Allocate local registers in order for optimal coloring.
[oota-llvm.git] / lib / CodeGen / RegAllocGreedy.cpp
index d00259a6d91c07159886832ffe54fde5c7941094..55f2fc68a752c42561d7633cf2c15e84b2a21158 100644 (file)
 //===----------------------------------------------------------------------===//
 
 #define DEBUG_TYPE "regalloc"
+#include "llvm/CodeGen/Passes.h"
 #include "AllocationOrder.h"
 #include "InterferenceCache.h"
 #include "LiveDebugVariables.h"
-#include "LiveRangeEdit.h"
 #include "RegAllocBase.h"
-#include "Spiller.h"
 #include "SpillPlacement.h"
+#include "Spiller.h"
 #include "SplitKit.h"
-#include "VirtRegMap.h"
 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
 #include "llvm/Analysis/AliasAnalysis.h"
-#include "llvm/Function.h"
-#include "llvm/PassAnalysisSupport.h"
 #include "llvm/CodeGen/CalcSpillWeights.h"
 #include "llvm/CodeGen/EdgeBundles.h"
 #include "llvm/CodeGen/LiveIntervalAnalysis.h"
+#include "llvm/CodeGen/LiveRangeEdit.h"
+#include "llvm/CodeGen/LiveRegMatrix.h"
 #include "llvm/CodeGen/LiveStackAnalysis.h"
+#include "llvm/CodeGen/MachineBlockFrequencyInfo.h"
 #include "llvm/CodeGen/MachineDominators.h"
 #include "llvm/CodeGen/MachineFunctionPass.h"
 #include "llvm/CodeGen/MachineLoopInfo.h"
 #include "llvm/CodeGen/MachineRegisterInfo.h"
-#include "llvm/CodeGen/Passes.h"
 #include "llvm/CodeGen/RegAllocRegistry.h"
-#include "llvm/Target/TargetOptions.h"
+#include "llvm/CodeGen/VirtRegMap.h"
+#include "llvm/PassAnalysisSupport.h"
 #include "llvm/Support/CommandLine.h"
 #include "llvm/Support/Debug.h"
 #include "llvm/Support/ErrorHandling.h"
-#include "llvm/Support/raw_ostream.h"
 #include "llvm/Support/Timer.h"
-
+#include "llvm/Support/raw_ostream.h"
 #include <queue>
 
 using namespace llvm;
@@ -73,7 +72,7 @@ class RAGreedy : public MachineFunctionPass,
 
   // analyses
   SlotIndexes *Indexes;
-  LiveStacks *LS;
+  MachineBlockFrequencyInfo *MBFI;
   MachineDominatorTree *DomTree;
   MachineLoopInfo *Loops;
   EdgeBundles *Bundles;
@@ -81,7 +80,7 @@ class RAGreedy : public MachineFunctionPass,
   LiveDebugVariables *DebugVars;
 
   // state
-  std::auto_ptr<Spiller> SpillerInstance;
+  OwningPtr<Spiller> SpillerInstance;
   std::priority_queue<std::pair<unsigned, unsigned> > Queue;
   unsigned NextCascade;
 
@@ -161,6 +160,8 @@ class RAGreedy : public MachineFunctionPass,
 
     EvictionCost(unsigned B = 0) : BrokenHints(B), MaxWeight(0) {}
 
+    bool isMax() const { return BrokenHints == ~0u; }
+
     bool operator<(const EvictionCost &O) const {
       if (BrokenHints != O.BrokenHints)
         return BrokenHints < O.BrokenHints;
@@ -168,22 +169,9 @@ class RAGreedy : public MachineFunctionPass,
     }
   };
 
-  // Register mask interference. The current VirtReg is checked for register
-  // mask interference on entry to selectOrSplit().  If there is no
-  // interference, UsableRegs is left empty.  If there is interference,
-  // UsableRegs has a bit mask of registers that can be used without register
-  // mask interference.
-  BitVector UsableRegs;
-
-  /// clobberedByRegMask - Returns true if PhysReg is not directly usable
-  /// because of register mask clobbers.
-  bool clobberedByRegMask(unsigned PhysReg) const {
-    return !UsableRegs.empty() && !UsableRegs.test(PhysReg);
-  }
-
   // splitting state.
-  std::auto_ptr<SplitAnalysis> SA;
-  std::auto_ptr<SplitEditor> SE;
+  OwningPtr<SplitAnalysis> SA;
+  OwningPtr<SplitEditor> SE;
 
   /// Cached per-block interference maps
   InterferenceCache IntfCache;
@@ -265,11 +253,11 @@ private:
   void LRE_WillShrinkVirtReg(unsigned);
   void LRE_DidCloneVirtReg(unsigned, unsigned);
 
-  float calcSpillCost();
-  bool addSplitConstraints(InterferenceCache::Cursor, float&);
+  BlockFrequency calcSpillCost();
+  bool addSplitConstraints(InterferenceCache::Cursor, BlockFrequency&);
   void addThroughConstraints(InterferenceCache::Cursor, ArrayRef<unsigned>);
   void growRegion(GlobalSplitCandidate &Cand);
-  float calcGlobalSplitCost(GlobalSplitCandidate&);
+  BlockFrequency calcGlobalSplitCost(GlobalSplitCandidate&);
   bool calcCompactRegion(GlobalSplitCandidate&);
   void splitAroundRegion(LiveRangeEdit&, ArrayRef<unsigned>);
   void calcGapWeights(unsigned, SmallVectorImpl<float>&);
@@ -286,6 +274,8 @@ private:
                           SmallVectorImpl<LiveInterval*>&);
   unsigned tryBlockSplit(LiveInterval&, AllocationOrder&,
                          SmallVectorImpl<LiveInterval*>&);
+  unsigned tryInstructionSplit(LiveInterval&, AllocationOrder&,
+                               SmallVectorImpl<LiveInterval*>&);
   unsigned tryLocalSplit(LiveInterval&, AllocationOrder&,
     SmallVectorImpl<LiveInterval*>&);
   unsigned trySplit(LiveInterval&, AllocationOrder&,
@@ -327,28 +317,34 @@ RAGreedy::RAGreedy(): MachineFunctionPass(ID) {
   initializeMachineDominatorTreePass(*PassRegistry::getPassRegistry());
   initializeMachineLoopInfoPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
   initializeVirtRegMapPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
+  initializeLiveRegMatrixPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
   initializeEdgeBundlesPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
   initializeSpillPlacementPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
 }
 
 void RAGreedy::getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
   AU.setPreservesCFG();
+  AU.addRequired<MachineBlockFrequencyInfo>();
+  AU.addPreserved<MachineBlockFrequencyInfo>();
   AU.addRequired<AliasAnalysis>();
   AU.addPreserved<AliasAnalysis>();
   AU.addRequired<LiveIntervals>();
+  AU.addPreserved<LiveIntervals>();
   AU.addRequired<SlotIndexes>();
   AU.addPreserved<SlotIndexes>();
   AU.addRequired<LiveDebugVariables>();
   AU.addPreserved<LiveDebugVariables>();
-  AU.addRequired<CalculateSpillWeights>();
   AU.addRequired<LiveStacks>();
   AU.addPreserved<LiveStacks>();
+  AU.addRequired<CalculateSpillWeights>();
   AU.addRequired<MachineDominatorTree>();
   AU.addPreserved<MachineDominatorTree>();
   AU.addRequired<MachineLoopInfo>();
   AU.addPreserved<MachineLoopInfo>();
   AU.addRequired<VirtRegMap>();
   AU.addPreserved<VirtRegMap>();
+  AU.addRequired<LiveRegMatrix>();
+  AU.addPreserved<LiveRegMatrix>();
   AU.addRequired<EdgeBundles>();
   AU.addRequired<SpillPlacement>();
   MachineFunctionPass::getAnalysisUsage(AU);
@@ -360,8 +356,8 @@ void RAGreedy::getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
 //===----------------------------------------------------------------------===//
 
 bool RAGreedy::LRE_CanEraseVirtReg(unsigned VirtReg) {
-  if (unsigned PhysReg = VRM->getPhys(VirtReg)) {
-    unassign(LIS->getInterval(VirtReg), PhysReg);
+  if (VRM->hasPhys(VirtReg)) {
+    Matrix->unassign(LIS->getInterval(VirtReg));
     return true;
   }
   // Unassigned virtreg is probably in the priority queue.
@@ -370,13 +366,12 @@ bool RAGreedy::LRE_CanEraseVirtReg(unsigned VirtReg) {
 }
 
 void RAGreedy::LRE_WillShrinkVirtReg(unsigned VirtReg) {
-  unsigned PhysReg = VRM->getPhys(VirtReg);
-  if (!PhysReg)
+  if (!VRM->hasPhys(VirtReg))
     return;
 
   // Register is assigned, put it back on the queue for reassignment.
   LiveInterval &LI = LIS->getInterval(VirtReg);
-  unassign(LI, PhysReg);
+  Matrix->unassign(LI);
   enqueue(&LI);
 }
 
@@ -398,7 +393,6 @@ void RAGreedy::releaseMemory() {
   SpillerInstance.reset(0);
   ExtraRegInfo.clear();
   GlobalCand.clear();
-  RegAllocBase::releaseMemory();
 }
 
 void RAGreedy::enqueue(LiveInterval *LI) {
@@ -419,12 +413,24 @@ void RAGreedy::enqueue(LiveInterval *LI) {
     // everything else has been allocated.
     Prio = Size;
   } else {
-    // Everything is allocated in long->short order. Long ranges that don't fit
-    // should be spilled (or split) ASAP so they don't create interference.
-    Prio = (1u << 31) + Size;
+    if (ExtraRegInfo[Reg].Stage == RS_Assign && !LI->empty() &&
+        LIS->intervalIsInOneMBB(*LI)) {
+      // Allocate original local ranges in linear instruction order. Since they
+      // are singly defined, this produces optimal coloring in the absence of
+      // global interference and other constraints.
+      Prio = LI->beginIndex().distance(Indexes->getLastIndex());
+    }
+    else {
+      // Allocate global and split ranges in long->short order. Long ranges that
+      // don't fit should be spilled (or split) ASAP so they don't create
+      // interference.  Mark a bit to prioritize global above local ranges.
+      Prio = (1u << 29) + Size;
+    }
+    // Mark a higher bit to prioritize global and local above RS_Split.
+    Prio |= (1u << 31);
 
     // Boost ranges that have a physical register hint.
-    if (TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(VRM->getRegAllocPref(Reg)))
+    if (VRM->hasKnownPreference(Reg))
       Prio |= (1u << 30);
   }
 
@@ -450,13 +456,10 @@ unsigned RAGreedy::tryAssign(LiveInterval &VirtReg,
                              SmallVectorImpl<LiveInterval*> &NewVRegs) {
   Order.rewind();
   unsigned PhysReg;
-  while ((PhysReg = Order.next())) {
-    if (clobberedByRegMask(PhysReg))
-      continue;
-    if (!checkPhysRegInterference(VirtReg, PhysReg))
+  while ((PhysReg = Order.next()))
+    if (!Matrix->checkInterference(VirtReg, PhysReg))
       break;
-  }
-  if (!PhysReg || Order.isHint(PhysReg))
+  if (!PhysReg || Order.isHint())
     return PhysReg;
 
   // PhysReg is available, but there may be a better choice.
@@ -464,7 +467,7 @@ unsigned RAGreedy::tryAssign(LiveInterval &VirtReg,
   // If we missed a simple hint, try to cheaply evict interference from the
   // preferred register.
   if (unsigned Hint = MRI->getSimpleHint(VirtReg.reg))
-    if (Order.isHint(Hint) && !clobberedByRegMask(Hint)) {
+    if (Order.isHint(Hint)) {
       DEBUG(dbgs() << "missed hint " << PrintReg(Hint, TRI) << '\n');
       EvictionCost MaxCost(1);
       if (canEvictInterference(VirtReg, Hint, true, MaxCost)) {
@@ -521,12 +524,18 @@ bool RAGreedy::shouldEvict(LiveInterval &A, bool IsHint,
 ///
 /// @param VirtReg Live range that is about to be assigned.
 /// @param PhysReg Desired register for assignment.
-/// @prarm IsHint  True when PhysReg is VirtReg's preferred register.
+/// @param IsHint  True when PhysReg is VirtReg's preferred register.
 /// @param MaxCost Only look for cheaper candidates and update with new cost
 ///                when returning true.
 /// @returns True when interference can be evicted cheaper than MaxCost.
 bool RAGreedy::canEvictInterference(LiveInterval &VirtReg, unsigned PhysReg,
                                     bool IsHint, EvictionCost &MaxCost) {
+  // It is only possible to evict virtual register interference.
+  if (Matrix->checkInterference(VirtReg, PhysReg) > LiveRegMatrix::IK_VirtReg)
+    return false;
+
+  bool IsLocal = LIS->intervalIsInOneMBB(VirtReg);
+
   // Find VirtReg's cascade number. This will be unassigned if VirtReg was never
   // involved in an eviction before. If a cascade number was assigned, deny
   // evicting anything with the same or a newer cascade number. This prevents
@@ -539,8 +548,8 @@ bool RAGreedy::canEvictInterference(LiveInterval &VirtReg, unsigned PhysReg,
     Cascade = NextCascade;
 
   EvictionCost Cost;
-  for (const uint16_t *AliasI = TRI->getOverlaps(PhysReg); *AliasI; ++AliasI) {
-    LiveIntervalUnion::Query &Q = query(VirtReg, *AliasI);
+  for (MCRegUnitIterator Units(PhysReg, TRI); Units.isValid(); ++Units) {
+    LiveIntervalUnion::Query &Q = Matrix->query(VirtReg, *Units);
     // If there is 10 or more interferences, chances are one is heavier.
     if (Q.collectInterferingVRegs(10) >= 10)
       return false;
@@ -548,15 +557,21 @@ bool RAGreedy::canEvictInterference(LiveInterval &VirtReg, unsigned PhysReg,
     // Check if any interfering live range is heavier than MaxWeight.
     for (unsigned i = Q.interferingVRegs().size(); i; --i) {
       LiveInterval *Intf = Q.interferingVRegs()[i - 1];
-      if (TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(Intf->reg))
-        return false;
+      assert(TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(Intf->reg) &&
+             "Only expecting virtual register interference from query");
       // Never evict spill products. They cannot split or spill.
       if (getStage(*Intf) == RS_Done)
         return false;
       // Once a live range becomes small enough, it is urgent that we find a
       // register for it. This is indicated by an infinite spill weight. These
       // urgent live ranges get to evict almost anything.
-      bool Urgent = !VirtReg.isSpillable() && Intf->isSpillable();
+      //
+      // Also allow urgent evictions of unspillable ranges from a strictly
+      // larger allocation order.
+      bool Urgent = !VirtReg.isSpillable() &&
+        (Intf->isSpillable() ||
+         RegClassInfo.getNumAllocatableRegs(MRI->getRegClass(VirtReg.reg)) <
+         RegClassInfo.getNumAllocatableRegs(MRI->getRegClass(Intf->reg)));
       // Only evict older cascades or live ranges without a cascade.
       unsigned IntfCascade = ExtraRegInfo[Intf->reg].Cascade;
       if (Cascade <= IntfCascade) {
@@ -574,8 +589,15 @@ bool RAGreedy::canEvictInterference(LiveInterval &VirtReg, unsigned PhysReg,
       // Abort if this would be too expensive.
       if (!(Cost < MaxCost))
         return false;
+      if (Urgent)
+        continue;
+      // If !MaxCost.isMax(), then we're just looking for a cheap register.
+      // Evicting another local live range in this case could lead to suboptimal
+      // coloring.
+      if (!MaxCost.isMax() && IsLocal && LIS->intervalIsInOneMBB(*Intf))
+        return false;
       // Finally, apply the eviction policy for non-urgent evictions.
-      if (!Urgent && !shouldEvict(VirtReg, IsHint, *Intf, BreaksHint))
+      if (!shouldEvict(VirtReg, IsHint, *Intf, BreaksHint))
         return false;
     }
   }
@@ -597,19 +619,29 @@ void RAGreedy::evictInterference(LiveInterval &VirtReg, unsigned PhysReg,
 
   DEBUG(dbgs() << "evicting " << PrintReg(PhysReg, TRI)
                << " interference: Cascade " << Cascade << '\n');
-  for (const uint16_t *AliasI = TRI->getOverlaps(PhysReg); *AliasI; ++AliasI) {
-    LiveIntervalUnion::Query &Q = query(VirtReg, *AliasI);
+
+  // Collect all interfering virtregs first.
+  SmallVector<LiveInterval*, 8> Intfs;
+  for (MCRegUnitIterator Units(PhysReg, TRI); Units.isValid(); ++Units) {
+    LiveIntervalUnion::Query &Q = Matrix->query(VirtReg, *Units);
     assert(Q.seenAllInterferences() && "Didn't check all interfererences.");
-    for (unsigned i = 0, e = Q.interferingVRegs().size(); i != e; ++i) {
-      LiveInterval *Intf = Q.interferingVRegs()[i];
-      unassign(*Intf, VRM->getPhys(Intf->reg));
-      assert((ExtraRegInfo[Intf->reg].Cascade < Cascade ||
-              VirtReg.isSpillable() < Intf->isSpillable()) &&
-             "Cannot decrease cascade number, illegal eviction");
-      ExtraRegInfo[Intf->reg].Cascade = Cascade;
-      ++NumEvicted;
-      NewVRegs.push_back(Intf);
-    }
+    ArrayRef<LiveInterval*> IVR = Q.interferingVRegs();
+    Intfs.append(IVR.begin(), IVR.end());
+  }
+
+  // Evict them second. This will invalidate the queries.
+  for (unsigned i = 0, e = Intfs.size(); i != e; ++i) {
+    LiveInterval *Intf = Intfs[i];
+    // The same VirtReg may be present in multiple RegUnits. Skip duplicates.
+    if (!VRM->hasPhys(Intf->reg))
+      continue;
+    Matrix->unassign(*Intf);
+    assert((ExtraRegInfo[Intf->reg].Cascade < Cascade ||
+            VirtReg.isSpillable() < Intf->isSpillable()) &&
+           "Cannot decrease cascade number, illegal eviction");
+    ExtraRegInfo[Intf->reg].Cascade = Cascade;
+    ++NumEvicted;
+    NewVRegs.push_back(Intf);
   }
 }
 
@@ -626,18 +658,33 @@ unsigned RAGreedy::tryEvict(LiveInterval &VirtReg,
   // Keep track of the cheapest interference seen so far.
   EvictionCost BestCost(~0u);
   unsigned BestPhys = 0;
+  unsigned OrderLimit = Order.getOrder().size();
 
   // When we are just looking for a reduced cost per use, don't break any
   // hints, and only evict smaller spill weights.
   if (CostPerUseLimit < ~0u) {
     BestCost.BrokenHints = 0;
     BestCost.MaxWeight = VirtReg.weight;
+
+    // Check of any registers in RC are below CostPerUseLimit.
+    const TargetRegisterClass *RC = MRI->getRegClass(VirtReg.reg);
+    unsigned MinCost = RegClassInfo.getMinCost(RC);
+    if (MinCost >= CostPerUseLimit) {
+      DEBUG(dbgs() << RC->getName() << " minimum cost = " << MinCost
+                   << ", no cheaper registers to be found.\n");
+      return 0;
+    }
+
+    // It is normal for register classes to have a long tail of registers with
+    // the same cost. We don't need to look at them if they're too expensive.
+    if (TRI->getCostPerUse(Order.getOrder().back()) >= CostPerUseLimit) {
+      OrderLimit = RegClassInfo.getLastCostChange(RC);
+      DEBUG(dbgs() << "Only trying the first " << OrderLimit << " regs.\n");
+    }
   }
 
   Order.rewind();
-  while (unsigned PhysReg = Order.next()) {
-    if (clobberedByRegMask(PhysReg))
-      continue;
+  while (unsigned PhysReg = Order.nextWithDups(OrderLimit)) {
     if (TRI->getCostPerUse(PhysReg) >= CostPerUseLimit)
       continue;
     // The first use of a callee-saved register in a function has cost 1.
@@ -657,7 +704,7 @@ unsigned RAGreedy::tryEvict(LiveInterval &VirtReg,
     BestPhys = PhysReg;
 
     // Stop if the hint can be used.
-    if (Order.isHint(PhysReg))
+    if (Order.isHint())
       break;
   }
 
@@ -679,12 +726,12 @@ unsigned RAGreedy::tryEvict(LiveInterval &VirtReg,
 /// that all preferences in SplitConstraints are met.
 /// Return false if there are no bundles with positive bias.
 bool RAGreedy::addSplitConstraints(InterferenceCache::Cursor Intf,
-                                   float &Cost) {
+                                   BlockFrequency &Cost) {
   ArrayRef<SplitAnalysis::BlockInfo> UseBlocks = SA->getUseBlocks();
 
   // Reset interference dependent info.
   SplitConstraints.resize(UseBlocks.size());
-  float StaticCost = 0;
+  BlockFrequency StaticCost = 0;
   for (unsigned i = 0; i != UseBlocks.size(); ++i) {
     const SplitAnalysis::BlockInfo &BI = UseBlocks[i];
     SpillPlacement::BlockConstraint &BC = SplitConstraints[i];
@@ -693,7 +740,7 @@ bool RAGreedy::addSplitConstraints(InterferenceCache::Cursor Intf,
     Intf.moveToBlock(BC.Number);
     BC.Entry = BI.LiveIn ? SpillPlacement::PrefReg : SpillPlacement::DontCare;
     BC.Exit = BI.LiveOut ? SpillPlacement::PrefReg : SpillPlacement::DontCare;
-    BC.ChangesValue = BI.FirstDef;
+    BC.ChangesValue = BI.FirstDef.isValid();
 
     if (!Intf.hasInterference())
       continue;
@@ -722,8 +769,8 @@ bool RAGreedy::addSplitConstraints(InterferenceCache::Cursor Intf,
     }
 
     // Accumulate the total frequency of inserted spill code.
-    if (Ins)
-      StaticCost += Ins * SpillPlacer->getBlockFrequency(BC.Number);
+    while (Ins--)
+      StaticCost += SpillPlacer->getBlockFrequency(BC.Number);
   }
   Cost = StaticCost;
 
@@ -856,7 +903,7 @@ bool RAGreedy::calcCompactRegion(GlobalSplitCandidate &Cand) {
   SpillPlacer->prepare(Cand.LiveBundles);
 
   // The static split cost will be zero since Cand.Intf reports no interference.
-  float Cost;
+  BlockFrequency Cost;
   if (!addSplitConstraints(Cand.Intf, Cost)) {
     DEBUG(dbgs() << ", none.\n");
     return false;
@@ -881,8 +928,8 @@ bool RAGreedy::calcCompactRegion(GlobalSplitCandidate &Cand) {
 
 /// calcSpillCost - Compute how expensive it would be to split the live range in
 /// SA around all use blocks instead of forming bundle regions.
-float RAGreedy::calcSpillCost() {
-  float Cost = 0;
+BlockFrequency RAGreedy::calcSpillCost() {
+  BlockFrequency Cost = 0;
   ArrayRef<SplitAnalysis::BlockInfo> UseBlocks = SA->getUseBlocks();
   for (unsigned i = 0; i != UseBlocks.size(); ++i) {
     const SplitAnalysis::BlockInfo &BI = UseBlocks[i];
@@ -901,8 +948,8 @@ float RAGreedy::calcSpillCost() {
 /// pattern in LiveBundles. This cost should be added to the local cost of the
 /// interference pattern in SplitConstraints.
 ///
-float RAGreedy::calcGlobalSplitCost(GlobalSplitCandidate &Cand) {
-  float GlobalCost = 0;
+BlockFrequency RAGreedy::calcGlobalSplitCost(GlobalSplitCandidate &Cand) {
+  BlockFrequency GlobalCost = 0;
   const BitVector &LiveBundles = Cand.LiveBundles;
   ArrayRef<SplitAnalysis::BlockInfo> UseBlocks = SA->getUseBlocks();
   for (unsigned i = 0; i != UseBlocks.size(); ++i) {
@@ -916,8 +963,8 @@ float RAGreedy::calcGlobalSplitCost(GlobalSplitCandidate &Cand) {
       Ins += RegIn != (BC.Entry == SpillPlacement::PrefReg);
     if (BI.LiveOut)
       Ins += RegOut != (BC.Exit == SpillPlacement::PrefReg);
-    if (Ins)
-      GlobalCost += Ins * SpillPlacer->getBlockFrequency(BC.Number);
+    while (Ins--)
+      GlobalCost += SpillPlacer->getBlockFrequency(BC.Number);
   }
 
   for (unsigned i = 0, e = Cand.ActiveBlocks.size(); i != e; ++i) {
@@ -929,8 +976,10 @@ float RAGreedy::calcGlobalSplitCost(GlobalSplitCandidate &Cand) {
     if (RegIn && RegOut) {
       // We need double spill code if this block has interference.
       Cand.Intf.moveToBlock(Number);
-      if (Cand.Intf.hasInterference())
-        GlobalCost += 2*SpillPlacer->getBlockFrequency(Number);
+      if (Cand.Intf.hasInterference()) {
+        GlobalCost += SpillPlacer->getBlockFrequency(Number);
+        GlobalCost += SpillPlacer->getBlockFrequency(Number);
+      }
       continue;
     }
     // live-in / stack-out or stack-in live-out.
@@ -1095,7 +1144,7 @@ unsigned RAGreedy::tryRegionSplit(LiveInterval &VirtReg, AllocationOrder &Order,
                                   SmallVectorImpl<LiveInterval*> &NewVRegs) {
   unsigned NumCands = 0;
   unsigned BestCand = NoCand;
-  float BestCost;
+  BlockFrequency BestCost;
   SmallVector<unsigned, 8> UsedCands;
 
   // Check if we can split this live range around a compact region.
@@ -1103,11 +1152,11 @@ unsigned RAGreedy::tryRegionSplit(LiveInterval &VirtReg, AllocationOrder &Order,
   if (HasCompact) {
     // Yes, keep GlobalCand[0] as the compact region candidate.
     NumCands = 1;
-    BestCost = HUGE_VALF;
+    BestCost = BlockFrequency::getMaxFrequency();
   } else {
     // No benefit from the compact region, our fallback will be per-block
     // splitting. Make sure we find a solution that is cheaper than spilling.
-    BestCost = Hysteresis * calcSpillCost();
+    BestCost = calcSpillCost();
     DEBUG(dbgs() << "Cost of isolating all blocks = " << BestCost << '\n');
   }
 
@@ -1137,7 +1186,7 @@ unsigned RAGreedy::tryRegionSplit(LiveInterval &VirtReg, AllocationOrder &Order,
     Cand.reset(IntfCache, PhysReg);
 
     SpillPlacer->prepare(Cand.LiveBundles);
-    float Cost;
+    BlockFrequency Cost;
     if (!addSplitConstraints(Cand.Intf, Cost)) {
       DEBUG(dbgs() << PrintReg(PhysReg, TRI) << "\tno positive bundles\n");
       continue;
@@ -1173,7 +1222,7 @@ unsigned RAGreedy::tryRegionSplit(LiveInterval &VirtReg, AllocationOrder &Order,
     });
     if (Cost < BestCost) {
       BestCand = NumCands;
-      BestCost = Hysteresis * Cost; // Prevent rounding effects.
+      BestCost = Cost;
     }
     ++NumCands;
   }
@@ -1183,7 +1232,7 @@ unsigned RAGreedy::tryRegionSplit(LiveInterval &VirtReg, AllocationOrder &Order,
     return 0;
 
   // Prepare split editor.
-  LiveRangeEdit LREdit(VirtReg, NewVRegs, *MF, *LIS, VRM, this);
+  LiveRangeEdit LREdit(&VirtReg, NewVRegs, *MF, *LIS, VRM, this);
   SE->reset(LREdit, SplitSpillMode);
 
   // Assign all edge bundles to the preferred candidate, or NoCand.
@@ -1231,7 +1280,7 @@ unsigned RAGreedy::tryBlockSplit(LiveInterval &VirtReg, AllocationOrder &Order,
   assert(&SA->getParent() == &VirtReg && "Live range wasn't analyzed");
   unsigned Reg = VirtReg.reg;
   bool SingleInstrs = RegClassInfo.isProperSubClass(MRI->getRegClass(Reg));
-  LiveRangeEdit LREdit(VirtReg, NewVRegs, *MF, *LIS, VRM, this);
+  LiveRangeEdit LREdit(&VirtReg, NewVRegs, *MF, *LIS, VRM, this);
   SE->reset(LREdit, SplitSpillMode);
   ArrayRef<SplitAnalysis::BlockInfo> UseBlocks = SA->getUseBlocks();
   for (unsigned i = 0; i != UseBlocks.size(); ++i) {
@@ -1265,6 +1314,65 @@ unsigned RAGreedy::tryBlockSplit(LiveInterval &VirtReg, AllocationOrder &Order,
   return 0;
 }
 
+
+//===----------------------------------------------------------------------===//
+//                         Per-Instruction Splitting
+//===----------------------------------------------------------------------===//
+
+/// tryInstructionSplit - Split a live range around individual instructions.
+/// This is normally not worthwhile since the spiller is doing essentially the
+/// same thing. However, when the live range is in a constrained register
+/// class, it may help to insert copies such that parts of the live range can
+/// be moved to a larger register class.
+///
+/// This is similar to spilling to a larger register class.
+unsigned
+RAGreedy::tryInstructionSplit(LiveInterval &VirtReg, AllocationOrder &Order,
+                              SmallVectorImpl<LiveInterval*> &NewVRegs) {
+  // There is no point to this if there are no larger sub-classes.
+  if (!RegClassInfo.isProperSubClass(MRI->getRegClass(VirtReg.reg)))
+    return 0;
+
+  // Always enable split spill mode, since we're effectively spilling to a
+  // register.
+  LiveRangeEdit LREdit(&VirtReg, NewVRegs, *MF, *LIS, VRM, this);
+  SE->reset(LREdit, SplitEditor::SM_Size);
+
+  ArrayRef<SlotIndex> Uses = SA->getUseSlots();
+  if (Uses.size() <= 1)
+    return 0;
+
+  DEBUG(dbgs() << "Split around " << Uses.size() << " individual instrs.\n");
+
+  // Split around every non-copy instruction.
+  for (unsigned i = 0; i != Uses.size(); ++i) {
+    if (const MachineInstr *MI = Indexes->getInstructionFromIndex(Uses[i]))
+      if (MI->isFullCopy()) {
+        DEBUG(dbgs() << "    skip:\t" << Uses[i] << '\t' << *MI);
+        continue;
+      }
+    SE->openIntv();
+    SlotIndex SegStart = SE->enterIntvBefore(Uses[i]);
+    SlotIndex SegStop  = SE->leaveIntvAfter(Uses[i]);
+    SE->useIntv(SegStart, SegStop);
+  }
+
+  if (LREdit.empty()) {
+    DEBUG(dbgs() << "All uses were copies.\n");
+    return 0;
+  }
+
+  SmallVector<unsigned, 8> IntvMap;
+  SE->finish(&IntvMap);
+  DebugVars->splitRegister(VirtReg.reg, LREdit.regs());
+  ExtraRegInfo.resize(MRI->getNumVirtRegs());
+
+  // Assign all new registers to RS_Spill. This was the last chance.
+  setStage(LREdit.begin(), LREdit.end(), RS_Spill);
+  return 0;
+}
+
+
 //===----------------------------------------------------------------------===//
 //                             Local Splitting
 //===----------------------------------------------------------------------===//
@@ -1291,9 +1399,9 @@ void RAGreedy::calcGapWeights(unsigned PhysReg,
   GapWeight.assign(NumGaps, 0.0f);
 
   // Add interference from each overlapping register.
-  for (const uint16_t *AI = TRI->getOverlaps(PhysReg); *AI; ++AI) {
-    if (!query(const_cast<LiveInterval&>(SA->getParent()), *AI)
-           .checkInterference())
+  for (MCRegUnitIterator Units(PhysReg, TRI); Units.isValid(); ++Units) {
+    if (!Matrix->query(const_cast<LiveInterval&>(SA->getParent()), *Units)
+          .checkInterference())
       continue;
 
     // We know that VirtReg is a continuous interval from FirstInstr to
@@ -1303,7 +1411,8 @@ void RAGreedy::calcGapWeights(unsigned PhysReg,
     // surrounding the instruction. The exception is interference before
     // StartIdx and after StopIdx.
     //
-    LiveIntervalUnion::SegmentIter IntI = getLiveUnion(*AI).find(StartIdx);
+    LiveIntervalUnion::SegmentIter IntI =
+      Matrix->getLiveUnions()[*Units] .find(StartIdx);
     for (unsigned Gap = 0; IntI.valid() && IntI.start() < StopIdx; ++IntI) {
       // Skip the gaps before IntI.
       while (Uses[Gap+1].getBoundaryIndex() < IntI.start())
@@ -1323,6 +1432,30 @@ void RAGreedy::calcGapWeights(unsigned PhysReg,
         break;
     }
   }
+
+  // Add fixed interference.
+  for (MCRegUnitIterator Units(PhysReg, TRI); Units.isValid(); ++Units) {
+    const LiveInterval &LI = LIS->getRegUnit(*Units);
+    LiveInterval::const_iterator I = LI.find(StartIdx);
+    LiveInterval::const_iterator E = LI.end();
+
+    // Same loop as above. Mark any overlapped gaps as HUGE_VALF.
+    for (unsigned Gap = 0; I != E && I->start < StopIdx; ++I) {
+      while (Uses[Gap+1].getBoundaryIndex() < I->start)
+        if (++Gap == NumGaps)
+          break;
+      if (Gap == NumGaps)
+        break;
+
+      for (; Gap != NumGaps; ++Gap) {
+        GapWeight[Gap] = HUGE_VALF;
+        if (Uses[Gap+1].getBaseIndex() >= I->end)
+          break;
+      }
+      if (Gap == NumGaps)
+        break;
+    }
+  }
 }
 
 /// tryLocalSplit - Try to split VirtReg into smaller intervals inside its only
@@ -1355,7 +1488,7 @@ unsigned RAGreedy::tryLocalSplit(LiveInterval &VirtReg, AllocationOrder &Order,
   // If VirtReg is live across any register mask operands, compute a list of
   // gaps with register masks.
   SmallVector<unsigned, 8> RegMaskGaps;
-  if (!UsableRegs.empty()) {
+  if (Matrix->checkRegMaskInterference(VirtReg)) {
     // Get regmask slots for the whole block.
     ArrayRef<SlotIndex> RMS = LIS->getRegMaskSlotsInBlock(BI.MBB->getNumber());
     DEBUG(dbgs() << RMS.size() << " regmasks in block:");
@@ -1407,7 +1540,9 @@ unsigned RAGreedy::tryLocalSplit(LiveInterval &VirtReg, AllocationOrder &Order,
   unsigned BestAfter = 0;
   float BestDiff = 0;
 
-  const float blockFreq = SpillPlacer->getBlockFrequency(BI.MBB->getNumber());
+  const float blockFreq =
+    SpillPlacer->getBlockFrequency(BI.MBB->getNumber()).getFrequency() *
+    (1.0f / BlockFrequency::getEntryFrequency());
   SmallVector<float, 8> GapWeight;
 
   Order.rewind();
@@ -1417,7 +1552,7 @@ unsigned RAGreedy::tryLocalSplit(LiveInterval &VirtReg, AllocationOrder &Order,
     calcGapWeights(PhysReg, GapWeight);
 
     // Remove any gaps with regmask clobbers.
-    if (clobberedByRegMask(PhysReg))
+    if (Matrix->checkRegMaskInterference(VirtReg, PhysReg))
       for (unsigned i = 0, e = RegMaskGaps.size(); i != e; ++i)
         GapWeight[RegMaskGaps[i]] = HUGE_VALF;
 
@@ -1512,7 +1647,7 @@ unsigned RAGreedy::tryLocalSplit(LiveInterval &VirtReg, AllocationOrder &Order,
                << '-' << Uses[BestAfter] << ", " << BestDiff
                << ", " << (BestAfter - BestBefore + 1) << " instrs\n");
 
-  LiveRangeEdit LREdit(VirtReg, NewVRegs, *MF, *LIS, VRM, this);
+  LiveRangeEdit LREdit(&VirtReg, NewVRegs, *MF, *LIS, VRM, this);
   SE->reset(LREdit);
 
   SE->openIntv();
@@ -1561,7 +1696,10 @@ unsigned RAGreedy::trySplit(LiveInterval &VirtReg, AllocationOrder &Order,
   if (LIS->intervalIsInOneMBB(VirtReg)) {
     NamedRegionTimer T("Local Splitting", TimerGroupName, TimePassesIsEnabled);
     SA->analyze(&VirtReg);
-    return tryLocalSplit(VirtReg, Order, NewVRegs);
+    unsigned PhysReg = tryLocalSplit(VirtReg, Order, NewVRegs);
+    if (PhysReg || !NewVRegs.empty())
+      return PhysReg;
+    return tryInstructionSplit(VirtReg, Order, NewVRegs);
   }
 
   NamedRegionTimer T("Global Splitting", TimerGroupName, TimePassesIsEnabled);
@@ -1574,7 +1712,7 @@ unsigned RAGreedy::trySplit(LiveInterval &VirtReg, AllocationOrder &Order,
   // an assertion when the coalescer is fixed.
   if (SA->didRepairRange()) {
     // VirtReg has changed, so all cached queries are invalid.
-    invalidateVirtRegs();
+    Matrix->invalidateVirtRegs();
     if (unsigned PhysReg = tryAssign(VirtReg, Order, NewVRegs))
       return PhysReg;
   }
@@ -1599,11 +1737,6 @@ unsigned RAGreedy::trySplit(LiveInterval &VirtReg, AllocationOrder &Order,
 
 unsigned RAGreedy::selectOrSplit(LiveInterval &VirtReg,
                                  SmallVectorImpl<LiveInterval*> &NewVRegs) {
-  // Check if VirtReg is live across any calls.
-  UsableRegs.clear();
-  if (LIS->checkRegMaskInterference(VirtReg, UsableRegs))
-    DEBUG(dbgs() << "Live across regmasks.\n");
-
   // First try assigning a free register.
   AllocationOrder Order(VirtReg.reg, *VRM, RegClassInfo);
   if (unsigned PhysReg = tryAssign(VirtReg, Order, NewVRegs))
@@ -1644,7 +1777,7 @@ unsigned RAGreedy::selectOrSplit(LiveInterval &VirtReg,
 
   // Finally spill VirtReg itself.
   NamedRegionTimer T("Spiller", TimerGroupName, TimePassesIsEnabled);
-  LiveRangeEdit LRE(VirtReg, NewVRegs, *MF, *LIS, VRM, this);
+  LiveRangeEdit LRE(&VirtReg, NewVRegs, *MF, *LIS, VRM, this);
   spiller().spill(LRE);
   setStage(NewVRegs.begin(), NewVRegs.end(), RS_Done);
 
@@ -1658,15 +1791,17 @@ unsigned RAGreedy::selectOrSplit(LiveInterval &VirtReg,
 
 bool RAGreedy::runOnMachineFunction(MachineFunction &mf) {
   DEBUG(dbgs() << "********** GREEDY REGISTER ALLOCATION **********\n"
-               << "********** Function: "
-               << ((Value*)mf.getFunction())->getName() << '\n');
+               << "********** Function: " << mf.getName() << '\n');
 
   MF = &mf;
   if (VerifyEnabled)
     MF->verify(this, "Before greedy register allocator");
 
-  RegAllocBase::init(getAnalysis<VirtRegMap>(), getAnalysis<LiveIntervals>());
+  RegAllocBase::init(getAnalysis<VirtRegMap>(),
+                     getAnalysis<LiveIntervals>(),
+                     getAnalysis<LiveRegMatrix>());
   Indexes = &getAnalysis<SlotIndexes>();
+  MBFI = &getAnalysis<MachineBlockFrequencyInfo>();
   DomTree = &getAnalysis<MachineDominatorTree>();
   SpillerInstance.reset(createInlineSpiller(*this, *MF, *VRM));
   Loops = &getAnalysis<MachineLoopInfo>();
@@ -1674,35 +1809,17 @@ bool RAGreedy::runOnMachineFunction(MachineFunction &mf) {
   SpillPlacer = &getAnalysis<SpillPlacement>();
   DebugVars = &getAnalysis<LiveDebugVariables>();
 
+  DEBUG(LIS->dump());
+
   SA.reset(new SplitAnalysis(*VRM, *LIS, *Loops));
-  SE.reset(new SplitEditor(*SA, *LIS, *VRM, *DomTree));
+  SE.reset(new SplitEditor(*SA, *LIS, *VRM, *DomTree, *MBFI));
   ExtraRegInfo.clear();
   ExtraRegInfo.resize(MRI->getNumVirtRegs());
   NextCascade = 1;
-  IntfCache.init(MF, &getLiveUnion(0), Indexes, LIS, TRI);
+  IntfCache.init(MF, Matrix->getLiveUnions(), Indexes, LIS, TRI);
   GlobalCand.resize(32);  // This will grow as needed.
 
   allocatePhysRegs();
-  addMBBLiveIns(MF);
-  LIS->addKillFlags();
-
-  // Run rewriter
-  {
-    NamedRegionTimer T("Rewriter", TimerGroupName, TimePassesIsEnabled);
-    VRM->rewrite(Indexes);
-  }
-
-  // Write out new DBG_VALUE instructions.
-  {
-    NamedRegionTimer T("Emit Debug Info", TimerGroupName, TimePassesIsEnabled);
-    DebugVars->emitDebugValues(VRM);
-  }
-
-  // All machine operands and other references to virtual registers have been
-  // replaced. Remove the virtual registers and release all the transient data.
-  VRM->clearAllVirt();
-  MRI->clearVirtRegs();
   releaseMemory();
-
   return true;
 }