[Hexagon] Add "const" to function parameters in HexagonInstrInfo
[oota-llvm.git] / lib / Target / Hexagon / HexagonHardwareLoops.cpp
index 2a00a9f7bd90e0d9edaf80ece039a3b23d9b2d17..d20a809d6c096834f866f727e409dcfd9b276beb 100644 (file)
 //  - Countable loops (w/ ind. var for a trip count)
 //  - Assumes loops are normalized by IndVarSimplify
 //  - Try inner-most loops first
-//  - No nested hardware loops.
 //  - No function calls in loops.
 //
 //===----------------------------------------------------------------------===//
 
-#define DEBUG_TYPE "hwloops"
+#include "llvm/ADT/SmallSet.h"
 #include "Hexagon.h"
-#include "HexagonTargetMachine.h"
-#include "llvm/ADT/DenseMap.h"
+#include "HexagonSubtarget.h"
 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
 #include "llvm/CodeGen/MachineDominators.h"
 #include "llvm/CodeGen/MachineFunction.h"
 #include "llvm/CodeGen/MachineInstrBuilder.h"
 #include "llvm/CodeGen/MachineLoopInfo.h"
 #include "llvm/CodeGen/MachineRegisterInfo.h"
-#include "llvm/CodeGen/Passes.h"
-#include "llvm/CodeGen/RegisterScavenging.h"
-#include "llvm/IR/Constants.h"
 #include "llvm/PassSupport.h"
+#include "llvm/Support/CommandLine.h"
 #include "llvm/Support/Debug.h"
 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
 #include "llvm/Target/TargetInstrInfo.h"
 #include <algorithm>
+#include <vector>
 
 using namespace llvm;
 
+#define DEBUG_TYPE "hwloops"
+
+#ifndef NDEBUG
+static cl::opt<int> HWLoopLimit("hexagon-max-hwloop", cl::Hidden, cl::init(-1));
+
+// Option to create preheader only for a specific function.
+static cl::opt<std::string> PHFn("hexagon-hwloop-phfn", cl::Hidden,
+                                 cl::init(""));
+#endif
+
+// Option to create a preheader if one doesn't exist.
+static cl::opt<bool> HWCreatePreheader("hexagon-hwloop-preheader",
+    cl::Hidden, cl::init(true),
+    cl::desc("Add a preheader to a hardware loop if one doesn't exist"));
+
 STATISTIC(NumHWLoops, "Number of loops converted to hardware loops");
 
+namespace llvm {
+  FunctionPass *createHexagonHardwareLoops();
+  void initializeHexagonHardwareLoopsPass(PassRegistry&);
+}
+
 namespace {
   class CountValue;
   struct HexagonHardwareLoops : public MachineFunctionPass {
-    MachineLoopInfo       *MLI;
-    MachineRegisterInfo   *MRI;
-    const TargetInstrInfo *TII;
+    MachineLoopInfo            *MLI;
+    MachineRegisterInfo        *MRI;
+    MachineDominatorTree       *MDT;
+    const HexagonInstrInfo     *TII;
+#ifndef NDEBUG
+    static int Counter;
+#endif
 
   public:
-    static char ID;   // Pass identification, replacement for typeid
+    static char ID;
 
-    HexagonHardwareLoops() : MachineFunctionPass(ID) {}
+    HexagonHardwareLoops() : MachineFunctionPass(ID) {
+      initializeHexagonHardwareLoopsPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
+    }
 
-    virtual bool runOnMachineFunction(MachineFunction &MF);
+    bool runOnMachineFunction(MachineFunction &MF) override;
 
-    const char *getPassName() const { return "Hexagon Hardware Loops"; }
+    const char *getPassName() const override { return "Hexagon Hardware Loops"; }
 
-    virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
-      AU.setPreservesCFG();
+    void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const override {
       AU.addRequired<MachineDominatorTree>();
-      AU.addPreserved<MachineDominatorTree>();
       AU.addRequired<MachineLoopInfo>();
-      AU.addPreserved<MachineLoopInfo>();
       MachineFunctionPass::getAnalysisUsage(AU);
     }
 
   private:
-    /// getCanonicalInductionVariable - Check to see if the loop has a canonical
-    /// induction variable.
-    /// Should be defined in MachineLoop. Based upon version in class Loop.
-    const MachineInstr *getCanonicalInductionVariable(MachineLoop *L) const;
+    typedef std::map<unsigned, MachineInstr *> LoopFeederMap;
+
+    /// Kinds of comparisons in the compare instructions.
+    struct Comparison {
+      enum Kind {
+        EQ  = 0x01,
+        NE  = 0x02,
+        L   = 0x04,
+        G   = 0x08,
+        U   = 0x40,
+        LTs = L,
+        LEs = L | EQ,
+        GTs = G,
+        GEs = G | EQ,
+        LTu = L      | U,
+        LEu = L | EQ | U,
+        GTu = G      | U,
+        GEu = G | EQ | U
+      };
+
+      static Kind getSwappedComparison(Kind Cmp) {
+        assert ((!((Cmp & L) && (Cmp & G))) && "Malformed comparison operator");
+        if ((Cmp & L) || (Cmp & G))
+          return (Kind)(Cmp ^ (L|G));
+        return Cmp;
+      }
 
-    /// getTripCount - Return a loop-invariant LLVM register indicating the
-    /// number of times the loop will be executed.  If the trip-count cannot
-    /// be determined, this return null.
-    CountValue *getTripCount(MachineLoop *L) const;
+      static Kind getNegatedComparison(Kind Cmp) {
+        if ((Cmp & L) || (Cmp & G))
+          return (Kind)((Cmp ^ (L | G)) ^ EQ);
+        if ((Cmp & NE) || (Cmp & EQ))
+          return (Kind)(Cmp ^ (EQ | NE));
+        return (Kind)0;
+      }
 
-    /// isInductionOperation - Return true if the instruction matches the
-    /// pattern for an opertion that defines an induction variable.
-    bool isInductionOperation(const MachineInstr *MI, unsigned IVReg) const;
+      static bool isSigned(Kind Cmp) {
+        return (Cmp & (L | G) && !(Cmp & U));
+      }
 
-    /// isInvalidOperation - Return true if the instruction is not valid within
-    /// a hardware loop.
-    bool isInvalidLoopOperation(const MachineInstr *MI) const;
+      static bool isUnsigned(Kind Cmp) {
+        return (Cmp & U);
+      }
+
+    };
 
-    /// containsInavlidInstruction - Return true if the loop contains an
-    /// instruction that inhibits using the hardware loop.
-    bool containsInvalidInstruction(MachineLoop *L) const;
+    /// \brief Find the register that contains the loop controlling
+    /// induction variable.
+    /// If successful, it will return true and set the \p Reg, \p IVBump
+    /// and \p IVOp arguments.  Otherwise it will return false.
+    /// The returned induction register is the register R that follows the
+    /// following induction pattern:
+    /// loop:
+    ///   R = phi ..., [ R.next, LatchBlock ]
+    ///   R.next = R + #bump
+    ///   if (R.next < #N) goto loop
+    /// IVBump is the immediate value added to R, and IVOp is the instruction
+    /// "R.next = R + #bump".
+    bool findInductionRegister(MachineLoop *L, unsigned &Reg,
+                               int64_t &IVBump, MachineInstr *&IVOp) const;
+
+    /// \brief Return the comparison kind for the specified opcode.
+    Comparison::Kind getComparisonKind(unsigned CondOpc,
+                                       MachineOperand *InitialValue,
+                                       const MachineOperand *Endvalue,
+                                       int64_t IVBump) const;
+
+    /// \brief Analyze the statements in a loop to determine if the loop
+    /// has a computable trip count and, if so, return a value that represents
+    /// the trip count expression.
+    CountValue *getLoopTripCount(MachineLoop *L,
+                                 SmallVectorImpl<MachineInstr *> &OldInsts);
+
+    /// \brief Return the expression that represents the number of times
+    /// a loop iterates.  The function takes the operands that represent the
+    /// loop start value, loop end value, and induction value.  Based upon
+    /// these operands, the function attempts to compute the trip count.
+    /// If the trip count is not directly available (as an immediate value,
+    /// or a register), the function will attempt to insert computation of it
+    /// to the loop's preheader.
+    CountValue *computeCount(MachineLoop *Loop, const MachineOperand *Start,
+                             const MachineOperand *End, unsigned IVReg,
+                             int64_t IVBump, Comparison::Kind Cmp) const;
+
+    /// \brief Return true if the instruction is not valid within a hardware
+    /// loop.
+    bool isInvalidLoopOperation(const MachineInstr *MI,
+                                bool IsInnerHWLoop) const;
+
+    /// \brief Return true if the loop contains an instruction that inhibits
+    /// using the hardware loop.
+    bool containsInvalidInstruction(MachineLoop *L, bool IsInnerHWLoop) const;
+
+    /// \brief Given a loop, check if we can convert it to a hardware loop.
+    /// If so, then perform the conversion and return true.
+    bool convertToHardwareLoop(MachineLoop *L, bool &L0used, bool &L1used);
+
+    /// \brief Return true if the instruction is now dead.
+    bool isDead(const MachineInstr *MI,
+                SmallVectorImpl<MachineInstr *> &DeadPhis) const;
+
+    /// \brief Remove the instruction if it is now dead.
+    void removeIfDead(MachineInstr *MI);
+
+    /// \brief Make sure that the "bump" instruction executes before the
+    /// compare.  We need that for the IV fixup, so that the compare
+    /// instruction would not use a bumped value that has not yet been
+    /// defined.  If the instructions are out of order, try to reorder them.
+    bool orderBumpCompare(MachineInstr *BumpI, MachineInstr *CmpI);
+
+    /// \brief Return true if MO and MI pair is visited only once. If visited
+    /// more than once, this indicates there is recursion. In such a case,
+    /// return false.
+    bool isLoopFeeder(MachineLoop *L, MachineBasicBlock *A, MachineInstr *MI,
+                      const MachineOperand *MO,
+                      LoopFeederMap &LoopFeederPhi) const;
+
+    /// \brief Return true if the Phi may generate a value that may underflow,
+    /// or may wrap.
+    bool phiMayWrapOrUnderflow(MachineInstr *Phi, const MachineOperand *EndVal,
+                               MachineBasicBlock *MBB, MachineLoop *L,
+                               LoopFeederMap &LoopFeederPhi) const;
+
+    /// \brief Return true if the induction variable may underflow an unsigned
+    /// value in the first iteration.
+    bool loopCountMayWrapOrUnderFlow(const MachineOperand *InitVal,
+                                     const MachineOperand *EndVal,
+                                     MachineBasicBlock *MBB, MachineLoop *L,
+                                     LoopFeederMap &LoopFeederPhi) const;
+
+    /// \brief Check if the given operand has a compile-time known constant
+    /// value. Return true if yes, and false otherwise. When returning true, set
+    /// Val to the corresponding constant value.
+    bool checkForImmediate(const MachineOperand &MO, int64_t &Val) const;
+
+    /// \brief Check if the operand has a compile-time known constant value.
+    bool isImmediate(const MachineOperand &MO) const {
+      int64_t V;
+      return checkForImmediate(MO, V);
+    }
 
-    /// converToHardwareLoop - Given a loop, check if we can convert it to a
-    /// hardware loop.  If so, then perform the conversion and return true.
-    bool convertToHardwareLoop(MachineLoop *L);
+    /// \brief Return the immediate for the specified operand.
+    int64_t getImmediate(const MachineOperand &MO) const {
+      int64_t V;
+      if (!checkForImmediate(MO, V))
+        llvm_unreachable("Invalid operand");
+      return V;
+    }
 
+    /// \brief Reset the given machine operand to now refer to a new immediate
+    /// value.  Assumes that the operand was already referencing an immediate
+    /// value, either directly, or via a register.
+    void setImmediate(MachineOperand &MO, int64_t Val);
+
+    /// \brief Fix the data flow of the induction varible.
+    /// The desired flow is: phi ---> bump -+-> comparison-in-latch.
+    ///                                     |
+    ///                                     +-> back to phi
+    /// where "bump" is the increment of the induction variable:
+    ///   iv = iv + #const.
+    /// Due to some prior code transformations, the actual flow may look
+    /// like this:
+    ///   phi -+-> bump ---> back to phi
+    ///        |
+    ///        +-> comparison-in-latch (against upper_bound-bump),
+    /// i.e. the comparison that controls the loop execution may be using
+    /// the value of the induction variable from before the increment.
+    ///
+    /// Return true if the loop's flow is the desired one (i.e. it's
+    /// either been fixed, or no fixing was necessary).
+    /// Otherwise, return false.  This can happen if the induction variable
+    /// couldn't be identified, or if the value in the latch's comparison
+    /// cannot be adjusted to reflect the post-bump value.
+    bool fixupInductionVariable(MachineLoop *L);
+
+    /// \brief Given a loop, if it does not have a preheader, create one.
+    /// Return the block that is the preheader.
+    MachineBasicBlock *createPreheaderForLoop(MachineLoop *L);
   };
 
   char HexagonHardwareLoops::ID = 0;
+#ifndef NDEBUG
+  int HexagonHardwareLoops::Counter = 0;
+#endif
 
-
-  // CountValue class - Abstraction for a trip count of a loop. A
-  // smaller vesrsion of the MachineOperand class without the concerns
-  // of changing the operand representation.
+  /// \brief Abstraction for a trip count of a loop. A smaller version
+  /// of the MachineOperand class without the concerns of changing the
+  /// operand representation.
   class CountValue {
   public:
     enum CountValueType {
@@ -119,299 +292,694 @@ namespace {
   private:
     CountValueType Kind;
     union Values {
-      unsigned RegNum;
-      int64_t ImmVal;
-      Values(unsigned r) : RegNum(r) {}
-      Values(int64_t i) : ImmVal(i) {}
+      struct {
+        unsigned Reg;
+        unsigned Sub;
+      } R;
+      unsigned ImmVal;
     } Contents;
-    bool isNegative;
 
   public:
-    CountValue(unsigned r, bool neg) : Kind(CV_Register), Contents(r),
-                                       isNegative(neg) {}
-    explicit CountValue(int64_t i) : Kind(CV_Immediate), Contents(i),
-                                     isNegative(i < 0) {}
-    CountValueType getType() const { return Kind; }
+    explicit CountValue(CountValueType t, unsigned v, unsigned u = 0) {
+      Kind = t;
+      if (Kind == CV_Register) {
+        Contents.R.Reg = v;
+        Contents.R.Sub = u;
+      } else {
+        Contents.ImmVal = v;
+      }
+    }
     bool isReg() const { return Kind == CV_Register; }
     bool isImm() const { return Kind == CV_Immediate; }
-    bool isNeg() const { return isNegative; }
 
     unsigned getReg() const {
       assert(isReg() && "Wrong CountValue accessor");
-      return Contents.RegNum;
+      return Contents.R.Reg;
     }
-    void setReg(unsigned Val) {
-      Contents.RegNum = Val;
+    unsigned getSubReg() const {
+      assert(isReg() && "Wrong CountValue accessor");
+      return Contents.R.Sub;
     }
-    int64_t getImm() const {
+    unsigned getImm() const {
       assert(isImm() && "Wrong CountValue accessor");
-      if (isNegative) {
-        return -Contents.ImmVal;
-      }
       return Contents.ImmVal;
     }
-    void setImm(int64_t Val) {
-      Contents.ImmVal = Val;
-    }
 
-    void print(raw_ostream &OS, const TargetMachine *TM = 0) const {
-      if (isReg()) { OS << PrintReg(getReg()); }
-      if (isImm()) { OS << getImm(); }
+    void print(raw_ostream &OS, const TargetRegisterInfo *TRI = nullptr) const {
+      if (isReg()) { OS << PrintReg(Contents.R.Reg, TRI, Contents.R.Sub); }
+      if (isImm()) { OS << Contents.ImmVal; }
     }
   };
+} // end anonymous namespace
 
-  struct HexagonFixupHwLoops : public MachineFunctionPass {
-  public:
-    static char ID;     // Pass identification, replacement for typeid.
-
-    HexagonFixupHwLoops() : MachineFunctionPass(ID) {}
-
-    virtual bool runOnMachineFunction(MachineFunction &MF);
 
-    const char *getPassName() const { return "Hexagon Hardware Loop Fixup"; }
+INITIALIZE_PASS_BEGIN(HexagonHardwareLoops, "hwloops",
+                      "Hexagon Hardware Loops", false, false)
+INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(MachineDominatorTree)
+INITIALIZE_PASS_DEPENDENCY(MachineLoopInfo)
+INITIALIZE_PASS_END(HexagonHardwareLoops, "hwloops",
+                    "Hexagon Hardware Loops", false, false)
 
-    virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
-      AU.setPreservesCFG();
-      MachineFunctionPass::getAnalysisUsage(AU);
-    }
+FunctionPass *llvm::createHexagonHardwareLoops() {
+  return new HexagonHardwareLoops();
+}
 
-  private:
-    /// Maximum distance between the loop instr and the basic block.
-    /// Just an estimate.
-    static const unsigned MAX_LOOP_DISTANCE = 200;
+bool HexagonHardwareLoops::runOnMachineFunction(MachineFunction &MF) {
+  DEBUG(dbgs() << "********* Hexagon Hardware Loops *********\n");
 
-    /// fixupLoopInstrs - Check the offset between each loop instruction and
-    /// the loop basic block to determine if we can use the LOOP instruction
-    /// or if we need to set the LC/SA registers explicitly.
-    bool fixupLoopInstrs(MachineFunction &MF);
+  bool Changed = false;
 
-    /// convertLoopInstr - Add the instruction to set the LC and SA registers
-    /// explicitly.
-    void convertLoopInstr(MachineFunction &MF,
-                          MachineBasicBlock::iterator &MII,
-                          RegScavenger &RS);
+  MLI = &getAnalysis<MachineLoopInfo>();
+  MRI = &MF.getRegInfo();
+  MDT = &getAnalysis<MachineDominatorTree>();
+  TII = MF.getSubtarget<HexagonSubtarget>().getInstrInfo();
 
-  };
+  for (auto &L : *MLI)
+    if (!L->getParentLoop()) {
+      bool L0Used = false;
+      bool L1Used = false;
+      Changed |= convertToHardwareLoop(L, L0Used, L1Used);
+    }
 
-  char HexagonFixupHwLoops::ID = 0;
+  return Changed;
+}
 
-} // end anonymous namespace
+/// \brief Return the latch block if it's one of the exiting blocks. Otherwise,
+/// return the exiting block. Return 'null' when multiple exiting blocks are
+/// present.
+static MachineBasicBlock* getExitingBlock(MachineLoop *L) {
+  if (MachineBasicBlock *Latch = L->getLoopLatch()) {
+    if (L->isLoopExiting(Latch))
+      return Latch;
+    else
+      return L->getExitingBlock();
+  }
+  return nullptr;
+}
 
+bool HexagonHardwareLoops::findInductionRegister(MachineLoop *L,
+                                                 unsigned &Reg,
+                                                 int64_t &IVBump,
+                                                 MachineInstr *&IVOp
+                                                 ) const {
+  MachineBasicBlock *Header = L->getHeader();
+  MachineBasicBlock *Preheader = L->getLoopPreheader();
+  MachineBasicBlock *Latch = L->getLoopLatch();
+  MachineBasicBlock *ExitingBlock = getExitingBlock(L);
+  if (!Header || !Preheader || !Latch || !ExitingBlock)
+    return false;
 
-/// isHardwareLoop - Returns true if the instruction is a hardware loop
-/// instruction.
-static bool isHardwareLoop(const MachineInstr *MI) {
-  return MI->getOpcode() == Hexagon::LOOP0_r ||
-    MI->getOpcode() == Hexagon::LOOP0_i;
-}
+  // This pair represents an induction register together with an immediate
+  // value that will be added to it in each loop iteration.
+  typedef std::pair<unsigned,int64_t> RegisterBump;
 
-/// isCompareEquals - Returns true if the instruction is a compare equals
-/// instruction with an immediate operand.
-static bool isCompareEqualsImm(const MachineInstr *MI) {
-  return MI->getOpcode() == Hexagon::CMPEQri;
-}
+  // Mapping:  R.next -> (R, bump), where R, R.next and bump are derived
+  // from an induction operation
+  //   R.next = R + bump
+  // where bump is an immediate value.
+  typedef std::map<unsigned,RegisterBump> InductionMap;
 
+  InductionMap IndMap;
 
-/// createHexagonHardwareLoops - Factory for creating
-/// the hardware loop phase.
-FunctionPass *llvm::createHexagonHardwareLoops() {
-  return new HexagonHardwareLoops();
-}
+  typedef MachineBasicBlock::instr_iterator instr_iterator;
+  for (instr_iterator I = Header->instr_begin(), E = Header->instr_end();
+       I != E && I->isPHI(); ++I) {
+    MachineInstr *Phi = &*I;
+
+    // Have a PHI instruction.  Get the operand that corresponds to the
+    // latch block, and see if is a result of an addition of form "reg+imm",
+    // where the "reg" is defined by the PHI node we are looking at.
+    for (unsigned i = 1, n = Phi->getNumOperands(); i < n; i += 2) {
+      if (Phi->getOperand(i+1).getMBB() != Latch)
+        continue;
+
+      unsigned PhiOpReg = Phi->getOperand(i).getReg();
+      MachineInstr *DI = MRI->getVRegDef(PhiOpReg);
+      unsigned UpdOpc = DI->getOpcode();
+      bool isAdd = (UpdOpc == Hexagon::A2_addi || UpdOpc == Hexagon::A2_addp);
+
+      if (isAdd) {
+        // If the register operand to the add is the PHI we're looking at, this
+        // meets the induction pattern.
+        unsigned IndReg = DI->getOperand(1).getReg();
+        MachineOperand &Opnd2 = DI->getOperand(2);
+        int64_t V;
+        if (MRI->getVRegDef(IndReg) == Phi && checkForImmediate(Opnd2, V)) {
+          unsigned UpdReg = DI->getOperand(0).getReg();
+          IndMap.insert(std::make_pair(UpdReg, std::make_pair(IndReg, V)));
+        }
+      }
+    }  // for (i)
+  }  // for (instr)
 
+  SmallVector<MachineOperand,2> Cond;
+  MachineBasicBlock *TB = nullptr, *FB = nullptr;
+  bool NotAnalyzed = TII->AnalyzeBranch(*ExitingBlock, TB, FB, Cond, false);
+  if (NotAnalyzed)
+    return false;
 
-bool HexagonHardwareLoops::runOnMachineFunction(MachineFunction &MF) {
-  DEBUG(dbgs() << "********* Hexagon Hardware Loops *********\n");
+  unsigned PredR, PredPos, PredRegFlags;
+  if (!TII->getPredReg(Cond, PredR, PredPos, PredRegFlags))
+    return false;
 
-  bool Changed = false;
+  MachineInstr *PredI = MRI->getVRegDef(PredR);
+  if (!PredI->isCompare())
+    return false;
 
-  // get the loop information
-  MLI = &getAnalysis<MachineLoopInfo>();
-  // get the register information
-  MRI = &MF.getRegInfo();
-  // the target specific instructio info.
-  TII = MF.getTarget().getInstrInfo();
+  unsigned CmpReg1 = 0, CmpReg2 = 0;
+  int CmpImm = 0, CmpMask = 0;
+  bool CmpAnalyzed = TII->analyzeCompare(PredI, CmpReg1, CmpReg2,
+                                         CmpMask, CmpImm);
+  // Fail if the compare was not analyzed, or it's not comparing a register
+  // with an immediate value.  Not checking the mask here, since we handle
+  // the individual compare opcodes (including A4_cmpb*) later on.
+  if (!CmpAnalyzed)
+    return false;
 
-  for (MachineLoopInfo::iterator I = MLI->begin(), E = MLI->end();
-       I != E; ++I) {
-    MachineLoop *L = *I;
-    if (!L->getParentLoop()) {
-      Changed |= convertToHardwareLoop(L);
+  // Exactly one of the input registers to the comparison should be among
+  // the induction registers.
+  InductionMap::iterator IndMapEnd = IndMap.end();
+  InductionMap::iterator F = IndMapEnd;
+  if (CmpReg1 != 0) {
+    InductionMap::iterator F1 = IndMap.find(CmpReg1);
+    if (F1 != IndMapEnd)
+      F = F1;
+  }
+  if (CmpReg2 != 0) {
+    InductionMap::iterator F2 = IndMap.find(CmpReg2);
+    if (F2 != IndMapEnd) {
+      if (F != IndMapEnd)
+        return false;
+      F = F2;
     }
   }
+  if (F == IndMapEnd)
+    return false;
 
-  return Changed;
+  Reg = F->second.first;
+  IVBump = F->second.second;
+  IVOp = MRI->getVRegDef(F->first);
+  return true;
 }
 
-/// getCanonicalInductionVariable - Check to see if the loop has a canonical
-/// induction variable. We check for a simple recurrence pattern - an
-/// integer recurrence that decrements by one each time through the loop and
-/// ends at zero.  If so, return the phi node that corresponds to it.
-///
-/// Based upon the similar code in LoopInfo except this code is specific to
-/// the machine.
-/// This method assumes that the IndVarSimplify pass has been run by 'opt'.
+// Return the comparison kind for the specified opcode.
+HexagonHardwareLoops::Comparison::Kind
+HexagonHardwareLoops::getComparisonKind(unsigned CondOpc,
+                                        MachineOperand *InitialValue,
+                                        const MachineOperand *EndValue,
+                                        int64_t IVBump) const {
+  Comparison::Kind Cmp = (Comparison::Kind)0;
+  switch (CondOpc) {
+  case Hexagon::C2_cmpeqi:
+  case Hexagon::C2_cmpeq:
+  case Hexagon::C2_cmpeqp:
+    Cmp = Comparison::EQ;
+    break;
+  case Hexagon::C4_cmpneq:
+  case Hexagon::C4_cmpneqi:
+    Cmp = Comparison::NE;
+    break;
+  case Hexagon::C4_cmplte:
+    Cmp = Comparison::LEs;
+    break;
+  case Hexagon::C4_cmplteu:
+    Cmp = Comparison::LEu;
+    break;
+  case Hexagon::C2_cmpgtui:
+  case Hexagon::C2_cmpgtu:
+  case Hexagon::C2_cmpgtup:
+    Cmp = Comparison::GTu;
+    break;
+  case Hexagon::C2_cmpgti:
+  case Hexagon::C2_cmpgt:
+  case Hexagon::C2_cmpgtp:
+    Cmp = Comparison::GTs;
+    break;
+  default:
+    return (Comparison::Kind)0;
+  }
+  return Cmp;
+}
+
+/// \brief Analyze the statements in a loop to determine if the loop has
+/// a computable trip count and, if so, return a value that represents
+/// the trip count expression.
 ///
-const MachineInstr
-*HexagonHardwareLoops::getCanonicalInductionVariable(MachineLoop *L) const {
+/// This function iterates over the phi nodes in the loop to check for
+/// induction variable patterns that are used in the calculation for
+/// the number of time the loop is executed.
+CountValue *HexagonHardwareLoops::getLoopTripCount(MachineLoop *L,
+    SmallVectorImpl<MachineInstr *> &OldInsts) {
   MachineBasicBlock *TopMBB = L->getTopBlock();
   MachineBasicBlock::pred_iterator PI = TopMBB->pred_begin();
   assert(PI != TopMBB->pred_end() &&
          "Loop must have more than one incoming edge!");
   MachineBasicBlock *Backedge = *PI++;
-  if (PI == TopMBB->pred_end()) return 0;  // dead loop
+  if (PI == TopMBB->pred_end())  // dead loop?
+    return nullptr;
   MachineBasicBlock *Incoming = *PI++;
-  if (PI != TopMBB->pred_end()) return 0;  // multiple backedges?
+  if (PI != TopMBB->pred_end())  // multiple backedges?
+    return nullptr;
 
-  // make sure there is one incoming and one backedge and determine which
+  // Make sure there is one incoming and one backedge and determine which
   // is which.
   if (L->contains(Incoming)) {
     if (L->contains(Backedge))
-      return 0;
+      return nullptr;
     std::swap(Incoming, Backedge);
   } else if (!L->contains(Backedge))
-    return 0;
+    return nullptr;
+
+  // Look for the cmp instruction to determine if we can get a useful trip
+  // count.  The trip count can be either a register or an immediate.  The
+  // location of the value depends upon the type (reg or imm).
+  MachineBasicBlock *ExitingBlock = getExitingBlock(L);
+  if (!ExitingBlock)
+    return nullptr;
+
+  unsigned IVReg = 0;
+  int64_t IVBump = 0;
+  MachineInstr *IVOp;
+  bool FoundIV = findInductionRegister(L, IVReg, IVBump, IVOp);
+  if (!FoundIV)
+    return nullptr;
 
-  // Loop over all of the PHI nodes, looking for a canonical induction variable:
-  //   - The PHI node is "reg1 = PHI reg2, BB1, reg3, BB2".
-  //   - The recurrence comes from the backedge.
-  //   - the definition is an induction operatio.n
-  for (MachineBasicBlock::iterator I = TopMBB->begin(), E = TopMBB->end();
-       I != E && I->isPHI(); ++I) {
-    const MachineInstr *MPhi = &*I;
-    unsigned DefReg = MPhi->getOperand(0).getReg();
-    for (unsigned i = 1; i != MPhi->getNumOperands(); i += 2) {
-      // Check each operand for the value from the backedge.
-      MachineBasicBlock *MBB = MPhi->getOperand(i+1).getMBB();
-      if (L->contains(MBB)) { // operands comes from the backedge
-        // Check if the definition is an induction operation.
-        const MachineInstr *DI = MRI->getVRegDef(MPhi->getOperand(i).getReg());
-        if (isInductionOperation(DI, DefReg)) {
-          return MPhi;
-        }
-      }
+  MachineBasicBlock *Preheader = L->getLoopPreheader();
+
+  MachineOperand *InitialValue = nullptr;
+  MachineInstr *IV_Phi = MRI->getVRegDef(IVReg);
+  MachineBasicBlock *Latch = L->getLoopLatch();
+  for (unsigned i = 1, n = IV_Phi->getNumOperands(); i < n; i += 2) {
+    MachineBasicBlock *MBB = IV_Phi->getOperand(i+1).getMBB();
+    if (MBB == Preheader)
+      InitialValue = &IV_Phi->getOperand(i);
+    else if (MBB == Latch)
+      IVReg = IV_Phi->getOperand(i).getReg();  // Want IV reg after bump.
+  }
+  if (!InitialValue)
+    return nullptr;
+
+  SmallVector<MachineOperand,2> Cond;
+  MachineBasicBlock *TB = nullptr, *FB = nullptr;
+  bool NotAnalyzed = TII->AnalyzeBranch(*ExitingBlock, TB, FB, Cond, false);
+  if (NotAnalyzed)
+    return nullptr;
+
+  MachineBasicBlock *Header = L->getHeader();
+  // TB must be non-null.  If FB is also non-null, one of them must be
+  // the header.  Otherwise, branch to TB could be exiting the loop, and
+  // the fall through can go to the header.
+  assert (TB && "Exit block without a branch?");
+  if (ExitingBlock != Latch && (TB == Latch || FB == Latch)) {
+    MachineBasicBlock *LTB = 0, *LFB = 0;
+    SmallVector<MachineOperand,2> LCond;
+    bool NotAnalyzed = TII->AnalyzeBranch(*Latch, LTB, LFB, LCond, false);
+    if (NotAnalyzed)
+      return nullptr;
+    if (TB == Latch)
+      TB = (LTB == Header) ? LTB : LFB;
+    else
+      FB = (LTB == Header) ? LTB: LFB;
+  }
+  assert ((!FB || TB == Header || FB == Header) && "Branches not to header?");
+  if (!TB || (FB && TB != Header && FB != Header))
+    return nullptr;
+
+  // Branches of form "if (!P) ..." cause HexagonInstrInfo::AnalyzeBranch
+  // to put imm(0), followed by P in the vector Cond.
+  // If TB is not the header, it means that the "not-taken" path must lead
+  // to the header.
+  bool Negated = TII->predOpcodeHasNot(Cond) ^ (TB != Header);
+  unsigned PredReg, PredPos, PredRegFlags;
+  if (!TII->getPredReg(Cond, PredReg, PredPos, PredRegFlags))
+    return nullptr;
+  MachineInstr *CondI = MRI->getVRegDef(PredReg);
+  unsigned CondOpc = CondI->getOpcode();
+
+  unsigned CmpReg1 = 0, CmpReg2 = 0;
+  int Mask = 0, ImmValue = 0;
+  bool AnalyzedCmp = TII->analyzeCompare(CondI, CmpReg1, CmpReg2,
+                                         Mask, ImmValue);
+  if (!AnalyzedCmp)
+    return nullptr;
+
+  // The comparison operator type determines how we compute the loop
+  // trip count.
+  OldInsts.push_back(CondI);
+  OldInsts.push_back(IVOp);
+
+  // Sadly, the following code gets information based on the position
+  // of the operands in the compare instruction.  This has to be done
+  // this way, because the comparisons check for a specific relationship
+  // between the operands (e.g. is-less-than), rather than to find out
+  // what relationship the operands are in (as on PPC).
+  Comparison::Kind Cmp;
+  bool isSwapped = false;
+  const MachineOperand &Op1 = CondI->getOperand(1);
+  const MachineOperand &Op2 = CondI->getOperand(2);
+  const MachineOperand *EndValue = nullptr;
+
+  if (Op1.isReg()) {
+    if (Op2.isImm() || Op1.getReg() == IVReg)
+      EndValue = &Op2;
+    else {
+      EndValue = &Op1;
+      isSwapped = true;
     }
   }
-  return 0;
+
+  if (!EndValue)
+    return nullptr;
+
+  Cmp = getComparisonKind(CondOpc, InitialValue, EndValue, IVBump);
+  if (!Cmp)
+    return nullptr;
+  if (Negated)
+    Cmp = Comparison::getNegatedComparison(Cmp);
+  if (isSwapped)
+    Cmp = Comparison::getSwappedComparison(Cmp);
+
+  if (InitialValue->isReg()) {
+    unsigned R = InitialValue->getReg();
+    MachineBasicBlock *DefBB = MRI->getVRegDef(R)->getParent();
+    if (!MDT->properlyDominates(DefBB, Header))
+      return nullptr;
+    OldInsts.push_back(MRI->getVRegDef(R));
+  }
+  if (EndValue->isReg()) {
+    unsigned R = EndValue->getReg();
+    MachineBasicBlock *DefBB = MRI->getVRegDef(R)->getParent();
+    if (!MDT->properlyDominates(DefBB, Header))
+      return nullptr;
+    OldInsts.push_back(MRI->getVRegDef(R));
+  }
+
+  return computeCount(L, InitialValue, EndValue, IVReg, IVBump, Cmp);
 }
 
-/// getTripCount - Return a loop-invariant LLVM value indicating the
-/// number of times the loop will be executed.  The trip count can
-/// be either a register or a constant value.  If the trip-count
-/// cannot be determined, this returns null.
-///
-/// We find the trip count from the phi instruction that defines the
-/// induction variable.  We follow the links to the CMP instruction
-/// to get the trip count.
-///
-/// Based upon getTripCount in LoopInfo.
-///
-CountValue *HexagonHardwareLoops::getTripCount(MachineLoop *L) const {
-  // Check that the loop has a induction variable.
-  const MachineInstr *IV_Inst = getCanonicalInductionVariable(L);
-  if (IV_Inst == 0) return 0;
-
-  // Canonical loops will end with a 'cmpeq_ri IV, Imm',
-  //  if Imm is 0, get the count from the PHI opnd
-  //  if Imm is -M, than M is the count
-  //  Otherwise, Imm is the count
-  const MachineOperand *IV_Opnd;
-  const MachineOperand *InitialValue;
-  if (!L->contains(IV_Inst->getOperand(2).getMBB())) {
-    InitialValue = &IV_Inst->getOperand(1);
-    IV_Opnd = &IV_Inst->getOperand(3);
+/// \brief Helper function that returns the expression that represents the
+/// number of times a loop iterates.  The function takes the operands that
+/// represent the loop start value, loop end value, and induction value.
+/// Based upon these operands, the function attempts to compute the trip count.
+CountValue *HexagonHardwareLoops::computeCount(MachineLoop *Loop,
+                                               const MachineOperand *Start,
+                                               const MachineOperand *End,
+                                               unsigned IVReg,
+                                               int64_t IVBump,
+                                               Comparison::Kind Cmp) const {
+  // Cannot handle comparison EQ, i.e. while (A == B).
+  if (Cmp == Comparison::EQ)
+    return nullptr;
+
+  // Check if either the start or end values are an assignment of an immediate.
+  // If so, use the immediate value rather than the register.
+  if (Start->isReg()) {
+    const MachineInstr *StartValInstr = MRI->getVRegDef(Start->getReg());
+    if (StartValInstr && (StartValInstr->getOpcode() == Hexagon::A2_tfrsi ||
+                          StartValInstr->getOpcode() == Hexagon::A2_tfrpi))
+      Start = &StartValInstr->getOperand(1);
+  }
+  if (End->isReg()) {
+    const MachineInstr *EndValInstr = MRI->getVRegDef(End->getReg());
+    if (EndValInstr && (EndValInstr->getOpcode() == Hexagon::A2_tfrsi ||
+                        EndValInstr->getOpcode() == Hexagon::A2_tfrpi))
+      End = &EndValInstr->getOperand(1);
+  }
+
+  if (!Start->isReg() && !Start->isImm())
+    return nullptr;
+  if (!End->isReg() && !End->isImm())
+    return nullptr;
+
+  bool CmpLess =     Cmp & Comparison::L;
+  bool CmpGreater =  Cmp & Comparison::G;
+  bool CmpHasEqual = Cmp & Comparison::EQ;
+
+  // Avoid certain wrap-arounds.  This doesn't detect all wrap-arounds.
+  if (CmpLess && IVBump < 0)
+    // Loop going while iv is "less" with the iv value going down.  Must wrap.
+    return nullptr;
+
+  if (CmpGreater && IVBump > 0)
+    // Loop going while iv is "greater" with the iv value going up.  Must wrap.
+    return nullptr;
+
+  // Phis that may feed into the loop.
+  LoopFeederMap LoopFeederPhi;
+
+  // Check if the initial value may be zero and can be decremented in the first
+  // iteration. If the value is zero, the endloop instruction will not decrement
+  // the loop counter, so we shouldn't generate a hardware loop in this case.
+  if (loopCountMayWrapOrUnderFlow(Start, End, Loop->getLoopPreheader(), Loop,
+                                  LoopFeederPhi))
+      return nullptr;
+
+  if (Start->isImm() && End->isImm()) {
+    // Both, start and end are immediates.
+    int64_t StartV = Start->getImm();
+    int64_t EndV = End->getImm();
+    int64_t Dist = EndV - StartV;
+    if (Dist == 0)
+      return nullptr;
+
+    bool Exact = (Dist % IVBump) == 0;
+
+    if (Cmp == Comparison::NE) {
+      if (!Exact)
+        return nullptr;
+      if ((Dist < 0) ^ (IVBump < 0))
+        return nullptr;
+    }
+
+    // For comparisons that include the final value (i.e. include equality
+    // with the final value), we need to increase the distance by 1.
+    if (CmpHasEqual)
+      Dist = Dist > 0 ? Dist+1 : Dist-1;
+
+    // For the loop to iterate, CmpLess should imply Dist > 0.  Similarly,
+    // CmpGreater should imply Dist < 0.  These conditions could actually
+    // fail, for example, in unreachable code (which may still appear to be
+    // reachable in the CFG).
+    if ((CmpLess && Dist < 0) || (CmpGreater && Dist > 0))
+      return nullptr;
+
+    // "Normalized" distance, i.e. with the bump set to +-1.
+    int64_t Dist1 = (IVBump > 0) ? (Dist +  (IVBump - 1)) / IVBump
+                                 : (-Dist + (-IVBump - 1)) / (-IVBump);
+    assert (Dist1 > 0 && "Fishy thing.  Both operands have the same sign.");
+
+    uint64_t Count = Dist1;
+
+    if (Count > 0xFFFFFFFFULL)
+      return nullptr;
+
+    return new CountValue(CountValue::CV_Immediate, Count);
+  }
+
+  // A general case: Start and End are some values, but the actual
+  // iteration count may not be available.  If it is not, insert
+  // a computation of it into the preheader.
+
+  // If the induction variable bump is not a power of 2, quit.
+  // Othwerise we'd need a general integer division.
+  if (!isPowerOf2_64(std::abs(IVBump)))
+    return nullptr;
+
+  MachineBasicBlock *PH = Loop->getLoopPreheader();
+  assert (PH && "Should have a preheader by now");
+  MachineBasicBlock::iterator InsertPos = PH->getFirstTerminator();
+  DebugLoc DL;
+  if (InsertPos != PH->end())
+    DL = InsertPos->getDebugLoc();
+
+  // If Start is an immediate and End is a register, the trip count
+  // will be "reg - imm".  Hexagon's "subtract immediate" instruction
+  // is actually "reg + -imm".
+
+  // If the loop IV is going downwards, i.e. if the bump is negative,
+  // then the iteration count (computed as End-Start) will need to be
+  // negated.  To avoid the negation, just swap Start and End.
+  if (IVBump < 0) {
+    std::swap(Start, End);
+    IVBump = -IVBump;
+  }
+  // Cmp may now have a wrong direction, e.g.  LEs may now be GEs.
+  // Signedness, and "including equality" are preserved.
+
+  bool RegToImm = Start->isReg() && End->isImm(); // for (reg..imm)
+  bool RegToReg = Start->isReg() && End->isReg(); // for (reg..reg)
+
+  int64_t StartV = 0, EndV = 0;
+  if (Start->isImm())
+    StartV = Start->getImm();
+  if (End->isImm())
+    EndV = End->getImm();
+
+  int64_t AdjV = 0;
+  // To compute the iteration count, we would need this computation:
+  //   Count = (End - Start + (IVBump-1)) / IVBump
+  // or, when CmpHasEqual:
+  //   Count = (End - Start + (IVBump-1)+1) / IVBump
+  // The "IVBump-1" part is the adjustment (AdjV).  We can avoid
+  // generating an instruction specifically to add it if we can adjust
+  // the immediate values for Start or End.
+
+  if (CmpHasEqual) {
+    // Need to add 1 to the total iteration count.
+    if (Start->isImm())
+      StartV--;
+    else if (End->isImm())
+      EndV++;
+    else
+      AdjV += 1;
+  }
+
+  if (Cmp != Comparison::NE) {
+    if (Start->isImm())
+      StartV -= (IVBump-1);
+    else if (End->isImm())
+      EndV += (IVBump-1);
+    else
+      AdjV += (IVBump-1);
+  }
+
+  unsigned R = 0, SR = 0;
+  if (Start->isReg()) {
+    R = Start->getReg();
+    SR = Start->getSubReg();
   } else {
-    InitialValue = &IV_Inst->getOperand(3);
-    IV_Opnd = &IV_Inst->getOperand(1);
-  }
-
-  // Look for the cmp instruction to determine if we
-  // can get a useful trip count.  The trip count can
-  // be either a register or an immediate.  The location
-  // of the value depends upon the type (reg or imm).
-  for (MachineRegisterInfo::reg_iterator
-       RI = MRI->reg_begin(IV_Opnd->getReg()), RE = MRI->reg_end();
-       RI != RE; ++RI) {
-    IV_Opnd = &RI.getOperand();
-    const MachineInstr *MI = IV_Opnd->getParent();
-    if (L->contains(MI) && isCompareEqualsImm(MI)) {
-      const MachineOperand &MO = MI->getOperand(2);
-      assert(MO.isImm() && "IV Cmp Operand should be 0");
-      int64_t ImmVal = MO.getImm();
-
-      const MachineInstr *IV_DefInstr = MRI->getVRegDef(IV_Opnd->getReg());
-      assert(L->contains(IV_DefInstr->getParent()) &&
-             "IV definition should occurs in loop");
-      int64_t iv_value = IV_DefInstr->getOperand(2).getImm();
-
-      if (ImmVal == 0) {
-        // Make sure the induction variable changes by one on each iteration.
-        if (iv_value != 1 && iv_value != -1) {
-          return 0;
-        }
-        return new CountValue(InitialValue->getReg(), iv_value > 0);
+    R = End->getReg();
+    SR = End->getSubReg();
+  }
+  const TargetRegisterClass *RC = MRI->getRegClass(R);
+  // Hardware loops cannot handle 64-bit registers.  If it's a double
+  // register, it has to have a subregister.
+  if (!SR && RC == &Hexagon::DoubleRegsRegClass)
+    return nullptr;
+  const TargetRegisterClass *IntRC = &Hexagon::IntRegsRegClass;
+
+  // Compute DistR (register with the distance between Start and End).
+  unsigned DistR, DistSR;
+
+  // Avoid special case, where the start value is an imm(0).
+  if (Start->isImm() && StartV == 0) {
+    DistR = End->getReg();
+    DistSR = End->getSubReg();
+  } else {
+    const MCInstrDesc &SubD = RegToReg ? TII->get(Hexagon::A2_sub) :
+                              (RegToImm ? TII->get(Hexagon::A2_subri) :
+                                          TII->get(Hexagon::A2_addi));
+    if (RegToReg || RegToImm) {
+      unsigned SubR = MRI->createVirtualRegister(IntRC);
+      MachineInstrBuilder SubIB =
+        BuildMI(*PH, InsertPos, DL, SubD, SubR);
+
+      if (RegToReg)
+        SubIB.addReg(End->getReg(), 0, End->getSubReg())
+          .addReg(Start->getReg(), 0, Start->getSubReg());
+      else
+        SubIB.addImm(EndV)
+          .addReg(Start->getReg(), 0, Start->getSubReg());
+      DistR = SubR;
+    } else {
+      // If the loop has been unrolled, we should use the original loop count
+      // instead of recalculating the value. This will avoid additional
+      // 'Add' instruction.
+      const MachineInstr *EndValInstr = MRI->getVRegDef(End->getReg());
+      if (EndValInstr->getOpcode() == Hexagon::A2_addi &&
+          EndValInstr->getOperand(2).getImm() == StartV) {
+        DistR = EndValInstr->getOperand(1).getReg();
       } else {
-        assert(InitialValue->isReg() && "Expecting register for init value");
-        const MachineInstr *DefInstr = MRI->getVRegDef(InitialValue->getReg());
-        if (DefInstr && DefInstr->getOpcode() == Hexagon::TFRI) {
-          int64_t count = ImmVal - DefInstr->getOperand(1).getImm();
-          if ((count % iv_value) != 0) {
-            return 0;
-          }
-          return new CountValue(count/iv_value);
-        }
+        unsigned SubR = MRI->createVirtualRegister(IntRC);
+        MachineInstrBuilder SubIB =
+          BuildMI(*PH, InsertPos, DL, SubD, SubR);
+        SubIB.addReg(End->getReg(), 0, End->getSubReg())
+             .addImm(-StartV);
+        DistR = SubR;
       }
     }
+    DistSR = 0;
   }
-  return 0;
-}
 
-/// isInductionOperation - return true if the operation is matches the
-/// pattern that defines an induction variable:
-///    add iv, c
-///
-bool
-HexagonHardwareLoops::isInductionOperation(const MachineInstr *MI,
-                                           unsigned IVReg) const {
-  return (MI->getOpcode() ==
-          Hexagon::ADD_ri && MI->getOperand(1).getReg() == IVReg);
-}
+  // From DistR, compute AdjR (register with the adjusted distance).
+  unsigned AdjR, AdjSR;
 
-/// isInvalidOperation - Return true if the operation is invalid within
-/// hardware loop.
-bool
-HexagonHardwareLoops::isInvalidLoopOperation(const MachineInstr *MI) const {
+  if (AdjV == 0) {
+    AdjR = DistR;
+    AdjSR = DistSR;
+  } else {
+    // Generate CountR = ADD DistR, AdjVal
+    unsigned AddR = MRI->createVirtualRegister(IntRC);
+    MCInstrDesc const &AddD = TII->get(Hexagon::A2_addi);
+    BuildMI(*PH, InsertPos, DL, AddD, AddR)
+      .addReg(DistR, 0, DistSR)
+      .addImm(AdjV);
+
+    AdjR = AddR;
+    AdjSR = 0;
+  }
 
-  // call is not allowed because the callee may use a hardware loop
-  if (MI->getDesc().isCall()) {
-    return true;
+  // From AdjR, compute CountR (register with the final count).
+  unsigned CountR, CountSR;
+
+  if (IVBump == 1) {
+    CountR = AdjR;
+    CountSR = AdjSR;
+  } else {
+    // The IV bump is a power of two. Log_2(IV bump) is the shift amount.
+    unsigned Shift = Log2_32(IVBump);
+
+    // Generate NormR = LSR DistR, Shift.
+    unsigned LsrR = MRI->createVirtualRegister(IntRC);
+    const MCInstrDesc &LsrD = TII->get(Hexagon::S2_lsr_i_r);
+    BuildMI(*PH, InsertPos, DL, LsrD, LsrR)
+      .addReg(AdjR, 0, AdjSR)
+      .addImm(Shift);
+
+    CountR = LsrR;
+    CountSR = 0;
   }
-  // do not allow nested hardware loops
-  if (isHardwareLoop(MI)) {
+
+  return new CountValue(CountValue::CV_Register, CountR, CountSR);
+}
+
+/// \brief Return true if the operation is invalid within hardware loop.
+bool HexagonHardwareLoops::isInvalidLoopOperation(const MachineInstr *MI,
+                                                  bool IsInnerHWLoop) const {
+
+  // Call is not allowed because the callee may use a hardware loop except for
+  // the case when the call never returns.
+  if (MI->getDesc().isCall() && MI->getOpcode() != Hexagon::CALLv3nr)
     return true;
-  }
-  // check if the instruction defines a hardware loop register
+
+  // Check if the instruction defines a hardware loop register.
   for (unsigned i = 0, e = MI->getNumOperands(); i != e; ++i) {
     const MachineOperand &MO = MI->getOperand(i);
-    if (MO.isReg() && MO.isDef() &&
-        (MO.getReg() == Hexagon::LC0 || MO.getReg() == Hexagon::LC1 ||
-         MO.getReg() == Hexagon::SA0 || MO.getReg() == Hexagon::SA0)) {
+    if (!MO.isReg() || !MO.isDef())
+      continue;
+    unsigned R = MO.getReg();
+    if (IsInnerHWLoop && (R == Hexagon::LC0 || R == Hexagon::SA0 ||
+                          R == Hexagon::LC1 || R == Hexagon::SA1))
+      return true;
+    if (!IsInnerHWLoop && (R == Hexagon::LC1 || R == Hexagon::SA1))
       return true;
-    }
   }
   return false;
 }
 
-/// containsInvalidInstruction - Return true if the loop contains
-/// an instruction that inhibits the use of the hardware loop function.
-///
-bool HexagonHardwareLoops::containsInvalidInstruction(MachineLoop *L) const {
-  const std::vector<MachineBasicBlock*> Blocks = L->getBlocks();
+/// \brief Return true if the loop contains an instruction that inhibits
+/// the use of the hardware loop instruction.
+bool HexagonHardwareLoops::containsInvalidInstruction(MachineLoop *L,
+    bool IsInnerHWLoop) const {
+  const std::vector<MachineBasicBlock *> &Blocks = L->getBlocks();
+  DEBUG(dbgs() << "\nhw_loop head, BB#" << Blocks[0]->getNumber(););
   for (unsigned i = 0, e = Blocks.size(); i != e; ++i) {
     MachineBasicBlock *MBB = Blocks[i];
     for (MachineBasicBlock::iterator
            MII = MBB->begin(), E = MBB->end(); MII != E; ++MII) {
       const MachineInstr *MI = &*MII;
-      if (isInvalidLoopOperation(MI)) {
+      if (isInvalidLoopOperation(MI, IsInnerHWLoop)) {
+        DEBUG(dbgs()<< "\nCannot convert to hw_loop due to:"; MI->dump(););
         return true;
       }
     }
@@ -419,125 +987,272 @@ bool HexagonHardwareLoops::containsInvalidInstruction(MachineLoop *L) const {
   return false;
 }
 
-/// converToHardwareLoop - check if the loop is a candidate for
-/// converting to a hardware loop.  If so, then perform the
-/// transformation.
+/// \brief Returns true if the instruction is dead.  This was essentially
+/// copied from DeadMachineInstructionElim::isDead, but with special cases
+/// for inline asm, physical registers and instructions with side effects
+/// removed.
+bool HexagonHardwareLoops::isDead(const MachineInstr *MI,
+                              SmallVectorImpl<MachineInstr *> &DeadPhis) const {
+  // Examine each operand.
+  for (unsigned i = 0, e = MI->getNumOperands(); i != e; ++i) {
+    const MachineOperand &MO = MI->getOperand(i);
+    if (!MO.isReg() || !MO.isDef())
+      continue;
+
+    unsigned Reg = MO.getReg();
+    if (MRI->use_nodbg_empty(Reg))
+      continue;
+
+    typedef MachineRegisterInfo::use_nodbg_iterator use_nodbg_iterator;
+
+    // This instruction has users, but if the only user is the phi node for the
+    // parent block, and the only use of that phi node is this instruction, then
+    // this instruction is dead: both it (and the phi node) can be removed.
+    use_nodbg_iterator I = MRI->use_nodbg_begin(Reg);
+    use_nodbg_iterator End = MRI->use_nodbg_end();
+    if (std::next(I) != End || !I->getParent()->isPHI())
+      return false;
+
+    MachineInstr *OnePhi = I->getParent();
+    for (unsigned j = 0, f = OnePhi->getNumOperands(); j != f; ++j) {
+      const MachineOperand &OPO = OnePhi->getOperand(j);
+      if (!OPO.isReg() || !OPO.isDef())
+        continue;
+
+      unsigned OPReg = OPO.getReg();
+      use_nodbg_iterator nextJ;
+      for (use_nodbg_iterator J = MRI->use_nodbg_begin(OPReg);
+           J != End; J = nextJ) {
+        nextJ = std::next(J);
+        MachineOperand &Use = *J;
+        MachineInstr *UseMI = Use.getParent();
+
+        // If the phi node has a user that is not MI, bail.
+        if (MI != UseMI)
+          return false;
+      }
+    }
+    DeadPhis.push_back(OnePhi);
+  }
+
+  // If there are no defs with uses, the instruction is dead.
+  return true;
+}
+
+void HexagonHardwareLoops::removeIfDead(MachineInstr *MI) {
+  // This procedure was essentially copied from DeadMachineInstructionElim.
+
+  SmallVector<MachineInstr*, 1> DeadPhis;
+  if (isDead(MI, DeadPhis)) {
+    DEBUG(dbgs() << "HW looping will remove: " << *MI);
+
+    // It is possible that some DBG_VALUE instructions refer to this
+    // instruction.  Examine each def operand for such references;
+    // if found, mark the DBG_VALUE as undef (but don't delete it).
+    for (unsigned i = 0, e = MI->getNumOperands(); i != e; ++i) {
+      const MachineOperand &MO = MI->getOperand(i);
+      if (!MO.isReg() || !MO.isDef())
+        continue;
+      unsigned Reg = MO.getReg();
+      MachineRegisterInfo::use_iterator nextI;
+      for (MachineRegisterInfo::use_iterator I = MRI->use_begin(Reg),
+           E = MRI->use_end(); I != E; I = nextI) {
+        nextI = std::next(I);  // I is invalidated by the setReg
+        MachineOperand &Use = *I;
+        MachineInstr *UseMI = I->getParent();
+        if (UseMI == MI)
+          continue;
+        if (Use.isDebug())
+          UseMI->getOperand(0).setReg(0U);
+      }
+    }
+
+    MI->eraseFromParent();
+    for (unsigned i = 0; i < DeadPhis.size(); ++i)
+      DeadPhis[i]->eraseFromParent();
+  }
+}
+
+/// \brief Check if the loop is a candidate for converting to a hardware
+/// loop.  If so, then perform the transformation.
 ///
-/// This function works on innermost loops first.  A loop can
-/// be converted if it is a counting loop; either a register
-/// value or an immediate.
+/// This function works on innermost loops first.  A loop can be converted
+/// if it is a counting loop; either a register value or an immediate.
 ///
-/// The code makes several assumptions about the representation
-/// of the loop in llvm.
-bool HexagonHardwareLoops::convertToHardwareLoop(MachineLoop *L) {
+/// The code makes several assumptions about the representation of the loop
+/// in llvm.
+bool HexagonHardwareLoops::convertToHardwareLoop(MachineLoop *L,
+                                                 bool &RecL0used,
+                                                 bool &RecL1used) {
+  // This is just for sanity.
+  assert(L->getHeader() && "Loop without a header?");
+
   bool Changed = false;
+  bool L0Used = false;
+  bool L1Used = false;
+
   // Process nested loops first.
   for (MachineLoop::iterator I = L->begin(), E = L->end(); I != E; ++I) {
-    Changed |= convertToHardwareLoop(*I);
+    Changed |= convertToHardwareLoop(*I, RecL0used, RecL1used);
+    L0Used |= RecL0used;
+    L1Used |= RecL1used;
   }
+
   // If a nested loop has been converted, then we can't convert this loop.
-  if (Changed) {
+  if (Changed && L0Used && L1Used)
     return Changed;
+
+  unsigned LOOP_i;
+  unsigned LOOP_r;
+  unsigned ENDLOOP;
+
+  // Flag used to track loopN instruction:
+  // 1 - Hardware loop is being generated for the inner most loop.
+  // 0 - Hardware loop is being generated for the outer loop.
+  unsigned IsInnerHWLoop = 1;
+
+  if (L0Used) {
+    LOOP_i = Hexagon::J2_loop1i;
+    LOOP_r = Hexagon::J2_loop1r;
+    ENDLOOP = Hexagon::ENDLOOP1;
+    IsInnerHWLoop = 0;
+  } else {
+    LOOP_i = Hexagon::J2_loop0i;
+    LOOP_r = Hexagon::J2_loop0r;
+    ENDLOOP = Hexagon::ENDLOOP0;
   }
-  // Are we able to determine the trip count for the loop?
-  CountValue *TripCount = getTripCount(L);
-  if (TripCount == 0) {
-    return false;
+
+#ifndef NDEBUG
+  // Stop trying after reaching the limit (if any).
+  int Limit = HWLoopLimit;
+  if (Limit >= 0) {
+    if (Counter >= HWLoopLimit)
+      return false;
+    Counter++;
   }
+#endif
+
   // Does the loop contain any invalid instructions?
-  if (containsInvalidInstruction(L)) {
-    return false;
-  }
-  MachineBasicBlock *Preheader = L->getLoopPreheader();
-  // No preheader means there's not place for the loop instr.
-  if (Preheader == 0) {
+  if (containsInvalidInstruction(L, IsInnerHWLoop))
     return false;
-  }
-  MachineBasicBlock::iterator InsertPos = Preheader->getFirstTerminator();
 
-  MachineBasicBlock *LastMBB = L->getExitingBlock();
+  MachineBasicBlock *LastMBB = getExitingBlock(L);
   // Don't generate hw loop if the loop has more than one exit.
-  if (LastMBB == 0) {
+  if (!LastMBB)
     return false;
-  }
+
   MachineBasicBlock::iterator LastI = LastMBB->getFirstTerminator();
-  if (LastI == LastMBB->end()) {
+  if (LastI == LastMBB->end())
+    return false;
+
+  // Is the induction variable bump feeding the latch condition?
+  if (!fixupInductionVariable(L))
     return false;
+
+  // Ensure the loop has a preheader: the loop instruction will be
+  // placed there.
+  MachineBasicBlock *Preheader = L->getLoopPreheader();
+  if (!Preheader) {
+    Preheader = createPreheaderForLoop(L);
+    if (!Preheader)
+      return false;
+  }
+
+  MachineBasicBlock::iterator InsertPos = Preheader->getFirstTerminator();
+
+  SmallVector<MachineInstr*, 2> OldInsts;
+  // Are we able to determine the trip count for the loop?
+  CountValue *TripCount = getLoopTripCount(L, OldInsts);
+  if (!TripCount)
+    return false;
+
+  // Is the trip count available in the preheader?
+  if (TripCount->isReg()) {
+    // There will be a use of the register inserted into the preheader,
+    // so make sure that the register is actually defined at that point.
+    MachineInstr *TCDef = MRI->getVRegDef(TripCount->getReg());
+    MachineBasicBlock *BBDef = TCDef->getParent();
+    if (!MDT->dominates(BBDef, Preheader))
+      return false;
   }
 
   // Determine the loop start.
-  MachineBasicBlock *LoopStart = L->getTopBlock();
-  if (L->getLoopLatch() != LastMBB) {
-    // When the exit and latch are not the same, use the latch block as the
-    // start.
-    // The loop start address is used only after the 1st iteration, and the loop
-    // latch may contains instrs. that need to be executed after the 1st iter.
-    LoopStart = L->getLoopLatch();
-    // Make sure the latch is a successor of the exit, otherwise it won't work.
-    if (!LastMBB->isSuccessor(LoopStart)) {
+  MachineBasicBlock *TopBlock = L->getTopBlock();
+  MachineBasicBlock *ExitingBlock = getExitingBlock(L);
+  MachineBasicBlock *LoopStart = 0;
+  if (ExitingBlock !=  L->getLoopLatch()) {
+    MachineBasicBlock *TB = 0, *FB = 0;
+    SmallVector<MachineOperand, 2> Cond;
+
+    if (TII->AnalyzeBranch(*ExitingBlock, TB, FB, Cond, false))
+      return false;
+
+    if (L->contains(TB))
+      LoopStart = TB;
+    else if (L->contains(FB))
+      LoopStart = FB;
+    else
       return false;
-    }
   }
+  else
+    LoopStart = TopBlock;
 
-  // Convert the loop to a hardware loop
+  // Convert the loop to a hardware loop.
   DEBUG(dbgs() << "Change to hardware loop at "; L->dump());
-  DebugLoc InsertPosDL;
+  DebugLoc DL;
   if (InsertPos != Preheader->end())
-    InsertPosDL = InsertPos->getDebugLoc();
+    DL = InsertPos->getDebugLoc();
 
   if (TripCount->isReg()) {
     // Create a copy of the loop count register.
-    MachineFunction *MF = LastMBB->getParent();
-    const TargetRegisterClass *RC =
-      MF->getRegInfo().getRegClass(TripCount->getReg());
-    unsigned CountReg = MF->getRegInfo().createVirtualRegister(RC);
-    BuildMI(*Preheader, InsertPos, InsertPosDL,
-            TII->get(TargetOpcode::COPY), CountReg).addReg(TripCount->getReg());
-    if (TripCount->isNeg()) {
-      unsigned CountReg1 = CountReg;
-      CountReg = MF->getRegInfo().createVirtualRegister(RC);
-      BuildMI(*Preheader, InsertPos, InsertPosDL,
-              TII->get(Hexagon::NEG), CountReg).addReg(CountReg1);
-    }
-
+    unsigned CountReg = MRI->createVirtualRegister(&Hexagon::IntRegsRegClass);
+    BuildMI(*Preheader, InsertPos, DL, TII->get(TargetOpcode::COPY), CountReg)
+      .addReg(TripCount->getReg(), 0, TripCount->getSubReg());
     // Add the Loop instruction to the beginning of the loop.
-    BuildMI(*Preheader, InsertPos, InsertPosDL,
-            TII->get(Hexagon::LOOP0_r)).addMBB(LoopStart).addReg(CountReg);
+    BuildMI(*Preheader, InsertPos, DL, TII->get(LOOP_r)).addMBB(LoopStart)
+      .addReg(CountReg);
   } else {
-    assert(TripCount->isImm() && "Expecting immedate vaule for trip count");
-    // Add the Loop immediate instruction to the beginning of the loop.
+    assert(TripCount->isImm() && "Expecting immediate value for trip count");
+    // Add the Loop immediate instruction to the beginning of the loop,
+    // if the immediate fits in the instructions.  Otherwise, we need to
+    // create a new virtual register.
     int64_t CountImm = TripCount->getImm();
-    BuildMI(*Preheader, InsertPos, InsertPosDL,
-            TII->get(Hexagon::LOOP0_i)).addMBB(LoopStart).addImm(CountImm);
+    if (!TII->isValidOffset(LOOP_i, CountImm)) {
+      unsigned CountReg = MRI->createVirtualRegister(&Hexagon::IntRegsRegClass);
+      BuildMI(*Preheader, InsertPos, DL, TII->get(Hexagon::A2_tfrsi), CountReg)
+        .addImm(CountImm);
+      BuildMI(*Preheader, InsertPos, DL, TII->get(LOOP_r))
+        .addMBB(LoopStart).addReg(CountReg);
+    } else
+      BuildMI(*Preheader, InsertPos, DL, TII->get(LOOP_i))
+        .addMBB(LoopStart).addImm(CountImm);
   }
 
-  // Make sure the loop start always has a reference in the CFG.  We need to
-  // create a BlockAddress operand to get this mechanism to work both the
+  // Make sure the loop start always has a reference in the CFG.  We need
+  // to create a BlockAddress operand to get this mechanism to work both the
   // MachineBasicBlock and BasicBlock objects need the flag set.
   LoopStart->setHasAddressTaken();
   // This line is needed to set the hasAddressTaken flag on the BasicBlock
-  // object
+  // object.
   BlockAddress::get(const_cast<BasicBlock *>(LoopStart->getBasicBlock()));
 
   // Replace the loop branch with an endloop instruction.
   DebugLoc LastIDL = LastI->getDebugLoc();
-  BuildMI(*LastMBB, LastI, LastIDL,
-          TII->get(Hexagon::ENDLOOP0)).addMBB(LoopStart);
+  BuildMI(*LastMBB, LastI, LastIDL, TII->get(ENDLOOP)).addMBB(LoopStart);
 
   // The loop ends with either:
   //  - a conditional branch followed by an unconditional branch, or
   //  - a conditional branch to the loop start.
-  if (LastI->getOpcode() == Hexagon::JMP_c ||
-      LastI->getOpcode() == Hexagon::JMP_cNot) {
-    // delete one and change/add an uncond. branch to out of the loop
+  if (LastI->getOpcode() == Hexagon::J2_jumpt ||
+      LastI->getOpcode() == Hexagon::J2_jumpf) {
+    // Delete one and change/add an uncond. branch to out of the loop.
     MachineBasicBlock *BranchTarget = LastI->getOperand(1).getMBB();
     LastI = LastMBB->erase(LastI);
     if (!L->contains(BranchTarget)) {
-      if (LastI != LastMBB->end()) {
-        TII->RemoveBranch(*LastMBB);
-      }
+      if (LastI != LastMBB->end())
+        LastI = LastMBB->erase(LastI);
       SmallVector<MachineOperand, 0> Cond;
-      TII->InsertBranch(*LastMBB, BranchTarget, 0, Cond, LastIDL);
+      TII->InsertBranch(*LastMBB, BranchTarget, nullptr, Cond, LastIDL);
     }
   } else {
     // Conditional branch to loop start; just delete it.
@@ -545,110 +1260,706 @@ bool HexagonHardwareLoops::convertToHardwareLoop(MachineLoop *L) {
   }
   delete TripCount;
 
+  // The induction operation and the comparison may now be
+  // unneeded. If these are unneeded, then remove them.
+  for (unsigned i = 0; i < OldInsts.size(); ++i)
+    removeIfDead(OldInsts[i]);
+
   ++NumHWLoops;
+
+  // Set RecL1used and RecL0used only after hardware loop has been
+  // successfully generated. Doing it earlier can cause wrong loop instruction
+  // to be used.
+  if (L0Used) // Loop0 was already used. So, the correct loop must be loop1.
+    RecL1used = true;
+  else
+    RecL0used = true;
+
   return true;
 }
 
-/// createHexagonFixupHwLoops - Factory for creating the hardware loop
-/// phase.
-FunctionPass *llvm::createHexagonFixupHwLoops() {
-  return new HexagonFixupHwLoops();
+bool HexagonHardwareLoops::orderBumpCompare(MachineInstr *BumpI,
+                                            MachineInstr *CmpI) {
+  assert (BumpI != CmpI && "Bump and compare in the same instruction?");
+
+  MachineBasicBlock *BB = BumpI->getParent();
+  if (CmpI->getParent() != BB)
+    return false;
+
+  typedef MachineBasicBlock::instr_iterator instr_iterator;
+  // Check if things are in order to begin with.
+  for (instr_iterator I(BumpI), E = BB->instr_end(); I != E; ++I)
+    if (&*I == CmpI)
+      return true;
+
+  // Out of order.
+  unsigned PredR = CmpI->getOperand(0).getReg();
+  bool FoundBump = false;
+  instr_iterator CmpIt = CmpI->getIterator(), NextIt = std::next(CmpIt);
+  for (instr_iterator I = NextIt, E = BB->instr_end(); I != E; ++I) {
+    MachineInstr *In = &*I;
+    for (unsigned i = 0, n = In->getNumOperands(); i < n; ++i) {
+      MachineOperand &MO = In->getOperand(i);
+      if (MO.isReg() && MO.isUse()) {
+        if (MO.getReg() == PredR)  // Found an intervening use of PredR.
+          return false;
+      }
+    }
+
+    if (In == BumpI) {
+      BB->splice(++BumpI->getIterator(), BB, CmpI->getIterator());
+      FoundBump = true;
+      break;
+    }
+  }
+  assert (FoundBump && "Cannot determine instruction order");
+  return FoundBump;
 }
 
-bool HexagonFixupHwLoops::runOnMachineFunction(MachineFunction &MF) {
-  DEBUG(dbgs() << "****** Hexagon Hardware Loop Fixup ******\n");
+/// This function is required to break recursion. Visiting phis in a loop may
+/// result in recursion during compilation. We break the recursion by making
+/// sure that we visit a MachineOperand and its definition in a
+/// MachineInstruction only once. If we attempt to visit more than once, then
+/// there is recursion, and will return false.
+bool HexagonHardwareLoops::isLoopFeeder(MachineLoop *L, MachineBasicBlock *A,
+                                        MachineInstr *MI,
+                                        const MachineOperand *MO,
+                                        LoopFeederMap &LoopFeederPhi) const {
+  if (LoopFeederPhi.find(MO->getReg()) == LoopFeederPhi.end()) {
+    const std::vector<MachineBasicBlock *> &Blocks = L->getBlocks();
+    DEBUG(dbgs() << "\nhw_loop head, BB#" << Blocks[0]->getNumber(););
+    // Ignore all BBs that form Loop.
+    for (unsigned i = 0, e = Blocks.size(); i != e; ++i) {
+      MachineBasicBlock *MBB = Blocks[i];
+      if (A == MBB)
+        return false;
+    }
+    MachineInstr *Def = MRI->getVRegDef(MO->getReg());
+    LoopFeederPhi.insert(std::make_pair(MO->getReg(), Def));
+    return true;
+  } else
+    // Already visited node.
+    return false;
+}
 
-  bool Changed = fixupLoopInstrs(MF);
-  return Changed;
+/// Return true if a Phi may generate a value that can underflow.
+/// This function calls loopCountMayWrapOrUnderFlow for each Phi operand.
+bool HexagonHardwareLoops::phiMayWrapOrUnderflow(
+    MachineInstr *Phi, const MachineOperand *EndVal, MachineBasicBlock *MBB,
+    MachineLoop *L, LoopFeederMap &LoopFeederPhi) const {
+  assert(Phi->isPHI() && "Expecting a Phi.");
+  // Walk through each Phi, and its used operands. Make sure that
+  // if there is recursion in Phi, we won't generate hardware loops.
+  for (int i = 1, n = Phi->getNumOperands(); i < n; i += 2)
+    if (isLoopFeeder(L, MBB, Phi, &(Phi->getOperand(i)), LoopFeederPhi))
+      if (loopCountMayWrapOrUnderFlow(&(Phi->getOperand(i)), EndVal,
+                                      Phi->getParent(), L, LoopFeederPhi))
+        return true;
+  return false;
 }
 
-/// fixupLoopInsts - For Hexagon, if the loop label is to far from the
-/// loop instruction then we need to set the LC0 and SA0 registers
-/// explicitly instead of using LOOP(start,count).  This function
-/// checks the distance, and generates register assignments if needed.
+/// Return true if the induction variable can underflow in the first iteration.
+/// An example, is an initial unsigned value that is 0 and is decrement in the
+/// first itertion of a do-while loop.  In this case, we cannot generate a
+/// hardware loop because the endloop instruction does not decrement the loop
+/// counter if it is <= 1. We only need to perform this analysis if the
+/// initial value is a register.
 ///
-/// This function makes two passes over the basic blocks.  The first
-/// pass computes the offset of the basic block from the start.
-/// The second pass checks all the loop instructions.
-bool HexagonFixupHwLoops::fixupLoopInstrs(MachineFunction &MF) {
-
-  // Offset of the current instruction from the start.
-  unsigned InstOffset = 0;
-  // Map for each basic block to it's first instruction.
-  DenseMap<MachineBasicBlock*, unsigned> BlockToInstOffset;
-
-  // First pass - compute the offset of each basic block.
-  for (MachineFunction::iterator MBB = MF.begin(), MBBe = MF.end();
-       MBB != MBBe; ++MBB) {
-    BlockToInstOffset[MBB] = InstOffset;
-    InstOffset += (MBB->size() * 4);
-  }
-
-  // Second pass - check each loop instruction to see if it needs to
-  // be converted.
-  InstOffset = 0;
-  bool Changed = false;
-  RegScavenger RS;
-
-  // Loop over all the basic blocks.
-  for (MachineFunction::iterator MBB = MF.begin(), MBBe = MF.end();
-       MBB != MBBe; ++MBB) {
-    InstOffset = BlockToInstOffset[MBB];
-    RS.enterBasicBlock(MBB);
-
-    // Loop over all the instructions.
-    MachineBasicBlock::iterator MIE = MBB->end();
-    MachineBasicBlock::iterator MII = MBB->begin();
-    while (MII != MIE) {
-      if (isHardwareLoop(MII)) {
-        RS.forward(MII);
-        assert(MII->getOperand(0).isMBB() &&
-               "Expect a basic block as loop operand");
-        int diff = InstOffset - BlockToInstOffset[MII->getOperand(0).getMBB()];
-        diff = (diff > 0 ? diff : -diff);
-        if ((unsigned)diff > MAX_LOOP_DISTANCE) {
-          // Convert to explicity setting LC0 and SA0.
-          convertLoopInstr(MF, MII, RS);
-          MII = MBB->erase(MII);
-          Changed = true;
-        } else {
-          ++MII;
+/// This function assumes the initial value may underfow unless proven
+/// otherwise. If the type is signed, then we don't care because signed
+/// underflow is undefined. We attempt to prove the initial value is not
+/// zero by perfoming a crude analysis of the loop counter. This function
+/// checks if the initial value is used in any comparison prior to the loop
+/// and, if so, assumes the comparison is a range check. This is inexact,
+/// but will catch the simple cases.
+bool HexagonHardwareLoops::loopCountMayWrapOrUnderFlow(
+    const MachineOperand *InitVal, const MachineOperand *EndVal,
+    MachineBasicBlock *MBB, MachineLoop *L,
+    LoopFeederMap &LoopFeederPhi) const {
+  // Only check register values since they are unknown.
+  if (!InitVal->isReg())
+    return false;
+
+  if (!EndVal->isImm())
+    return false;
+
+  // A register value that is assigned an immediate is a known value, and it
+  // won't underflow in the first iteration.
+  int64_t Imm;
+  if (checkForImmediate(*InitVal, Imm))
+    return (EndVal->getImm() == Imm);
+
+  unsigned Reg = InitVal->getReg();
+
+  // We don't know the value of a physical register.
+  if (!TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(Reg))
+    return true;
+
+  MachineInstr *Def = MRI->getVRegDef(Reg);
+  if (!Def)
+    return true;
+
+  // If the initial value is a Phi or copy and the operands may not underflow,
+  // then the definition cannot be underflow either.
+  if (Def->isPHI() && !phiMayWrapOrUnderflow(Def, EndVal, Def->getParent(),
+                                             L, LoopFeederPhi))
+    return false;
+  if (Def->isCopy() && !loopCountMayWrapOrUnderFlow(&(Def->getOperand(1)),
+                                                    EndVal, Def->getParent(),
+                                                    L, LoopFeederPhi))
+    return false;
+
+  // Iterate over the uses of the initial value. If the initial value is used
+  // in a compare, then we assume this is a range check that ensures the loop
+  // doesn't underflow. This is not an exact test and should be improved.
+  for (MachineRegisterInfo::use_instr_nodbg_iterator I = MRI->use_instr_nodbg_begin(Reg),
+         E = MRI->use_instr_nodbg_end(); I != E; ++I) {
+    MachineInstr *MI = &*I;
+    unsigned CmpReg1 = 0, CmpReg2 = 0;
+    int CmpMask = 0, CmpValue = 0;
+
+    if (!TII->analyzeCompare(MI, CmpReg1, CmpReg2, CmpMask, CmpValue))
+      continue;
+
+    MachineBasicBlock *TBB = 0, *FBB = 0;
+    SmallVector<MachineOperand, 2> Cond;
+    if (TII->AnalyzeBranch(*MI->getParent(), TBB, FBB, Cond, false))
+      continue;
+
+    Comparison::Kind Cmp = getComparisonKind(MI->getOpcode(), 0, 0, 0);
+    if (Cmp == 0)
+      continue;
+    if (TII->predOpcodeHasNot(Cond) ^ (TBB != MBB))
+      Cmp = Comparison::getNegatedComparison(Cmp);
+    if (CmpReg2 != 0 && CmpReg2 == Reg)
+      Cmp = Comparison::getSwappedComparison(Cmp);
+
+    // Signed underflow is undefined.
+    if (Comparison::isSigned(Cmp))
+      return false;
+
+    // Check if there is a comparison of the initial value. If the initial value
+    // is greater than or not equal to another value, then assume this is a
+    // range check.
+    if ((Cmp & Comparison::G) || Cmp == Comparison::NE)
+      return false;
+  }
+
+  // OK - this is a hack that needs to be improved. We really need to analyze
+  // the instructions performed on the initial value. This works on the simplest
+  // cases only.
+  if (!Def->isCopy() && !Def->isPHI())
+    return false;
+
+  return true;
+}
+
+bool HexagonHardwareLoops::checkForImmediate(const MachineOperand &MO,
+                                             int64_t &Val) const {
+  if (MO.isImm()) {
+    Val = MO.getImm();
+    return true;
+  }
+  if (!MO.isReg())
+    return false;
+
+  // MO is a register. Check whether it is defined as an immediate value,
+  // and if so, get the value of it in TV. That value will then need to be
+  // processed to handle potential subregisters in MO.
+  int64_t TV;
+
+  unsigned R = MO.getReg();
+  if (!TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(R))
+    return false;
+  MachineInstr *DI = MRI->getVRegDef(R);
+  unsigned DOpc = DI->getOpcode();
+  switch (DOpc) {
+    case TargetOpcode::COPY:
+    case Hexagon::A2_tfrsi:
+    case Hexagon::A2_tfrpi:
+    case Hexagon::CONST32_Int_Real:
+    case Hexagon::CONST64_Int_Real: {
+      // Call recursively to avoid an extra check whether operand(1) is
+      // indeed an immediate (it could be a global address, for example),
+      // plus we can handle COPY at the same time.
+      if (!checkForImmediate(DI->getOperand(1), TV))
+        return false;
+      break;
+    }
+    case Hexagon::A2_combineii:
+    case Hexagon::A4_combineir:
+    case Hexagon::A4_combineii:
+    case Hexagon::A4_combineri:
+    case Hexagon::A2_combinew: {
+      const MachineOperand &S1 = DI->getOperand(1);
+      const MachineOperand &S2 = DI->getOperand(2);
+      int64_t V1, V2;
+      if (!checkForImmediate(S1, V1) || !checkForImmediate(S2, V2))
+        return false;
+      TV = V2 | (V1 << 32);
+      break;
+    }
+    case TargetOpcode::REG_SEQUENCE: {
+      const MachineOperand &S1 = DI->getOperand(1);
+      const MachineOperand &S3 = DI->getOperand(3);
+      int64_t V1, V3;
+      if (!checkForImmediate(S1, V1) || !checkForImmediate(S3, V3))
+        return false;
+      unsigned Sub2 = DI->getOperand(2).getImm();
+      unsigned Sub4 = DI->getOperand(4).getImm();
+      if (Sub2 == Hexagon::subreg_loreg && Sub4 == Hexagon::subreg_hireg)
+        TV = V1 | (V3 << 32);
+      else if (Sub2 == Hexagon::subreg_hireg && Sub4 == Hexagon::subreg_loreg)
+        TV = V3 | (V1 << 32);
+      else
+        llvm_unreachable("Unexpected form of REG_SEQUENCE");
+      break;
+    }
+
+    default:
+      return false;
+  }
+
+  // By now, we should have successfuly obtained the immediate value defining
+  // the register referenced in MO. Handle a potential use of a subregister.
+  switch (MO.getSubReg()) {
+    case Hexagon::subreg_loreg:
+      Val = TV & 0xFFFFFFFFULL;
+      break;
+    case Hexagon::subreg_hireg:
+      Val = (TV >> 32) & 0xFFFFFFFFULL;
+      break;
+    default:
+      Val = TV;
+      break;
+  }
+  return true;
+}
+
+void HexagonHardwareLoops::setImmediate(MachineOperand &MO, int64_t Val) {
+  if (MO.isImm()) {
+    MO.setImm(Val);
+    return;
+  }
+
+  assert(MO.isReg());
+  unsigned R = MO.getReg();
+  MachineInstr *DI = MRI->getVRegDef(R);
+
+  const TargetRegisterClass *RC = MRI->getRegClass(R);
+  unsigned NewR = MRI->createVirtualRegister(RC);
+  MachineBasicBlock &B = *DI->getParent();
+  DebugLoc DL = DI->getDebugLoc();
+  BuildMI(B, DI, DL, TII->get(DI->getOpcode()), NewR).addImm(Val);
+  MO.setReg(NewR);
+}
+
+static bool isImmValidForOpcode(unsigned CmpOpc, int64_t Imm) {
+  // These two instructions are not extendable.
+  if (CmpOpc == Hexagon::A4_cmpbeqi)
+    return isUInt<8>(Imm);
+  if (CmpOpc == Hexagon::A4_cmpbgti)
+    return isInt<8>(Imm);
+  // The rest of the comparison-with-immediate instructions are extendable.
+  return true;
+}
+
+bool HexagonHardwareLoops::fixupInductionVariable(MachineLoop *L) {
+  MachineBasicBlock *Header = L->getHeader();
+  MachineBasicBlock *Latch = L->getLoopLatch();
+  MachineBasicBlock *ExitingBlock = getExitingBlock(L);
+
+  if (!(Header && Latch && ExitingBlock))
+    return false;
+
+  // These data structures follow the same concept as the corresponding
+  // ones in findInductionRegister (where some comments are).
+  typedef std::pair<unsigned,int64_t> RegisterBump;
+  typedef std::pair<unsigned,RegisterBump> RegisterInduction;
+  typedef std::set<RegisterInduction> RegisterInductionSet;
+
+  // Register candidates for induction variables, with their associated bumps.
+  RegisterInductionSet IndRegs;
+
+  // Look for induction patterns:
+  //   vreg1 = PHI ..., [ latch, vreg2 ]
+  //   vreg2 = ADD vreg1, imm
+  typedef MachineBasicBlock::instr_iterator instr_iterator;
+  for (instr_iterator I = Header->instr_begin(), E = Header->instr_end();
+       I != E && I->isPHI(); ++I) {
+    MachineInstr *Phi = &*I;
+
+    // Have a PHI instruction.
+    for (unsigned i = 1, n = Phi->getNumOperands(); i < n; i += 2) {
+      if (Phi->getOperand(i+1).getMBB() != Latch)
+        continue;
+
+      unsigned PhiReg = Phi->getOperand(i).getReg();
+      MachineInstr *DI = MRI->getVRegDef(PhiReg);
+      unsigned UpdOpc = DI->getOpcode();
+      bool isAdd = (UpdOpc == Hexagon::A2_addi || UpdOpc == Hexagon::A2_addp);
+
+      if (isAdd) {
+        // If the register operand to the add/sub is the PHI we are looking
+        // at, this meets the induction pattern.
+        unsigned IndReg = DI->getOperand(1).getReg();
+        MachineOperand &Opnd2 = DI->getOperand(2);
+        int64_t V;
+        if (MRI->getVRegDef(IndReg) == Phi && checkForImmediate(Opnd2, V)) {
+          unsigned UpdReg = DI->getOperand(0).getReg();
+          IndRegs.insert(std::make_pair(UpdReg, std::make_pair(IndReg, V)));
         }
-      } else {
-        ++MII;
       }
-      InstOffset += 4;
+    }  // for (i)
+  }  // for (instr)
+
+  if (IndRegs.empty())
+    return false;
+
+  MachineBasicBlock *TB = nullptr, *FB = nullptr;
+  SmallVector<MachineOperand,2> Cond;
+  // AnalyzeBranch returns true if it fails to analyze branch.
+  bool NotAnalyzed = TII->AnalyzeBranch(*ExitingBlock, TB, FB, Cond, false);
+  if (NotAnalyzed || Cond.empty())
+    return false;
+
+  if (ExitingBlock != Latch && (TB == Latch || FB == Latch)) {
+    MachineBasicBlock *LTB = 0, *LFB = 0;
+    SmallVector<MachineOperand,2> LCond;
+    bool NotAnalyzed = TII->AnalyzeBranch(*Latch, LTB, LFB, LCond, false);
+    if (NotAnalyzed)
+      return false;
+
+    // Since latch is not the exiting block, the latch branch should be an
+    // unconditional branch to the loop header.
+    if (TB == Latch)
+      TB = (LTB == Header) ? LTB : LFB;
+    else
+      FB = (LTB == Header) ? LTB : LFB;
+  }
+  if (TB != Header) {
+    if (FB != Header) {
+      // The latch/exit block does not go back to the header.
+      return false;
     }
+    // FB is the header (i.e., uncond. jump to branch header)
+    // In this case, the LoopBody -> TB should not be a back edge otherwise
+    // it could result in an infinite loop after conversion to hw_loop.
+    // This case can happen when the Latch has two jumps like this:
+    // Jmp_c OuterLoopHeader <-- TB
+    // Jmp   InnerLoopHeader <-- FB
+    if (MDT->dominates(TB, FB))
+      return false;
   }
 
-  return Changed;
+  // Expecting a predicate register as a condition.  It won't be a hardware
+  // predicate register at this point yet, just a vreg.
+  // HexagonInstrInfo::AnalyzeBranch for negated branches inserts imm(0)
+  // into Cond, followed by the predicate register.  For non-negated branches
+  // it's just the register.
+  unsigned CSz = Cond.size();
+  if (CSz != 1 && CSz != 2)
+    return false;
+
+  if (!Cond[CSz-1].isReg())
+    return false;
+
+  unsigned P = Cond[CSz-1].getReg();
+  MachineInstr *PredDef = MRI->getVRegDef(P);
+
+  if (!PredDef->isCompare())
+    return false;
+
+  SmallSet<unsigned,2> CmpRegs;
+  MachineOperand *CmpImmOp = nullptr;
+
+  // Go over all operands to the compare and look for immediate and register
+  // operands.  Assume that if the compare has a single register use and a
+  // single immediate operand, then the register is being compared with the
+  // immediate value.
+  for (unsigned i = 0, n = PredDef->getNumOperands(); i < n; ++i) {
+    MachineOperand &MO = PredDef->getOperand(i);
+    if (MO.isReg()) {
+      // Skip all implicit references.  In one case there was:
+      //   %vreg140<def> = FCMPUGT32_rr %vreg138, %vreg139, %USR<imp-use>
+      if (MO.isImplicit())
+        continue;
+      if (MO.isUse()) {
+        if (!isImmediate(MO)) {
+          CmpRegs.insert(MO.getReg());
+          continue;
+        }
+        // Consider the register to be the "immediate" operand.
+        if (CmpImmOp)
+          return false;
+        CmpImmOp = &MO;
+      }
+    } else if (MO.isImm()) {
+      if (CmpImmOp)    // A second immediate argument?  Confusing.  Bail out.
+        return false;
+      CmpImmOp = &MO;
+    }
+  }
+
+  if (CmpRegs.empty())
+    return false;
+
+  // Check if the compared register follows the order we want.  Fix if needed.
+  for (RegisterInductionSet::iterator I = IndRegs.begin(), E = IndRegs.end();
+       I != E; ++I) {
+    // This is a success.  If the register used in the comparison is one that
+    // we have identified as a bumped (updated) induction register, there is
+    // nothing to do.
+    if (CmpRegs.count(I->first))
+      return true;
+
+    // Otherwise, if the register being compared comes out of a PHI node,
+    // and has been recognized as following the induction pattern, and is
+    // compared against an immediate, we can fix it.
+    const RegisterBump &RB = I->second;
+    if (CmpRegs.count(RB.first)) {
+      if (!CmpImmOp) {
+        // If both operands to the compare instruction are registers, see if
+        // it can be changed to use induction register as one of the operands.
+        MachineInstr *IndI = nullptr;
+        MachineInstr *nonIndI = nullptr;
+        MachineOperand *IndMO = nullptr;
+        MachineOperand *nonIndMO = nullptr;
+
+        for (unsigned i = 1, n = PredDef->getNumOperands(); i < n; ++i) {
+          MachineOperand &MO = PredDef->getOperand(i);
+          if (MO.isReg() && MO.getReg() == RB.first) {
+            DEBUG(dbgs() << "\n DefMI(" << i << ") = "
+                         << *(MRI->getVRegDef(I->first)));
+            if (IndI)
+              return false;
+
+            IndI = MRI->getVRegDef(I->first);
+            IndMO = &MO;
+          } else if (MO.isReg()) {
+            DEBUG(dbgs() << "\n DefMI(" << i << ") = "
+                         << *(MRI->getVRegDef(MO.getReg())));
+            if (nonIndI)
+              return false;
+
+            nonIndI = MRI->getVRegDef(MO.getReg());
+            nonIndMO = &MO;
+          }
+        }
+        if (IndI && nonIndI &&
+            nonIndI->getOpcode() == Hexagon::A2_addi &&
+            nonIndI->getOperand(2).isImm() &&
+            nonIndI->getOperand(2).getImm() == - RB.second) {
+          bool Order = orderBumpCompare(IndI, PredDef);
+          if (Order) {
+            IndMO->setReg(I->first);
+            nonIndMO->setReg(nonIndI->getOperand(1).getReg());
+            return true;
+          }
+        }
+        return false;
+      }
+
+      // It is not valid to do this transformation on an unsigned comparison
+      // because it may underflow.
+      Comparison::Kind Cmp = getComparisonKind(PredDef->getOpcode(), 0, 0, 0);
+      if (!Cmp || Comparison::isUnsigned(Cmp))
+        return false;
+
+      // If the register is being compared against an immediate, try changing
+      // the compare instruction to use induction register and adjust the
+      // immediate operand.
+      int64_t CmpImm = getImmediate(*CmpImmOp);
+      int64_t V = RB.second;
+      // Handle Overflow (64-bit).
+      if (((V > 0) && (CmpImm > INT64_MAX - V)) ||
+          ((V < 0) && (CmpImm < INT64_MIN - V)))
+        return false;
+      CmpImm += V;
+      // Most comparisons of register against an immediate value allow
+      // the immediate to be constant-extended. There are some exceptions
+      // though. Make sure the new combination will work.
+      if (CmpImmOp->isImm())
+        if (!isImmValidForOpcode(PredDef->getOpcode(), CmpImm))
+          return false;
+
+      // Make sure that the compare happens after the bump.  Otherwise,
+      // after the fixup, the compare would use a yet-undefined register.
+      MachineInstr *BumpI = MRI->getVRegDef(I->first);
+      bool Order = orderBumpCompare(BumpI, PredDef);
+      if (!Order)
+        return false;
+
+      // Finally, fix the compare instruction.
+      setImmediate(*CmpImmOp, CmpImm);
+      for (unsigned i = 0, n = PredDef->getNumOperands(); i < n; ++i) {
+        MachineOperand &MO = PredDef->getOperand(i);
+        if (MO.isReg() && MO.getReg() == RB.first) {
+          MO.setReg(I->first);
+          return true;
+        }
+      }
+    }
+  }
 
+  return false;
 }
 
-/// convertLoopInstr - convert a loop instruction to a sequence of instructions
-/// that set the lc and sa register explicitly.
-void HexagonFixupHwLoops::convertLoopInstr(MachineFunction &MF,
-                                           MachineBasicBlock::iterator &MII,
-                                           RegScavenger &RS) {
-  const TargetInstrInfo *TII = MF.getTarget().getInstrInfo();
-  MachineBasicBlock *MBB = MII->getParent();
-  DebugLoc DL = MII->getDebugLoc();
-  unsigned Scratch = RS.scavengeRegister(&Hexagon::IntRegsRegClass, MII, 0);
-
-  // First, set the LC0 with the trip count.
-  if (MII->getOperand(1).isReg()) {
-    // Trip count is a register
-    BuildMI(*MBB, MII, DL, TII->get(Hexagon::TFCR), Hexagon::LC0)
-      .addReg(MII->getOperand(1).getReg());
+/// \brief Create a preheader for a given loop.
+MachineBasicBlock *HexagonHardwareLoops::createPreheaderForLoop(
+      MachineLoop *L) {
+  if (MachineBasicBlock *TmpPH = L->getLoopPreheader())
+    return TmpPH;
+
+  if (!HWCreatePreheader)
+    return nullptr;
+
+  MachineBasicBlock *Header = L->getHeader();
+  MachineBasicBlock *Latch = L->getLoopLatch();
+  MachineBasicBlock *ExitingBlock = getExitingBlock(L);
+  MachineFunction *MF = Header->getParent();
+  DebugLoc DL;
+
+#ifndef NDEBUG
+  if ((PHFn != "") && (PHFn != MF->getName()))
+    return nullptr;
+#endif
+
+  if (!Latch || !ExitingBlock || Header->hasAddressTaken())
+    return nullptr;
+
+  typedef MachineBasicBlock::instr_iterator instr_iterator;
+
+  // Verify that all existing predecessors have analyzable branches
+  // (or no branches at all).
+  typedef std::vector<MachineBasicBlock*> MBBVector;
+  MBBVector Preds(Header->pred_begin(), Header->pred_end());
+  SmallVector<MachineOperand,2> Tmp1;
+  MachineBasicBlock *TB = nullptr, *FB = nullptr;
+
+  if (TII->AnalyzeBranch(*ExitingBlock, TB, FB, Tmp1, false))
+    return nullptr;
+
+  for (MBBVector::iterator I = Preds.begin(), E = Preds.end(); I != E; ++I) {
+    MachineBasicBlock *PB = *I;
+    bool NotAnalyzed = TII->AnalyzeBranch(*PB, TB, FB, Tmp1, false);
+    if (NotAnalyzed)
+      return nullptr;
+  }
+
+  MachineBasicBlock *NewPH = MF->CreateMachineBasicBlock();
+  MF->insert(Header->getIterator(), NewPH);
+
+  if (Header->pred_size() > 2) {
+    // Ensure that the header has only two predecessors: the preheader and
+    // the loop latch.  Any additional predecessors of the header should
+    // join at the newly created preheader. Inspect all PHI nodes from the
+    // header and create appropriate corresponding PHI nodes in the preheader.
+
+    for (instr_iterator I = Header->instr_begin(), E = Header->instr_end();
+         I != E && I->isPHI(); ++I) {
+      MachineInstr *PN = &*I;
+
+      const MCInstrDesc &PD = TII->get(TargetOpcode::PHI);
+      MachineInstr *NewPN = MF->CreateMachineInstr(PD, DL);
+      NewPH->insert(NewPH->end(), NewPN);
+
+      unsigned PR = PN->getOperand(0).getReg();
+      const TargetRegisterClass *RC = MRI->getRegClass(PR);
+      unsigned NewPR = MRI->createVirtualRegister(RC);
+      NewPN->addOperand(MachineOperand::CreateReg(NewPR, true));
+
+      // Copy all non-latch operands of a header's PHI node to the newly
+      // created PHI node in the preheader.
+      for (unsigned i = 1, n = PN->getNumOperands(); i < n; i += 2) {
+        unsigned PredR = PN->getOperand(i).getReg();
+        unsigned PredRSub = PN->getOperand(i).getSubReg();
+        MachineBasicBlock *PredB = PN->getOperand(i+1).getMBB();
+        if (PredB == Latch)
+          continue;
+
+        MachineOperand MO = MachineOperand::CreateReg(PredR, false);
+        MO.setSubReg(PredRSub);
+        NewPN->addOperand(MO);
+        NewPN->addOperand(MachineOperand::CreateMBB(PredB));
+      }
+
+      // Remove copied operands from the old PHI node and add the value
+      // coming from the preheader's PHI.
+      for (int i = PN->getNumOperands()-2; i > 0; i -= 2) {
+        MachineBasicBlock *PredB = PN->getOperand(i+1).getMBB();
+        if (PredB != Latch) {
+          PN->RemoveOperand(i+1);
+          PN->RemoveOperand(i);
+        }
+      }
+      PN->addOperand(MachineOperand::CreateReg(NewPR, false));
+      PN->addOperand(MachineOperand::CreateMBB(NewPH));
+    }
+
   } else {
-    // Trip count is an immediate.
-    BuildMI(*MBB, MII, DL, TII->get(Hexagon::TFRI), Scratch)
-      .addImm(MII->getOperand(1).getImm());
-    BuildMI(*MBB, MII, DL, TII->get(Hexagon::TFCR), Hexagon::LC0)
-      .addReg(Scratch);
-  }
-  // Then, set the SA0 with the loop start address.
-  BuildMI(*MBB, MII, DL, TII->get(Hexagon::CONST32_Label), Scratch)
-    .addMBB(MII->getOperand(0).getMBB());
-  BuildMI(*MBB, MII, DL, TII->get(Hexagon::TFCR), Hexagon::SA0).addReg(Scratch);
+    assert(Header->pred_size() == 2);
+
+    // The header has only two predecessors, but the non-latch predecessor
+    // is not a preheader (e.g. it has other successors, etc.)
+    // In such a case we don't need any extra PHI nodes in the new preheader,
+    // all we need is to adjust existing PHIs in the header to now refer to
+    // the new preheader.
+    for (instr_iterator I = Header->instr_begin(), E = Header->instr_end();
+         I != E && I->isPHI(); ++I) {
+      MachineInstr *PN = &*I;
+      for (unsigned i = 1, n = PN->getNumOperands(); i < n; i += 2) {
+        MachineOperand &MO = PN->getOperand(i+1);
+        if (MO.getMBB() != Latch)
+          MO.setMBB(NewPH);
+      }
+    }
+  }
+
+  // "Reroute" the CFG edges to link in the new preheader.
+  // If any of the predecessors falls through to the header, insert a branch
+  // to the new preheader in that place.
+  SmallVector<MachineOperand,1> Tmp2;
+  SmallVector<MachineOperand,1> EmptyCond;
+
+  TB = FB = nullptr;
+
+  for (MBBVector::iterator I = Preds.begin(), E = Preds.end(); I != E; ++I) {
+    MachineBasicBlock *PB = *I;
+    if (PB != Latch) {
+      Tmp2.clear();
+      bool NotAnalyzed = TII->AnalyzeBranch(*PB, TB, FB, Tmp2, false);
+      (void)NotAnalyzed; // suppress compiler warning
+      assert (!NotAnalyzed && "Should be analyzable!");
+      if (TB != Header && (Tmp2.empty() || FB != Header))
+        TII->InsertBranch(*PB, NewPH, nullptr, EmptyCond, DL);
+      PB->ReplaceUsesOfBlockWith(Header, NewPH);
+    }
+  }
+
+  // It can happen that the latch block will fall through into the header.
+  // Insert an unconditional branch to the header.
+  TB = FB = nullptr;
+  bool LatchNotAnalyzed = TII->AnalyzeBranch(*Latch, TB, FB, Tmp2, false);
+  (void)LatchNotAnalyzed; // suppress compiler warning
+  assert (!LatchNotAnalyzed && "Should be analyzable!");
+  if (!TB && !FB)
+    TII->InsertBranch(*Latch, Header, nullptr, EmptyCond, DL);
+
+  // Finally, the branch from the preheader to the header.
+  TII->InsertBranch(*NewPH, Header, nullptr, EmptyCond, DL);
+  NewPH->addSuccessor(Header);
+
+  MachineLoop *ParentLoop = L->getParentLoop();
+  if (ParentLoop)
+    ParentLoop->addBasicBlockToLoop(NewPH, MLI->getBase());
+
+  // Update the dominator information with the new preheader.
+  if (MDT) {
+    MachineDomTreeNode *HDom = MDT->getNode(Header);
+    MDT->addNewBlock(NewPH, HDom->getIDom()->getBlock());
+    MDT->changeImmediateDominator(Header, NewPH);
+  }
+
+  return NewPH;
 }