Better handle instructions that re-def a scratch register
[oota-llvm.git] / lib / CodeGen / RegAllocLinearScan.cpp
index ba2d3aad9ed1505bd0a56f6ba43d6ebf3b96cd1b..5d58ea984f21541046cec228ccad94de85393448 100644 (file)
@@ -12,8 +12,8 @@
 //===----------------------------------------------------------------------===//
 
 #define DEBUG_TYPE "regalloc"
-#include "PhysRegTracker.h"
 #include "VirtRegMap.h"
+#include "VirtRegRewriter.h"
 #include "Spiller.h"
 #include "llvm/Function.h"
 #include "llvm/CodeGen/LiveIntervalAnalysis.h"
 #include "llvm/ADT/SmallSet.h"
 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
 #include "llvm/ADT/STLExtras.h"
-#include "llvm/Support/Debug.h"
 #include "llvm/Support/Compiler.h"
+#include "llvm/Support/Debug.h"
+#include "llvm/Support/ErrorHandling.h"
+#include "llvm/Support/raw_ostream.h"
 #include <algorithm>
 #include <set>
 #include <queue>
 #include <memory>
 #include <cmath>
+
 using namespace llvm;
 
 STATISTIC(NumIters     , "Number of iterations performed");
@@ -57,6 +60,11 @@ PreSplitIntervals("pre-alloc-split",
                   cl::desc("Pre-register allocation live interval splitting"),
                   cl::init(false), cl::Hidden);
 
+static cl::opt<bool>
+NewSpillFramework("new-spill-framework",
+                  cl::desc("New spilling framework"),
+                  cl::init(false), cl::Hidden);
+
 static RegisterRegAlloc
 linearscanRegAlloc("linearscan", "linear scan register allocator",
                    createLinearScanRegisterAllocator);
@@ -118,8 +126,16 @@ namespace {
                                 SmallVector<LiveInterval*, 64>,
                                 greater_ptr<LiveInterval> > IntervalHeap;
     IntervalHeap unhandled_;
-    std::auto_ptr<PhysRegTracker> prt_;
+
+    /// regUse_ - Tracks register usage.
+    SmallVector<unsigned, 32> regUse_;
+    SmallVector<unsigned, 32> regUseBackUp_;
+
+    /// vrm_ - Tracks register assignments.
     VirtRegMap* vrm_;
+
+    std::auto_ptr<VirtRegRewriter> rewriter_;
+
     std::auto_ptr<Spiller> spiller_;
 
   public:
@@ -128,6 +144,7 @@ namespace {
     }
 
     virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
+      AU.setPreservesCFG();
       AU.addRequired<LiveIntervals>();
       if (StrongPHIElim)
         AU.addRequiredID(StrongPHIEliminationID);
@@ -159,11 +176,11 @@ namespace {
 
     /// processActiveIntervals - expire old intervals and move non-overlapping
     /// ones to the inactive list.
-    void processActiveIntervals(unsigned CurPoint);
+    void processActiveIntervals(LiveIndex CurPoint);
 
     /// processInactiveIntervals - expire old intervals and move overlapping
     /// ones to the active list.
-    void processInactiveIntervals(unsigned CurPoint);
+    void processInactiveIntervals(LiveIndex CurPoint);
 
     /// hasNextReloadInterval - Return the next liveinterval that's being
     /// defined by a reload from the same SS as the specified one.
@@ -202,13 +219,73 @@ namespace {
     unsigned attemptTrivialCoalescing(LiveInterval &cur, unsigned Reg);
 
     ///
-    /// register handling helpers
+    /// Register usage / availability tracking helpers.
+    ///
+
+    void initRegUses() {
+      regUse_.resize(tri_->getNumRegs(), 0);
+      regUseBackUp_.resize(tri_->getNumRegs(), 0);
+    }
+
+    void finalizeRegUses() {
+#ifndef NDEBUG
+      // Verify all the registers are "freed".
+      bool Error = false;
+      for (unsigned i = 0, e = tri_->getNumRegs(); i != e; ++i) {
+        if (regUse_[i] != 0) {
+          errs() << tri_->getName(i) << " is still in use!\n";
+          Error = true;
+        }
+      }
+      if (Error)
+        llvm_unreachable(0);
+#endif
+      regUse_.clear();
+      regUseBackUp_.clear();
+    }
+
+    void addRegUse(unsigned physReg) {
+      assert(TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(physReg) &&
+             "should be physical register!");
+      ++regUse_[physReg];
+      for (const unsigned* as = tri_->getAliasSet(physReg); *as; ++as)
+        ++regUse_[*as];
+    }
+
+    void delRegUse(unsigned physReg) {
+      assert(TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(physReg) &&
+             "should be physical register!");
+      assert(regUse_[physReg] != 0);
+      --regUse_[physReg];
+      for (const unsigned* as = tri_->getAliasSet(physReg); *as; ++as) {
+        assert(regUse_[*as] != 0);
+        --regUse_[*as];
+      }
+    }
+
+    bool isRegAvail(unsigned physReg) const {
+      assert(TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(physReg) &&
+             "should be physical register!");
+      return regUse_[physReg] == 0;
+    }
+
+    void backUpRegUses() {
+      regUseBackUp_ = regUse_;
+    }
+
+    void restoreRegUses() {
+      regUse_ = regUseBackUp_;
+    }
+
+    ///
+    /// Register handling helpers.
     ///
 
     /// getFreePhysReg - return a free physical register for this virtual
     /// register interval if we have one, otherwise return 0.
     unsigned getFreePhysReg(LiveInterval* cur);
-    unsigned getFreePhysReg(const TargetRegisterClass *RC,
+    unsigned getFreePhysReg(LiveInterval* cur,
+                            const TargetRegisterClass *RC,
                             unsigned MaxInactiveCount,
                             SmallVector<unsigned, 256> &inactiveCounts,
                             bool SkipDGRegs);
@@ -221,15 +298,20 @@ namespace {
 
     template <typename ItTy>
     void printIntervals(const char* const str, ItTy i, ItTy e) const {
-      if (str) DOUT << str << " intervals:\n";
-      for (; i != e; ++i) {
-        DOUT << "\t" << *i->first << " -> ";
-        unsigned reg = i->first->reg;
-        if (TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(reg)) {
-          reg = vrm_->getPhys(reg);
-        }
-        DOUT << tri_->getName(reg) << '\n';
-      }
+      DEBUG({
+          if (str)
+            errs() << str << " intervals:\n";
+
+          for (; i != e; ++i) {
+            errs() << "\t" << *i->first << " -> ";
+
+            unsigned reg = i->first->reg;
+            if (TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(reg))
+              reg = vrm_->getPhys(reg);
+
+            errs() << tri_->getName(reg) << '\n';
+          }
+        });
     }
   };
   char RALinScan::ID = 0;
@@ -279,38 +361,55 @@ void RALinScan::ComputeRelatedRegClasses() {
 /// different register classes or because the coalescer was overly
 /// conservative.
 unsigned RALinScan::attemptTrivialCoalescing(LiveInterval &cur, unsigned Reg) {
-  if ((cur.preference && cur.preference == Reg) || !cur.containsOneValue())
+  unsigned Preference = vrm_->getRegAllocPref(cur.reg);
+  if ((Preference && Preference == Reg) || !cur.containsOneValue())
     return Reg;
 
   VNInfo *vni = cur.begin()->valno;
-  if (!vni->def || vni->def == ~1U || vni->def == ~0U)
+  if ((vni->def == LiveIndex()) ||
+      vni->isUnused() || !vni->isDefAccurate())
     return Reg;
   MachineInstr *CopyMI = li_->getInstructionFromIndex(vni->def);
-  unsigned SrcReg, DstReg, SrcSubReg, DstSubReg;
+  unsigned SrcReg, DstReg, SrcSubReg, DstSubReg, PhysReg;
   if (!CopyMI ||
       !tii_->isMoveInstr(*CopyMI, SrcReg, DstReg, SrcSubReg, DstSubReg))
     return Reg;
+  PhysReg = SrcReg;
   if (TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(SrcReg)) {
     if (!vrm_->isAssignedReg(SrcReg))
       return Reg;
-    else
-      SrcReg = vrm_->getPhys(SrcReg);
+    PhysReg = vrm_->getPhys(SrcReg);
   }
-  if (Reg == SrcReg)
+  if (Reg == PhysReg)
     return Reg;
 
   const TargetRegisterClass *RC = mri_->getRegClass(cur.reg);
-  if (!RC->contains(SrcReg))
+  if (!RC->contains(PhysReg))
     return Reg;
 
   // Try to coalesce.
-  if (!li_->conflictsWithPhysRegDef(cur, *vrm_, SrcReg)) {
-    DOUT << "Coalescing: " << cur << " -> " << tri_->getName(SrcReg)
-         << '\n';
+  if (!li_->conflictsWithPhysRegDef(cur, *vrm_, PhysReg)) {
+    DEBUG(errs() << "Coalescing: " << cur << " -> " << tri_->getName(PhysReg)
+                 << '\n');
     vrm_->clearVirt(cur.reg);
-    vrm_->assignVirt2Phys(cur.reg, SrcReg);
+    vrm_->assignVirt2Phys(cur.reg, PhysReg);
+
+    // Remove unnecessary kills since a copy does not clobber the register.
+    if (li_->hasInterval(SrcReg)) {
+      LiveInterval &SrcLI = li_->getInterval(SrcReg);
+      for (MachineRegisterInfo::use_iterator I = mri_->use_begin(cur.reg),
+             E = mri_->use_end(); I != E; ++I) {
+        MachineOperand &O = I.getOperand();
+        if (!O.isKill())
+          continue;
+        MachineInstr *MI = &*I;
+        if (SrcLI.liveAt(li_->getDefIndex(li_->getInstructionIndex(MI))))
+          O.setIsKill(false);
+      }
+    }
+
     ++NumCoalesce;
-    return SrcReg;
+    return PhysReg;
   }
 
   return Reg;
@@ -335,19 +434,28 @@ bool RALinScan::runOnMachineFunction(MachineFunction &fn) {
   // If this is the first function compiled, compute the related reg classes.
   if (RelatedRegClasses.empty())
     ComputeRelatedRegClasses();
-  
-  if (!prt_.get()) prt_.reset(new PhysRegTracker(*tri_));
-  vrm_ = &getAnalysis<VirtRegMap>();
-  if (!spiller_.get()) spiller_.reset(createSpiller());
 
+  // Also resize register usage trackers.
+  initRegUses();
+
+  vrm_ = &getAnalysis<VirtRegMap>();
+  if (!rewriter_.get()) rewriter_.reset(createVirtRegRewriter());
+  
+  if (NewSpillFramework) {
+    spiller_.reset(createSpiller(mf_, li_, ls_, vrm_));
+  }
+  
   initIntervalSets();
 
   linearScan();
 
   // Rewrite spill code and update the PhysRegsUsed set.
-  spiller_->runOnMachineFunction(*mf_, *vrm_);
+  rewriter_->runOnMachineFunction(*mf_, *vrm_, li_);
 
   assert(unhandled_.empty() && "Unhandled live intervals remain!");
+
+  finalizeRegUses();
+
   fixed_.clear();
   active_.clear();
   inactive_.clear();
@@ -355,6 +463,7 @@ bool RALinScan::runOnMachineFunction(MachineFunction &fn) {
   NextReloadMap.clear();
   DowngradedRegs.clear();
   DowngradeMap.clear();
+  spiller_.reset(0);
 
   return true;
 }
@@ -378,24 +487,25 @@ void RALinScan::initIntervalSets()
   }
 }
 
-void RALinScan::linearScan()
-{
+void RALinScan::linearScan() {
   // linear scan algorithm
-  DOUT << "********** LINEAR SCAN **********\n";
-  DOUT << "********** Function: " << mf_->getFunction()->getName() << '\n';
-
-  DEBUG(printIntervals("fixed", fixed_.begin(), fixed_.end()));
+  DEBUG({
+      errs() << "********** LINEAR SCAN **********\n"
+             << "********** Function: " 
+             << mf_->getFunction()->getName() << '\n';
+      printIntervals("fixed", fixed_.begin(), fixed_.end());
+    });
 
   while (!unhandled_.empty()) {
     // pick the interval with the earliest start point
     LiveInterval* cur = unhandled_.top();
     unhandled_.pop();
     ++NumIters;
-    DOUT << "\n*** CURRENT ***: " << *cur << '\n';
+    DEBUG(errs() << "\n*** CURRENT ***: " << *cur << '\n');
 
     if (!cur->empty()) {
-      processActiveIntervals(cur->beginNumber());
-      processInactiveIntervals(cur->beginNumber());
+      processActiveIntervals(cur->beginIndex());
+      processInactiveIntervals(cur->beginIndex());
 
       assert(TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(cur->reg) &&
              "Can only allocate virtual registers!");
@@ -406,26 +516,30 @@ void RALinScan::linearScan()
     // assign it one.
     assignRegOrStackSlotAtInterval(cur);
 
-    DEBUG(printIntervals("active", active_.begin(), active_.end()));
-    DEBUG(printIntervals("inactive", inactive_.begin(), inactive_.end()));
+    DEBUG({
+        printIntervals("active", active_.begin(), active_.end());
+        printIntervals("inactive", inactive_.begin(), inactive_.end());
+      });
   }
 
-  // expire any remaining active intervals
+  // Expire any remaining active intervals
   while (!active_.empty()) {
     IntervalPtr &IP = active_.back();
     unsigned reg = IP.first->reg;
-    DOUT << "\tinterval " << *IP.first << " expired\n";
+    DEBUG(errs() << "\tinterval " << *IP.first << " expired\n");
     assert(TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(reg) &&
            "Can only allocate virtual registers!");
     reg = vrm_->getPhys(reg);
-    prt_->delRegUse(reg);
+    delRegUse(reg);
     active_.pop_back();
   }
 
-  // expire any remaining inactive intervals
-  DEBUG(for (IntervalPtrs::reverse_iterator
-               i = inactive_.rbegin(); i != inactive_.rend(); ++i)
-        DOUT << "\tinterval " << *i->first << " expired\n");
+  // Expire any remaining inactive intervals
+  DEBUG({
+      for (IntervalPtrs::reverse_iterator
+             i = inactive_.rbegin(); i != inactive_.rend(); ++i)
+        errs() << "\tinterval " << *i->first << " expired\n";
+    });
   inactive_.clear();
 
   // Add live-ins to every BB except for entry. Also perform trivial coalescing.
@@ -444,26 +558,37 @@ void RALinScan::linearScan()
     // Ignore splited live intervals.
     if (!isPhys && vrm_->getPreSplitReg(cur.reg))
       continue;
+
     for (LiveInterval::Ranges::const_iterator I = cur.begin(), E = cur.end();
          I != E; ++I) {
       const LiveRange &LR = *I;
       if (li_->findLiveInMBBs(LR.start, LR.end, LiveInMBBs)) {
         for (unsigned i = 0, e = LiveInMBBs.size(); i != e; ++i)
-          if (LiveInMBBs[i] != EntryMBB)
+          if (LiveInMBBs[i] != EntryMBB) {
+            assert(TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(Reg) &&
+                   "Adding a virtual register to livein set?");
             LiveInMBBs[i]->addLiveIn(Reg);
+          }
         LiveInMBBs.clear();
       }
     }
   }
 
-  DOUT << *vrm_;
+  DEBUG(errs() << *vrm_);
+
+  // Look for physical registers that end up not being allocated even though
+  // register allocator had to spill other registers in its register class.
+  if (ls_->getNumIntervals() == 0)
+    return;
+  if (!vrm_->FindUnusedRegisters(li_))
+    return;
 }
 
 /// processActiveIntervals - expire old intervals and move non-overlapping ones
 /// to the inactive list.
-void RALinScan::processActiveIntervals(unsigned CurPoint)
+void RALinScan::processActiveIntervals(LiveIndex CurPoint)
 {
-  DOUT << "\tprocessing active intervals:\n";
+  DEBUG(errs() << "\tprocessing active intervals:\n");
 
   for (unsigned i = 0, e = active_.size(); i != e; ++i) {
     LiveInterval *Interval = active_[i].first;
@@ -473,11 +598,11 @@ void RALinScan::processActiveIntervals(unsigned CurPoint)
     IntervalPos = Interval->advanceTo(IntervalPos, CurPoint);
 
     if (IntervalPos == Interval->end()) {     // Remove expired intervals.
-      DOUT << "\t\tinterval " << *Interval << " expired\n";
+      DEBUG(errs() << "\t\tinterval " << *Interval << " expired\n");
       assert(TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(reg) &&
              "Can only allocate virtual registers!");
       reg = vrm_->getPhys(reg);
-      prt_->delRegUse(reg);
+      delRegUse(reg);
 
       // Pop off the end of the list.
       active_[i] = active_.back();
@@ -486,11 +611,11 @@ void RALinScan::processActiveIntervals(unsigned CurPoint)
 
     } else if (IntervalPos->start > CurPoint) {
       // Move inactive intervals to inactive list.
-      DOUT << "\t\tinterval " << *Interval << " inactive\n";
+      DEBUG(errs() << "\t\tinterval " << *Interval << " inactive\n");
       assert(TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(reg) &&
              "Can only allocate virtual registers!");
       reg = vrm_->getPhys(reg);
-      prt_->delRegUse(reg);
+      delRegUse(reg);
       // add to inactive.
       inactive_.push_back(std::make_pair(Interval, IntervalPos));
 
@@ -507,9 +632,9 @@ void RALinScan::processActiveIntervals(unsigned CurPoint)
 
 /// processInactiveIntervals - expire old intervals and move overlapping
 /// ones to the active list.
-void RALinScan::processInactiveIntervals(unsigned CurPoint)
+void RALinScan::processInactiveIntervals(LiveIndex CurPoint)
 {
-  DOUT << "\tprocessing inactive intervals:\n";
+  DEBUG(errs() << "\tprocessing inactive intervals:\n");
 
   for (unsigned i = 0, e = inactive_.size(); i != e; ++i) {
     LiveInterval *Interval = inactive_[i].first;
@@ -519,7 +644,7 @@ void RALinScan::processInactiveIntervals(unsigned CurPoint)
     IntervalPos = Interval->advanceTo(IntervalPos, CurPoint);
 
     if (IntervalPos == Interval->end()) {       // remove expired intervals.
-      DOUT << "\t\tinterval " << *Interval << " expired\n";
+      DEBUG(errs() << "\t\tinterval " << *Interval << " expired\n");
 
       // Pop off the end of the list.
       inactive_[i] = inactive_.back();
@@ -527,11 +652,11 @@ void RALinScan::processInactiveIntervals(unsigned CurPoint)
       --i; --e;
     } else if (IntervalPos->start <= CurPoint) {
       // move re-activated intervals in active list
-      DOUT << "\t\tinterval " << *Interval << " active\n";
+      DEBUG(errs() << "\t\tinterval " << *Interval << " active\n");
       assert(TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(reg) &&
              "Can only allocate virtual registers!");
       reg = vrm_->getPhys(reg);
-      prt_->addRegUse(reg);
+      addRegUse(reg);
       // add to active
       active_.push_back(std::make_pair(Interval, IntervalPos));
 
@@ -554,9 +679,6 @@ void RALinScan::updateSpillWeights(std::vector<float> &Weights,
   SmallSet<unsigned, 4> Processed;
   SmallSet<unsigned, 4> SuperAdded;
   SmallVector<unsigned, 4> Supers;
-  // Unfavor downgraded registers for spilling.
-  if (DowngradedRegs.count(reg))
-    weight *= 2.0f;
   Weights[reg] += weight;
   Processed.insert(reg);
   for (const unsigned* as = tri_->getAliasSet(reg); *as; ++as) {
@@ -576,9 +698,9 @@ void RALinScan::updateSpillWeights(std::vector<float> &Weights,
   //      bl should get the same spill weight otherwise it will be choosen
   //      as a spill candidate since spilling bh doesn't make ebx available.
   for (unsigned i = 0, e = Supers.size(); i != e; ++i) {
-      for (const unsigned *sr = tri_->getSubRegisters(Supers[i]); *sr; ++sr)
-        if (!Processed.count(*sr))
-          Weights[*sr] += weight;
+    for (const unsigned *sr = tri_->getSubRegisters(Supers[i]); *sr; ++sr)
+      if (!Processed.count(*sr))
+        Weights[*sr] += weight;
   }
 }
 
@@ -591,7 +713,7 @@ FindIntervalInVector(RALinScan::IntervalPtrs &IP, LiveInterval *LI) {
   return IP.end();
 }
 
-static void RevertVectorIteratorsTo(RALinScan::IntervalPtrs &V, unsigned Point){
+static void RevertVectorIteratorsTo(RALinScan::IntervalPtrs &V, LiveIndex Point){
   for (unsigned i = 0, e = V.size(); i != e; ++i) {
     RALinScan::IntervalPtr &IP = V[i];
     LiveInterval::iterator I = std::upper_bound(IP.first->begin(),
@@ -604,19 +726,21 @@ static void RevertVectorIteratorsTo(RALinScan::IntervalPtrs &V, unsigned Point){
 /// addStackInterval - Create a LiveInterval for stack if the specified live
 /// interval has been spilled.
 static void addStackInterval(LiveInterval *cur, LiveStacks *ls_,
-                             LiveIntervals *li_, float &Weight,
-                             VirtRegMap &vrm_) {
+                             LiveIntervals *li_,
+                             MachineRegisterInfo* mri_, VirtRegMap &vrm_) {
   int SS = vrm_.getStackSlot(cur->reg);
   if (SS == VirtRegMap::NO_STACK_SLOT)
     return;
-  LiveInterval &SI = ls_->getOrCreateInterval(SS);
-  SI.weight += Weight;
+
+  const TargetRegisterClass *RC = mri_->getRegClass(cur->reg);
+  LiveInterval &SI = ls_->getOrCreateInterval(SS, RC);
 
   VNInfo *VNI;
   if (SI.hasAtLeastOneValue())
     VNI = SI.getValNumInfo(0);
   else
-    VNI = SI.getNextValue(~0U, 0, ls_->getVNInfoAllocator());
+    VNI = SI.getNextValue(LiveIndex(), 0, false,
+                          ls_->getVNInfoAllocator());
 
   LiveInterval &RI = li_->getInterval(cur->reg);
   // FIXME: This may be overly conservative.
@@ -625,10 +749,10 @@ static void addStackInterval(LiveInterval *cur, LiveStacks *ls_,
 
 /// getConflictWeight - Return the number of conflicts between cur
 /// live interval and defs and uses of Reg weighted by loop depthes.
-static float getConflictWeight(LiveInterval *cur, unsigned Reg,
-                                  LiveIntervals *li_,
-                                  MachineRegisterInfo *mri_,
-                                  const MachineLoopInfo *loopInfo) {
+static
+float getConflictWeight(LiveInterval *cur, unsigned Reg, LiveIntervals *li_,
+                        MachineRegisterInfo *mri_,
+                        const MachineLoopInfo *loopInfo) {
   float Conflicts = 0;
   for (MachineRegisterInfo::reg_iterator I = mri_->reg_begin(Reg),
          E = mri_->reg_end(); I != E; ++I) {
@@ -655,10 +779,12 @@ void RALinScan::findIntervalsToSpill(LiveInterval *cur,
   float Conflicts[3] = { 0.0f, 0.0f, 0.0f };
   SmallVector<LiveInterval*, 8> SLIs[3];
 
-  DOUT << "\tConsidering " << NumCands << " candidates: ";
-  DEBUG(for (unsigned i = 0; i != NumCands; ++i)
-          DOUT << tri_->getName(Candidates[i].first) << " ";
-        DOUT << "\n";);
+  DEBUG({
+      errs() << "\tConsidering " << NumCands << " candidates: ";
+      for (unsigned i = 0; i != NumCands; ++i)
+        errs() << tri_->getName(Candidates[i].first) << " ";
+      errs() << "\n";
+    });
   
   // Calculate the number of conflicts of each candidate.
   for (IntervalPtrs::iterator i = active_.begin(); i != active_.end(); ++i) {
@@ -756,33 +882,32 @@ void RALinScan::UpgradeRegister(unsigned Reg) {
 namespace {
   struct LISorter {
     bool operator()(LiveInterval* A, LiveInterval* B) {
-      return A->beginNumber() < B->beginNumber();
+      return A->beginIndex() < B->beginIndex();
     }
   };
 }
 
 /// assignRegOrStackSlotAtInterval - assign a register if one is available, or
 /// spill.
-void RALinScan::assignRegOrStackSlotAtInterval(LiveInterval* cur)
-{
-  DOUT << "\tallocating current interval: ";
+void RALinScan::assignRegOrStackSlotAtInterval(LiveInterval* cur) {
+  DEBUG(errs() << "\tallocating current interval: ");
 
   // This is an implicitly defined live interval, just assign any register.
   const TargetRegisterClass *RC = mri_->getRegClass(cur->reg);
   if (cur->empty()) {
-    unsigned physReg = cur->preference;
+    unsigned physReg = vrm_->getRegAllocPref(cur->reg);
     if (!physReg)
       physReg = *RC->allocation_order_begin(*mf_);
-    DOUT <<  tri_->getName(physReg) << '\n';
+    DEBUG(errs() <<  tri_->getName(physReg) << '\n');
     // Note the register is not really in use.
     vrm_->assignVirt2Phys(cur->reg, physReg);
     return;
   }
 
-  PhysRegTracker backupPrt = *prt_;
+  backUpRegUses();
 
   std::vector<std::pair<unsigned, float> > SpillWeightsToAdd;
-  unsigned StartPosition = cur->beginNumber();
+  LiveIndex StartPosition = cur->beginIndex();
   const TargetRegisterClass *RCLeader = RelatedRegClasses.getLeaderValue(RC);
 
   // If start of this live interval is defined by a move instruction and its
@@ -790,9 +915,10 @@ void RALinScan::assignRegOrStackSlotAtInterval(LiveInterval* cur)
   // register class, then we should try to assign it the same register.
   // This can happen when the move is from a larger register class to a smaller
   // one, e.g. X86::mov32to32_. These move instructions are not coalescable.
-  if (!cur->preference && cur->hasAtLeastOneValue()) {
+  if (!vrm_->getRegAllocPref(cur->reg) && cur->hasAtLeastOneValue()) {
     VNInfo *vni = cur->begin()->valno;
-    if (vni->def && vni->def != ~1U && vni->def != ~0U) {
+    if ((vni->def != LiveIndex()) && !vni->isUnused() &&
+         vni->isDefAccurate()) {
       MachineInstr *CopyMI = li_->getInstructionFromIndex(vni->def);
       unsigned SrcReg, DstReg, SrcSubReg, DstSubReg;
       if (CopyMI &&
@@ -802,13 +928,19 @@ void RALinScan::assignRegOrStackSlotAtInterval(LiveInterval* cur)
           Reg = SrcReg;
         else if (vrm_->isAssignedReg(SrcReg))
           Reg = vrm_->getPhys(SrcReg);
-        if (Reg && allocatableRegs_[Reg] && RC->contains(Reg))
-          cur->preference = Reg;
+        if (Reg) {
+          if (SrcSubReg)
+            Reg = tri_->getSubReg(Reg, SrcSubReg);
+          if (DstSubReg)
+            Reg = tri_->getMatchingSuperReg(Reg, DstSubReg, RC);
+          if (Reg && allocatableRegs_[Reg] && RC->contains(Reg))
+            mri_->setRegAllocationHint(cur->reg, 0, Reg);
+        }
       }
     }
   }
 
-  // for every interval in inactive we overlap with, mark the
+  // For every interval in inactive we overlap with, mark the
   // register as not free and update spill weights.
   for (IntervalPtrs::const_iterator i = inactive_.begin(),
          e = inactive_.end(); i != e; ++i) {
@@ -821,7 +953,7 @@ void RALinScan::assignRegOrStackSlotAtInterval(LiveInterval* cur)
     if (RelatedRegClasses.getLeaderValue(RegRC) == RCLeader &&
         cur->overlapsFrom(*i->first, i->second-1)) {
       Reg = vrm_->getPhys(Reg);
-      prt_->addRegUse(Reg);
+      addRegUse(Reg);
       SpillWeightsToAdd.push_back(std::make_pair(Reg, i->first->weight));
     }
   }
@@ -848,7 +980,7 @@ void RALinScan::assignRegOrStackSlotAtInterval(LiveInterval* cur)
         // Okay, this reg is on the fixed list.  Check to see if we actually
         // conflict.
         LiveInterval *I = IP.first;
-        if (I->endNumber() > StartPosition) {
+        if (I->endIndex() > StartPosition) {
           LiveInterval::iterator II = I->advanceTo(IP.second, StartPosition);
           IP.second = II;
           if (II != I->begin() && II->start > StartPosition)
@@ -863,7 +995,7 @@ void RALinScan::assignRegOrStackSlotAtInterval(LiveInterval* cur)
     
     // Okay, the register picked by our speculative getFreePhysReg call turned
     // out to be in use.  Actually add all of the conflicting fixed registers to
-    // prt so we can do an accurate query.
+    // regUse_ so we can do an accurate query.
     if (ConflictsWithFixed) {
       // For every interval in fixed we overlap with, mark the register as not
       // free and update spill weights.
@@ -873,20 +1005,20 @@ void RALinScan::assignRegOrStackSlotAtInterval(LiveInterval* cur)
 
         const TargetRegisterClass *RegRC = OneClassForEachPhysReg[I->reg];
         if (RelatedRegClasses.getLeaderValue(RegRC) == RCLeader &&       
-            I->endNumber() > StartPosition) {
+            I->endIndex() > StartPosition) {
           LiveInterval::iterator II = I->advanceTo(IP.second, StartPosition);
           IP.second = II;
           if (II != I->begin() && II->start > StartPosition)
             --II;
           if (cur->overlapsFrom(*I, II)) {
             unsigned reg = I->reg;
-            prt_->addRegUse(reg);
+            addRegUse(reg);
             SpillWeightsToAdd.push_back(std::make_pair(reg, I->weight));
           }
         }
       }
 
-      // Using the newly updated prt_ object, which includes conflicts in the
+      // Using the newly updated regUse_ object, which includes conflicts in the
       // future, see if there are any registers available.
       physReg = getFreePhysReg(cur);
     }
@@ -894,15 +1026,15 @@ void RALinScan::assignRegOrStackSlotAtInterval(LiveInterval* cur)
     
   // Restore the physical register tracker, removing information about the
   // future.
-  *prt_ = backupPrt;
+  restoreRegUses();
   
-  // if we find a free register, we are done: assign this virtual to
+  // If we find a free register, we are done: assign this virtual to
   // the free physical register and add this interval to the active
   // list.
   if (physReg) {
-    DOUT <<  tri_->getName(physReg) << '\n';
+    DEBUG(errs() <<  tri_->getName(physReg) << '\n');
     vrm_->assignVirt2Phys(cur->reg, physReg);
-    prt_->addRegUse(physReg);
+    addRegUse(physReg);
     active_.push_back(std::make_pair(cur, cur->begin()));
     handled_.push_back(cur);
 
@@ -911,12 +1043,12 @@ void RALinScan::assignRegOrStackSlotAtInterval(LiveInterval* cur)
     if (LiveInterval *NextReloadLI = hasNextReloadInterval(cur)) {
       // "Downgrade" physReg to try to keep physReg from being allocated until
       // the next reload from the same SS is allocated. 
-      NextReloadLI->preference = physReg;
+      mri_->setRegAllocationHint(NextReloadLI->reg, 0, physReg);
       DowngradeRegister(cur, physReg);
     }
     return;
   }
-  DOUT << "no free registers\n";
+  DEBUG(errs() << "no free registers\n");
 
   // Compile the spill weights into an array that is better for scanning.
   std::vector<float> SpillWeights(tri_->getNumRegs(), 0.0f);
@@ -934,11 +1066,11 @@ void RALinScan::assignRegOrStackSlotAtInterval(LiveInterval* cur)
     updateSpillWeights(SpillWeights, reg, i->first->weight, RC);
   }
  
-  DOUT << "\tassigning stack slot at interval "<< *cur << ":\n";
+  DEBUG(errs() << "\tassigning stack slot at interval "<< *cur << ":\n");
 
   // Find a register to spill.
   float minWeight = HUGE_VALF;
-  unsigned minReg = 0; /*cur->preference*/;  // Try the pref register first.
+  unsigned minReg = 0;
 
   bool Found = false;
   std::vector<std::pair<unsigned,float> > RegsWeights;
@@ -975,11 +1107,19 @@ void RALinScan::assignRegOrStackSlotAtInterval(LiveInterval* cur)
         li_->getApproximateInstructionCount(*cur) == 0) {
       // Spill a physical register around defs and uses.
       if (li_->spillPhysRegAroundRegDefsUses(*cur, minReg, *vrm_)) {
+        // spillPhysRegAroundRegDefsUses may have invalidated iterator stored
+        // in fixed_. Reset them.
+        for (unsigned i = 0, e = fixed_.size(); i != e; ++i) {
+          IntervalPtr &IP = fixed_[i];
+          LiveInterval *I = IP.first;
+          if (I->reg == minReg || tri_->isSubRegister(minReg, I->reg))
+            IP.second = I->advanceTo(I->begin(), StartPosition);
+        }
+
         DowngradedRegs.clear();
         assignRegOrStackSlotAtInterval(cur);
       } else {
-        cerr << "Ran out of registers during register allocation!\n";
-        exit(1);
+        llvm_report_error("Ran out of registers during register allocation!");
       }
       return;
     }
@@ -993,30 +1133,62 @@ void RALinScan::assignRegOrStackSlotAtInterval(LiveInterval* cur)
     --LastCandidate;
   }
 
-  DOUT << "\t\tregister(s) with min weight(s): ";
-  DEBUG(for (unsigned i = 0; i != LastCandidate; ++i)
-          DOUT << tri_->getName(RegsWeights[i].first)
-               << " (" << RegsWeights[i].second << ")\n");
+  DEBUG({
+      errs() << "\t\tregister(s) with min weight(s): ";
+
+      for (unsigned i = 0; i != LastCandidate; ++i)
+        errs() << tri_->getName(RegsWeights[i].first)
+               << " (" << RegsWeights[i].second << ")\n";
+    });
 
   // If the current has the minimum weight, we need to spill it and
   // add any added intervals back to unhandled, and restart
   // linearscan.
   if (cur->weight != HUGE_VALF && cur->weight <= minWeight) {
-    DOUT << "\t\t\tspilling(c): " << *cur << '\n';
-    float SSWeight;
+    DEBUG(errs() << "\t\t\tspilling(c): " << *cur << '\n');
     SmallVector<LiveInterval*, 8> spillIs;
-    std::vector<LiveInterval*> added =
-      li_->addIntervalsForSpills(*cur, spillIs, loopInfo, *vrm_, SSWeight);
+    std::vector<LiveInterval*> added;
+    
+    if (!NewSpillFramework) {
+      added = li_->addIntervalsForSpills(*cur, spillIs, loopInfo, *vrm_);
+    } else {
+      added = spiller_->spill(cur); 
+    }
+
     std::sort(added.begin(), added.end(), LISorter());
-    addStackInterval(cur, ls_, li_, SSWeight, *vrm_);
+    addStackInterval(cur, ls_, li_, mri_, *vrm_);
     if (added.empty())
       return;  // Early exit if all spills were folded.
 
     // Merge added with unhandled.  Note that we have already sorted
     // intervals returned by addIntervalsForSpills by their starting
     // point.
-    for (unsigned i = 0, e = added.size(); i != e; ++i)
-      unhandled_.push(added[i]);
+    // This also update the NextReloadMap. That is, it adds mapping from a
+    // register defined by a reload from SS to the next reload from SS in the
+    // same basic block.
+    MachineBasicBlock *LastReloadMBB = 0;
+    LiveInterval *LastReload = 0;
+    int LastReloadSS = VirtRegMap::NO_STACK_SLOT;
+    for (unsigned i = 0, e = added.size(); i != e; ++i) {
+      LiveInterval *ReloadLi = added[i];
+      if (ReloadLi->weight == HUGE_VALF &&
+          li_->getApproximateInstructionCount(*ReloadLi) == 0) {
+        LiveIndex ReloadIdx = ReloadLi->beginIndex();
+        MachineBasicBlock *ReloadMBB = li_->getMBBFromIndex(ReloadIdx);
+        int ReloadSS = vrm_->getStackSlot(ReloadLi->reg);
+        if (LastReloadMBB == ReloadMBB && LastReloadSS == ReloadSS) {
+          // Last reload of same SS is in the same MBB. We want to try to
+          // allocate both reloads the same register and make sure the reg
+          // isn't clobbered in between if at all possible.
+          assert(LastReload->beginIndex() < ReloadIdx);
+          NextReloadMap.insert(std::make_pair(LastReload->reg, ReloadLi->reg));
+        }
+        LastReloadMBB = ReloadMBB;
+        LastReload = ReloadLi;
+        LastReloadSS = ReloadSS;
+      }
+      unhandled_.push(ReloadLi);
+    }
     return;
   }
 
@@ -1043,7 +1215,8 @@ void RALinScan::assignRegOrStackSlotAtInterval(LiveInterval* cur)
 
   // The earliest start of a Spilled interval indicates up to where
   // in handled we need to roll back
-  unsigned earliestStart = cur->beginNumber();
+  
+  LiveInterval *earliestStartInterval = cur;
 
   // Spill live intervals of virtual regs mapped to the physical register we
   // want to clear (and its aliases).  We only spill those that overlap with the
@@ -1054,17 +1227,25 @@ void RALinScan::assignRegOrStackSlotAtInterval(LiveInterval* cur)
   while (!spillIs.empty()) {
     LiveInterval *sli = spillIs.back();
     spillIs.pop_back();
-    DOUT << "\t\t\tspilling(a): " << *sli << '\n';
-    earliestStart = std::min(earliestStart, sli->beginNumber());
-    float SSWeight;
-    std::vector<LiveInterval*> newIs =
-      li_->addIntervalsForSpills(*sli, spillIs, loopInfo, *vrm_, SSWeight);
-    addStackInterval(sli, ls_, li_, SSWeight, *vrm_);
+    DEBUG(errs() << "\t\t\tspilling(a): " << *sli << '\n');
+    earliestStartInterval =
+      (earliestStartInterval->beginIndex() < sli->beginIndex()) ?
+         earliestStartInterval : sli;
+       
+    std::vector<LiveInterval*> newIs;
+    if (!NewSpillFramework) {
+      newIs = li_->addIntervalsForSpills(*sli, spillIs, loopInfo, *vrm_);
+    } else {
+      newIs = spiller_->spill(sli);
+    }
+    addStackInterval(sli, ls_, li_, mri_, *vrm_);
     std::copy(newIs.begin(), newIs.end(), std::back_inserter(added));
     spilled.insert(sli->reg);
   }
 
-  DOUT << "\t\trolling back to: " << earliestStart << '\n';
+  LiveIndex earliestStart = earliestStartInterval->beginIndex();
+
+  DEBUG(errs() << "\t\trolling back to: " << earliestStart << '\n');
 
   // Scan handled in reverse order up to the earliest start of a
   // spilled live interval and undo each one, restoring the state of
@@ -1072,20 +1253,20 @@ void RALinScan::assignRegOrStackSlotAtInterval(LiveInterval* cur)
   while (!handled_.empty()) {
     LiveInterval* i = handled_.back();
     // If this interval starts before t we are done.
-    if (i->beginNumber() < earliestStart)
+    if (i->beginIndex() < earliestStart)
       break;
-    DOUT << "\t\t\tundo changes for: " << *i << '\n';
+    DEBUG(errs() << "\t\t\tundo changes for: " << *i << '\n');
     handled_.pop_back();
 
     // When undoing a live interval allocation we must know if it is active or
-    // inactive to properly update the PhysRegTracker and the VirtRegMap.
+    // inactive to properly update regUse_ and the VirtRegMap.
     IntervalPtrs::iterator it;
     if ((it = FindIntervalInVector(active_, i)) != active_.end()) {
       active_.erase(it);
       assert(!TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(i->reg));
       if (!spilled.count(i->reg))
         unhandled_.push(i);
-      prt_->delRegUse(vrm_->getPhys(i->reg));
+      delRegUse(vrm_->getPhys(i->reg));
       vrm_->clearVirt(i->reg);
     } else if ((it = FindIntervalInVector(inactive_, i)) != inactive_.end()) {
       inactive_.erase(it);
@@ -1105,7 +1286,7 @@ void RALinScan::assignRegOrStackSlotAtInterval(LiveInterval* cur)
       // It interval has a preference, it must be defined by a copy. Clear the
       // preference now since the source interval allocation may have been
       // undone as well.
-      i->preference = 0;
+      mri_->setRegAllocationHint(i->reg, 0, 0);
     else {
       UpgradeRegister(ii->second);
     }
@@ -1123,11 +1304,11 @@ void RALinScan::assignRegOrStackSlotAtInterval(LiveInterval* cur)
   for (unsigned i = 0, e = handled_.size(); i != e; ++i) {
     LiveInterval *HI = handled_[i];
     if (!HI->expiredAt(earliestStart) &&
-        HI->expiredAt(cur->beginNumber())) {
-      DOUT << "\t\t\tundo changes for: " << *HI << '\n';
+        HI->expiredAt(cur->beginIndex())) {
+      DEBUG(errs() << "\t\t\tundo changes for: " << *HI << '\n');
       active_.push_back(std::make_pair(HI, HI->begin()));
       assert(!TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(HI->reg));
-      prt_->addRegUse(vrm_->getPhys(HI->reg));
+      addRegUse(vrm_->getPhys(HI->reg));
     }
   }
 
@@ -1143,14 +1324,14 @@ void RALinScan::assignRegOrStackSlotAtInterval(LiveInterval* cur)
     LiveInterval *ReloadLi = added[i];
     if (ReloadLi->weight == HUGE_VALF &&
         li_->getApproximateInstructionCount(*ReloadLi) == 0) {
-      unsigned ReloadIdx = ReloadLi->beginNumber();
+      LiveIndex ReloadIdx = ReloadLi->beginIndex();
       MachineBasicBlock *ReloadMBB = li_->getMBBFromIndex(ReloadIdx);
       int ReloadSS = vrm_->getStackSlot(ReloadLi->reg);
       if (LastReloadMBB == ReloadMBB && LastReloadSS == ReloadSS) {
         // Last reload of same SS is in the same MBB. We want to try to
         // allocate both reloads the same register and make sure the reg
         // isn't clobbered in between if at all possible.
-        assert(LastReload->beginNumber() < ReloadIdx);
+        assert(LastReload->beginIndex() < ReloadIdx);
         NextReloadMap.insert(std::make_pair(LastReload->reg, ReloadLi->reg));
       }
       LastReloadMBB = ReloadMBB;
@@ -1161,15 +1342,23 @@ void RALinScan::assignRegOrStackSlotAtInterval(LiveInterval* cur)
   }
 }
 
-unsigned RALinScan::getFreePhysReg(const TargetRegisterClass *RC,
+unsigned RALinScan::getFreePhysReg(LiveInterval* cur,
+                                   const TargetRegisterClass *RC,
                                    unsigned MaxInactiveCount,
                                    SmallVector<unsigned, 256> &inactiveCounts,
                                    bool SkipDGRegs) {
   unsigned FreeReg = 0;
   unsigned FreeRegInactiveCount = 0;
 
-  TargetRegisterClass::iterator I = RC->allocation_order_begin(*mf_);
-  TargetRegisterClass::iterator E = RC->allocation_order_end(*mf_);
+  std::pair<unsigned, unsigned> Hint = mri_->getRegAllocationHint(cur->reg);
+  // Resolve second part of the hint (if possible) given the current allocation.
+  unsigned physReg = Hint.second;
+  if (physReg &&
+      TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(physReg) && vrm_->hasPhys(physReg))
+    physReg = vrm_->getPhys(physReg);
+
+  TargetRegisterClass::iterator I, E;
+  tie(I, E) = tri_->getAllocationOrder(RC, Hint.first, physReg, *mf_);
   assert(I != E && "No allocatable register in this register class!");
 
   // Scan for the first available register.
@@ -1178,7 +1367,7 @@ unsigned RALinScan::getFreePhysReg(const TargetRegisterClass *RC,
     // Ignore "downgraded" registers.
     if (SkipDGRegs && DowngradedRegs.count(Reg))
       continue;
-    if (prt_->isRegAvail(Reg)) {
+    if (isRegAvail(Reg)) {
       FreeReg = Reg;
       if (FreeReg < inactiveCounts.size())
         FreeRegInactiveCount = inactiveCounts[FreeReg];
@@ -1192,7 +1381,7 @@ unsigned RALinScan::getFreePhysReg(const TargetRegisterClass *RC,
   // return this register.
   if (FreeReg == 0 || FreeRegInactiveCount == MaxInactiveCount)
     return FreeReg;
-  
   // Continue scanning the registers, looking for the one with the highest
   // inactive count.  Alkis found that this reduced register pressure very
   // slightly on X86 (in rev 1.94 of this file), though this should probably be
@@ -1202,7 +1391,7 @@ unsigned RALinScan::getFreePhysReg(const TargetRegisterClass *RC,
     // Ignore "downgraded" registers.
     if (SkipDGRegs && DowngradedRegs.count(Reg))
       continue;
-    if (prt_->isRegAvail(Reg) && Reg < inactiveCounts.size() &&
+    if (isRegAvail(Reg) && Reg < inactiveCounts.size() &&
         FreeRegInactiveCount < inactiveCounts[Reg]) {
       FreeReg = Reg;
       FreeRegInactiveCount = inactiveCounts[Reg];
@@ -1243,24 +1432,21 @@ unsigned RALinScan::getFreePhysReg(LiveInterval *cur) {
 
   // If copy coalescer has assigned a "preferred" register, check if it's
   // available first.
-  if (cur->preference) {
-    if (prt_->isRegAvail(cur->preference) && 
-        RC->contains(cur->preference)) {
-      DOUT << "\t\tassigned the preferred register: "
-           << tri_->getName(cur->preference) << "\n";
-      return cur->preference;
-    } else
-      DOUT << "\t\tunable to assign the preferred register: "
-           << tri_->getName(cur->preference) << "\n";
+  unsigned Preference = vrm_->getRegAllocPref(cur->reg);
+  if (Preference) {
+    DEBUG(errs() << "(preferred: " << tri_->getName(Preference) << ") ");
+    if (isRegAvail(Preference) && 
+        RC->contains(Preference))
+      return Preference;
   }
 
   if (!DowngradedRegs.empty()) {
-    unsigned FreeReg = getFreePhysReg(RC, MaxInactiveCount, inactiveCounts,
+    unsigned FreeReg = getFreePhysReg(cur, RC, MaxInactiveCount, inactiveCounts,
                                       true);
     if (FreeReg)
       return FreeReg;
   }
-  return getFreePhysReg(RC, MaxInactiveCount, inactiveCounts, false);
+  return getFreePhysReg(cur, RC, MaxInactiveCount, inactiveCounts, false);
 }
 
 FunctionPass* llvm::createLinearScanRegisterAllocator() {