王砚成的博客

mesa-softpipe

mesa框架

参考：Linux图形显示系统之Mesa – 沉默的思想 – 博客园

mesa编译、环境变量及测试程序

mesa编译脚本

添加：-Dgallium-drivers=swrast

环境变量

添加：

export LIBGL_ALWAYS_SOFTWARE=true
export GALLIUM_DRIVER=softpipe

测试程序

#include <GL/glut.h>  
#include <GL/glu.h>
 
void display() {
   glBegin(GL_POINTS);
      glVertex2f(0.4f, -0.1f);
   glEnd();
   glFlush();  // Render now
}
 
int main(int argc, char** argv) {
   glutInit(&argc, argv);                 
   glutCreateWindow("OpenGL Setup Test"); 
   glutInitWindowSize(320, 320);   
   glutInitWindowPosition(50, 50); 
   glutDisplayFunc(display); 
   glutMainLoop();
   return 0;
}

glBegin基元类型设置

glBegin会触发调用vbo_exec_Begin。在此函数下，把基元类型设置到vbo_exec_contex和dd_function_table的对应字段里。

glVertex2f顶点属性设置

glVertex2f会触发调用vbo_Vertex2f。会设置顶点运行上下文（vbo_exec_contex）的一些参数。vertex[VBO_ATTRIB_MAX*4]存储着顶点属性；*attrptr[VBO_ATTRIB_MAX]指向vertex；*bufferobj是顶点buffer；*buffer_map是顶点buffer的map映射；*buffer_ptr指向*buffer_map。

注意：这时顶点buffer里还没有数据。

glEnd

干了很少的事，只是尝试合并最新两个基元。

glFlush刷新流程

draw流程

softpipe_draw_vbo

功能：softpipe draw的入口。

顶点数据在:pipe->vertex_buffer[i].buffer.resource

转换到：pipe->draw->pt.user.vbuffer[attr].map。

参数：

struct pipe_contex *pipe：上下文

const struct pipe_draw_info *info：绘制参数

draw_pt_arrays

功能：绘制单个实例，运行前端

前端：准备fetch_elts,draw_elts,-例如vsplit

中端：获取、shader、剪辑测试、视口

管道：基元管道：剪辑、线宽等

后端：驱动程序提供的vbuf_render

fetch_pipeline_linear_run

功能：中段处理入口（drawing/primitive pipeline stages)

参数：

struct draw_pt_middle_end *middle：中段

const struct draw_fetch_info *fetch_info：fetch信息

const struct draw_prim_info *in_prim_info：基元信息

顶点数据来自：middle->draw->pt.user.vbuffer[i].map

FETCH_PIPELINE_GENERIC

功能：中段处理，包括：获取顶点数据，运行顶点和几何着色器，stream output发射，裁剪基元（clip）。

参数：

struct draw_pt_middle_end *middle：中段

const struct draw_fetch_info *fetch_info：fetch信息

const struct draw_prim_info *in_prim_info：基元信息

fetch

功能：把用户层的顶点数据转换为标准形式（x,y,z,w)。用户层数据:fetch->draw->pt.user.vbuffer[i].map。转换后数据:fetched_vert_info.verts

参数：

struct pt_fetch *fetch：顶点数据获取

const struct draw_fetch_info *fetch_info：获取参数

char *output：获取后的数据存到这里

draw_pt_emit_linear

功能：把顶点数据转换为屏幕坐标并存到vbuf_render中，并调用绘制基元

顶点数据来自：vert_info->verts->data，

屏幕坐标存到：emit->draw->render->vertex_buffer

sp_vbuf_draw_arrays

功能：根据不同的基元类型调用不同的光栅化函数。

接口：

  • struct vbuf_render *vbr：顶点信息，转换为struct softpipe_vbuf_render

struct softpipe_vbuf_render
{
struct vbuf_render base;
struct softpipe_context *softpipe;
struct setup_context *setup; //环境

enum pipe_prim_type prim; //基元类型
uint vertex_size;
uint nr_vertices;
uint vertex_buffer_size;
void *vertex_buffer; //顶点属性（已经是屏幕坐标）
};

  • start：顶点开始位置
  • nr：顶点数量
sp_setup_point

功能：对点进行光栅化

参数：

  • setup：环境
  • v0：点屏幕坐标（x, y, z, w)

环境参数：

  • struct softpipe_context：softpipe的上下文信息，主要是应用层设置的各种参数（点大小等）
    • fs_variant->info：片段着色器信息
      • num_inputs：输入参数数量
    • psize_slot：顶点着色器输出槽是否包括点大小
    • rasterizer->point_size：通过glPointSize设置的点大小
    • rasterizer->point_smooth：点抗锯齿是否开启，开启后渲染为圆，否则为正方形
    • setup_info：顶点的设置信息，主要包括插值类型
      • attrib[fragSlot].src_dedex：顶点着色器输出的槽
      • attrib[fragSlot].interp：插值方式
    • no_rast：无光栅化
    • rasterizer->rasterizer_discard：无光栅化
    • layer_slot：层槽，参考：www.khronos.org/opengl/wiki/Geometry_Shader
    • viewport_index_slot：视口槽
  • struct setup_context：设置上下文
    • quad[0].input.layer：渲染到哪层
    • quad[0].input.viewport_index：渲染到哪个视口
    • vprovoke：激发顶点数组
    • posCoef：插值系数(z, w)
    • coef：插值系数
    • quad[0].input.x0：点的光栅化x坐标
    • quad[0].input.y0：点的光栅化y坐标
    • quad[0].inout.mask：点的Mask值

流程：

顶点位置来自参数v0，根据来自softpipe_contex的参数进行光栅化，把插值信息设置到setup->posCoef, setup->coef，把光栅化后的位置，mask值，coverage值，层，视口，设置到setup->quad[0]。

quad_clip

功能：根据scissor/surface bounds 裁剪

参数：

setup：环境

quad：包括光栅化后的位置及颜色信息

shade_quads

功能：处理quad，调用fragement shader

参数：

struct stage *qs：quad处理阶段

struct quad_header *quads[]：quad数据

unsigned nr：quad个数

exec_run

功能：运行fragment shader，并把数据拷贝到quad中

参数：

const struct sp_fragment_shader_variant：fragment shader 变量

struct tgsi_exec_machine *machine：tgsi运行虚拟机

struct quad_header *quad：quad数据

bool early_depth_test：是否运行早期深度测试

choose_depth_test

功能：根据不同的参数，选择运行不同的深度测试方法

参数：

struct quad_stage *qs：quad处理阶段的状态及方法

struct quad_header *quads[]：quad数据

unsigned nr：quad个数

single_output_color

功能：把颜色拷贝到framebuffer

参数：

struct quad_stage *qs：quad处理阶段的状态及方法

struct quad_header *quads[]：quad数据

unsigned nr：quad个数

softpipe_flush

功能：把渲染后的数据(tile_cache)写到framebuffer中（transfer）

参数：

struct pipe_context *pipe：管线状态

unsigned flags：刷新标志位

struct pipe_fence_handle **fence：fence

st_glflush

功能：把framebuffer的数据显示到屏幕上

参数：

struct gl_context *ctx：gl上下文

TGSI

TGSI — The Mesa 3D Graphics Library latest documentation

TGSI是一种中间语言用于描述着色器。

所有TGSI指令都以任意精度运行浮点四分量向量。一个操作码最多可以有1个目标寄存器DST，有4个源寄存器（src0~src3）或1个源寄存器（src）。

某些指令允许重新解释矢量分量作为整数，其他指令允许解释为双精度双适量分量。

当指令具有标量结果时，结果通常被复制到DST每一个组件。

指令集

  • 核心ISA：一些通用计算指令
  • 计算ISA：主要用于计算Shader
  • 整数ISA：整数运算
  • 按位ISA：整数的位操作
  • 几何ISA：仅用于几何着色器
  • GLSL ISA：是GLSL操作码集的一部分
  • 插值ISA：主要用于插值计算
  • 双ISA：将四分量向量重新解释为每个分量精度加倍的双分量向量
  • 64位整数ISA：将四分量向量重新解释为每个分量中具有64位的双分量向量。
  • 资源采样操作码：主要用于SAMPLE
  • 资源访问操作码：资源可以是BUFFER, IMAGE或MEMORY
  • 无绑定操作码：用于使用无绑定采样器或图像句柄
  • 线程间同步操作码：仅在compute中有效
  • 原子操作码：ATOM
  • 通道间操作码：子组中的每个线程都将收到相同的结果

其他tokens

声明一个寄存器，该寄存器将在指令中作为操作数引用令牌。

File字段包含正在声明的register文件

UsageMask字段指定可以访问哪些寄存器

Local标志指定给定值不用于子例程参数传递

声明可以选择具有ArrayID属性，该属性可以由间接寻址操作数。

声明语义（Semantic)

可以标记Vertex和Fragment Shader输入和输出寄存器使用由name和index组成的语义信息。

如果设置了Semantic bit，则遵循Declaration token

  • TGSI_SEMANTIC_POSITION：对于顶点着色器为输出寄存器，包含Clip中的齐次顶点位置；对于片段着色器为输入寄存器，包含窗口位置
  • TGSI_SEMANTIC_COLOR：顶点着色器输出或片段着色器输入/输出
  • TGSI_SEMANTIC_BCOLOR：背面颜色仅用于背面多边形，并且仅有效在Vertex Shader输出中
  • TGSI_SEMANTIC_FOG：顶点着色器输入/输出，片段着色器输入，表示雾坐标
  • TGSI_SEMANTIC_PSIZE：顶点着色器输入/输出，点大小
  • TGSI_SEMANTIC_TEXCOORD：顶点着色器输出，片段着色器输入，点精灵纹理坐标
  • TGSI_SEMANTIC_PCOORD：片段着色器输入，sprite坐标
  • TGSI_SEMANTIC_GENERIC：所有顶点/片段着色器输入/输出未使用其他语义的标签
  • TGSI_SEMANTIC_NORMAL：顶点着色器输入，法线向量
  • TGSI_SEMANTIC_FACE：片段着色器输入，正反面
  • TGSI_SEMANTIC_EDGEFLAG：顶点着色器输入/输出，边缘标记
  • TGSI_SEMANTIC_STENCIL：片段着色器，模板参考值
  • TGSI_SEMANTIC_VIEWPORT_INDEX：几何着色器，视口索引
  • TGSI_SEMANTIC_LAYER：几何着色器， 层
  • TGSI_SEMANTIC_CLIPDIST：裁剪距离
  • TGSI_SEMANTIC_SAMPLEID：片段着色器，样本ID
  • TGSI_SEMANTIC_SAMPLEPOS：片段着色器，样本位置
  • TGSI_SEMANTIC_SAMPLEMASK：片段着色器，采样位置
  • TGSI_SEMANTIC_INVOCATIONID：几何着色器，当前着色器的调用索引
  • TGSI_SEMANTIC_INSTANCEID：顶点着色器，当前实例ID
  • TGSI_SEMANTIC_VERTEXID：顶点着色器，当前顶点ID（gl_VertexID)
  • TGSI_SEMANTIC_VERTEXID_NOBASER：顶点着色器，当前顶点ID(不包含基础顶点）
  • TGSI_SEMANTIC_BASEVERTEX：顶点着色器，包含基础顶点（gl_BaseVertex)
  • TGSI_SEMANTIC_PRIMID：几何和片段着色器，基元ID
  • TGSI_SEMANTIC_PATCH：曲面细分计算/控制着色器，per-patch属性
  • TGSI_SEMANTIC_TESSCOORD：镶嵌计算着色器，顶点坐标
  • TGSI_SEMANTIC_TESSOUTER：镶嵌计算/控制着色器，外部镶嵌的级别
  • TGSI_SEMANTIC_TESSINNER：镶嵌计算/控制着色器，补丁的内部镶嵌级别
  • TGSI_SEMANTIC_VERTICESIN：镶嵌计算/控制着色器，Input Patch中的顶点数
  • TGSI_SEMANTIC_HELPER_INVOCATION：片段着色器，当前调用是否被覆盖（gl_HelperInvocation)
  • TGSI_SEMANTIC_BASEINSTANCE：顶点着色器，基实例参数
  • TGSI_SEMANTIC_DRAWID：顶点着色器，绘制索引（glMultiDraw*)
  • TGSI_SEMANTIC_WORK_DIM：OpenCL启动的计算着色器，work_dim参数
  • TGSI_SEMANTIC_GRID_SIZE：计算着色器，最大（x, y, z)维度的线程块网络
  • TGSI_SEMANTIC_BLOCK_ID：计算着色器，块ID
  • TGSI_SEMANTIC_BLOCK_SIZE：计算着色器，块大小
  • TGSI_SEMANTIC_THREAD_ID：计算着色器，线程ID
  • TGSI_SEMANTIC_SUBGROUP_SIZE：子组大小
  • TGSI_SEMANTIC_SUBGROUP_INVOCATION：其子组中当前调用的索引
  • TGSI_SEMANTIC_SUBGROUP_EQ_MASK：子组位掩码
  • TGSI_SEMANTIC_SUBGROUP_GE_MASK:
  • TGSI_SEMANTIC_SUBGROUP_GT_MASK
  • TGSI_SEMANTIC_SUBGROUP_LE_MASK
  • TGSI_SEMANTIC_SUBGROUP_LT_MASK
  • TGSI_SEMANTIC_VIEWPORT_MASK：将当前基元广播到视口的位掩码（GL_NV_viewport_array2)
  • TGSI_SEMANTIC_TESS_DEFAULT_OUTER_LEVEL：default_outer_level
  • TGSI_SEMANTIC_TESS_DEFAULT_INNER_LEVEL：default_inner_level

声明插值

此令牌仅对片段着色器INPUT声明有效

Interpolate字段指定输入的插值方式，rasterizer或TGSI_INTERPOLATE_*

Location字段指定像素内的位置

声明Sampler View

声明Resource

硬件原子寄存器文件

wangyancheng

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