve(impl, nir_metadata_block_index |<br>
>> > +                               nir_metadata_dominance);<br>
>> > +<br>
>> > +   ralloc_free(state.dead_ctx);<br>
>> > +}<br>
>> > +<br>
>> > +/** A pass that lowers vector phi nodes to scalar<br>
>> > + *<br>
>> > + * This pass loops through the blocks and lowers looks for vector phi<br>
>> > nodes<br>
>> > + * it can lower to scalar phi nodes.  Not all phi nodes are lowered.<br>
>> > For<br>
>> > + * instance, if one of the sources is a non-scalarizable vector, then<br>
>> > we<br>
>> > + * don't bother lowering because that would generate hard-to-coalesce<br>
>> > movs.<br>
>> > + */<br>
>><br>
>> Just wondering... what's the advantage to not scalarizing all the phi<br>
>> nodes? This is supposed to be used for scalar targets, so they<br>
>> potentially might even want all the phi nodes to be scalar, so the<br>
>> only non-scalar things are load and store instructions (we don't care<br>
>> that much right now though). Woudn't splitting everything just save us<br>
>> some of the work of splitting up mov instructions later on?<br>
><br>
> That's a valid question and it has a (hopefully equally valid) answer.  It<br>
> comes down to coalescing.  Since phi sources can't swizzle, swizzles on phis<br>
> have to be resolved by inserting a mov right before the phi.  If the source<br>
> of the phi can't be vectorized, then that leaves us with an uncoalescable<br>
> pile of moves just to pick off single components.  If we leave the phi in<br>
> vector form, it makes it the responsibility of the sources to put things<br>
> back together into a vector.<br>
><br>
> This also matters a lot for the backend register allocation and register<br>
> coalescing.  I think this will be a lot better if we combine things into<br>
> vectors on the source side rather than the destination.  In the case where<br>
> the ssa def going into the phi is generated in the predecessor block, we can<br>
> almost certainly coalesce the mov away.  In this case, we have an<br>
> instruction that writes to a temporary register and then a mov into a<br>
> component of the vector.  The intermediate register can very easily be<br>
> coalesced into the vector.  On the other hand, if we have to recombine on<br>
> the destination side, the movs will be very hard to get rid of because the<br>
> source will be the register corresponding to the phi-web and will be<br>
> assigned in several different basic blocks.  Therefore, if we have to<br>
> reassemble into a vector on one side or the other, source-side is better.<br>
><br>
> But what if we don't care that it's a vector?  That's a valid question.  My<br>
> first heuristic was to scalarize a phi node if and only if everything<br>
> consuming that value was scalarizable.  However, without swizzles on phi<br>
> sources, this leads to the component picking problem I mentioned above.  If<br>
> we added swizzles to phis, this other heuristic is probably better.  (Side<br>
> note: The thought has also ocurred to me to just let phis have ALU src and<br>
> dest.  We are lowering them to ALU mov's after all.)<br>
><br>
> Hope that helps,<br>
> --Jason Ekstrand<br>
<br>
</div></div>Ok, I think that makes sense. Maybe it would be good to go into a<br>
little more detail in the comment here about how scalarizing phi nodes<br>
with sources that can't be vectorized creates these moves that can't<br>
be coalesced away easily.<br></blockquote><div><br></div><div>Sure. I can do that.  I was thinking about this some today and we probably also want a pass that joins phi nodes back together if they get split up.  Dealing with phi nodes and vectors gets tricky.<br></div><div>--Jason<br></div><div> </div><blockquote class="gmail_quote" style="margin:0 0 0 .8ex;border-left:1px #ccc solid;padding-left:1ex">
<div class="HOEnZb"><div class="h5"><br>
><br>
>> > +void<br>
>> > +nir_lower_phis_to_scalar(nir_shader *shader)<br>
>> > +{<br>
>> > +   nir_foreach_overload(shader, overload) {<br>
>> > +      if (overload->impl)<br>
>> > +         lower_phis_to_scalar_impl(overload->impl);<br>
>> > +   }<br>
>> > +}<br>
>> > --<br>
>> > 2.2.1<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>
</div></div></blockquote></div><br></div></div>