Don't use PassInfo* as a type identifier for passes. Instead, use the address of...
[oota-llvm.git] / lib / Target / ARM / ARMLoadStoreOptimizer.cpp
index 27fec1fc60d7e6bea644e1701c83f2cf5bda9617..db580fbf7b163b60694b2d6025b255ca162e479d 100644 (file)
 #define DEBUG_TYPE "arm-ldst-opt"
 #include "ARM.h"
 #include "ARMAddressingModes.h"
+#include "ARMBaseInstrInfo.h"
 #include "ARMMachineFunctionInfo.h"
 #include "ARMRegisterInfo.h"
-#include "llvm/ADT/STLExtras.h"
-#include "llvm/ADT/SmallVector.h"
-#include "llvm/ADT/Statistic.h"
+#include "llvm/DerivedTypes.h"
+#include "llvm/Function.h"
 #include "llvm/CodeGen/MachineBasicBlock.h"
 #include "llvm/CodeGen/MachineFunctionPass.h"
 #include "llvm/CodeGen/MachineInstr.h"
 #include "llvm/CodeGen/MachineInstrBuilder.h"
+#include "llvm/CodeGen/MachineRegisterInfo.h"
 #include "llvm/CodeGen/RegisterScavenging.h"
-#include "llvm/Support/Compiler.h"
-#include "llvm/Target/TargetRegisterInfo.h"
+#include "llvm/Target/TargetData.h"
 #include "llvm/Target/TargetInstrInfo.h"
 #include "llvm/Target/TargetMachine.h"
+#include "llvm/Target/TargetRegisterInfo.h"
+#include "llvm/Support/ErrorHandling.h"
+#include "llvm/ADT/DenseMap.h"
+#include "llvm/ADT/STLExtras.h"
+#include "llvm/ADT/SmallPtrSet.h"
+#include "llvm/ADT/SmallSet.h"
+#include "llvm/ADT/SmallVector.h"
+#include "llvm/ADT/Statistic.h"
 using namespace llvm;
 
 STATISTIC(NumLDMGened , "Number of ldm instructions generated");
 STATISTIC(NumSTMGened , "Number of stm instructions generated");
-STATISTIC(NumFLDMGened, "Number of fldm instructions generated");
-STATISTIC(NumFSTMGened, "Number of fstm instructions generated");
+STATISTIC(NumVLDMGened, "Number of vldm instructions generated");
+STATISTIC(NumVSTMGened, "Number of vstm instructions generated");
+STATISTIC(NumLdStMoved, "Number of load / store instructions moved");
+STATISTIC(NumLDRDFormed,"Number of ldrd created before allocation");
+STATISTIC(NumSTRDFormed,"Number of strd created before allocation");
+STATISTIC(NumLDRD2LDM,  "Number of ldrd instructions turned back into ldm");
+STATISTIC(NumSTRD2STM,  "Number of strd instructions turned back into stm");
+STATISTIC(NumLDRD2LDR,  "Number of ldrd instructions turned back into ldr's");
+STATISTIC(NumSTRD2STR,  "Number of strd instructions turned back into str's");
+
+/// ARMAllocLoadStoreOpt - Post- register allocation pass the combine
+/// load / store instructions to form ldm / stm instructions.
 
 namespace {
-  struct VISIBILITY_HIDDEN ARMLoadStoreOpt : public MachineFunctionPass {
+  struct ARMLoadStoreOpt : public MachineFunctionPass {
     static char ID;
-    ARMLoadStoreOpt() : MachineFunctionPass(&ID) {}
+    ARMLoadStoreOpt() : MachineFunctionPass(ID) {}
 
     const TargetInstrInfo *TII;
     const TargetRegisterInfo *TRI;
     ARMFunctionInfo *AFI;
     RegScavenger *RS;
+    bool isThumb2;
 
     virtual bool runOnMachineFunction(MachineFunction &Fn);
 
@@ -55,81 +74,139 @@ namespace {
   private:
     struct MemOpQueueEntry {
       int Offset;
+      unsigned Reg;
+      bool isKill;
       unsigned Position;
       MachineBasicBlock::iterator MBBI;
       bool Merged;
-      MemOpQueueEntry(int o, int p, MachineBasicBlock::iterator i)
-        : Offset(o), Position(p), MBBI(i), Merged(false) {};
+      MemOpQueueEntry(int o, unsigned r, bool k, unsigned p, 
+                      MachineBasicBlock::iterator i)
+        : Offset(o), Reg(r), isKill(k), Position(p), MBBI(i), Merged(false) {}
     };
     typedef SmallVector<MemOpQueueEntry,8> MemOpQueue;
     typedef MemOpQueue::iterator MemOpQueueIter;
 
-    SmallVector<MachineBasicBlock::iterator, 4>
-    MergeLDR_STR(MachineBasicBlock &MBB, unsigned SIndex, unsigned Base,
-                 int Opcode, unsigned Size,
-                 ARMCC::CondCodes Pred, unsigned PredReg,
-                 unsigned Scratch, MemOpQueue &MemOps);
+    bool MergeOps(MachineBasicBlock &MBB, MachineBasicBlock::iterator MBBI,
+                  int Offset, unsigned Base, bool BaseKill, int Opcode,
+                  ARMCC::CondCodes Pred, unsigned PredReg, unsigned Scratch,
+                  DebugLoc dl, SmallVector<std::pair<unsigned, bool>, 8> &Regs);
+    void MergeOpsUpdate(MachineBasicBlock &MBB,
+                        MemOpQueue &MemOps,
+                        unsigned memOpsBegin,
+                        unsigned memOpsEnd,
+                        unsigned insertAfter,
+                        int Offset,
+                        unsigned Base,
+                        bool BaseKill,
+                        int Opcode,
+                        ARMCC::CondCodes Pred,
+                        unsigned PredReg,
+                        unsigned Scratch,
+                        DebugLoc dl,
+                        SmallVector<MachineBasicBlock::iterator, 4> &Merges);
+    void MergeLDR_STR(MachineBasicBlock &MBB, unsigned SIndex, unsigned Base,
+                      int Opcode, unsigned Size,
+                      ARMCC::CondCodes Pred, unsigned PredReg,
+                      unsigned Scratch, MemOpQueue &MemOps,
+                      SmallVector<MachineBasicBlock::iterator, 4> &Merges);
 
     void AdvanceRS(MachineBasicBlock &MBB, MemOpQueue &MemOps);
+    bool FixInvalidRegPairOp(MachineBasicBlock &MBB,
+                             MachineBasicBlock::iterator &MBBI);
+    bool MergeBaseUpdateLoadStore(MachineBasicBlock &MBB,
+                                  MachineBasicBlock::iterator MBBI,
+                                  const TargetInstrInfo *TII,
+                                  bool &Advance,
+                                  MachineBasicBlock::iterator &I);
+    bool MergeBaseUpdateLSMultiple(MachineBasicBlock &MBB,
+                                   MachineBasicBlock::iterator MBBI,
+                                   bool &Advance,
+                                   MachineBasicBlock::iterator &I);
     bool LoadStoreMultipleOpti(MachineBasicBlock &MBB);
     bool MergeReturnIntoLDM(MachineBasicBlock &MBB);
   };
   char ARMLoadStoreOpt::ID = 0;
 }
 
-/// createARMLoadStoreOptimizationPass - returns an instance of the load / store
-/// optimization pass.
-FunctionPass *llvm::createARMLoadStoreOptimizationPass() {
-  return new ARMLoadStoreOpt();
-}
-
 static int getLoadStoreMultipleOpcode(int Opcode) {
   switch (Opcode) {
   case ARM::LDR:
-    NumLDMGened++;
+    ++NumLDMGened;
     return ARM::LDM;
   case ARM::STR:
-    NumSTMGened++;
+    ++NumSTMGened;
     return ARM::STM;
-  case ARM::FLDS:
-    NumFLDMGened++;
-    return ARM::FLDMS;
-  case ARM::FSTS:
-    NumFSTMGened++;
-    return ARM::FSTMS;
-  case ARM::FLDD:
-    NumFLDMGened++;
-    return ARM::FLDMD;
-  case ARM::FSTD:
-    NumFSTMGened++;
-    return ARM::FSTMD;
-  default: abort();
+  case ARM::t2LDRi8:
+  case ARM::t2LDRi12:
+    ++NumLDMGened;
+    return ARM::t2LDM;
+  case ARM::t2STRi8:
+  case ARM::t2STRi12:
+    ++NumSTMGened;
+    return ARM::t2STM;
+  case ARM::VLDRS:
+    ++NumVLDMGened;
+    return ARM::VLDMS;
+  case ARM::VSTRS:
+    ++NumVSTMGened;
+    return ARM::VSTMS;
+  case ARM::VLDRD:
+    ++NumVLDMGened;
+    return ARM::VLDMD;
+  case ARM::VSTRD:
+    ++NumVSTMGened;
+    return ARM::VSTMD;
+  default: llvm_unreachable("Unhandled opcode!");
   }
   return 0;
 }
 
-/// mergeOps - Create and insert a LDM or STM with Base as base register and
+static bool isT2i32Load(unsigned Opc) {
+  return Opc == ARM::t2LDRi12 || Opc == ARM::t2LDRi8;
+}
+
+static bool isi32Load(unsigned Opc) {
+  return Opc == ARM::LDR || isT2i32Load(Opc);
+}
+
+static bool isT2i32Store(unsigned Opc) {
+  return Opc == ARM::t2STRi12 || Opc == ARM::t2STRi8;
+}
+
+static bool isi32Store(unsigned Opc) {
+  return Opc == ARM::STR || isT2i32Store(Opc);
+}
+
+/// MergeOps - Create and insert a LDM or STM with Base as base register and
 /// registers in Regs as the register operands that would be loaded / stored.
-/// It returns true if the transformation is done. 
-static bool mergeOps(MachineBasicBlock &MBB, MachineBasicBlock::iterator MBBI,
-                     int Offset, unsigned Base, bool BaseKill, int Opcode,
-                     ARMCC::CondCodes Pred, unsigned PredReg, unsigned Scratch,
-                     SmallVector<std::pair<unsigned, bool>, 8> &Regs,
-                     const TargetInstrInfo *TII) {
+/// It returns true if the transformation is done.
+bool
+ARMLoadStoreOpt::MergeOps(MachineBasicBlock &MBB,
+                          MachineBasicBlock::iterator MBBI,
+                          int Offset, unsigned Base, bool BaseKill,
+                          int Opcode, ARMCC::CondCodes Pred,
+                          unsigned PredReg, unsigned Scratch, DebugLoc dl,
+                          SmallVector<std::pair<unsigned, bool>, 8> &Regs) {
   // Only a single register to load / store. Don't bother.
   unsigned NumRegs = Regs.size();
   if (NumRegs <= 1)
     return false;
 
   ARM_AM::AMSubMode Mode = ARM_AM::ia;
-  bool isAM4 = Opcode == ARM::LDR || Opcode == ARM::STR;
-  if (isAM4 && Offset == 4)
+  bool isAM4 = isi32Load(Opcode) || isi32Store(Opcode);
+  if (isAM4 && Offset == 4) {
+    if (isThumb2)
+      // Thumb2 does not support ldmib / stmib.
+      return false;
     Mode = ARM_AM::ib;
-  else if (isAM4 && Offset == -4 * (int)NumRegs + 4)
+  } else if (isAM4 && Offset == -4 * (int)NumRegs + 4) {
+    if (isThumb2)
+      // Thumb2 does not support ldmda / stmda.
+      return false;
     Mode = ARM_AM::da;
-  else if (isAM4 && Offset == -4 * (int)NumRegs)
+  } else if (isAM4 && Offset == -4 * (int)NumRegs) {
     Mode = ARM_AM::db;
-  else if (Offset != 0) {
+  else if (Offset != 0) {
     // If starting offset isn't zero, insert a MI to materialize a new base.
     // But only do so if it is cost effective, i.e. merging more than two
     // loads / stores.
@@ -137,7 +214,7 @@ static bool mergeOps(MachineBasicBlock &MBB, MachineBasicBlock::iterator MBBI,
       return false;
 
     unsigned NewBase;
-    if (Opcode == ARM::LDR)
+    if (isi32Load(Opcode))
       // If it is a load, then just use one of the destination register to
       // use as the new base.
       NewBase = Regs[NumRegs-1].first;
@@ -147,138 +224,224 @@ static bool mergeOps(MachineBasicBlock &MBB, MachineBasicBlock::iterator MBBI,
       if (NewBase == 0)
         return false;
     }
-    int BaseOpc = ARM::ADDri;
+    int BaseOpc = !isThumb2
+      ? ARM::ADDri
+      : ((Base == ARM::SP) ? ARM::t2ADDrSPi : ARM::t2ADDri);
     if (Offset < 0) {
-      BaseOpc = ARM::SUBri;
+      BaseOpc = !isThumb2
+        ? ARM::SUBri
+        : ((Base == ARM::SP) ? ARM::t2SUBrSPi : ARM::t2SUBri);
       Offset = - Offset;
     }
-    int ImmedOffset = ARM_AM::getSOImmVal(Offset);
+    int ImmedOffset = isThumb2
+      ? ARM_AM::getT2SOImmVal(Offset) : ARM_AM::getSOImmVal(Offset);
     if (ImmedOffset == -1)
+      // FIXME: Try t2ADDri12 or t2SUBri12?
       return false;  // Probably not worth it then.
 
-    BuildMI(MBB, MBBI, TII->get(BaseOpc), NewBase)
-      .addReg(Base, false, false, BaseKill).addImm(ImmedOffset)
+    BuildMI(MBB, MBBI, dl, TII->get(BaseOpc), NewBase)
+      .addReg(Base, getKillRegState(BaseKill)).addImm(Offset)
       .addImm(Pred).addReg(PredReg).addReg(0);
     Base = NewBase;
     BaseKill = true;  // New base is always killed right its use.
   }
 
-  bool isDPR = Opcode == ARM::FLDD || Opcode == ARM::FSTD;
-  bool isDef = Opcode == ARM::LDR || Opcode == ARM::FLDS || Opcode == ARM::FLDD;
+  bool isDPR = (Opcode == ARM::VLDRD || Opcode == ARM::VSTRD);
+  bool isDef = (isi32Load(Opcode) || Opcode == ARM::VLDRS ||
+                Opcode == ARM::VLDRD);
   Opcode = getLoadStoreMultipleOpcode(Opcode);
   MachineInstrBuilder MIB = (isAM4)
-    ? BuildMI(MBB, MBBI, TII->get(Opcode)).addReg(Base, false, false, BaseKill)
+    ? BuildMI(MBB, MBBI, dl, TII->get(Opcode))
+        .addReg(Base, getKillRegState(BaseKill))
         .addImm(ARM_AM::getAM4ModeImm(Mode)).addImm(Pred).addReg(PredReg)
-    : BuildMI(MBB, MBBI, TII->get(Opcode)).addReg(Base, false, false, BaseKill)
-        .addImm(ARM_AM::getAM5Opc(Mode, false, isDPR ? NumRegs<<1 : NumRegs))
+    : BuildMI(MBB, MBBI, dl, TII->get(Opcode))
+        .addReg(Base, getKillRegState(BaseKill))
+        .addImm(ARM_AM::getAM5Opc(Mode, isDPR ? NumRegs<<1 : NumRegs))
         .addImm(Pred).addReg(PredReg);
   for (unsigned i = 0; i != NumRegs; ++i)
-    MIB = MIB.addReg(Regs[i].first, isDef, false, Regs[i].second);
+    MIB = MIB.addReg(Regs[i].first, getDefRegState(isDef)
+                     | getKillRegState(Regs[i].second));
 
   return true;
 }
 
+// MergeOpsUpdate - call MergeOps and update MemOps and merges accordingly on
+// success.
+void ARMLoadStoreOpt::MergeOpsUpdate(MachineBasicBlock &MBB,
+                                     MemOpQueue &memOps,
+                                     unsigned memOpsBegin, unsigned memOpsEnd,
+                                     unsigned insertAfter, int Offset,
+                                     unsigned Base, bool BaseKill,
+                                     int Opcode,
+                                     ARMCC::CondCodes Pred, unsigned PredReg,
+                                     unsigned Scratch,
+                                     DebugLoc dl,
+                          SmallVector<MachineBasicBlock::iterator, 4> &Merges) {
+  // First calculate which of the registers should be killed by the merged
+  // instruction.
+  const unsigned insertPos = memOps[insertAfter].Position;
+
+  SmallSet<unsigned, 4> UnavailRegs;
+  SmallSet<unsigned, 4> KilledRegs;
+  DenseMap<unsigned, unsigned> Killer;
+  for (unsigned i = 0; i < memOpsBegin; ++i) {
+    if (memOps[i].Position < insertPos && memOps[i].isKill) {
+      unsigned Reg = memOps[i].Reg;
+      if (memOps[i].Merged)
+        UnavailRegs.insert(Reg);
+      else {
+        KilledRegs.insert(Reg);
+        Killer[Reg] = i;
+      }
+    }
+  }
+  for (unsigned i = memOpsEnd, e = memOps.size(); i != e; ++i) {
+    if (memOps[i].Position < insertPos && memOps[i].isKill) {
+      unsigned Reg = memOps[i].Reg;
+      KilledRegs.insert(Reg);
+      Killer[Reg] = i;
+    }
+  }
+
+  SmallVector<std::pair<unsigned, bool>, 8> Regs;
+  for (unsigned i = memOpsBegin; i < memOpsEnd; ++i) {
+    unsigned Reg = memOps[i].Reg;
+    if (UnavailRegs.count(Reg))
+      // Register is killed before and it's not easy / possible to update the
+      // kill marker on already merged instructions. Abort.
+      return;
+
+    // If we are inserting the merged operation after an unmerged operation that
+    // uses the same register, make sure to transfer any kill flag.
+    bool isKill = memOps[i].isKill || KilledRegs.count(Reg);
+    Regs.push_back(std::make_pair(Reg, isKill));
+  }
+
+  // Try to do the merge.
+  MachineBasicBlock::iterator Loc = memOps[insertAfter].MBBI;
+  ++Loc;
+  if (!MergeOps(MBB, Loc, Offset, Base, BaseKill, Opcode,
+                Pred, PredReg, Scratch, dl, Regs))
+    return;
+
+  // Merge succeeded, update records.
+  Merges.push_back(prior(Loc));
+  for (unsigned i = memOpsBegin; i < memOpsEnd; ++i) {
+    // Remove kill flags from any unmerged memops that come before insertPos.
+    if (Regs[i-memOpsBegin].second) {
+      unsigned Reg = Regs[i-memOpsBegin].first;
+      if (KilledRegs.count(Reg)) {
+        unsigned j = Killer[Reg];
+        memOps[j].MBBI->getOperand(0).setIsKill(false);
+      }
+    }
+    MBB.erase(memOps[i].MBBI);
+    memOps[i].Merged = true;
+  }
+}
+
 /// MergeLDR_STR - Merge a number of load / store instructions into one or more
 /// load / store multiple instructions.
-SmallVector<MachineBasicBlock::iterator, 4>
+void
 ARMLoadStoreOpt::MergeLDR_STR(MachineBasicBlock &MBB, unsigned SIndex,
-                              unsigned Base, int Opcode, unsigned Size,
-                              ARMCC::CondCodes Pred, unsigned PredReg,
-                              unsigned Scratch, MemOpQueue &MemOps) {
-  SmallVector<MachineBasicBlock::iterator, 4> Merges;
-  bool isAM4 = Opcode == ARM::LDR || Opcode == ARM::STR;
+                          unsigned Base, int Opcode, unsigned Size,
+                          ARMCC::CondCodes Pred, unsigned PredReg,
+                          unsigned Scratch, MemOpQueue &MemOps,
+                          SmallVector<MachineBasicBlock::iterator, 4> &Merges) {
+  bool isAM4 = isi32Load(Opcode) || isi32Store(Opcode);
   int Offset = MemOps[SIndex].Offset;
   int SOffset = Offset;
-  unsigned Pos = MemOps[SIndex].Position;
+  unsigned insertAfter = SIndex;
   MachineBasicBlock::iterator Loc = MemOps[SIndex].MBBI;
-  unsigned PReg = MemOps[SIndex].MBBI->getOperand(0).getReg();
-  unsigned PRegNum = ARMRegisterInfo::getRegisterNumbering(PReg);
-  bool isKill = MemOps[SIndex].MBBI->getOperand(0).isKill();
+  DebugLoc dl = Loc->getDebugLoc();
+  const MachineOperand &PMO = Loc->getOperand(0);
+  unsigned PReg = PMO.getReg();
+  unsigned PRegNum = PMO.isUndef() ? UINT_MAX
+    : ARMRegisterInfo::getRegisterNumbering(PReg);
+  unsigned Count = 1;
 
-  SmallVector<std::pair<unsigned,bool>, 8> Regs;
-  Regs.push_back(std::make_pair(PReg, isKill));
   for (unsigned i = SIndex+1, e = MemOps.size(); i != e; ++i) {
     int NewOffset = MemOps[i].Offset;
-    unsigned Reg = MemOps[i].MBBI->getOperand(0).getReg();
-    unsigned RegNum = ARMRegisterInfo::getRegisterNumbering(Reg);
-    isKill = MemOps[i].MBBI->getOperand(0).isKill();
+    const MachineOperand &MO = MemOps[i].MBBI->getOperand(0);
+    unsigned Reg = MO.getReg();
+    unsigned RegNum = MO.isUndef() ? UINT_MAX
+      : ARMRegisterInfo::getRegisterNumbering(Reg);
     // AM4 - register numbers in ascending order.
     // AM5 - consecutive register numbers in ascending order.
-    if (NewOffset == Offset + (int)Size &&
-        ((isAM4 && RegNum > PRegNum) || RegNum == PRegNum+1)) {
+    //       Can only do up to 16 double-word registers per insn.
+    if (Reg != ARM::SP &&
+        NewOffset == Offset + (int)Size &&
+        ((isAM4 && RegNum > PRegNum)
+         || ((Size < 8 || Count < 16) && RegNum == PRegNum+1))) {
       Offset += Size;
-      Regs.push_back(std::make_pair(Reg, isKill));
       PRegNum = RegNum;
+      ++Count;
     } else {
       // Can't merge this in. Try merge the earlier ones first.
-      if (mergeOps(MBB, ++Loc, SOffset, Base, false, Opcode, Pred, PredReg,
-                   Scratch, Regs, TII)) {
-        Merges.push_back(prior(Loc));
-        for (unsigned j = SIndex; j < i; ++j) {
-          MBB.erase(MemOps[j].MBBI);
-          MemOps[j].Merged = true;
-        }
-      }
-      SmallVector<MachineBasicBlock::iterator, 4> Merges2 =
-        MergeLDR_STR(MBB, i, Base, Opcode, Size, Pred, PredReg, Scratch,MemOps);
-      Merges.append(Merges2.begin(), Merges2.end());
-      return Merges;
+      MergeOpsUpdate(MBB, MemOps, SIndex, i, insertAfter, SOffset,
+                     Base, false, Opcode, Pred, PredReg, Scratch, dl, Merges);
+      MergeLDR_STR(MBB, i, Base, Opcode, Size, Pred, PredReg, Scratch,
+                   MemOps, Merges);
+      return;
     }
 
-    if (MemOps[i].Position > Pos) {
-      Pos = MemOps[i].Position;
-      Loc = MemOps[i].MBBI;
-    }
+    if (MemOps[i].Position > MemOps[insertAfter].Position)
+      insertAfter = i;
   }
 
   bool BaseKill = Loc->findRegisterUseOperandIdx(Base, true) != -1;
-  if (mergeOps(MBB, ++Loc, SOffset, Base, BaseKill, Opcode, Pred, PredReg,
-               Scratch, Regs, TII)) {
-    Merges.push_back(prior(Loc));
-    for (unsigned i = SIndex, e = MemOps.size(); i != e; ++i) {
-      MBB.erase(MemOps[i].MBBI);
-      MemOps[i].Merged = true;
-    }
-  }
-
-  return Merges;
-}
-
-/// getInstrPredicate - If instruction is predicated, returns its predicate
-/// condition, otherwise returns AL. It also returns the condition code
-/// register by reference.
-static ARMCC::CondCodes getInstrPredicate(MachineInstr *MI, unsigned &PredReg) {
-  int PIdx = MI->findFirstPredOperandIdx();
-  if (PIdx == -1) {
-    PredReg = 0;
-    return ARMCC::AL;
-  }
-
-  PredReg = MI->getOperand(PIdx+1).getReg();
-  return (ARMCC::CondCodes)MI->getOperand(PIdx).getImm();
+  MergeOpsUpdate(MBB, MemOps, SIndex, MemOps.size(), insertAfter, SOffset,
+                 Base, BaseKill, Opcode, Pred, PredReg, Scratch, dl, Merges);
+  return;
 }
 
 static inline bool isMatchingDecrement(MachineInstr *MI, unsigned Base,
-                                       unsigned Bytes, ARMCC::CondCodes Pred,
-                                       unsigned PredReg) {
+                                       unsigned Bytes, unsigned Limit,
+                                       ARMCC::CondCodes Pred, unsigned PredReg){
   unsigned MyPredReg = 0;
-  return (MI && MI->getOpcode() == ARM::SUBri &&
-          MI->getOperand(0).getReg() == Base &&
+  if (!MI)
+    return false;
+  if (MI->getOpcode() != ARM::t2SUBri &&
+      MI->getOpcode() != ARM::t2SUBrSPi &&
+      MI->getOpcode() != ARM::t2SUBrSPi12 &&
+      MI->getOpcode() != ARM::tSUBspi &&
+      MI->getOpcode() != ARM::SUBri)
+    return false;
+
+  // Make sure the offset fits in 8 bits.
+  if (Bytes <= 0 || (Limit && Bytes >= Limit))
+    return false;
+
+  unsigned Scale = (MI->getOpcode() == ARM::tSUBspi) ? 4 : 1; // FIXME
+  return (MI->getOperand(0).getReg() == Base &&
           MI->getOperand(1).getReg() == Base &&
-          ARM_AM::getAM2Offset(MI->getOperand(2).getImm()) == Bytes &&
-          getInstrPredicate(MI, MyPredReg) == Pred &&
+          (MI->getOperand(2).getImm()*Scale) == Bytes &&
+          llvm::getInstrPredicate(MI, MyPredReg) == Pred &&
           MyPredReg == PredReg);
 }
 
 static inline bool isMatchingIncrement(MachineInstr *MI, unsigned Base,
-                                       unsigned Bytes, ARMCC::CondCodes Pred,
-                                       unsigned PredReg) {
+                                       unsigned Bytes, unsigned Limit,
+                                       ARMCC::CondCodes Pred, unsigned PredReg){
   unsigned MyPredReg = 0;
-  return (MI && MI->getOpcode() == ARM::ADDri &&
-          MI->getOperand(0).getReg() == Base &&
+  if (!MI)
+    return false;
+  if (MI->getOpcode() != ARM::t2ADDri &&
+      MI->getOpcode() != ARM::t2ADDrSPi &&
+      MI->getOpcode() != ARM::t2ADDrSPi12 &&
+      MI->getOpcode() != ARM::tADDspi &&
+      MI->getOpcode() != ARM::ADDri)
+    return false;
+
+  if (Bytes <= 0 || (Limit && Bytes >= Limit))
+    // Make sure the offset fits in 8 bits.
+    return false;
+
+  unsigned Scale = (MI->getOpcode() == ARM::tADDspi) ? 4 : 1; // FIXME
+  return (MI->getOperand(0).getReg() == Base &&
           MI->getOperand(1).getReg() == Base &&
-          ARM_AM::getAM2Offset(MI->getOperand(2).getImm()) == Bytes &&
-          getInstrPredicate(MI, MyPredReg) == Pred &&
+          (MI->getOperand(2).getImm()*Scale) == Bytes &&
+          llvm::getInstrPredicate(MI, MyPredReg) == Pred &&
           MyPredReg == PredReg);
 }
 
@@ -287,25 +450,46 @@ static inline unsigned getLSMultipleTransferSize(MachineInstr *MI) {
   default: return 0;
   case ARM::LDR:
   case ARM::STR:
-  case ARM::FLDS:
-  case ARM::FSTS:
+  case ARM::t2LDRi8:
+  case ARM::t2LDRi12:
+  case ARM::t2STRi8:
+  case ARM::t2STRi12:
+  case ARM::VLDRS:
+  case ARM::VSTRS:
     return 4;
-  case ARM::FLDD:
-  case ARM::FSTD:
+  case ARM::VLDRD:
+  case ARM::VSTRD:
     return 8;
   case ARM::LDM:
   case ARM::STM:
+  case ARM::t2LDM:
+  case ARM::t2STM:
     return (MI->getNumOperands() - 4) * 4;
-  case ARM::FLDMS:
-  case ARM::FSTMS:
-  case ARM::FLDMD:
-  case ARM::FSTMD:
+  case ARM::VLDMS:
+  case ARM::VSTMS:
+  case ARM::VLDMD:
+  case ARM::VSTMD:
     return ARM_AM::getAM5Offset(MI->getOperand(1).getImm()) * 4;
   }
 }
 
-/// mergeBaseUpdateLSMultiple - Fold proceeding/trailing inc/dec of base
-/// register into the LDM/STM/FLDM{D|S}/FSTM{D|S} op when possible:
+static unsigned getUpdatingLSMultipleOpcode(unsigned Opc) {
+  switch (Opc) {
+  case ARM::LDM: return ARM::LDM_UPD;
+  case ARM::STM: return ARM::STM_UPD;
+  case ARM::t2LDM: return ARM::t2LDM_UPD;
+  case ARM::t2STM: return ARM::t2STM_UPD;
+  case ARM::VLDMS: return ARM::VLDMS_UPD;
+  case ARM::VLDMD: return ARM::VLDMD_UPD;
+  case ARM::VSTMS: return ARM::VSTMS_UPD;
+  case ARM::VSTMD: return ARM::VSTMD_UPD;
+  default: llvm_unreachable("Unhandled opcode!");
+  }
+  return 0;
+}
+
+/// MergeBaseUpdateLSMultiple - Fold proceeding/trailing inc/dec of base
+/// register into the LDM/STM/VLDM{D|S}/VSTM{D|S} op when possible:
 ///
 /// stmia rn, <ra, rb, rc>
 /// rn := rn + 4 * 3;
@@ -316,111 +500,136 @@ static inline unsigned getLSMultipleTransferSize(MachineInstr *MI) {
 /// ldmia rn, <ra, rb, rc>
 /// =>
 /// ldmdb rn!, <ra, rb, rc>
-static bool mergeBaseUpdateLSMultiple(MachineBasicBlock &MBB,
-                                      MachineBasicBlock::iterator MBBI,
-                                      bool &Advance,
-                                      MachineBasicBlock::iterator &I) {
+bool ARMLoadStoreOpt::MergeBaseUpdateLSMultiple(MachineBasicBlock &MBB,
+                                               MachineBasicBlock::iterator MBBI,
+                                               bool &Advance,
+                                               MachineBasicBlock::iterator &I) {
   MachineInstr *MI = MBBI;
   unsigned Base = MI->getOperand(0).getReg();
+  bool BaseKill = MI->getOperand(0).isKill();
   unsigned Bytes = getLSMultipleTransferSize(MI);
   unsigned PredReg = 0;
-  ARMCC::CondCodes Pred = getInstrPredicate(MI, PredReg);
+  ARMCC::CondCodes Pred = llvm::getInstrPredicate(MI, PredReg);
   int Opcode = MI->getOpcode();
-  bool isAM4 = Opcode == ARM::LDM || Opcode == ARM::STM;
+  DebugLoc dl = MI->getDebugLoc();
+  bool isAM4 = (Opcode == ARM::LDM || Opcode == ARM::t2LDM ||
+                Opcode == ARM::STM || Opcode == ARM::t2STM);
 
-  if (isAM4) {
-    if (ARM_AM::getAM4WBFlag(MI->getOperand(1).getImm()))
-      return false;
+  bool DoMerge = false;
+  ARM_AM::AMSubMode Mode = ARM_AM::ia;
+  unsigned Offset = 0;
 
-    // Can't use the updating AM4 sub-mode if the base register is also a dest
+  if (isAM4) {
+    // Can't use an updating ld/st if the base register is also a dest
     // register. e.g. ldmdb r0!, {r0, r1, r2}. The behavior is undefined.
     for (unsigned i = 3, e = MI->getNumOperands(); i != e; ++i) {
       if (MI->getOperand(i).getReg() == Base)
         return false;
     }
+    Mode = ARM_AM::getAM4SubMode(MI->getOperand(1).getImm());
+  } else {
+    // VLDM{D|S}, VSTM{D|S} addressing mode 5 ops.
+    Mode = ARM_AM::getAM5SubMode(MI->getOperand(1).getImm());
+    Offset = ARM_AM::getAM5Offset(MI->getOperand(1).getImm());
+  }
 
-    ARM_AM::AMSubMode Mode = ARM_AM::getAM4SubMode(MI->getOperand(1).getImm());
-    if (MBBI != MBB.begin()) {
-      MachineBasicBlock::iterator PrevMBBI = prior(MBBI);
+  // Try merging with the previous instruction.
+  MachineBasicBlock::iterator BeginMBBI = MBB.begin();
+  if (MBBI != BeginMBBI) {
+    MachineBasicBlock::iterator PrevMBBI = prior(MBBI);
+    while (PrevMBBI != BeginMBBI && PrevMBBI->isDebugValue())
+      --PrevMBBI;
+    if (isAM4) {
       if (Mode == ARM_AM::ia &&
-          isMatchingDecrement(PrevMBBI, Base, Bytes, Pred, PredReg)) {
-        MI->getOperand(1).setImm(ARM_AM::getAM4ModeImm(ARM_AM::db, true));
-        MBB.erase(PrevMBBI);
-        return true;
-      } else if (Mode == ARM_AM::ib &&
-                 isMatchingDecrement(PrevMBBI, Base, Bytes, Pred, PredReg)) {
-        MI->getOperand(1).setImm(ARM_AM::getAM4ModeImm(ARM_AM::da, true));
-        MBB.erase(PrevMBBI);
-        return true;
+          isMatchingDecrement(PrevMBBI, Base, Bytes, 0, Pred, PredReg)) {
+        DoMerge = true;
+        Mode = ARM_AM::db;
+      } else if (isAM4 && Mode == ARM_AM::ib &&
+                 isMatchingDecrement(PrevMBBI, Base, Bytes, 0, Pred, PredReg)) {
+        DoMerge = true;
+        Mode = ARM_AM::da;
+      }
+    } else {
+      if (Mode == ARM_AM::ia &&
+          isMatchingDecrement(PrevMBBI, Base, Bytes, 0, Pred, PredReg)) {
+        Mode = ARM_AM::db;
+        DoMerge = true;
       }
     }
+    if (DoMerge)
+      MBB.erase(PrevMBBI);
+  }
 
-    if (MBBI != MBB.end()) {
-      MachineBasicBlock::iterator NextMBBI = next(MBBI);
+  // Try merging with the next instruction.
+  MachineBasicBlock::iterator EndMBBI = MBB.end();
+  if (!DoMerge && MBBI != EndMBBI) {
+    MachineBasicBlock::iterator NextMBBI = llvm::next(MBBI);
+    while (NextMBBI != EndMBBI && NextMBBI->isDebugValue())
+      ++NextMBBI;
+    if (isAM4) {
       if ((Mode == ARM_AM::ia || Mode == ARM_AM::ib) &&
-          isMatchingIncrement(NextMBBI, Base, Bytes, Pred, PredReg)) {
-        MI->getOperand(1).setImm(ARM_AM::getAM4ModeImm(Mode, true));
-        if (NextMBBI == I) {
-          Advance = true;
-          ++I;
-        }
-        MBB.erase(NextMBBI);
-        return true;
+          isMatchingIncrement(NextMBBI, Base, Bytes, 0, Pred, PredReg)) {
+        DoMerge = true;
       } else if ((Mode == ARM_AM::da || Mode == ARM_AM::db) &&
-                 isMatchingDecrement(NextMBBI, Base, Bytes, Pred, PredReg)) {
-        MI->getOperand(1).setImm(ARM_AM::getAM4ModeImm(Mode, true));
-        if (NextMBBI == I) {
-          Advance = true;
-          ++I;
-        }
-        MBB.erase(NextMBBI);
-        return true;
+                 isMatchingDecrement(NextMBBI, Base, Bytes, 0, Pred, PredReg)) {
+        DoMerge = true;
       }
-    }
-  } else {
-    // FLDM{D|S}, FSTM{D|S} addressing mode 5 ops.
-    if (ARM_AM::getAM5WBFlag(MI->getOperand(1).getImm()))
-      return false;
-
-    ARM_AM::AMSubMode Mode = ARM_AM::getAM5SubMode(MI->getOperand(1).getImm());
-    unsigned Offset = ARM_AM::getAM5Offset(MI->getOperand(1).getImm());
-    if (MBBI != MBB.begin()) {
-      MachineBasicBlock::iterator PrevMBBI = prior(MBBI);
+    } else {
       if (Mode == ARM_AM::ia &&
-          isMatchingDecrement(PrevMBBI, Base, Bytes, Pred, PredReg)) {
-        MI->getOperand(1).setImm(ARM_AM::getAM5Opc(ARM_AM::db, true, Offset));
-        MBB.erase(PrevMBBI);
-        return true;
+          isMatchingIncrement(NextMBBI, Base, Bytes, 0, Pred, PredReg)) {
+        DoMerge = true;
       }
     }
-
-    if (MBBI != MBB.end()) {
-      MachineBasicBlock::iterator NextMBBI = next(MBBI);
-      if (Mode == ARM_AM::ia &&
-          isMatchingIncrement(NextMBBI, Base, Bytes, Pred, PredReg)) {
-        MI->getOperand(1).setImm(ARM_AM::getAM5Opc(ARM_AM::ia, true, Offset));
-        if (NextMBBI == I) {
-          Advance = true;
-          ++I;
-        }
-        MBB.erase(NextMBBI);
+    if (DoMerge) {
+      if (NextMBBI == I) {
+        Advance = true;
+        ++I;
       }
-      return true;
+      MBB.erase(NextMBBI);
     }
   }
 
-  return false;
+  if (!DoMerge)
+    return false;
+
+  unsigned NewOpc = getUpdatingLSMultipleOpcode(Opcode);
+  MachineInstrBuilder MIB = BuildMI(MBB, MBBI, dl, TII->get(NewOpc))
+    .addReg(Base, getDefRegState(true)) // WB base register
+    .addReg(Base, getKillRegState(BaseKill));
+  if (isAM4) {
+    // [t2]LDM_UPD, [t2]STM_UPD
+    MIB.addImm(ARM_AM::getAM4ModeImm(Mode))
+      .addImm(Pred).addReg(PredReg);
+  } else {
+    // VLDM[SD}_UPD, VSTM[SD]_UPD
+    MIB.addImm(ARM_AM::getAM5Opc(Mode, Offset))
+      .addImm(Pred).addReg(PredReg);
+  }
+  // Transfer the rest of operands.
+  for (unsigned OpNum = 4, e = MI->getNumOperands(); OpNum != e; ++OpNum)
+    MIB.addOperand(MI->getOperand(OpNum));
+  // Transfer memoperands.
+  (*MIB).setMemRefs(MI->memoperands_begin(), MI->memoperands_end());
+
+  MBB.erase(MBBI);
+  return true;
 }
 
 static unsigned getPreIndexedLoadStoreOpcode(unsigned Opc) {
   switch (Opc) {
   case ARM::LDR: return ARM::LDR_PRE;
   case ARM::STR: return ARM::STR_PRE;
-  case ARM::FLDS: return ARM::FLDMS;
-  case ARM::FLDD: return ARM::FLDMD;
-  case ARM::FSTS: return ARM::FSTMS;
-  case ARM::FSTD: return ARM::FSTMD;
-  default: abort();
+  case ARM::VLDRS: return ARM::VLDMS_UPD;
+  case ARM::VLDRD: return ARM::VLDMD_UPD;
+  case ARM::VSTRS: return ARM::VSTMS_UPD;
+  case ARM::VSTRD: return ARM::VSTMD_UPD;
+  case ARM::t2LDRi8:
+  case ARM::t2LDRi12:
+    return ARM::t2LDR_PRE;
+  case ARM::t2STRi8:
+  case ARM::t2STRi12:
+    return ARM::t2STR_PRE;
+  default: llvm_unreachable("Unhandled opcode!");
   }
   return 0;
 }
@@ -429,69 +638,93 @@ static unsigned getPostIndexedLoadStoreOpcode(unsigned Opc) {
   switch (Opc) {
   case ARM::LDR: return ARM::LDR_POST;
   case ARM::STR: return ARM::STR_POST;
-  case ARM::FLDS: return ARM::FLDMS;
-  case ARM::FLDD: return ARM::FLDMD;
-  case ARM::FSTS: return ARM::FSTMS;
-  case ARM::FSTD: return ARM::FSTMD;
-  default: abort();
+  case ARM::VLDRS: return ARM::VLDMS_UPD;
+  case ARM::VLDRD: return ARM::VLDMD_UPD;
+  case ARM::VSTRS: return ARM::VSTMS_UPD;
+  case ARM::VSTRD: return ARM::VSTMD_UPD;
+  case ARM::t2LDRi8:
+  case ARM::t2LDRi12:
+    return ARM::t2LDR_POST;
+  case ARM::t2STRi8:
+  case ARM::t2STRi12:
+    return ARM::t2STR_POST;
+  default: llvm_unreachable("Unhandled opcode!");
   }
   return 0;
 }
 
-/// mergeBaseUpdateLoadStore - Fold proceeding/trailing inc/dec of base
+/// MergeBaseUpdateLoadStore - Fold proceeding/trailing inc/dec of base
 /// register into the LDR/STR/FLD{D|S}/FST{D|S} op when possible:
-static bool mergeBaseUpdateLoadStore(MachineBasicBlock &MBB,
-                                     MachineBasicBlock::iterator MBBI,
-                                     const TargetInstrInfo *TII,
-                                     bool &Advance,
-                                     MachineBasicBlock::iterator &I) {
+bool ARMLoadStoreOpt::MergeBaseUpdateLoadStore(MachineBasicBlock &MBB,
+                                               MachineBasicBlock::iterator MBBI,
+                                               const TargetInstrInfo *TII,
+                                               bool &Advance,
+                                               MachineBasicBlock::iterator &I) {
   MachineInstr *MI = MBBI;
   unsigned Base = MI->getOperand(1).getReg();
   bool BaseKill = MI->getOperand(1).isKill();
   unsigned Bytes = getLSMultipleTransferSize(MI);
   int Opcode = MI->getOpcode();
-  bool isAM2 = Opcode == ARM::LDR || Opcode == ARM::STR;
-  if ((isAM2 && ARM_AM::getAM2Offset(MI->getOperand(3).getImm()) != 0) ||
-      (!isAM2 && ARM_AM::getAM5Offset(MI->getOperand(2).getImm()) != 0))
+  DebugLoc dl = MI->getDebugLoc();
+  bool isAM5 = (Opcode == ARM::VLDRD || Opcode == ARM::VLDRS ||
+                Opcode == ARM::VSTRD || Opcode == ARM::VSTRS);
+  bool isAM2 = (Opcode == ARM::LDR || Opcode == ARM::STR);
+  if (isAM2 && ARM_AM::getAM2Offset(MI->getOperand(3).getImm()) != 0)
     return false;
+  if (isAM5 && ARM_AM::getAM5Offset(MI->getOperand(2).getImm()) != 0)
+    return false;
+  if (isT2i32Load(Opcode) || isT2i32Store(Opcode))
+    if (MI->getOperand(2).getImm() != 0)
+      return false;
 
-  bool isLd = Opcode == ARM::LDR || Opcode == ARM::FLDS || Opcode == ARM::FLDD;
+  bool isLd = isi32Load(Opcode) || Opcode == ARM::VLDRS || Opcode == ARM::VLDRD;
   // Can't do the merge if the destination register is the same as the would-be
   // writeback register.
   if (isLd && MI->getOperand(0).getReg() == Base)
     return false;
 
   unsigned PredReg = 0;
-  ARMCC::CondCodes Pred = getInstrPredicate(MI, PredReg);
+  ARMCC::CondCodes Pred = llvm::getInstrPredicate(MI, PredReg);
   bool DoMerge = false;
   ARM_AM::AddrOpc AddSub = ARM_AM::add;
   unsigned NewOpc = 0;
-  if (MBBI != MBB.begin()) {
+  // AM2 - 12 bits, thumb2 - 8 bits.
+  unsigned Limit = isAM5 ? 0 : (isAM2 ? 0x1000 : 0x100);
+
+  // Try merging with the previous instruction.
+  MachineBasicBlock::iterator BeginMBBI = MBB.begin();
+  if (MBBI != BeginMBBI) {
     MachineBasicBlock::iterator PrevMBBI = prior(MBBI);
-    if (isMatchingDecrement(PrevMBBI, Base, Bytes, Pred, PredReg)) {
+    while (PrevMBBI != BeginMBBI && PrevMBBI->isDebugValue())
+      --PrevMBBI;
+    if (isMatchingDecrement(PrevMBBI, Base, Bytes, Limit, Pred, PredReg)) {
       DoMerge = true;
       AddSub = ARM_AM::sub;
-      NewOpc = getPreIndexedLoadStoreOpcode(Opcode);
-    } else if (isAM2 && isMatchingIncrement(PrevMBBI, Base, Bytes,
-                                            Pred, PredReg)) {
+    } else if (!isAM5 &&
+               isMatchingIncrement(PrevMBBI, Base, Bytes, Limit,Pred,PredReg)) {
       DoMerge = true;
-      NewOpc = getPreIndexedLoadStoreOpcode(Opcode);
     }
-    if (DoMerge)
+    if (DoMerge) {
+      NewOpc = getPreIndexedLoadStoreOpcode(Opcode);
       MBB.erase(PrevMBBI);
+    }
   }
 
-  if (!DoMerge && MBBI != MBB.end()) {
-    MachineBasicBlock::iterator NextMBBI = next(MBBI);
-    if (isAM2 && isMatchingDecrement(NextMBBI, Base, Bytes, Pred, PredReg)) {
+  // Try merging with the next instruction.
+  MachineBasicBlock::iterator EndMBBI = MBB.end();
+  if (!DoMerge && MBBI != EndMBBI) {
+    MachineBasicBlock::iterator NextMBBI = llvm::next(MBBI);
+    while (NextMBBI != EndMBBI && NextMBBI->isDebugValue())
+      ++NextMBBI;
+    if (!isAM5 &&
+        isMatchingDecrement(NextMBBI, Base, Bytes, Limit, Pred, PredReg)) {
       DoMerge = true;
       AddSub = ARM_AM::sub;
-      NewOpc = getPostIndexedLoadStoreOpcode(Opcode);
-    } else if (isMatchingIncrement(NextMBBI, Base, Bytes, Pred, PredReg)) {
+    } else if (isMatchingIncrement(NextMBBI, Base, Bytes, Limit,Pred,PredReg)) {
       DoMerge = true;
-      NewOpc = getPostIndexedLoadStoreOpcode(Opcode);
     }
     if (DoMerge) {
+      NewOpc = getPostIndexedLoadStoreOpcode(Opcode);
       if (NextMBBI == I) {
         Advance = true;
         ++I;
@@ -503,33 +736,49 @@ static bool mergeBaseUpdateLoadStore(MachineBasicBlock &MBB,
   if (!DoMerge)
     return false;
 
-  bool isDPR = NewOpc == ARM::FLDMD || NewOpc == ARM::FSTMD;
-  unsigned Offset = isAM2 ? ARM_AM::getAM2Opc(AddSub, Bytes, ARM_AM::no_shift)
-    : ARM_AM::getAM5Opc((AddSub == ARM_AM::sub) ? ARM_AM::db : ARM_AM::ia,
-                        true, isDPR ? 2 : 1);
-  if (isLd) {
+  bool isDPR = NewOpc == ARM::VLDMD || NewOpc == ARM::VSTMD;
+  unsigned Offset = 0;
+  if (isAM5)
+    Offset = ARM_AM::getAM5Opc(AddSub == ARM_AM::sub ? ARM_AM::db : ARM_AM::ia,
+                               (isDPR ? 2 : 1));
+  else if (isAM2)
+    Offset = ARM_AM::getAM2Opc(AddSub, Bytes, ARM_AM::no_shift);
+  else
+    Offset = AddSub == ARM_AM::sub ? -Bytes : Bytes;
+
+  if (isAM5) {
+    // VLDM[SD}_UPD, VSTM[SD]_UPD
+    MachineOperand &MO = MI->getOperand(0);
+    BuildMI(MBB, MBBI, dl, TII->get(NewOpc))
+      .addReg(Base, getDefRegState(true)) // WB base register
+      .addReg(Base, getKillRegState(isLd ? BaseKill : false))
+      .addImm(Offset)
+      .addImm(Pred).addReg(PredReg)
+      .addReg(MO.getReg(), (isLd ? getDefRegState(true) :
+                            getKillRegState(MO.isKill())));
+  } else if (isLd) {
     if (isAM2)
-      // LDR_PRE, LDR_POST;
-      BuildMI(MBB, MBBI, TII->get(NewOpc), MI->getOperand(0).getReg())
-        .addReg(Base, true)
+      // LDR_PRE, LDR_POST,
+      BuildMI(MBB, MBBI, dl, TII->get(NewOpc), MI->getOperand(0).getReg())
+        .addReg(Base, RegState::Define)
         .addReg(Base).addReg(0).addImm(Offset).addImm(Pred).addReg(PredReg);
     else
-      // FLDMS, FLDMD
-      BuildMI(MBB, MBBI, TII->get(NewOpc)).addReg(Base, false, false, BaseKill)
-        .addImm(Offset).addImm(Pred).addReg(PredReg)
-        .addReg(MI->getOperand(0).getReg(), true);
+      // t2LDR_PRE, t2LDR_POST
+      BuildMI(MBB, MBBI, dl, TII->get(NewOpc), MI->getOperand(0).getReg())
+        .addReg(Base, RegState::Define)
+        .addReg(Base).addImm(Offset).addImm(Pred).addReg(PredReg);
   } else {
     MachineOperand &MO = MI->getOperand(0);
     if (isAM2)
-      // STR_PRE, STR_POST;
-      BuildMI(MBB, MBBI, TII->get(NewOpc), Base)
-        .addReg(MO.getReg(), false, false, MO.isKill())
+      // STR_PRE, STR_POST
+      BuildMI(MBB, MBBI, dl, TII->get(NewOpc), Base)
+        .addReg(MO.getReg(), getKillRegState(MO.isKill()))
         .addReg(Base).addReg(0).addImm(Offset).addImm(Pred).addReg(PredReg);
     else
-      // FSTMS, FSTMD
-      BuildMI(MBB, MBBI, TII->get(NewOpc)).addReg(Base).addImm(Offset)
-        .addImm(Pred).addReg(PredReg)
-        .addReg(MO.getReg(), false, false, MO.isKill());
+      // t2STR_PRE, t2STR_POST
+      BuildMI(MBB, MBBI, dl, TII->get(NewOpc), Base)
+        .addReg(MO.getReg(), getKillRegState(MO.isKill()))
+        .addReg(Base).addImm(Offset).addImm(Pred).addReg(PredReg);
   }
   MBB.erase(MBBI);
 
@@ -538,18 +787,51 @@ static bool mergeBaseUpdateLoadStore(MachineBasicBlock &MBB,
 
 /// isMemoryOp - Returns true if instruction is a memory operations (that this
 /// pass is capable of operating on).
-static bool isMemoryOp(MachineInstr *MI) {
+static bool isMemoryOp(const MachineInstr *MI) {
+  // When no memory operands are present, conservatively assume unaligned,
+  // volatile, unfoldable.
+  if (!MI->hasOneMemOperand())
+    return false;
+
+  const MachineMemOperand *MMO = *MI->memoperands_begin();
+
+  // Don't touch volatile memory accesses - we may be changing their order.
+  if (MMO->isVolatile())
+    return false;
+
+  // Unaligned ldr/str is emulated by some kernels, but unaligned ldm/stm is
+  // not.
+  if (MMO->getAlignment() < 4)
+    return false;
+
+  // str <undef> could probably be eliminated entirely, but for now we just want
+  // to avoid making a mess of it.
+  // FIXME: Use str <undef> as a wildcard to enable better stm folding.
+  if (MI->getNumOperands() > 0 && MI->getOperand(0).isReg() &&
+      MI->getOperand(0).isUndef())
+    return false;
+
+  // Likewise don't mess with references to undefined addresses.
+  if (MI->getNumOperands() > 1 && MI->getOperand(1).isReg() &&
+      MI->getOperand(1).isUndef())
+    return false;
+
   int Opcode = MI->getOpcode();
   switch (Opcode) {
   default: break;
   case ARM::LDR:
   case ARM::STR:
     return MI->getOperand(1).isReg() && MI->getOperand(2).getReg() == 0;
-  case ARM::FLDS:
-  case ARM::FSTS:
+  case ARM::VLDRS:
+  case ARM::VSTRS:
+    return MI->getOperand(1).isReg();
+  case ARM::VLDRD:
+  case ARM::VSTRD:
     return MI->getOperand(1).isReg();
-  case ARM::FLDD:
-  case ARM::FSTD:
+  case ARM::t2LDRi8:
+  case ARM::t2LDRi12:
+  case ARM::t2STRi8:
+  case ARM::t2STRi12:
     return MI->getOperand(1).isReg();
   }
   return false;
@@ -571,6 +853,185 @@ void ARMLoadStoreOpt::AdvanceRS(MachineBasicBlock &MBB, MemOpQueue &MemOps) {
     RS->forward(prior(Loc));
 }
 
+static int getMemoryOpOffset(const MachineInstr *MI) {
+  int Opcode = MI->getOpcode();
+  bool isAM2 = Opcode == ARM::LDR || Opcode == ARM::STR;
+  bool isAM3 = Opcode == ARM::LDRD || Opcode == ARM::STRD;
+  unsigned NumOperands = MI->getDesc().getNumOperands();
+  unsigned OffField = MI->getOperand(NumOperands-3).getImm();
+
+  if (Opcode == ARM::t2LDRi12 || Opcode == ARM::t2LDRi8 ||
+      Opcode == ARM::t2STRi12 || Opcode == ARM::t2STRi8 ||
+      Opcode == ARM::t2LDRDi8 || Opcode == ARM::t2STRDi8)
+    return OffField;
+
+  int Offset = isAM2
+    ? ARM_AM::getAM2Offset(OffField)
+    : (isAM3 ? ARM_AM::getAM3Offset(OffField)
+             : ARM_AM::getAM5Offset(OffField) * 4);
+  if (isAM2) {
+    if (ARM_AM::getAM2Op(OffField) == ARM_AM::sub)
+      Offset = -Offset;
+  } else if (isAM3) {
+    if (ARM_AM::getAM3Op(OffField) == ARM_AM::sub)
+      Offset = -Offset;
+  } else {
+    if (ARM_AM::getAM5Op(OffField) == ARM_AM::sub)
+      Offset = -Offset;
+  }
+  return Offset;
+}
+
+static void InsertLDR_STR(MachineBasicBlock &MBB,
+                          MachineBasicBlock::iterator &MBBI,
+                          int OffImm, bool isDef,
+                          DebugLoc dl, unsigned NewOpc,
+                          unsigned Reg, bool RegDeadKill, bool RegUndef,
+                          unsigned BaseReg, bool BaseKill, bool BaseUndef,
+                          unsigned OffReg, bool OffKill, bool OffUndef,
+                          ARMCC::CondCodes Pred, unsigned PredReg,
+                          const TargetInstrInfo *TII, bool isT2) {
+  int Offset = OffImm;
+  if (!isT2) {
+    if (OffImm < 0)
+      Offset = ARM_AM::getAM2Opc(ARM_AM::sub, -OffImm, ARM_AM::no_shift);
+    else
+      Offset = ARM_AM::getAM2Opc(ARM_AM::add, OffImm, ARM_AM::no_shift);
+  }
+  if (isDef) {
+    MachineInstrBuilder MIB = BuildMI(MBB, MBBI, MBBI->getDebugLoc(),
+                                      TII->get(NewOpc))
+      .addReg(Reg, getDefRegState(true) | getDeadRegState(RegDeadKill))
+      .addReg(BaseReg, getKillRegState(BaseKill)|getUndefRegState(BaseUndef));
+    if (!isT2)
+      MIB.addReg(OffReg,  getKillRegState(OffKill)|getUndefRegState(OffUndef));
+    MIB.addImm(Offset).addImm(Pred).addReg(PredReg);
+  } else {
+    MachineInstrBuilder MIB = BuildMI(MBB, MBBI, MBBI->getDebugLoc(),
+                                      TII->get(NewOpc))
+      .addReg(Reg, getKillRegState(RegDeadKill) | getUndefRegState(RegUndef))
+      .addReg(BaseReg, getKillRegState(BaseKill)|getUndefRegState(BaseUndef));
+    if (!isT2)
+      MIB.addReg(OffReg,  getKillRegState(OffKill)|getUndefRegState(OffUndef));
+    MIB.addImm(Offset).addImm(Pred).addReg(PredReg);
+  }
+}
+
+bool ARMLoadStoreOpt::FixInvalidRegPairOp(MachineBasicBlock &MBB,
+                                          MachineBasicBlock::iterator &MBBI) {
+  MachineInstr *MI = &*MBBI;
+  unsigned Opcode = MI->getOpcode();
+  if (Opcode == ARM::LDRD || Opcode == ARM::STRD ||
+      Opcode == ARM::t2LDRDi8 || Opcode == ARM::t2STRDi8) {
+    unsigned EvenReg = MI->getOperand(0).getReg();
+    unsigned OddReg  = MI->getOperand(1).getReg();
+    unsigned EvenRegNum = TRI->getDwarfRegNum(EvenReg, false);
+    unsigned OddRegNum  = TRI->getDwarfRegNum(OddReg, false);
+    if ((EvenRegNum & 1) == 0 && (EvenRegNum + 1) == OddRegNum)
+      return false;
+
+    MachineBasicBlock::iterator NewBBI = MBBI;
+    bool isT2 = Opcode == ARM::t2LDRDi8 || Opcode == ARM::t2STRDi8;
+    bool isLd = Opcode == ARM::LDRD || Opcode == ARM::t2LDRDi8;
+    bool EvenDeadKill = isLd ?
+      MI->getOperand(0).isDead() : MI->getOperand(0).isKill();
+    bool EvenUndef = MI->getOperand(0).isUndef();
+    bool OddDeadKill  = isLd ?
+      MI->getOperand(1).isDead() : MI->getOperand(1).isKill();
+    bool OddUndef = MI->getOperand(1).isUndef();
+    const MachineOperand &BaseOp = MI->getOperand(2);
+    unsigned BaseReg = BaseOp.getReg();
+    bool BaseKill = BaseOp.isKill();
+    bool BaseUndef = BaseOp.isUndef();
+    unsigned OffReg = isT2 ? 0 : MI->getOperand(3).getReg();
+    bool OffKill = isT2 ? false : MI->getOperand(3).isKill();
+    bool OffUndef = isT2 ? false : MI->getOperand(3).isUndef();
+    int OffImm = getMemoryOpOffset(MI);
+    unsigned PredReg = 0;
+    ARMCC::CondCodes Pred = llvm::getInstrPredicate(MI, PredReg);
+
+    if (OddRegNum > EvenRegNum && OffReg == 0 && OffImm == 0) {
+      // Ascending register numbers and no offset. It's safe to change it to a
+      // ldm or stm.
+      unsigned NewOpc = (isLd)
+        ? (isT2 ? ARM::t2LDM : ARM::LDM)
+        : (isT2 ? ARM::t2STM : ARM::STM);
+      if (isLd) {
+        BuildMI(MBB, MBBI, MBBI->getDebugLoc(), TII->get(NewOpc))
+          .addReg(BaseReg, getKillRegState(BaseKill))
+          .addImm(ARM_AM::getAM4ModeImm(ARM_AM::ia))
+          .addImm(Pred).addReg(PredReg)
+          .addReg(EvenReg, getDefRegState(isLd) | getDeadRegState(EvenDeadKill))
+          .addReg(OddReg,  getDefRegState(isLd) | getDeadRegState(OddDeadKill));
+        ++NumLDRD2LDM;
+      } else {
+        BuildMI(MBB, MBBI, MBBI->getDebugLoc(), TII->get(NewOpc))
+          .addReg(BaseReg, getKillRegState(BaseKill))
+          .addImm(ARM_AM::getAM4ModeImm(ARM_AM::ia))
+          .addImm(Pred).addReg(PredReg)
+          .addReg(EvenReg,
+                  getKillRegState(EvenDeadKill) | getUndefRegState(EvenUndef))
+          .addReg(OddReg,
+                  getKillRegState(OddDeadKill)  | getUndefRegState(OddUndef));
+        ++NumSTRD2STM;
+      }
+      NewBBI = llvm::prior(MBBI);
+    } else {
+      // Split into two instructions.
+      assert((!isT2 || !OffReg) &&
+             "Thumb2 ldrd / strd does not encode offset register!");
+      unsigned NewOpc = (isLd)
+        ? (isT2 ? (OffImm < 0 ? ARM::t2LDRi8 : ARM::t2LDRi12) : ARM::LDR)
+        : (isT2 ? (OffImm < 0 ? ARM::t2STRi8 : ARM::t2STRi12) : ARM::STR);
+      DebugLoc dl = MBBI->getDebugLoc();
+      // If this is a load and base register is killed, it may have been
+      // re-defed by the load, make sure the first load does not clobber it.
+      if (isLd &&
+          (BaseKill || OffKill) &&
+          (TRI->regsOverlap(EvenReg, BaseReg) ||
+           (OffReg && TRI->regsOverlap(EvenReg, OffReg)))) {
+        assert(!TRI->regsOverlap(OddReg, BaseReg) &&
+               (!OffReg || !TRI->regsOverlap(OddReg, OffReg)));
+        InsertLDR_STR(MBB, MBBI, OffImm+4, isLd, dl, NewOpc,
+                      OddReg, OddDeadKill, false,
+                      BaseReg, false, BaseUndef, OffReg, false, OffUndef,
+                      Pred, PredReg, TII, isT2);
+        NewBBI = llvm::prior(MBBI);
+        InsertLDR_STR(MBB, MBBI, OffImm, isLd, dl, NewOpc,
+                      EvenReg, EvenDeadKill, false,
+                      BaseReg, BaseKill, BaseUndef, OffReg, OffKill, OffUndef,
+                      Pred, PredReg, TII, isT2);
+      } else {
+        if (OddReg == EvenReg && EvenDeadKill) {
+          // If the two source operands are the same, the kill marker is
+          // probably on the first one. e.g.
+          // t2STRDi8 %R5<kill>, %R5, %R9<kill>, 0, 14, %reg0
+          EvenDeadKill = false;
+          OddDeadKill = true;
+        }
+        InsertLDR_STR(MBB, MBBI, OffImm, isLd, dl, NewOpc,
+                      EvenReg, EvenDeadKill, EvenUndef,
+                      BaseReg, false, BaseUndef, OffReg, false, OffUndef,
+                      Pred, PredReg, TII, isT2);
+        NewBBI = llvm::prior(MBBI);
+        InsertLDR_STR(MBB, MBBI, OffImm+4, isLd, dl, NewOpc,
+                      OddReg, OddDeadKill, OddUndef,
+                      BaseReg, BaseKill, BaseUndef, OffReg, OffKill, OffUndef,
+                      Pred, PredReg, TII, isT2);
+      }
+      if (isLd)
+        ++NumLDRD2LDR;
+      else
+        ++NumSTRD2STR;
+    }
+
+    MBB.erase(MI);
+    MBBI = NewBBI;
+    return true;
+  }
+  return false;
+}
+
 /// LoadStoreMultipleOpti - An optimization pass to turn multiple LDR / STR
 /// ops of the same base and incrementing offset into LDM / STM ops.
 bool ARMLoadStoreOpt::LoadStoreMultipleOpti(MachineBasicBlock &MBB) {
@@ -583,10 +1044,14 @@ bool ARMLoadStoreOpt::LoadStoreMultipleOpti(MachineBasicBlock &MBB) {
   ARMCC::CondCodes CurrPred = ARMCC::AL;
   unsigned CurrPredReg = 0;
   unsigned Position = 0;
+  SmallVector<MachineBasicBlock::iterator,4> Merges;
 
   RS->enterBasicBlock(&MBB);
   MachineBasicBlock::iterator MBBI = MBB.begin(), E = MBB.end();
   while (MBBI != E) {
+    if (FixInvalidRegPairOp(MBB, MBBI))
+      continue;
+
     bool Advance  = false;
     bool TryMerge = false;
     bool Clobber  = false;
@@ -594,22 +1059,14 @@ bool ARMLoadStoreOpt::LoadStoreMultipleOpti(MachineBasicBlock &MBB) {
     bool isMemOp = isMemoryOp(MBBI);
     if (isMemOp) {
       int Opcode = MBBI->getOpcode();
-      bool isAM2 = Opcode == ARM::LDR || Opcode == ARM::STR;
       unsigned Size = getLSMultipleTransferSize(MBBI);
+      const MachineOperand &MO = MBBI->getOperand(0);
+      unsigned Reg = MO.getReg();
+      bool isKill = MO.isDef() ? false : MO.isKill();
       unsigned Base = MBBI->getOperand(1).getReg();
       unsigned PredReg = 0;
-      ARMCC::CondCodes Pred = getInstrPredicate(MBBI, PredReg);
-      unsigned NumOperands = MBBI->getDesc().getNumOperands();
-      unsigned OffField = MBBI->getOperand(NumOperands-3).getImm();
-      int Offset = isAM2
-        ? ARM_AM::getAM2Offset(OffField) : ARM_AM::getAM5Offset(OffField) * 4;
-      if (isAM2) {
-        if (ARM_AM::getAM2Op(OffField) == ARM_AM::sub)
-          Offset = -Offset;
-      } else {
-        if (ARM_AM::getAM5Op(OffField) == ARM_AM::sub)
-          Offset = -Offset;
-      }
+      ARMCC::CondCodes Pred = llvm::getInstrPredicate(MBBI, PredReg);
+      int Offset = getMemoryOpOffset(MBBI);
       // Watch out for:
       // r4 := ldr [r5]
       // r5 := ldr [r5, #4]
@@ -619,7 +1076,7 @@ bool ARMLoadStoreOpt::LoadStoreMultipleOpti(MachineBasicBlock &MBB) {
       // looks like the later ldr(s) use the same base register. Try to
       // merge the ldr's so far, including this one. But don't try to
       // combine the following ldr(s).
-      Clobber = (Opcode == ARM::LDR && Base == MBBI->getOperand(0).getReg());
+      Clobber = (isi32Load(Opcode) && Base == MBBI->getOperand(0).getReg());
       if (CurrBase == 0 && !Clobber) {
         // Start of a new chain.
         CurrBase = Base;
@@ -627,8 +1084,8 @@ bool ARMLoadStoreOpt::LoadStoreMultipleOpti(MachineBasicBlock &MBB) {
         CurrSize = Size;
         CurrPred = Pred;
         CurrPredReg = PredReg;
-        MemOps.push_back(MemOpQueueEntry(Offset, Position, MBBI));
-        NumMemOps++;
+        MemOps.push_back(MemOpQueueEntry(Offset, Reg, isKill, Position, MBBI));
+        ++NumMemOps;
         Advance = true;
       } else {
         if (Clobber) {
@@ -640,15 +1097,17 @@ bool ARMLoadStoreOpt::LoadStoreMultipleOpti(MachineBasicBlock &MBB) {
           // No need to match PredReg.
           // Continue adding to the queue.
           if (Offset > MemOps.back().Offset) {
-            MemOps.push_back(MemOpQueueEntry(Offset, Position, MBBI));
-            NumMemOps++;
+            MemOps.push_back(MemOpQueueEntry(Offset, Reg, isKill,
+                                             Position, MBBI));
+            ++NumMemOps;
             Advance = true;
           } else {
             for (MemOpQueueIter I = MemOps.begin(), E = MemOps.end();
                  I != E; ++I) {
               if (Offset < I->Offset) {
-                MemOps.insert(I, MemOpQueueEntry(Offset, Position, MBBI));
-                NumMemOps++;
+                MemOps.insert(I, MemOpQueueEntry(Offset, Reg, isKill,
+                                                 Position, MBBI));
+                ++NumMemOps;
                 Advance = true;
                 break;
               } else if (Offset == I->Offset) {
@@ -661,9 +1120,17 @@ bool ARMLoadStoreOpt::LoadStoreMultipleOpti(MachineBasicBlock &MBB) {
       }
     }
 
-    if (Advance) {
+    if (MBBI->isDebugValue()) {
+      ++MBBI;
+      if (MBBI == E)
+        // Reach the end of the block, try merging the memory instructions.
+        TryMerge = true;
+    } else if (Advance) {
       ++Position;
       ++MBBI;
+      if (MBBI == E)
+        // Reach the end of the block, try merging the memory instructions.
+        TryMerge = true;
     } else
       TryMerge = true;
 
@@ -672,36 +1139,39 @@ bool ARMLoadStoreOpt::LoadStoreMultipleOpti(MachineBasicBlock &MBB) {
         // Try to find a free register to use as a new base in case it's needed.
         // First advance to the instruction just before the start of the chain.
         AdvanceRS(MBB, MemOps);
-        // Find a scratch register. Make sure it's a call clobbered register or
-        // a spilled callee-saved register.
-        unsigned Scratch = RS->FindUnusedReg(&ARM::GPRRegClass, true);
-        if (!Scratch)
-          Scratch = RS->FindUnusedReg(&ARM::GPRRegClass,
-                                      AFI->getSpilledCSRegisters());
+        // Find a scratch register.
+        unsigned Scratch = RS->FindUnusedReg(ARM::GPRRegisterClass);
         // Process the load / store instructions.
         RS->forward(prior(MBBI));
 
         // Merge ops.
-        SmallVector<MachineBasicBlock::iterator,4> MBBII =
-          MergeLDR_STR(MBB, 0, CurrBase, CurrOpc, CurrSize,
-                       CurrPred, CurrPredReg, Scratch, MemOps);
+        Merges.clear();
+        MergeLDR_STR(MBB, 0, CurrBase, CurrOpc, CurrSize,
+                     CurrPred, CurrPredReg, Scratch, MemOps, Merges);
 
         // Try folding preceeding/trailing base inc/dec into the generated
         // LDM/STM ops.
-        for (unsigned i = 0, e = MBBII.size(); i < e; ++i)
-          if (mergeBaseUpdateLSMultiple(MBB, MBBII[i], Advance, MBBI))
-            NumMerges++;
-        NumMerges += MBBII.size();
+        for (unsigned i = 0, e = Merges.size(); i < e; ++i)
+          if (MergeBaseUpdateLSMultiple(MBB, Merges[i], Advance, MBBI))
+            ++NumMerges;
+        NumMerges += Merges.size();
 
         // Try folding preceeding/trailing base inc/dec into those load/store
         // that were not merged to form LDM/STM ops.
         for (unsigned i = 0; i != NumMemOps; ++i)
           if (!MemOps[i].Merged)
-            if (mergeBaseUpdateLoadStore(MBB, MemOps[i].MBBI, TII,Advance,MBBI))
-              NumMerges++;
+            if (MergeBaseUpdateLoadStore(MBB, MemOps[i].MBBI, TII,Advance,MBBI))
+              ++NumMerges;
 
-        // RS may be pointing to an instruction that's deleted. 
+        // RS may be pointing to an instruction that's deleted.
         RS->skipTo(prior(MBBI));
+      } else if (NumMemOps == 1) {
+        // Try folding preceeding/trailing base inc/dec into the single
+        // load/store.
+        if (MergeBaseUpdateLoadStore(MBB, MemOps[0].MBBI, TII, Advance, MBBI)) {
+          ++NumMerges;
+          RS->forward(prior(MBBI));
+        }
       }
 
       CurrBase = 0;
@@ -725,27 +1195,46 @@ bool ARMLoadStoreOpt::LoadStoreMultipleOpti(MachineBasicBlock &MBB) {
   return NumMerges > 0;
 }
 
-/// MergeReturnIntoLDM - If this is a exit BB, try merging the return op
-/// (bx lr) into the preceeding stack restore so it directly restore the value
-/// of LR into pc.
-///   ldmfd sp!, {r7, lr}
+namespace {
+  struct OffsetCompare {
+    bool operator()(const MachineInstr *LHS, const MachineInstr *RHS) const {
+      int LOffset = getMemoryOpOffset(LHS);
+      int ROffset = getMemoryOpOffset(RHS);
+      assert(LHS == RHS || LOffset != ROffset);
+      return LOffset > ROffset;
+    }
+  };
+}
+
+/// MergeReturnIntoLDM - If this is a exit BB, try merging the return ops
+/// ("bx lr" and "mov pc, lr") into the preceeding stack restore so it
+/// directly restore the value of LR into pc.
+///   ldmfd sp!, {..., lr}
 ///   bx lr
+/// or
+///   ldmfd sp!, {..., lr}
+///   mov pc, lr
 /// =>
-///   ldmfd sp!, {r7, pc}
+///   ldmfd sp!, {..., pc}
 bool ARMLoadStoreOpt::MergeReturnIntoLDM(MachineBasicBlock &MBB) {
   if (MBB.empty()) return false;
 
   MachineBasicBlock::iterator MBBI = prior(MBB.end());
-  if (MBBI->getOpcode() == ARM::BX_RET && MBBI != MBB.begin()) {
+  if (MBBI != MBB.begin() &&
+      (MBBI->getOpcode() == ARM::BX_RET ||
+       MBBI->getOpcode() == ARM::tBX_RET ||
+       MBBI->getOpcode() == ARM::MOVPCLR)) {
     MachineInstr *PrevMI = prior(MBBI);
-    if (PrevMI->getOpcode() == ARM::LDM) {
+    if (PrevMI->getOpcode() == ARM::LDM_UPD ||
+        PrevMI->getOpcode() == ARM::t2LDM_UPD) {
       MachineOperand &MO = PrevMI->getOperand(PrevMI->getNumOperands()-1);
-      if (MO.getReg() == ARM::LR) {
-        PrevMI->setDesc(TII->get(ARM::LDM_RET));
-        MO.setReg(ARM::PC);
-        MBB.erase(MBBI);
-        return true;
-      }
+      if (MO.getReg() != ARM::LR)
+        return false;
+      unsigned NewOpc = isThumb2 ? ARM::t2LDM_RET : ARM::LDM_RET;
+      PrevMI->setDesc(TII->get(NewOpc));
+      MO.setReg(ARM::PC);
+      MBB.erase(MBBI);
+      return true;
     }
   }
   return false;
@@ -757,6 +1246,7 @@ bool ARMLoadStoreOpt::runOnMachineFunction(MachineFunction &Fn) {
   TII = TM.getInstrInfo();
   TRI = TM.getRegisterInfo();
   RS = new RegScavenger();
+  isThumb2 = AFI->isThumb2Function();
 
   bool Modified = false;
   for (MachineFunction::iterator MFI = Fn.begin(), E = Fn.end(); MFI != E;
@@ -769,3 +1259,450 @@ bool ARMLoadStoreOpt::runOnMachineFunction(MachineFunction &Fn) {
   delete RS;
   return Modified;
 }
+
+
+/// ARMPreAllocLoadStoreOpt - Pre- register allocation pass that move
+/// load / stores from consecutive locations close to make it more
+/// likely they will be combined later.
+
+namespace {
+  struct ARMPreAllocLoadStoreOpt : public MachineFunctionPass{
+    static char ID;
+    ARMPreAllocLoadStoreOpt() : MachineFunctionPass(ID) {}
+
+    const TargetData *TD;
+    const TargetInstrInfo *TII;
+    const TargetRegisterInfo *TRI;
+    const ARMSubtarget *STI;
+    MachineRegisterInfo *MRI;
+    MachineFunction *MF;
+
+    virtual bool runOnMachineFunction(MachineFunction &Fn);
+
+    virtual const char *getPassName() const {
+      return "ARM pre- register allocation load / store optimization pass";
+    }
+
+  private:
+    bool CanFormLdStDWord(MachineInstr *Op0, MachineInstr *Op1, DebugLoc &dl,
+                          unsigned &NewOpc, unsigned &EvenReg,
+                          unsigned &OddReg, unsigned &BaseReg,
+                          unsigned &OffReg, int &Offset,
+                          unsigned &PredReg, ARMCC::CondCodes &Pred,
+                          bool &isT2);
+    bool RescheduleOps(MachineBasicBlock *MBB,
+                       SmallVector<MachineInstr*, 4> &Ops,
+                       unsigned Base, bool isLd,
+                       DenseMap<MachineInstr*, unsigned> &MI2LocMap);
+    bool RescheduleLoadStoreInstrs(MachineBasicBlock *MBB);
+  };
+  char ARMPreAllocLoadStoreOpt::ID = 0;
+}
+
+bool ARMPreAllocLoadStoreOpt::runOnMachineFunction(MachineFunction &Fn) {
+  TD  = Fn.getTarget().getTargetData();
+  TII = Fn.getTarget().getInstrInfo();
+  TRI = Fn.getTarget().getRegisterInfo();
+  STI = &Fn.getTarget().getSubtarget<ARMSubtarget>();
+  MRI = &Fn.getRegInfo();
+  MF  = &Fn;
+
+  bool Modified = false;
+  for (MachineFunction::iterator MFI = Fn.begin(), E = Fn.end(); MFI != E;
+       ++MFI)
+    Modified |= RescheduleLoadStoreInstrs(MFI);
+
+  return Modified;
+}
+
+static bool IsSafeAndProfitableToMove(bool isLd, unsigned Base,
+                                      MachineBasicBlock::iterator I,
+                                      MachineBasicBlock::iterator E,
+                                      SmallPtrSet<MachineInstr*, 4> &MemOps,
+                                      SmallSet<unsigned, 4> &MemRegs,
+                                      const TargetRegisterInfo *TRI) {
+  // Are there stores / loads / calls between them?
+  // FIXME: This is overly conservative. We should make use of alias information
+  // some day.
+  SmallSet<unsigned, 4> AddedRegPressure;
+  while (++I != E) {
+    if (I->isDebugValue() || MemOps.count(&*I))
+      continue;
+    const TargetInstrDesc &TID = I->getDesc();
+    if (TID.isCall() || TID.isTerminator() || TID.hasUnmodeledSideEffects())
+      return false;
+    if (isLd && TID.mayStore())
+      return false;
+    if (!isLd) {
+      if (TID.mayLoad())
+        return false;
+      // It's not safe to move the first 'str' down.
+      // str r1, [r0]
+      // strh r5, [r0]
+      // str r4, [r0, #+4]
+      if (TID.mayStore())
+        return false;
+    }
+    for (unsigned j = 0, NumOps = I->getNumOperands(); j != NumOps; ++j) {
+      MachineOperand &MO = I->getOperand(j);
+      if (!MO.isReg())
+        continue;
+      unsigned Reg = MO.getReg();
+      if (MO.isDef() && TRI->regsOverlap(Reg, Base))
+        return false;
+      if (Reg != Base && !MemRegs.count(Reg))
+        AddedRegPressure.insert(Reg);
+    }
+  }
+
+  // Estimate register pressure increase due to the transformation.
+  if (MemRegs.size() <= 4)
+    // Ok if we are moving small number of instructions.
+    return true;
+  return AddedRegPressure.size() <= MemRegs.size() * 2;
+}
+
+bool
+ARMPreAllocLoadStoreOpt::CanFormLdStDWord(MachineInstr *Op0, MachineInstr *Op1,
+                                          DebugLoc &dl,
+                                          unsigned &NewOpc, unsigned &EvenReg,
+                                          unsigned &OddReg, unsigned &BaseReg,
+                                          unsigned &OffReg, int &Offset,
+                                          unsigned &PredReg,
+                                          ARMCC::CondCodes &Pred,
+                                          bool &isT2) {
+  // Make sure we're allowed to generate LDRD/STRD.
+  if (!STI->hasV5TEOps())
+    return false;
+
+  // FIXME: VLDRS / VSTRS -> VLDRD / VSTRD
+  unsigned Scale = 1;
+  unsigned Opcode = Op0->getOpcode();
+  if (Opcode == ARM::LDR)
+    NewOpc = ARM::LDRD;
+  else if (Opcode == ARM::STR)
+    NewOpc = ARM::STRD;
+  else if (Opcode == ARM::t2LDRi8 || Opcode == ARM::t2LDRi12) {
+    NewOpc = ARM::t2LDRDi8;
+    Scale = 4;
+    isT2 = true;
+  } else if (Opcode == ARM::t2STRi8 || Opcode == ARM::t2STRi12) {
+    NewOpc = ARM::t2STRDi8;
+    Scale = 4;
+    isT2 = true;
+  } else
+    return false;
+
+  // Make sure the offset registers match.
+  if (!isT2 &&
+      (Op0->getOperand(2).getReg() != Op1->getOperand(2).getReg()))
+      return false;
+
+  // Must sure the base address satisfies i64 ld / st alignment requirement.
+  if (!Op0->hasOneMemOperand() ||
+      !(*Op0->memoperands_begin())->getValue() ||
+      (*Op0->memoperands_begin())->isVolatile())
+    return false;
+
+  unsigned Align = (*Op0->memoperands_begin())->getAlignment();
+  const Function *Func = MF->getFunction();
+  unsigned ReqAlign = STI->hasV6Ops()
+    ? TD->getPrefTypeAlignment(Type::getInt64Ty(Func->getContext())) 
+    : 8;  // Pre-v6 need 8-byte align
+  if (Align < ReqAlign)
+    return false;
+
+  // Then make sure the immediate offset fits.
+  int OffImm = getMemoryOpOffset(Op0);
+  if (isT2) {
+    if (OffImm < 0) {
+      if (OffImm < -255)
+        // Can't fall back to t2LDRi8 / t2STRi8.
+        return false;
+    } else {
+      int Limit = (1 << 8) * Scale;
+      if (OffImm >= Limit || (OffImm & (Scale-1)))
+        return false;
+    }
+    Offset = OffImm;
+  } else {
+    ARM_AM::AddrOpc AddSub = ARM_AM::add;
+    if (OffImm < 0) {
+      AddSub = ARM_AM::sub;
+      OffImm = - OffImm;
+    }
+    int Limit = (1 << 8) * Scale;
+    if (OffImm >= Limit || (OffImm & (Scale-1)))
+      return false;
+    Offset = ARM_AM::getAM3Opc(AddSub, OffImm);
+  }
+  EvenReg = Op0->getOperand(0).getReg();
+  OddReg  = Op1->getOperand(0).getReg();
+  if (EvenReg == OddReg)
+    return false;
+  BaseReg = Op0->getOperand(1).getReg();
+  if (!isT2)
+    OffReg = Op0->getOperand(2).getReg();
+  Pred = llvm::getInstrPredicate(Op0, PredReg);
+  dl = Op0->getDebugLoc();
+  return true;
+}
+
+bool ARMPreAllocLoadStoreOpt::RescheduleOps(MachineBasicBlock *MBB,
+                                 SmallVector<MachineInstr*, 4> &Ops,
+                                 unsigned Base, bool isLd,
+                                 DenseMap<MachineInstr*, unsigned> &MI2LocMap) {
+  bool RetVal = false;
+
+  // Sort by offset (in reverse order).
+  std::sort(Ops.begin(), Ops.end(), OffsetCompare());
+
+  // The loads / stores of the same base are in order. Scan them from first to
+  // last and check for the following:
+  // 1. Any def of base.
+  // 2. Any gaps.
+  while (Ops.size() > 1) {
+    unsigned FirstLoc = ~0U;
+    unsigned LastLoc = 0;
+    MachineInstr *FirstOp = 0;
+    MachineInstr *LastOp = 0;
+    int LastOffset = 0;
+    unsigned LastOpcode = 0;
+    unsigned LastBytes = 0;
+    unsigned NumMove = 0;
+    for (int i = Ops.size() - 1; i >= 0; --i) {
+      MachineInstr *Op = Ops[i];
+      unsigned Loc = MI2LocMap[Op];
+      if (Loc <= FirstLoc) {
+        FirstLoc = Loc;
+        FirstOp = Op;
+      }
+      if (Loc >= LastLoc) {
+        LastLoc = Loc;
+        LastOp = Op;
+      }
+
+      unsigned Opcode = Op->getOpcode();
+      if (LastOpcode && Opcode != LastOpcode)
+        break;
+
+      int Offset = getMemoryOpOffset(Op);
+      unsigned Bytes = getLSMultipleTransferSize(Op);
+      if (LastBytes) {
+        if (Bytes != LastBytes || Offset != (LastOffset + (int)Bytes))
+          break;
+      }
+      LastOffset = Offset;
+      LastBytes = Bytes;
+      LastOpcode = Opcode;
+      if (++NumMove == 8) // FIXME: Tune this limit.
+        break;
+    }
+
+    if (NumMove <= 1)
+      Ops.pop_back();
+    else {
+      SmallPtrSet<MachineInstr*, 4> MemOps;
+      SmallSet<unsigned, 4> MemRegs;
+      for (int i = NumMove-1; i >= 0; --i) {
+        MemOps.insert(Ops[i]);
+        MemRegs.insert(Ops[i]->getOperand(0).getReg());
+      }
+
+      // Be conservative, if the instructions are too far apart, don't
+      // move them. We want to limit the increase of register pressure.
+      bool DoMove = (LastLoc - FirstLoc) <= NumMove*4; // FIXME: Tune this.
+      if (DoMove)
+        DoMove = IsSafeAndProfitableToMove(isLd, Base, FirstOp, LastOp,
+                                           MemOps, MemRegs, TRI);
+      if (!DoMove) {
+        for (unsigned i = 0; i != NumMove; ++i)
+          Ops.pop_back();
+      } else {
+        // This is the new location for the loads / stores.
+        MachineBasicBlock::iterator InsertPos = isLd ? FirstOp : LastOp;
+        while (InsertPos != MBB->end()
+               && (MemOps.count(InsertPos) || InsertPos->isDebugValue()))
+          ++InsertPos;
+
+        // If we are moving a pair of loads / stores, see if it makes sense
+        // to try to allocate a pair of registers that can form register pairs.
+        MachineInstr *Op0 = Ops.back();
+        MachineInstr *Op1 = Ops[Ops.size()-2];
+        unsigned EvenReg = 0, OddReg = 0;
+        unsigned BaseReg = 0, OffReg = 0, PredReg = 0;
+        ARMCC::CondCodes Pred = ARMCC::AL;
+        bool isT2 = false;
+        unsigned NewOpc = 0;
+        int Offset = 0;
+        DebugLoc dl;
+        if (NumMove == 2 && CanFormLdStDWord(Op0, Op1, dl, NewOpc,
+                                             EvenReg, OddReg, BaseReg, OffReg,
+                                             Offset, PredReg, Pred, isT2)) {
+          Ops.pop_back();
+          Ops.pop_back();
+
+          // Form the pair instruction.
+          if (isLd) {
+            MachineInstrBuilder MIB = BuildMI(*MBB, InsertPos,
+                                              dl, TII->get(NewOpc))
+              .addReg(EvenReg, RegState::Define)
+              .addReg(OddReg, RegState::Define)
+              .addReg(BaseReg);
+            if (!isT2)
+              MIB.addReg(OffReg);
+            MIB.addImm(Offset).addImm(Pred).addReg(PredReg);
+            ++NumLDRDFormed;
+          } else {
+            MachineInstrBuilder MIB = BuildMI(*MBB, InsertPos,
+                                              dl, TII->get(NewOpc))
+              .addReg(EvenReg)
+              .addReg(OddReg)
+              .addReg(BaseReg);
+            if (!isT2)
+              MIB.addReg(OffReg);
+            MIB.addImm(Offset).addImm(Pred).addReg(PredReg);
+            ++NumSTRDFormed;
+          }
+          MBB->erase(Op0);
+          MBB->erase(Op1);
+
+          // Add register allocation hints to form register pairs.
+          MRI->setRegAllocationHint(EvenReg, ARMRI::RegPairEven, OddReg);
+          MRI->setRegAllocationHint(OddReg,  ARMRI::RegPairOdd, EvenReg);
+        } else {
+          for (unsigned i = 0; i != NumMove; ++i) {
+            MachineInstr *Op = Ops.back();
+            Ops.pop_back();
+            MBB->splice(InsertPos, MBB, Op);
+          }
+        }
+
+        NumLdStMoved += NumMove;
+        RetVal = true;
+      }
+    }
+  }
+
+  return RetVal;
+}
+
+bool
+ARMPreAllocLoadStoreOpt::RescheduleLoadStoreInstrs(MachineBasicBlock *MBB) {
+  bool RetVal = false;
+
+  DenseMap<MachineInstr*, unsigned> MI2LocMap;
+  DenseMap<unsigned, SmallVector<MachineInstr*, 4> > Base2LdsMap;
+  DenseMap<unsigned, SmallVector<MachineInstr*, 4> > Base2StsMap;
+  SmallVector<unsigned, 4> LdBases;
+  SmallVector<unsigned, 4> StBases;
+
+  unsigned Loc = 0;
+  MachineBasicBlock::iterator MBBI = MBB->begin();
+  MachineBasicBlock::iterator E = MBB->end();
+  while (MBBI != E) {
+    for (; MBBI != E; ++MBBI) {
+      MachineInstr *MI = MBBI;
+      const TargetInstrDesc &TID = MI->getDesc();
+      if (TID.isCall() || TID.isTerminator()) {
+        // Stop at barriers.
+        ++MBBI;
+        break;
+      }
+
+      if (!MI->isDebugValue())
+        MI2LocMap[MI] = ++Loc;
+
+      if (!isMemoryOp(MI))
+        continue;
+      unsigned PredReg = 0;
+      if (llvm::getInstrPredicate(MI, PredReg) != ARMCC::AL)
+        continue;
+
+      int Opc = MI->getOpcode();
+      bool isLd = isi32Load(Opc) || Opc == ARM::VLDRS || Opc == ARM::VLDRD;
+      unsigned Base = MI->getOperand(1).getReg();
+      int Offset = getMemoryOpOffset(MI);
+
+      bool StopHere = false;
+      if (isLd) {
+        DenseMap<unsigned, SmallVector<MachineInstr*, 4> >::iterator BI =
+          Base2LdsMap.find(Base);
+        if (BI != Base2LdsMap.end()) {
+          for (unsigned i = 0, e = BI->second.size(); i != e; ++i) {
+            if (Offset == getMemoryOpOffset(BI->second[i])) {
+              StopHere = true;
+              break;
+            }
+          }
+          if (!StopHere)
+            BI->second.push_back(MI);
+        } else {
+          SmallVector<MachineInstr*, 4> MIs;
+          MIs.push_back(MI);
+          Base2LdsMap[Base] = MIs;
+          LdBases.push_back(Base);
+        }
+      } else {
+        DenseMap<unsigned, SmallVector<MachineInstr*, 4> >::iterator BI =
+          Base2StsMap.find(Base);
+        if (BI != Base2StsMap.end()) {
+          for (unsigned i = 0, e = BI->second.size(); i != e; ++i) {
+            if (Offset == getMemoryOpOffset(BI->second[i])) {
+              StopHere = true;
+              break;
+            }
+          }
+          if (!StopHere)
+            BI->second.push_back(MI);
+        } else {
+          SmallVector<MachineInstr*, 4> MIs;
+          MIs.push_back(MI);
+          Base2StsMap[Base] = MIs;
+          StBases.push_back(Base);
+        }
+      }
+
+      if (StopHere) {
+        // Found a duplicate (a base+offset combination that's seen earlier).
+        // Backtrack.
+        --Loc;
+        break;
+      }
+    }
+
+    // Re-schedule loads.
+    for (unsigned i = 0, e = LdBases.size(); i != e; ++i) {
+      unsigned Base = LdBases[i];
+      SmallVector<MachineInstr*, 4> &Lds = Base2LdsMap[Base];
+      if (Lds.size() > 1)
+        RetVal |= RescheduleOps(MBB, Lds, Base, true, MI2LocMap);
+    }
+
+    // Re-schedule stores.
+    for (unsigned i = 0, e = StBases.size(); i != e; ++i) {
+      unsigned Base = StBases[i];
+      SmallVector<MachineInstr*, 4> &Sts = Base2StsMap[Base];
+      if (Sts.size() > 1)
+        RetVal |= RescheduleOps(MBB, Sts, Base, false, MI2LocMap);
+    }
+
+    if (MBBI != E) {
+      Base2LdsMap.clear();
+      Base2StsMap.clear();
+      LdBases.clear();
+      StBases.clear();
+    }
+  }
+
+  return RetVal;
+}
+
+
+/// createARMLoadStoreOptimizationPass - returns an instance of the load / store
+/// optimization pass.
+FunctionPass *llvm::createARMLoadStoreOptimizationPass(bool PreAlloc) {
+  if (PreAlloc)
+    return new ARMPreAllocLoadStoreOpt();
+  return new ARMLoadStoreOpt();
+}