drc: rework invalidation yet more
[picodrive.git] / cpu / sh2 / compiler.c
index 301686b..c648317 100644 (file)
@@ -112,7 +112,7 @@ static void REGPARM(3) *sh2_drc_log_entry(void *block, SH2 *sh2, u32 sr)
 // and can be discarded early
 // XXX: need to tune sizes
 static const int tcache_sizes[TCACHE_BUFFERS] = {
-  DRC_TCACHE_SIZE * 6 / 8, // ROM, DRAM
+  DRC_TCACHE_SIZE * 6 / 8, // ROM (rarely used), DRAM
   DRC_TCACHE_SIZE / 8, // BIOS, data array in master sh2
   DRC_TCACHE_SIZE / 8, // ... slave
 };
@@ -125,6 +125,7 @@ static u8 *tcache_ptr;
 
 typedef struct block_desc_ {
   u32 addr;                  // SH2 PC address
+  u32 end_addr;              // address after last op
   void *tcache_ptr;          // translated block for above PC
   struct block_desc_ *next;  // next block with the same PC hash
 #if (DRC_DEBUG & 2)
@@ -148,6 +149,23 @@ static block_link *block_links[TCACHE_BUFFERS];
 static int block_counts[TCACHE_BUFFERS];
 static int block_link_counts[TCACHE_BUFFERS];
 
+// used for invalidation
+static const int ram_sizes[TCACHE_BUFFERS] = {
+  0x40000,
+  0x1000,
+  0x1000,
+};
+#define ADDR_TO_BLOCK_PAGE 0x100
+
+struct block_list {
+  block_desc *block;
+  struct block_list *next;
+};
+
+// array of pointers to block_lists for RAM and 2 data arrays
+// each array has len: sizeof(mem) / ADDR_TO_BLOCK_PAGE 
+static struct block_list **inval_lookup[TCACHE_BUFFERS];
+
 // host register tracking
 enum {
   HR_FREE,
@@ -311,8 +329,50 @@ static block_desc *dr_get_bd(u32 pc, int is_slave, int *tcache_id)
 // ---------------------------------------------------------------
 
 // block management
+static void add_to_block_list(struct block_list **blist, block_desc *block)
+{
+  struct block_list *added = malloc(sizeof(*added));
+  if (!added) {
+    elprintf(EL_ANOMALY, "drc OOM (1)");
+    return;
+  }
+  added->block = block;
+  added->next = *blist;
+  *blist = added;
+}
+
+static void rm_from_block_list(struct block_list **blist, block_desc *block)
+{
+  struct block_list *prev = NULL, *current = *blist;
+  for (; current != NULL; prev = current, current = current->next) {
+    if (current->block == block) {
+      if (prev == NULL)
+        *blist = current->next;
+      else
+        prev->next = current->next;
+      free(current);
+      return;
+    }
+  }
+  dbg(1, "can't rm block %p (%08x-%08x)",
+    block, block->addr, block->end_addr);
+}
+
+static void rm_block_list(struct block_list **blist)
+{
+  struct block_list *tmp, *current = *blist;
+  while (current != NULL) {
+    tmp = current;
+    current = current->next;
+    free(tmp);
+  }
+  *blist = NULL;
+}
+
 static void REGPARM(1) flush_tcache(int tcid)
 {
+  int i;
+
   dbg(1, "tcache #%d flush! (%d/%d, bds %d/%d)", tcid,
     tcache_ptrs[tcid] - tcache_bases[tcid], tcache_sizes[tcid],
     block_counts[tcid], block_max_counts[tcid]);
@@ -329,6 +389,9 @@ static void REGPARM(1) flush_tcache(int tcid)
 #if (DRC_DEBUG & 4)
   tcache_dsm_ptrs[tcid] = tcache_bases[tcid];
 #endif
+
+  for (i = 0; i < ram_sizes[tcid] / ADDR_TO_BLOCK_PAGE; i++)
+    rm_block_list(&inval_lookup[tcid][i]);
 }
 
 #if LINK_BRANCHES
@@ -351,7 +414,7 @@ static int dr_add_block_link(u32 target_pc, void *jump, int tcache_id)
 }
 #endif
 
-static block_desc *dr_add_block(u32 addr, int is_slave, int *blk_id)
+static block_desc *dr_add_block(u32 addr, u32 end_addr, int is_slave, int *blk_id)
 {
   block_desc *bd;
   int tcache_id;
@@ -361,6 +424,7 @@ static block_desc *dr_add_block(u32 addr, int is_slave, int *blk_id)
   if (bd != NULL) {
     dbg(2, "block override for %08x", addr);
     bd->tcache_ptr = tcache_ptr;
+    bd->end_addr = end_addr;
     *blk_id = bd - block_tables[tcache_id];
     return bd;
   }
@@ -375,6 +439,7 @@ static block_desc *dr_add_block(u32 addr, int is_slave, int *blk_id)
 
   bd = &block_tables[tcache_id][*bcount];
   bd->addr = addr;
+  bd->end_addr = end_addr;
   bd->tcache_ptr = tcache_ptr;
   *blk_id = *bcount;
   (*bcount)++;
@@ -1222,9 +1287,6 @@ static void REGPARM(2) *sh2_translate(SH2 *sh2, int tcache_id)
   }
 
   tcache_ptr = tcache_ptrs[tcache_id];
-  this_block = dr_add_block(base_pc, sh2->is_slave, &blkid_main);
-  if (this_block == NULL)
-    return NULL;
 
   // predict tcache overflow
   tmp = tcache_ptr - tcache_bases[tcache_id];
@@ -1233,15 +1295,20 @@ static void REGPARM(2) *sh2_translate(SH2 *sh2, int tcache_id)
     return NULL;
   }
 
+  // 1st pass: scan forward for local branches
+  scan_block(base_pc, sh2->is_slave, op_flags, &end_pc);
+
+  this_block = dr_add_block(base_pc, end_pc + MAX_LITERAL_OFFSET, // XXX
+                 sh2->is_slave, &blkid_main);
+  if (this_block == NULL)
+    return NULL;
+
   block_entry = tcache_ptr;
-  dbg(2, "== %csh2 block #%d,%d %08x -> %p", sh2->is_slave ? 's' : 'm',
-    tcache_id, blkid_main, base_pc, block_entry);
+  dbg(2, "== %csh2 block #%d,%d %08x-%08x -> %p", sh2->is_slave ? 's' : 'm',
+    tcache_id, blkid_main, base_pc, end_pc, block_entry);
 
   dr_link_blocks(tcache_ptr, base_pc, tcache_id);
 
-  // 1st pass: scan forward for local branches
-  scan_block(base_pc, sh2->is_slave, op_flags, &end_pc);
-
   // collect branch_targets that don't land on delay slots
   for (pc = base_pc; pc <= end_pc; pc += 2) {
     if (!(OP_FLAGS(pc) & OF_TARGET))
@@ -1291,7 +1358,8 @@ static void REGPARM(2) *sh2_translate(SH2 *sh2, int tcache_id)
         dbg(2, "-- %csh2 subblock #%d,%d %08x -> %p", sh2->is_slave ? 's' : 'm',
           tcache_id, branch_target_blkid[i], pc, tcache_ptr);
 
-        subblock = dr_add_block(pc, sh2->is_slave, &branch_target_blkid[i]);
+        subblock = dr_add_block(pc, end_pc + MAX_LITERAL_OFFSET, // XXX
+                     sh2->is_slave, &branch_target_blkid[i]);
         if (subblock == NULL)
           return NULL;
 
@@ -1551,7 +1619,7 @@ static void REGPARM(2) *sh2_translate(SH2 *sh2, int tcache_id)
         EMITH_JMP_END(DCOND_EQ);
 
         rcache_free_tmp(tmp);
-        cycles += 3;
+        cycles += 2;
         goto end_op;
       }
       goto default_;
@@ -1674,8 +1742,6 @@ static void REGPARM(2) *sh2_translate(SH2 *sh2, int tcache_id)
           emith_clear_msb(tmp2, tmp3, 16);
         emith_mul(tmp, tmp, tmp2);
         rcache_free_tmp(tmp2);
-//      FIXME: causes timing issues in Doom?
-//        cycles++;
         goto end_op;
       }
       goto default_;
@@ -1763,6 +1829,7 @@ static void REGPARM(2) *sh2_translate(SH2 *sh2, int tcache_id)
         tmp3 = rcache_get_reg(SHR_MACL, RC_GR_WRITE);
         tmp4 = rcache_get_reg(SHR_MACH, RC_GR_WRITE);
         emith_mul_u64(tmp3, tmp4, tmp, tmp2);
+        cycles++;
         goto end_op;
       case 0x08: // SUB     Rm,Rn       0011nnnnmmmm1000
       case 0x0c: // ADD     Rm,Rn       0011nnnnmmmm1100
@@ -1812,6 +1879,7 @@ static void REGPARM(2) *sh2_translate(SH2 *sh2, int tcache_id)
         tmp3 = rcache_get_reg(SHR_MACL, RC_GR_WRITE);
         tmp4 = rcache_get_reg(SHR_MACH, RC_GR_WRITE);
         emith_mul_s64(tmp3, tmp4, tmp, tmp2);
+        cycles++;
         goto end_op;
       }
       goto default_;
@@ -1902,12 +1970,15 @@ static void REGPARM(2) *sh2_translate(SH2 *sh2, int tcache_id)
           break;
         case 0x03: // STC.L    SR,@–Rn   0100nnnn00000011
           tmp = SHR_SR;
+          cycles++;
           break;
         case 0x13: // STC.L    GBR,@–Rn  0100nnnn00010011
           tmp = SHR_GBR;
+          cycles++;
           break;
         case 0x23: // STC.L    VBR,@–Rn  0100nnnn00100011
           tmp = SHR_VBR;
+          cycles++;
           break;
         default:
           goto default_;
@@ -1979,12 +2050,15 @@ static void REGPARM(2) *sh2_translate(SH2 *sh2, int tcache_id)
           break;
         case 0x07: // LDC.L @Rm+,SR   0100mmmm00000111
           tmp = SHR_SR;
+          cycles += 2;
           break;
         case 0x17: // LDC.L @Rm+,GBR  0100mmmm00010111
           tmp = SHR_GBR;
+          cycles += 2;
           break;
         case 0x27: // LDC.L @Rm+,VBR  0100mmmm00100111
           tmp = SHR_VBR;
+          cycles += 2;
           break;
         default:
           goto default_;
@@ -2267,7 +2341,6 @@ static void REGPARM(2) *sh2_translate(SH2 *sh2, int tcache_id)
       case 0x0d00: // BT/S label 10001101dddddddd
       case 0x0f00: // BF/S label 10001111dddddddd
         DELAYED_OP;
-        cycles--;
         // fallthrough
       case 0x0900: // BT   label 10001001dddddddd
       case 0x0b00: // BF   label 10001011dddddddd
@@ -2275,7 +2348,6 @@ static void REGPARM(2) *sh2_translate(SH2 *sh2, int tcache_id)
         pending_branch_cond = (op & 0x0200) ? DCOND_EQ : DCOND_NE;
         i = ((signed int)(op << 24) >> 23);
         pending_branch_pc = pc + i + 2;
-        cycles += 2;
         goto end_op;
       }
       goto default_;
@@ -2462,17 +2534,20 @@ end_op:
     if (pending_branch_cond != -1 && drcf.delayed_op != 2)
     {
       u32 target_pc = pending_branch_pc;
+      int ctaken = drcf.delayed_op ? 1 : 2;
       void *target;
 
       sr = rcache_get_reg(SHR_SR, RC_GR_RMW);
-      // handle cycles
       FLUSH_CYCLES(sr);
-      rcache_clean();
       if (drcf.use_saved_t)
         emith_tst_r_imm(sr, T_save);
       else
         emith_tst_r_imm(sr, T);
 
+      // handle cycles
+      emith_sub_r_imm_c(pending_branch_cond, sr, ctaken<<12);
+      rcache_clean();
+
 #if LINK_BRANCHES
       if (find_in_array(branch_target_pc, branch_target_count, target_pc) >= 0) {
         // local branch
@@ -2565,8 +2640,8 @@ end_op:
   // override any overlay blocks as they become unreachable anyway
   if (tcache_id != 0 || (this_block->addr & 0xc7fc0000) == 0x06000000)
   {
-    u16 *drc_ram_blk = NULL;
-    u32 mask = 0, shift = 0;
+    u16 *p, *drc_ram_blk = NULL;
+    u32 addr, mask = 0, shift = 0;
 
     if (tcache_id != 0) {
       // data array, BIOS
@@ -2581,22 +2656,32 @@ end_op:
       mask = 0x3ffff;
     }
 
-    drc_ram_blk[(base_pc >> shift) & mask] = (blkid_main << 1) | 1;
-    for (pc = base_pc + 2; pc < end_pc; pc += 2)
-      drc_ram_blk[(pc >> shift) & mask] = blkid_main << 1;
+    drc_ram_blk[(base_pc & mask) >> shift] = (blkid_main << 1) | 1;
+    for (pc = base_pc + 2; pc < end_pc; pc += 2) {
+      p = &drc_ram_blk[(pc & mask) >> shift];
+      *p = blkid_main << 1;
+    }
 
-    // mark subblocks
+    // mark block entries (used by dr_get_bd())
     for (i = 0; i < branch_target_count; i++)
       if (branch_target_blkid[i] != 0)
-        drc_ram_blk[(branch_target_pc[i] >> shift) & mask] =
+        drc_ram_blk[(branch_target_pc[i] & mask) >> shift] =
           (branch_target_blkid[i] << 1) | 1;
 
     // mark literals
     for (i = 0; i < literal_addr_count; i++) {
       tmp = literal_addr[i];
-      drc_ram_blk[(tmp >> shift) & mask] = blkid_main << 1;
-      if (!(tmp & 3)) // assume long
-        drc_ram_blk[((tmp + 2) >> shift) & mask] = blkid_main << 1;
+      p = &drc_ram_blk[(tmp & mask) >> shift];
+      *p = blkid_main << 1;
+      if (!(tmp & 3) && shift == 1)
+        p[1] = p[0]; // assume long
+    }
+
+    // add to invalidation lookup lists
+    addr = base_pc & ~(ADDR_TO_BLOCK_PAGE - 1);
+    for (; addr < end_pc + MAX_LITERAL_OFFSET; addr += ADDR_TO_BLOCK_PAGE) {
+      i = (addr & mask) / ADDR_TO_BLOCK_PAGE;
+      add_to_block_list(&inval_lookup[tcache_id][i], this_block);
     }
   }
 
@@ -2606,9 +2691,9 @@ end_op:
 
   do_host_disasm(tcache_id);
   dbg(2, " block #%d,%d tcache %d/%d, insns %d -> %d %.3f",
-    tcache_id, block_counts[tcache_id],
+    tcache_id, blkid_main,
     tcache_ptr - tcache_bases[tcache_id], tcache_sizes[tcache_id],
-    insns_compiled, host_insn_count, (double)host_insn_count / insns_compiled);
+    insns_compiled, host_insn_count, (float)host_insn_count / insns_compiled);
   if ((sh2->pc & 0xc6000000) == 0x02000000) // ROM
     dbg(2, "  hash collisions %d/%d", hash_collisions, block_counts[tcache_id]);
 /*
@@ -2834,15 +2919,24 @@ static void sh2_generate_utils(void)
 #endif
 }
 
-static void *sh2_smc_rm_block_entry(block_desc *bd, int tcache_id)
+static void sh2_smc_rm_block_entry(block_desc *bd, int tcache_id, u32 ram_mask)
 {
   void *tmp;
+  u32 i, addr;
 
   // XXX: kill links somehow?
-  dbg(2, "  killing entry %08x, blkid %d", bd->addr, bd - block_tables[tcache_id]);
+  dbg(2, "  killing entry %08x-%08x, blkid %d,%d",
+    bd->addr, bd->end_addr, tcache_id, bd - block_tables[tcache_id]);
   if (bd->addr == 0 || bd->tcache_ptr == NULL) {
     dbg(1, "  killing dead block!? %08x", bd->addr);
-    return bd->tcache_ptr;
+    return;
+  }
+
+  // remove from inval_lookup
+  addr = bd->addr & ~(ADDR_TO_BLOCK_PAGE - 1);
+  for (; addr < bd->end_addr; addr += ADDR_TO_BLOCK_PAGE) {
+    i = (addr & ram_mask) / ADDR_TO_BLOCK_PAGE;
+    rm_from_block_list(&inval_lookup[tcache_id][i], bd);
   }
 
   // since we never reuse space of dead blocks,
@@ -2855,67 +2949,43 @@ static void *sh2_smc_rm_block_entry(block_desc *bd, int tcache_id)
   emit_move_r_imm32(SHR_PC, bd->addr);
   rcache_flush();
   emith_jump(sh2_drc_dispatcher);
+
+  host_instructions_updated(bd->tcache_ptr, tcache_ptr);
   tcache_ptr = tmp;
 
-  bd->addr = 0;
-  return bd->tcache_ptr;
+  bd->addr = bd->end_addr = 0;
 }
 
 static void sh2_smc_rm_block(u32 a, u16 *drc_ram_blk, int tcache_id, u32 shift, u32 mask)
 {
-  //block_link *bl = block_links[tcache_id];
-  //int bl_count = block_link_counts[tcache_id];
-  block_desc *btab = block_tables[tcache_id];
-  u16 *p = drc_ram_blk + ((a & mask) >> shift);
-  u16 *pmax = drc_ram_blk + (mask >> shift);
-  void *tcache_min, *tcache_max;
-  int zeros;
-  u16 *pt;
-
-  // Figure out what the main block is, as subblocks also have the flag set.
-  // This relies on sub having single entry. It's possible that innocent
-  // block might be hit, but that's not such a big deal.
-  if ((p[0] >> 1) != (p[1] >> 1)) {
-    for (; p > drc_ram_blk; p--)
-      if (p[-1] == 0 || (p[-1] >> 1) == (*p >> 1))
-        break;
-  }
-  pt = p;
-
-  for (; p > drc_ram_blk; p--)
-    if ((*p & 1))
-      break;
-
-  if (!(*p & 1)) {
-    dbg(1, "smc rm: missing block start for %08x?", a);
-    p = pt;
-  }
-
-  if (*p == 0)
-    return;
-
-  tcache_min = tcache_max = sh2_smc_rm_block_entry(&btab[*p >> 1], tcache_id);
-  *p = 0;
-
-  for (p++, zeros = 0; p < pmax && zeros < MAX_LITERAL_OFFSET / 2; p++) {
-    int id = *p >> 1;
-    if (id == 0) {
-      // there can be holes because games sometimes keep variables
-      // directly in literal pool and we don't inline them to avoid recompile
-      // (Star Wars Arcade)
-      zeros++;
+  struct block_list **blist = NULL, *entry;
+  u32 from = ~0, to = 0;
+  block_desc *block;
+
+  blist = &inval_lookup[tcache_id][(a & mask) / ADDR_TO_BLOCK_PAGE];
+  entry = *blist;
+  while (entry != NULL) {
+    block = entry->block;
+    if (block->addr <= a && a < block->end_addr) {
+      if (block->addr < from)
+        from = block->addr;
+      if (block->end_addr > to)
+        to = block->end_addr;
+
+      sh2_smc_rm_block_entry(block, tcache_id, mask);
+
+      // entry lost, restart search
+      entry = *blist;
       continue;
     }
-    if (*p & 1) {
-      if (id == (p[1] >> 1))
-        // hit other block
-        break;
-      tcache_max = sh2_smc_rm_block_entry(&btab[id], tcache_id);
-    }
-    *p = 0;
+    entry = entry->next;
   }
 
-  host_instructions_updated(tcache_min, (void *)((char *)tcache_max + 4*4 + 4));
+  // clear entry points
+  if (from < to) {
+    u16 *p = drc_ram_blk + ((from & mask) >> shift);
+    memset(p, 0, (to - from) >> (shift - 1));
+  }
 }
 
 void sh2_drc_wcheck_ram(unsigned int a, int val, int cpuid)
@@ -3021,6 +3091,11 @@ int sh2_drc_init(SH2 *sh2)
       block_links[i] = calloc(block_max_counts[i] * 2, sizeof(*block_links[0]));
       if (block_links[i] == NULL)
         goto fail;
+
+      inval_lookup[i] = calloc(ram_sizes[i] / ADDR_TO_BLOCK_PAGE,
+                               sizeof(inval_lookup[0]));
+      if (inval_lookup[i] == NULL)
+        goto fail;
     }
     memset(block_counts, 0, sizeof(block_counts));
     memset(block_link_counts, 0, sizeof(block_link_counts));
@@ -3066,6 +3141,8 @@ void sh2_drc_finish(SH2 *sh2)
 {
   int i;
 
+  sh2_drc_flush_all();
+
   if (block_tables[0] != NULL) {
     block_stats();
 
@@ -3083,6 +3160,10 @@ void sh2_drc_finish(SH2 *sh2)
       if (block_links[i] == NULL)
         free(block_links[i]);
       block_links[i] = NULL;
+
+      if (inval_lookup[i] == NULL)
+        free(inval_lookup[i]);
+      inval_lookup[i] = NULL;
     }
 
     drc_cmn_cleanup();
@@ -3180,4 +3261,4 @@ void scan_block(u32 base_pc, int is_slave, u8 *op_flags, u32 *end_pc)
   *end_pc = pc;
 }
 
-// vim:shiftwidth=2:expandtab
+// vim:shiftwidth=2:ts=2:expandtab