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[oota-llvm.git] / lib / CodeGen / RegAllocGreedy.cpp
index bb00603f4d0f06ff0ca300080c2d873e2b9f7738..b6750a0d0419b3aba7c4c61087578ea2877d8adf 100644 (file)
 //===----------------------------------------------------------------------===//
 
 #define DEBUG_TYPE "regalloc"
+#include "llvm/CodeGen/Passes.h"
 #include "AllocationOrder.h"
 #include "InterferenceCache.h"
 #include "LiveDebugVariables.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;
 
@@ -121,7 +120,9 @@ class RAGreedy : public MachineFunctionPass,
     RS_Done
   };
 
+#ifndef NDEBUG
   static const char *const StageName[];
+#endif
 
   // RegInfo - Keep additional information about each live range.
   struct RegInfo {
@@ -148,7 +149,7 @@ class RAGreedy : public MachineFunctionPass,
   void setStage(Iterator Begin, Iterator End, LiveRangeStage NewStage) {
     ExtraRegInfo.resize(MRI->getNumVirtRegs());
     for (;Begin != End; ++Begin) {
-      unsigned Reg = (*Begin)->reg;
+      unsigned Reg = *Begin;
       if (ExtraRegInfo[Reg].Stage == RS_New)
         ExtraRegInfo[Reg].Stage = NewStage;
     }
@@ -161,6 +162,8 @@ 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 +171,9 @@ 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;
@@ -227,12 +217,12 @@ class RAGreedy : public MachineFunctionPass,
     }
   };
 
-  /// Candidate info for for each PhysReg in AllocationOrder.
+  /// Candidate info for each PhysReg in AllocationOrder.
   /// This vector never shrinks, but grows to the size of the largest register
   /// class.
   SmallVector<GlobalSplitCandidate, 32> GlobalCand;
 
-  enum { NoCand = ~0u };
+  enum LLVM_ENUM_INT_TYPE(unsigned) { NoCand = ~0u };
 
   /// Candidate map. Each edge bundle is assigned to a GlobalCand entry, or to
   /// NoCand which indicates the stack interval.
@@ -253,7 +243,7 @@ public:
   virtual void enqueue(LiveInterval *LI);
   virtual LiveInterval *dequeue();
   virtual unsigned selectOrSplit(LiveInterval&,
-                                 SmallVectorImpl<LiveInterval*>&);
+                                 SmallVectorImpl<unsigned>&);
 
   /// Perform register allocation.
   virtual bool runOnMachineFunction(MachineFunction &mf);
@@ -265,33 +255,34 @@ 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>&);
+  unsigned canReassign(LiveInterval &VirtReg, unsigned PhysReg);
   bool shouldEvict(LiveInterval &A, bool, LiveInterval &B, bool);
   bool canEvictInterference(LiveInterval&, unsigned, bool, EvictionCost&);
   void evictInterference(LiveInterval&, unsigned,
-                         SmallVectorImpl<LiveInterval*>&);
+                         SmallVectorImpl<unsigned>&);
 
   unsigned tryAssign(LiveInterval&, AllocationOrder&,
-                     SmallVectorImpl<LiveInterval*>&);
+                     SmallVectorImpl<unsigned>&);
   unsigned tryEvict(LiveInterval&, AllocationOrder&,
-                    SmallVectorImpl<LiveInterval*>&, unsigned = ~0u);
+                    SmallVectorImpl<unsigned>&, unsigned = ~0u);
   unsigned tryRegionSplit(LiveInterval&, AllocationOrder&,
-                          SmallVectorImpl<LiveInterval*>&);
+                          SmallVectorImpl<unsigned>&);
   unsigned tryBlockSplit(LiveInterval&, AllocationOrder&,
-                         SmallVectorImpl<LiveInterval*>&);
+                         SmallVectorImpl<unsigned>&);
   unsigned tryInstructionSplit(LiveInterval&, AllocationOrder&,
-                               SmallVectorImpl<LiveInterval*>&);
+                               SmallVectorImpl<unsigned>&);
   unsigned tryLocalSplit(LiveInterval&, AllocationOrder&,
-    SmallVectorImpl<LiveInterval*>&);
+    SmallVectorImpl<unsigned>&);
   unsigned trySplit(LiveInterval&, AllocationOrder&,
-                    SmallVectorImpl<LiveInterval*>&);
+                    SmallVectorImpl<unsigned>&);
 };
 } // end anonymous namespace
 
@@ -324,25 +315,27 @@ RAGreedy::RAGreedy(): MachineFunctionPass(ID) {
   initializeSlotIndexesPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
   initializeRegisterCoalescerPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
   initializeMachineSchedulerPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
-  initializeCalculateSpillWeightsPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
   initializeLiveStacksPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
   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<MachineDominatorTree>();
@@ -351,6 +344,8 @@ void RAGreedy::getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
   AU.addPreserved<MachineLoopInfo>();
   AU.addRequired<VirtRegMap>();
   AU.addPreserved<VirtRegMap>();
+  AU.addRequired<LiveRegMatrix>();
+  AU.addPreserved<LiveRegMatrix>();
   AU.addRequired<EdgeBundles>();
   AU.addRequired<SpillPlacement>();
   MachineFunctionPass::getAnalysisUsage(AU);
@@ -362,8 +357,8 @@ 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.
@@ -372,13 +367,12 @@ 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);
 }
 
@@ -400,7 +394,6 @@ void RAGreedy::releaseMemory() {
   SpillerInstance.reset(0);
   ExtraRegInfo.clear();
   GlobalCand.clear();
-  RegAllocBase::releaseMemory();
 }
 
 void RAGreedy::enqueue(LiveInterval *LI) {
@@ -421,15 +414,28 @@ 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().getInstrDistance(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);
   }
-
+  // The virtual register number is a tie breaker for same-sized ranges.
+  // Give lower vreg numbers higher priority to assign them first.
   Queue.push(std::make_pair(Prio, ~Reg));
 }
 
@@ -449,16 +455,13 @@ LiveInterval *RAGreedy::dequeue() {
 /// tryAssign - Try to assign VirtReg to an available register.
 unsigned RAGreedy::tryAssign(LiveInterval &VirtReg,
                              AllocationOrder &Order,
-                             SmallVectorImpl<LiveInterval*> &NewVRegs) {
+                             SmallVectorImpl<unsigned> &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.
@@ -466,7 +469,7 @@ 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)) {
@@ -493,6 +496,31 @@ unsigned RAGreedy::tryAssign(LiveInterval &VirtReg,
 //                         Interference eviction
 //===----------------------------------------------------------------------===//
 
+unsigned RAGreedy::canReassign(LiveInterval &VirtReg, unsigned PrevReg) {
+  AllocationOrder Order(VirtReg.reg, *VRM, RegClassInfo);
+  unsigned PhysReg;
+  while ((PhysReg = Order.next())) {
+    if (PhysReg == PrevReg)
+      continue;
+
+    MCRegUnitIterator Units(PhysReg, TRI);
+    for (; Units.isValid(); ++Units) {
+      // Instantiate a "subquery", not to be confused with the Queries array.
+      LiveIntervalUnion::Query subQ(&VirtReg, &Matrix->getLiveUnions()[*Units]);
+      if (subQ.checkInterference())
+        break;
+    }
+    // If no units have interference, break out with the current PhysReg.
+    if (!Units.isValid())
+      break;
+  }
+  if (PhysReg)
+    DEBUG(dbgs() << "can reassign: " << VirtReg << " from "
+          << PrintReg(PrevReg, TRI) << " to " << PrintReg(PhysReg, TRI)
+          << '\n');
+  return PhysReg;
+}
+
 /// shouldEvict - determine if A should evict the assigned live range B. The
 /// eviction policy defined by this function together with the allocation order
 /// defined by enqueue() decides which registers ultimately end up being split
@@ -523,12 +551,18 @@ 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
@@ -541,8 +575,8 @@ bool RAGreedy::canEvictInterference(LiveInterval &VirtReg, unsigned PhysReg,
     Cascade = NextCascade;
 
   EvictionCost Cost;
-  for (MCRegAliasIterator AI(PhysReg, TRI, true); AI.isValid(); ++AI) {
-    LiveIntervalUnion::Query &Q = query(VirtReg, *AI);
+  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;
@@ -550,8 +584,8 @@ 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;
@@ -582,8 +616,17 @@ 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) &&
+          !canReassign(*Intf, PhysReg)) {
+        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;
     }
   }
@@ -595,7 +638,7 @@ bool RAGreedy::canEvictInterference(LiveInterval &VirtReg, unsigned PhysReg,
 /// from being assigned to Physreg. This assumes that canEvictInterference
 /// returned true.
 void RAGreedy::evictInterference(LiveInterval &VirtReg, unsigned PhysReg,
-                                 SmallVectorImpl<LiveInterval*> &NewVRegs) {
+                                 SmallVectorImpl<unsigned> &NewVRegs) {
   // Make sure that VirtReg has a cascade number, and assign that cascade
   // number to every evicted register. These live ranges than then only be
   // evicted by a newer cascade, preventing infinite loops.
@@ -605,19 +648,29 @@ void RAGreedy::evictInterference(LiveInterval &VirtReg, unsigned PhysReg,
 
   DEBUG(dbgs() << "evicting " << PrintReg(PhysReg, TRI)
                << " interference: Cascade " << Cascade << '\n');
-  for (MCRegAliasIterator AI(PhysReg, TRI, true); AI.isValid(); ++AI) {
-    LiveIntervalUnion::Query &Q = query(VirtReg, *AI);
+
+  // 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->reg);
   }
 }
 
@@ -627,25 +680,40 @@ void RAGreedy::evictInterference(LiveInterval &VirtReg, unsigned PhysReg,
 /// @return         Physreg to assign VirtReg, or 0.
 unsigned RAGreedy::tryEvict(LiveInterval &VirtReg,
                             AllocationOrder &Order,
-                            SmallVectorImpl<LiveInterval*> &NewVRegs,
+                            SmallVectorImpl<unsigned> &NewVRegs,
                             unsigned CostPerUseLimit) {
   NamedRegionTimer T("Evict", TimerGroupName, TimePassesIsEnabled);
 
   // 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.
@@ -665,7 +733,7 @@ unsigned RAGreedy::tryEvict(LiveInterval &VirtReg,
     BestPhys = PhysReg;
 
     // Stop if the hint can be used.
-    if (Order.isHint(PhysReg))
+    if (Order.isHint())
       break;
   }
 
@@ -687,12 +755,12 @@ 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];
@@ -701,7 +769,7 @@ 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;
@@ -730,8 +798,8 @@ 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;
 
@@ -864,7 +932,7 @@ 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;
@@ -889,8 +957,8 @@ 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];
@@ -909,8 +977,8 @@ 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) {
@@ -924,8 +992,8 @@ 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) {
@@ -937,8 +1005,10 @@ 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.
@@ -1055,7 +1125,7 @@ void RAGreedy::splitAroundRegion(LiveRangeEdit &LREdit,
 
   SmallVector<unsigned, 8> IntvMap;
   SE->finish(&IntvMap);
-  DebugVars->splitRegister(Reg, LREdit.regs());
+  DebugVars->splitRegister(Reg, LREdit.regs(), *LIS);
 
   ExtraRegInfo.resize(MRI->getNumVirtRegs());
   unsigned OrigBlocks = SA->getNumLiveBlocks();
@@ -1066,7 +1136,7 @@ void RAGreedy::splitAroundRegion(LiveRangeEdit &LREdit,
   // - Block-local splits are candidates for local splitting.
   // - DCE leftovers should go back on the queue.
   for (unsigned i = 0, e = LREdit.size(); i != e; ++i) {
-    LiveInterval &Reg = *LREdit.get(i);
+    LiveInterval &Reg = LIS->getInterval(LREdit.get(i));
 
     // Ignore old intervals from DCE.
     if (getStage(Reg) != RS_New)
@@ -1100,10 +1170,10 @@ void RAGreedy::splitAroundRegion(LiveRangeEdit &LREdit,
 }
 
 unsigned RAGreedy::tryRegionSplit(LiveInterval &VirtReg, AllocationOrder &Order,
-                                  SmallVectorImpl<LiveInterval*> &NewVRegs) {
+                                  SmallVectorImpl<unsigned> &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.
@@ -1111,11 +1181,11 @@ 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');
   }
 
@@ -1145,7 +1215,7 @@ 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;
@@ -1181,7 +1251,7 @@ unsigned RAGreedy::tryRegionSplit(LiveInterval &VirtReg, AllocationOrder &Order,
     });
     if (Cost < BestCost) {
       BestCand = NumCands;
-      BestCost = Hysteresis * Cost; // Prevent rounding effects.
+      BestCost = Cost;
     }
     ++NumCands;
   }
@@ -1235,7 +1305,7 @@ unsigned RAGreedy::tryRegionSplit(LiveInterval &VirtReg, AllocationOrder &Order,
 /// creates a lot of local live ranges, that will be split by tryLocalSplit if
 /// they don't allocate.
 unsigned RAGreedy::tryBlockSplit(LiveInterval &VirtReg, AllocationOrder &Order,
-                                 SmallVectorImpl<LiveInterval*> &NewVRegs) {
+                                 SmallVectorImpl<unsigned> &NewVRegs) {
   assert(&SA->getParent() == &VirtReg && "Live range wasn't analyzed");
   unsigned Reg = VirtReg.reg;
   bool SingleInstrs = RegClassInfo.isProperSubClass(MRI->getRegClass(Reg));
@@ -1256,14 +1326,14 @@ unsigned RAGreedy::tryBlockSplit(LiveInterval &VirtReg, AllocationOrder &Order,
   SE->finish(&IntvMap);
 
   // Tell LiveDebugVariables about the new ranges.
-  DebugVars->splitRegister(Reg, LREdit.regs());
+  DebugVars->splitRegister(Reg, LREdit.regs(), *LIS);
 
   ExtraRegInfo.resize(MRI->getNumVirtRegs());
 
   // Sort out the new intervals created by splitting. The remainder interval
   // goes straight to spilling, the new local ranges get to stay RS_New.
   for (unsigned i = 0, e = LREdit.size(); i != e; ++i) {
-    LiveInterval &LI = *LREdit.get(i);
+    LiveInterval &LI = LIS->getInterval(LREdit.get(i));
     if (getStage(LI) == RS_New && IntvMap[i] == 0)
       setStage(LI, RS_Spill);
   }
@@ -1287,7 +1357,7 @@ unsigned RAGreedy::tryBlockSplit(LiveInterval &VirtReg, AllocationOrder &Order,
 /// This is similar to spilling to a larger register class.
 unsigned
 RAGreedy::tryInstructionSplit(LiveInterval &VirtReg, AllocationOrder &Order,
-                              SmallVectorImpl<LiveInterval*> &NewVRegs) {
+                              SmallVectorImpl<unsigned> &NewVRegs) {
   // There is no point to this if there are no larger sub-classes.
   if (!RegClassInfo.isProperSubClass(MRI->getRegClass(VirtReg.reg)))
     return 0;
@@ -1323,7 +1393,7 @@ RAGreedy::tryInstructionSplit(LiveInterval &VirtReg, AllocationOrder &Order,
 
   SmallVector<unsigned, 8> IntvMap;
   SE->finish(&IntvMap);
-  DebugVars->splitRegister(VirtReg.reg, LREdit.regs());
+  DebugVars->splitRegister(VirtReg.reg, LREdit.regs(), *LIS);
   ExtraRegInfo.resize(MRI->getNumVirtRegs());
 
   // Assign all new registers to RS_Spill. This was the last chance.
@@ -1358,9 +1428,9 @@ void RAGreedy::calcGapWeights(unsigned PhysReg,
   GapWeight.assign(NumGaps, 0.0f);
 
   // Add interference from each overlapping register.
-  for (MCRegAliasIterator AI(PhysReg, TRI, true); AI.isValid(); ++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
@@ -1370,7 +1440,8 @@ 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())
@@ -1390,13 +1461,37 @@ void RAGreedy::calcGapWeights(unsigned PhysReg,
         break;
     }
   }
+
+  // Add fixed interference.
+  for (MCRegUnitIterator Units(PhysReg, TRI); Units.isValid(); ++Units) {
+    const LiveRange &LR = LIS->getRegUnit(*Units);
+    LiveRange::const_iterator I = LR.find(StartIdx);
+    LiveRange::const_iterator E = LR.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] = llvm::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
 /// basic block.
 ///
 unsigned RAGreedy::tryLocalSplit(LiveInterval &VirtReg, AllocationOrder &Order,
-                                 SmallVectorImpl<LiveInterval*> &NewVRegs) {
+                                 SmallVectorImpl<unsigned> &NewVRegs) {
   assert(SA->getUseBlocks().size() == 1 && "Not a local interval");
   const SplitAnalysis::BlockInfo &BI = SA->getUseBlocks().front();
 
@@ -1422,7 +1517,7 @@ 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:");
@@ -1474,7 +1569,9 @@ 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();
@@ -1484,9 +1581,9 @@ 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;
+        GapWeight[RegMaskGaps[i]] = llvm::huge_valf;
 
     // Try to find the best sequence of gaps to close.
     // The new spill weight must be larger than any gap interference.
@@ -1521,7 +1618,7 @@ unsigned RAGreedy::tryLocalSplit(LiveInterval &VirtReg, AllocationOrder &Order,
       // Legally, without causing looping?
       bool Legal = !ProgressRequired || NewGaps < NumGaps;
 
-      if (Legal && MaxGap < HUGE_VALF) {
+      if (Legal && MaxGap < llvm::huge_valf) {
         // Estimate the new spill weight. Each instruction reads or writes the
         // register. Conservatively assume there are no read-modify-write
         // instructions.
@@ -1588,7 +1685,7 @@ unsigned RAGreedy::tryLocalSplit(LiveInterval &VirtReg, AllocationOrder &Order,
   SE->useIntv(SegStart, SegStop);
   SmallVector<unsigned, 8> IntvMap;
   SE->finish(&IntvMap);
-  DebugVars->splitRegister(VirtReg.reg, LREdit.regs());
+  DebugVars->splitRegister(VirtReg.reg, LREdit.regs(), *LIS);
 
   // If the new range has the same number of instructions as before, mark it as
   // RS_Split2 so the next split will be forced to make progress. Otherwise,
@@ -1601,8 +1698,8 @@ unsigned RAGreedy::tryLocalSplit(LiveInterval &VirtReg, AllocationOrder &Order,
     assert(!ProgressRequired && "Didn't make progress when it was required.");
     for (unsigned i = 0, e = IntvMap.size(); i != e; ++i)
       if (IntvMap[i] == 1) {
-        setStage(*LREdit.get(i), RS_Split2);
-        DEBUG(dbgs() << PrintReg(LREdit.get(i)->reg));
+        setStage(LIS->getInterval(LREdit.get(i)), RS_Split2);
+        DEBUG(dbgs() << PrintReg(LREdit.get(i)));
       }
     DEBUG(dbgs() << '\n');
   }
@@ -1619,7 +1716,7 @@ unsigned RAGreedy::tryLocalSplit(LiveInterval &VirtReg, AllocationOrder &Order,
 /// assignable.
 /// @return Physreg when VirtReg may be assigned and/or new NewVRegs.
 unsigned RAGreedy::trySplit(LiveInterval &VirtReg, AllocationOrder &Order,
-                            SmallVectorImpl<LiveInterval*>&NewVRegs) {
+                            SmallVectorImpl<unsigned>&NewVRegs) {
   // Ranges must be Split2 or less.
   if (getStage(VirtReg) >= RS_Spill)
     return 0;
@@ -1644,7 +1741,7 @@ 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;
   }
@@ -1668,12 +1765,7 @@ 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");
-
+                                 SmallVectorImpl<unsigned> &NewVRegs) {
   // First try assigning a free register.
   AllocationOrder Order(VirtReg.reg, *VRM, RegClassInfo);
   if (unsigned PhysReg = tryAssign(VirtReg, Order, NewVRegs))
@@ -1698,7 +1790,7 @@ unsigned RAGreedy::selectOrSplit(LiveInterval &VirtReg,
   if (Stage < RS_Split) {
     setStage(VirtReg, RS_Split);
     DEBUG(dbgs() << "wait for second round\n");
-    NewVRegs.push_back(&VirtReg);
+    NewVRegs.push_back(VirtReg.reg);
     return 0;
   }
 
@@ -1728,15 +1820,17 @@ 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>();
@@ -1744,35 +1838,19 @@ bool RAGreedy::runOnMachineFunction(MachineFunction &mf) {
   SpillPlacer = &getAnalysis<SpillPlacement>();
   DebugVars = &getAnalysis<LiveDebugVariables>();
 
+  calculateSpillWeightsAndHints(*LIS, mf, *Loops, *MBFI);
+
+  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;
 }