Return to planevram.cpp CVS log

Up to [Isaki's NoNo m68k/m88k emulator] / nono / vm

Annotation of nono/vm/planevram.cpp, revision 1.1

1.1     ! root        1: //
        !             2: // nono
        !             3: // Copyright (C) 2022 nono project
        !             4: // Licensed under nono-license.txt
        !             5: //
        !             6: 
        !             7: //
        !             8: // プレーン VRAM (垂直 VRAM)
        !             9: // Lunafb と X68k TVRAM の共通部分
        !            10: //
        !            11: 
        !            12: #include "planevram.h"
        !            13: #include "mybswap.h"
        !            14: #if defined(__x86_64__)
        !            15: #include <x86intrin.h>
        !            16: #endif
        !            17: 
        !            18: // グローバル参照用
        !            19: PlaneVRAMDevice *gPlaneVRAM;
        !            20: 
        !            21: // コンストラクタ
        !            22: PlaneVRAMDevice::PlaneVRAMDevice(const std::string& objname_,
        !            23:        int width_, int height_)
        !            24:        : inherited(objname_)
        !            25: {
        !            26:        // ポカ避け。lunafb.cpp の Init() あたりのコメント参照。
        !            27:        nplane = -1;
        !            28: 
        !            29:        composite.Create(width_, height_);
        !            30: 
        !            31:        dirty.resize((width_ / BLKX) * (height_ / BLKY));
        !            32: 
        !            33:        // レンダリング時に使うテーブルを事前に計算。
        !            34:        InitDeptable();
        !            35: }
        !            36: 
        !            37: // デストラクタ
        !            38: PlaneVRAMDevice::~PlaneVRAMDevice()
        !            39: {
        !            40:        gPlaneVRAM = NULL;
        !            41: }
        !            42: 
        !            43: // リセット
        !            44: void
        !            45: PlaneVRAMDevice::ResetHard(bool poweron)
        !            46: {
        !            47:        // XXX ここ?
        !            48:        Invalidate();
        !            49: }
        !            50: 
        !            51: // レンダリング時に使うテーブルを事前に計算。
        !            52: void
        !            53: PlaneVRAMDevice::InitDeptable()
        !            54: {
        !            55:        deptable.reset(new uint64[256]);
        !            56: 
        !            57:        // %abcdefgh の8ビットを
        !            58:        // リトルエンディアンホストでは
        !            59:        // %0000000h'0000000g'0000000f'0000000e'0000000d'0000000c'0000000b'0000000a
        !            60:        // ビッグエンディアンホストでは
        !            61:        // %0000000a'0000000b'0000000c'0000000d'0000000e'0000000f'0000000g'0000000h
        !            62:        // の64ビットに伸張する。
        !            63:        // (8ビットを各バイトの最下位ビットに対応させる)
        !            64:        for (int i = 0; i < 256; i++) {
        !            65:                uint64 res = 0;
        !            66:                for (int bit = 0; bit < 8; bit++) {
        !            67:                        int n = bit * 8;
        !            68: #if BYTE_ORDER == LITTLE_ENDIAN
        !            69:                        n = 56 - n;
        !            70: #endif
        !            71:                        res |= (uint64)((i >> bit) & 1) << n;
        !            72:                }
        !            73:                deptable[i] = res;
        !            74:        }
        !            75: }
        !            76: 
        !            77: // 全画面の更新フラグを立てる
        !            78: void
        !            79: PlaneVRAMDevice::Invalidate()
        !            80: {
        !            81:        std::fill(dirty.begin(), dirty.end(), 1);
        !            82: }
        !            83: 
        !            84: // 全画面の更新フラグを下ろす
        !            85: // VM スレッドから呼ばれる。
        !            86: void
        !            87: PlaneVRAMDevice::ClearDirty()
        !            88: {
        !            89:        std::fill(dirty.begin(), dirty.end(), 0);
        !            90: #if defined(PERF_HIT)
        !            91:        std::fill(dirty_word.begin(), dirty_word.end(), false);
        !            92: #endif
        !            93: }
        !            94: 
        !            95: // 更新情報を取得。
        !            96: // VM スレッドから呼ばれる。
        !            97: ModifyInfo
        !            98: PlaneVRAMDevice::GetModify() const
        !            99: {
        !           100:        // dirty は高速化のためバイトあたり 1bit しか使っていないが、
        !           101:        // ModifyInfo はスレッド間の交換形式なのでビットを詰め込んだものにする。
        !           102:        // mod.bits[] 1ワード(16bit)を横一列分として 64行分。
        !           103:        // TVRAM の場合は横 1024 ドットしかないので、左から 8bit のみ有効、
        !           104:        // 残りのビットは %0 にすること。
        !           105: 
        !           106:        const int width  = composite.GetWidth();
        !           107:        const int height = composite.GetHeight();
        !           108:        ModifyInfo mod;
        !           109: 
        !           110:        static_assert(mod.bits.size() == 1024 / BLKY, "");
        !           111:        static_assert(sizeof(mod.bits[0]) * 8 == 2048 / BLKX, "");
        !           112: 
        !           113:        int i = 0;
        !           114:        for (int y = 0; y < height / BLKY; y++) {
        !           115:                uint16 m = 0x8000;
        !           116:                uint16 t = 0;
        !           117:                for (int x = 0; x < width / BLKX; x++, i++, m >>= 1) {
        !           118:                        if (dirty[i]) {
        !           119:                                t |= m;
        !           120:                                mod.n_dirty++;
        !           121:                        }
        !           122:                }
        !           123:                mod.bits[y] = t;
        !           124:        }
        !           125: 
        !           126: #if defined(PERF_HIT)
        !           127:        mod.dirty_word = dirty_word;
        !           128: #endif
        !           129: 
        !           130:        return mod;
        !           131: }
        !           132: 
        !           133: // 画面合成。
        !           134: // レンダラスレッドから呼ばれる。
        !           135: bool
        !           136: PlaneVRAMDevice::Render(BitmapRGB& bitmap, const ModifyInfo& modify)
        !           137: {
        !           138:        bool updated = false;
        !           139: 
        !           140:        // VRAM に更新があれば composite を更新
        !           141:        if (modify.IsDirty()) {
        !           142:                RenderVRAMToComposite(modify);
        !           143:                updated = true;
        !           144:        }
        !           145: 
        !           146:        // composite に更新があるか(update)、
        !           147:        // 無条件に更新するか(invalidate2) なら bitmap を更新。
        !           148:        if (updated || modify.invalidate2) {
        !           149:                RenderCompositeToRGB(bitmap, modify);
        !           150:                updated = true;
        !           151:        }
        !           152: 
        !           153:        return updated;
        !           154: }
        !           155: 
        !           156: // VRAM から composite 画面を合成する。
        !           157: // レンダラスレッドから呼ばれる。
        !           158: void
        !           159: PlaneVRAMDevice::RenderVRAMToComposite(const ModifyInfo& modify)
        !           160: {
        !           161:        const int width  = composite.GetWidth();
        !           162:        const int height = composite.GetHeight();
        !           163:        const int planesz = (width / 8) * height;
        !           164: 
        !           165:        // テキスト合成画面を描く
        !           166:        for (int by = 0; by < height / BLKY; by++) {
        !           167:                // 横1列分
        !           168:                uint16 mod = modify.bits[by];
        !           169: 
        !           170:                for (int bx = 0; mod != 0; bx++, mod <<= 1) {
        !           171:                        if ((int16)mod >= 0) {
        !           172:                                continue;
        !           173:                        }
        !           174: 
        !           175:                        // 変更のあった1ブロックを更新
        !           176:                        for (int y = by * BLKY, yend = y + BLKY; y < yend; y++) {
        !           177:                                int x = bx * BLKX;              // ピクセル単位
        !           178: 
        !           179:                                const uint32 *src = (const uint32 *)&mem[0];
        !           180:                                src += y * width / 32 + (x / 32);
        !           181:                                uint64 *dst = (uint64 *)composite.GetPtr(x, y);
        !           182: 
        !           183:                                for (int j = 0; j < BLKX / 32; j++) {
        !           184:                                        std::array<uint32, 4> data;
        !           185: 
        !           186:                                        // VRAM はホストエンディアンに関係なく 32bit で読み込んだ
        !           187:                                        // 時の MSB が左端ピクセル。
        !           188:                                        // ここでは左側から 8ピクセル(8ビット)ずつ 4回処理する
        !           189:                                        // のを最下位バイトから順に右シフトで行いたいので、
        !           190:                                        // (バイト内のビット順は維持したまま) バイトスワップする。
        !           191:                                        //
        !           192:                                        //          31     24  23     16  15      8   7      0
        !           193:                                        //        +----------+----------+----------+----------+
        !           194:                                        // VRAM   |+00 .. +07|+08 .. +15|+16 .. +23|+24 .. +31|
        !           195:                                        //        +----------+----------+----------+----------+
        !           196:                                        //  ↓
        !           197:                                        //        +----------+----------+----------+----------+
        !           198:                                        // data[] |+24 .. +31|+16 .. +23|+08 .. +15|+00 .. +07|
        !           199:                                        //        +----------+----------+----------+----------+
        !           200:                                        if (__predict_false(nplane == 1)) {
        !           201:                                                // LUNA 1bpp の場合残りの3プレーンは ff で埋める。
        !           202:                                                // 実際にも存在しないプレーンは ff が読み出せて
        !           203:                                                // カラーインデックスは $e か $f の二択になるので。
        !           204:                                                data[0] = bswap32(src[0]);
        !           205:                                                data[1] = 0xffffffff;
        !           206:                                                data[2] = 0xffffffff;
        !           207:                                                data[3] = 0xffffffff;
        !           208:                                        } else {
        !           209:                                                int offset = planesz / sizeof(uint32);
        !           210:                                                for (int plane = 0; plane < nplane; plane++) {
        !           211:                                                        data[plane] = bswap32(src[plane * offset]);
        !           212:                                                }
        !           213:                                        }
        !           214:                                        src++;
        !           215: 
        !           216:                                        // data[] の下位 8bit ずつを取り出して deptable[] で変換。
        !           217:                                        // p0..p3 は1バイト x 8個。
        !           218:                                        //
        !           219:                                        // data[] = %xxxxxxxx'xxxxxxxx'xxxxxxxx'ABCDEFGH
        !           220:                                        // ↓
        !           221:                                        // (リトルエンディアンホストの場合)
        !           222:                                        // pX.H = %0000000H'0000000G'0000000F'0000000E
        !           223:                                        // pX.L = %0000000D'0000000C'0000000B'0000000A
        !           224:                                        for (int b = 0; b < 4; b++) {
        !           225:                                                uint64 p0 = deptable[data[0] & 0xff];
        !           226:                                                uint64 p1 = deptable[data[1] & 0xff];
        !           227:                                                uint64 p2 = deptable[data[2] & 0xff];
        !           228:                                                uint64 p3 = deptable[data[3] & 0xff];
        !           229:                                                data[0] >>= 8;
        !           230:                                                data[1] >>= 8;
        !           231:                                                data[2] >>= 8;
        !           232:                                                data[3] >>= 8;
        !           233: 
        !           234:                                                // cc (64bit = 8バイト) は各バイトが各ピクセルの
        !           235:                                                // カラーインデックスになるので、
        !           236:                                                // BitmapI8 に 8バイト一気に書き込める。
        !           237:                                                // (エンディアンの影響は deptable[] で処理してある)
        !           238:                                                uint64 cc = p0 | (p1 << 1) | (p2 << 2) | (p3 << 3);
        !           239:                                                *dst++ = cc;
        !           240:                                        }
        !           241:                                }
        !           242:                        }
        !           243:                }
        !           244:        }
        !           245: }
        !           246: 
        !           247: // composite 画面とパレット情報から RGB 画面を合成する。
        !           248: // modify は composite 上での変更箇所を示している。
        !           249: // レンダラスレッドから呼ばれる。
        !           250: void
        !           251: PlaneVRAMDevice::RenderCompositeToRGB(BitmapRGB& bitmap,
        !           252:        const ModifyInfo& modify)
        !           253: {
        !           254:        const int width  = bitmap.GetWidth();
        !           255:        const int height = bitmap.GetHeight();
        !           256: 
        !           257:        // view_mod は表示領域 view における更新矩形
        !           258:        BitmapI8 view(width, height);
        !           259:        std::vector<uint16> view_mod(height / BLKY);
        !           260: 
        !           261:        // この view に対する modify を計算する
        !           262:        uint16 view_mask = ~(0xffff >> (width / BLKX));
        !           263:        view_mask &= modify_mask;
        !           264:        if (__predict_false(modify.invalidate2)) {
        !           265:                std::fill(view_mod.begin(), view_mod.end(), view_mask);
        !           266:        } else {
        !           267:                // Y scroll 方向の modify 計算
        !           268:                int sy = yscroll / BLKY;
        !           269:                for (int y = 0; y < view_mod.size(); y++, sy++) {
        !           270:                        if (sy >= modify.bits.size()) {
        !           271:                                sy = 0;
        !           272:                        }
        !           273:                        view_mod[y] = modify.bits[sy];
        !           274:                }
        !           275:                if (yscroll % BLKY != 0) {
        !           276:                        uint16 mod0 = view_mod[0];
        !           277:                        for (int y = 0; y < view_mod.size() - 1; y++) {
        !           278:                                view_mod[y] |= view_mod[y + 1];
        !           279:                        }
        !           280:                        view_mod[view_mod.size() - 1] |= mod0;
        !           281:                }
        !           282: 
        !           283:                // X scroll 方向の modify 計算
        !           284:                int n = xscroll / BLKX;
        !           285:                int f = xscroll % BLKX;
        !           286:                for (int y = 0; y < view_mod.size(); y++) {
        !           287:                        uint16 m = view_mod[y] << n;
        !           288:                        if (f != 0) {
        !           289:                                m |= m << 1;
        !           290:                        }
        !           291:                        m &= view_mask;
        !           292:                        view_mod[y] = m;
        !           293:                        // TODO: はみ出しの折り返し
        !           294:                }
        !           295:        }
        !           296: 
        !           297:        // composite からスクロールを加味した表示領域 view を作る
        !           298:        for (int by = 0; by < view_mod.size(); by++) {
        !           299:                uint16 mod = view_mod[by];
        !           300: 
        !           301:                for (int bx = 0; mod != 0; bx++, mod <<= 1) {
        !           302:                        if ((int16)mod >= 0) {
        !           303:                                continue;
        !           304:                        }
        !           305: 
        !           306:                        int vy = by * BLKY;
        !           307:                        int sy = yscroll + by * BLKY;
        !           308:                        for (int y = 0; y < BLKY; y++, vy++, sy++) {
        !           309:                                if (sy >= composite.GetHeight()) {
        !           310:                                        sy -= composite.GetHeight();
        !           311:                                }
        !           312:                                int vx = bx * BLKX;
        !           313:                                int sx = xscroll + bx * BLKX;
        !           314:                                uint8 *v = view.GetPtr(vx, vy);
        !           315:                                uint8 *c = composite.GetPtr(sx, sy);
        !           316: 
        !           317:                                if (sx + BLKX < composite.GetWidth()) {
        !           318:                                        for (int x = 0; x < BLKX; x++) {
        !           319:                                                *v++ = *c++;
        !           320:                                        }
        !           321:                                } else {
        !           322:                                        int x;
        !           323:                                        for (x = sx; x < composite.GetWidth(); x++) {
        !           324:                                                *v++ = *c++;
        !           325:                                        }
        !           326: 
        !           327:                                        int sy2 = sy + 256;
        !           328:                                        if (sy2 >= composite.GetHeight()) {
        !           329:                                                sy2 -= composite.GetHeight();
        !           330:                                        }
        !           331:                                        c = composite.GetPtr(0, sy2);
        !           332: 
        !           333:                                        for (; x < BLKX; x++) {
        !           334:                                                *v++ = *c++;
        !           335:                                        }
        !           336:                                }
        !           337:                        }
        !           338:                }
        !           339:        }
        !           340: 
        !           341:        // view (I8) を Bitmap (RGB) に展開する
        !           342:        for (int by = 0; by < view_mod.size(); by++) {
        !           343:                uint16 mod = view_mod[by];
        !           344: 
        !           345:                for (int bx = 0; mod != 0; bx++, mod <<= 1) {
        !           346:                        if ((int16)mod < 0) {
        !           347:                                // 変更のあった1ブロックを更新
        !           348:                                int x = bx * BLKX;
        !           349: 
        !           350:                                int vy = by * BLKY;
        !           351:                                for (int y = 0; y < BLKY; y++, vy++) {
        !           352: 
        !           353:                                        const uint8 *s8 = view.GetPtr(x, vy);
        !           354:                                        uint32 *d = (uint32 *)bitmap.GetPtr(x, vy);
        !           355: 
        !           356:                                        const uint32 *s = (const uint32 *)s8;
        !           357:                                        const uint32 *send = (const uint32 *)(s8 + BLKX);
        !           358:                                        for (; s < send;) {
        !           359:                                                // s は BitmapI8 なのでビッグエンディアン並びに相当
        !           360: 
        !           361: #if defined(__AVX2__) && !defined(NO_AVX)      // オプション -mavx2 が必要
        !           362:                                                // 35.1msec
        !           363: 
        !           364:                                                // 8ピクセルずつ処理する
        !           365: 
        !           366:                                                // idx0 = $00000000'00000000'I7I6I5I4'I3I2I1I0
        !           367:                                                __m128i idx0 = _mm_loadl_epi64((const __m128i *)s);
        !           368:                                                s += 2;
        !           369: 
        !           370:                                                // idx  = $000000I7'000000I6'000000I5'000000I4'
        !           371:                                                //         000000I3'000000I2'000000I1'000000I0
        !           372:                                                __m256i idx = _mm256_cvtepu8_epi32(idx0);
        !           373: 
        !           374:                                                // 8個の 32bit インデックスから XBGR を取得
        !           375:                                                // c  = $00B7G7R7'00B6G6R6'00B5G5R5'00B4G4R4'
        !           376:                                                //       00B3G3R3'00B2G2R2'00B1G1R1'00B0G0R0
        !           377:                                                __m256i c = _mm256_i32gather_epi32(
        !           378:                                                        (const int *)palette, idx, 4);
        !           379: 
        !           380:                                                // 256bit リニアに使えれば下詰めで済んだんだが、
        !           381:                                                // 上位 128bit と下位 128bit をまたいでシャッフルは
        !           382:                                                // 出来なくて、かつこの後のストアは連続領域への
        !           383:                                                // 書き込みになるので、中央でつなげておく。うーん。
        !           384:                                                // c  = $00000000'B7G7R7B6'G6R6B5G5'R5B4G4R4'
        !           385:                                                //       B3G3R3B2'G2R2B1G1'R1B0G0R0'00000000
        !           386:                                                __m256i shuff = _mm256_set_epi8(
        !           387:                                                        -1,-1,-1,-1, 14,13,12,10,  9, 8, 6, 5,  4, 2, 1, 0,
        !           388:                                                        14,13,12,10,  9, 8, 6, 5,  4, 2, 1, 0, -1,-1,-1,-1
        !           389:                                                );
        !           390:                                                __m256i res = _mm256_shuffle_epi8(c, shuff);
        !           391: 
        !           392:                                                // 先頭(下位)と末尾(上位)の 32bit ずつを除いたところを
        !           393:                                                // 書き出す。
        !           394:                                                __m256i mask = _mm256_set_epi32(
        !           395:                                                        0, -1, -1, -1,  -1, -1, -1, 0
        !           396:                                                );
        !           397:                                                _mm256_maskstore_epi32((int *)(d - 1), mask, res);
        !           398:                                                d += 6;
        !           399: #else
        !           400:                                                // 46.5msec
        !           401: 
        !           402:                                                // 4ピクセルずつ処理する
        !           403: 
        !           404:                                                uint32 cc4 = *s++;
        !           405:                                                // 左側ピクセルが下位バイトになるよう並び替える
        !           406:                                                // (le32toh() はビッグエンディアンなら bswap32 の意)
        !           407:                                                cc4 = le32toh(cc4);
        !           408: 
        !           409:                                                // 4ピクセルをそれぞれ xBGR32 に変換
        !           410:                                                uint32 c0 = palette[ cc4        & 0xff].xbgr;
        !           411:                                                uint32 c1 = palette[(cc4 >>  8) & 0xff].xbgr;
        !           412:                                                uint32 c2 = palette[(cc4 >> 16) & 0xff].xbgr;
        !           413:                                                uint32 c3 = palette[ cc4 >> 24        ].xbgr;
        !           414: 
        !           415:                                                // xBGR32 4つ(16バイト)を RGB24 3つ(12バイト)に変換して
        !           416:                                                // ロングワードで書き出す。
        !           417:                                                // c0   = $x0B0G0R0
        !           418:                                                // c1   = $x1B1G1R1
        !           419:                                                // c2   = $x2B2G2R2
        !           420:                                                // c3   = $x3B3G3R3
        !           421:                                                //
        !           422:                                                // d[0] = $00B0G0R0 | $R1000000 = $R1B0G0R0
        !           423:                                                // d[1] = $0000B1G1 | $G2R20000 = $G2R2B1G1
        !           424:                                                // d[2] = $000000B2 | $B3G3R300 = $B3G3R3B2
        !           425: 
        !           426:                                                // (le32toh() はビッグエンディアンなら bswap32 の意)
        !           427:                                                *d++ = le32toh((c0      ) | (c1 << 24));
        !           428:                                                *d++ = le32toh((c1 >>  8) | (c2 << 16));
        !           429:                                                *d++ = le32toh((c2 >> 16) | (c3 <<  8));
        !           430: #endif
        !           431:                                        }
        !           432:                                }
        !           433:                        }
        !           434:                }
        !           435:        }
        !           436: }

This archive runs on limited infrastructure. Preserving old code on modern bandwidth. Automated agents are requested to crawl responsibly.