[Stackmaps] Move the target-independent frame index elimination for stackmaps and...
[oota-llvm.git] / lib / Target / X86 / X86CodeEmitter.cpp
index 40fe395092f409fa2361cfd7ac059a27246f0d7c..82ba59987910083952bbea17807556c80c408aba 100644 (file)
 //===----------------------------------------------------------------------===//
 
 #define DEBUG_TYPE "x86-emitter"
+#include "X86.h"
 #include "X86InstrInfo.h"
 #include "X86JITInfo.h"
+#include "X86Relocations.h"
 #include "X86Subtarget.h"
 #include "X86TargetMachine.h"
-#include "X86Relocations.h"
-#include "X86.h"
-#include "llvm/LLVMContext.h"
-#include "llvm/PassManager.h"
+#include "llvm/ADT/Statistic.h"
 #include "llvm/CodeGen/JITCodeEmitter.h"
 #include "llvm/CodeGen/MachineFunctionPass.h"
 #include "llvm/CodeGen/MachineInstr.h"
 #include "llvm/CodeGen/MachineModuleInfo.h"
 #include "llvm/CodeGen/Passes.h"
-#include "llvm/Function.h"
-#include "llvm/ADT/Statistic.h"
+#include "llvm/IR/LLVMContext.h"
 #include "llvm/MC/MCCodeEmitter.h"
 #include "llvm/MC/MCExpr.h"
 #include "llvm/MC/MCInst.h"
+#include "llvm/PassManager.h"
 #include "llvm/Support/Debug.h"
 #include "llvm/Support/ErrorHandling.h"
 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
@@ -43,7 +42,7 @@ namespace {
   template<class CodeEmitter>
   class Emitter : public MachineFunctionPass {
     const X86InstrInfo  *II;
-    const TargetData    *TD;
+    const DataLayout    *TD;
     X86TargetMachine    &TM;
     CodeEmitter         &MCE;
     MachineModuleInfo   *MMI;
@@ -54,13 +53,8 @@ namespace {
     static char ID;
     explicit Emitter(X86TargetMachine &tm, CodeEmitter &mce)
       : MachineFunctionPass(ID), II(0), TD(0), TM(tm),
-      MCE(mce), PICBaseOffset(0), Is64BitMode(false),
-      IsPIC(TM.getRelocationModel() == Reloc::PIC_) {}
-    Emitter(X86TargetMachine &tm, CodeEmitter &mce,
-            const X86InstrInfo &ii, const TargetData &td, bool is64)
-      : MachineFunctionPass(ID), II(&ii), TD(&td), TM(tm),
-      MCE(mce), PICBaseOffset(0), Is64BitMode(is64),
-      IsPIC(TM.getRelocationModel() == Reloc::PIC_) {}
+        MCE(mce), PICBaseOffset(0), Is64BitMode(false),
+        IsPIC(TM.getRelocationModel() == Reloc::PIC_) {}
 
     bool runOnMachineFunction(MachineFunction &MF);
 
@@ -110,6 +104,14 @@ namespace {
     void emitMemModRMByte(const MachineInstr &MI,
                           unsigned Op, unsigned RegOpcodeField,
                           intptr_t PCAdj = 0);
+
+    unsigned getX86RegNum(unsigned RegNo) const {
+      const TargetRegisterInfo *TRI = TM.getRegisterInfo();
+      return TRI->getEncodingValue(RegNo) & 0x7;
+    }
+
+    unsigned char getVEXRegisterEncoding(const MachineInstr &MI,
+                                         unsigned OpNum) const;
   };
 
 template<class CodeEmitter>
@@ -117,7 +119,7 @@ template<class CodeEmitter>
 } // end anonymous namespace.
 
 /// createX86CodeEmitterPass - Return a pass that emits the collected X86 code
-/// to the specified templated MachineCodeEmitter object.
+/// to the specified JITCodeEmitter object.
 FunctionPass *llvm::createX86JITCodeEmitterPass(X86TargetMachine &TM,
                                                 JITCodeEmitter &JCE) {
   return new Emitter<JITCodeEmitter>(TM, JCE);
@@ -129,13 +131,12 @@ bool Emitter<CodeEmitter>::runOnMachineFunction(MachineFunction &MF) {
   MCE.setModuleInfo(MMI);
 
   II = TM.getInstrInfo();
-  TD = TM.getTargetData();
+  TD = TM.getDataLayout();
   Is64BitMode = TM.getSubtarget<X86Subtarget>().is64Bit();
   IsPIC = TM.getRelocationModel() == Reloc::PIC_;
 
   do {
-    DEBUG(dbgs() << "JITTing function '"
-          << MF.getFunction()->getName() << "'\n");
+    DEBUG(dbgs() << "JITTing function '" << MF.getName() << "'\n");
     MCE.startFunction(MF);
     for (MachineFunction::iterator MBB = MF.begin(), E = MF.end();
          MBB != E; ++MBB) {
@@ -185,10 +186,6 @@ static unsigned determineREX(const MachineInstr &MI) {
     }
 
     switch (Desc.TSFlags & X86II::FormMask) {
-      case X86II::MRMInitReg:
-        if (X86InstrInfo::isX86_64ExtendedReg(MI.getOperand(0)))
-          REX |= (1 << 0) | (1 << 2);
-        break;
       case X86II::MRMSrcReg: {
         if (X86InstrInfo::isX86_64ExtendedReg(MI.getOperand(0)))
           REX |= 1 << 2;
@@ -215,6 +212,7 @@ static unsigned determineREX(const MachineInstr &MI) {
         }
         break;
       }
+      case X86II::MRMXm:
       case X86II::MRM0m: case X86II::MRM1m:
       case X86II::MRM2m: case X86II::MRM3m:
       case X86II::MRM4m: case X86II::MRM5m:
@@ -365,7 +363,7 @@ inline static unsigned char ModRMByte(unsigned Mod, unsigned RegOpcode,
 template<class CodeEmitter>
 void Emitter<CodeEmitter>::emitRegModRMByte(unsigned ModRMReg,
                                             unsigned RegOpcodeFld){
-  MCE.emitByte(ModRMByte(3, RegOpcodeFld, X86_MC::getX86RegNum(ModRMReg)));
+  MCE.emitByte(ModRMByte(3, RegOpcodeFld, getX86RegNum(ModRMReg)));
 }
 
 template<class CodeEmitter>
@@ -503,7 +501,7 @@ void Emitter<CodeEmitter>::emitMemModRMByte(const MachineInstr &MI,
   // 2-7) and absolute references.
   unsigned BaseRegNo = -1U;
   if (BaseReg != 0 && BaseReg != X86::RIP)
-    BaseRegNo = X86_MC::getX86RegNum(BaseReg);
+    BaseRegNo = getX86RegNum(BaseReg);
 
   if (// The SIB byte must be used if there is an index register.
       IndexReg.getReg() == 0 &&
@@ -579,15 +577,15 @@ void Emitter<CodeEmitter>::emitMemModRMByte(const MachineInstr &MI,
     // Manual 2A, table 2-7. The displacement has already been output.
     unsigned IndexRegNo;
     if (IndexReg.getReg())
-      IndexRegNo = X86_MC::getX86RegNum(IndexReg.getReg());
+      IndexRegNo = getX86RegNum(IndexReg.getReg());
     else // Examples: [ESP+1*<noreg>+4] or [scaled idx]+disp32 (MOD=0,BASE=5)
       IndexRegNo = 4;
     emitSIBByte(SS, IndexRegNo, 5);
   } else {
-    unsigned BaseRegNo = X86_MC::getX86RegNum(BaseReg);
+    unsigned BaseRegNo = getX86RegNum(BaseReg);
     unsigned IndexRegNo;
     if (IndexReg.getReg())
-      IndexRegNo = X86_MC::getX86RegNum(IndexReg.getReg());
+      IndexRegNo = getX86RegNum(IndexReg.getReg());
     else
       IndexRegNo = 4;   // For example [ESP+1*<noreg>+4]
     emitSIBByte(SS, IndexRegNo, BaseRegNo);
@@ -657,67 +655,20 @@ void Emitter<CodeEmitter>::emitOpcodePrefix(uint64_t TSFlags,
                                             int MemOperand,
                                             const MachineInstr &MI,
                                             const MCInstrDesc *Desc) const {
-  // Emit the lock opcode prefix as needed.
-  if (Desc->TSFlags & X86II::LOCK)
-    MCE.emitByte(0xF0);
-
-  // Emit segment override opcode prefix as needed.
-  emitSegmentOverridePrefix(TSFlags, MemOperand, MI);
-
-  // Emit the repeat opcode prefix as needed.
-  if ((Desc->TSFlags & X86II::Op0Mask) == X86II::REP)
-    MCE.emitByte(0xF3);
-
-  // Emit the address size opcode prefix as needed.
-  bool need_address_override;
-  if (TSFlags & X86II::AdSize) {
-    need_address_override = true;
-  } else if (MemOperand == -1) {
-    need_address_override = false;
-  } else if (Is64BitMode) {
-    assert(!Is16BitMemOperand(MI, MemOperand));
-    need_address_override = Is32BitMemOperand(MI, MemOperand);
-  } else {
-    assert(!Is64BitMemOperand(MI, MemOperand));
-    need_address_override = Is16BitMemOperand(MI, MemOperand);
-  }
-
-  if (need_address_override)
-    MCE.emitByte(0x67);
-
   // Emit the operand size opcode prefix as needed.
-  if (TSFlags & X86II::OpSize)
+  if (((TSFlags & X86II::OpSizeMask) >> X86II::OpSizeShift) == X86II::OpSize16)
     MCE.emitByte(0x66);
 
-  bool Need0FPrefix = false;
-  switch (Desc->TSFlags & X86II::Op0Mask) {
-    case X86II::TB:  // Two-byte opcode prefix
-    case X86II::T8:  // 0F 38
-    case X86II::TA:  // 0F 3A
-    case X86II::A6:  // 0F A6
-    case X86II::A7:  // 0F A7
-      Need0FPrefix = true;
-      break;
-    case X86II::REP: break; // already handled.
-    case X86II::T8XS: // F3 0F 38
-    case X86II::XS:   // F3 0F
-      MCE.emitByte(0xF3);
-      Need0FPrefix = true;
-      break;
-    case X86II::T8XD: // F2 0F 38
-    case X86II::TAXD: // F2 0F 3A
-    case X86II::XD:   // F2 0F
-      MCE.emitByte(0xF2);
-      Need0FPrefix = true;
-      break;
-    case X86II::D8: case X86II::D9: case X86II::DA: case X86II::DB:
-    case X86II::DC: case X86II::DD: case X86II::DE: case X86II::DF:
-      MCE.emitByte(0xD8+
-                   (((Desc->TSFlags & X86II::Op0Mask)-X86II::D8)
-                    >> X86II::Op0Shift));
-      break; // Two-byte opcode prefix
-    default: llvm_unreachable("Invalid prefix!");
-    case 0: break;  // No prefix!
+  switch (Desc->TSFlags & X86II::OpPrefixMask) {
+  case X86II::PD:   // 66
+    MCE.emitByte(0x66);
+    break;
+  case X86II::XS:   // F3
+    MCE.emitByte(0xF3);
+    break;
+  case X86II::XD:   // F2
+    MCE.emitByte(0xF2);
+    break;
   }
 
   // Handle REX prefix.
@@ -727,25 +678,21 @@ void Emitter<CodeEmitter>::emitOpcodePrefix(uint64_t TSFlags,
   }
 
   // 0x0F escape code must be emitted just before the opcode.
-  if (Need0FPrefix)
+  switch (Desc->TSFlags & X86II::OpMapMask) {
+  case X86II::TB:  // Two-byte opcode map
+  case X86II::T8:  // 0F 38
+  case X86II::TA:  // 0F 3A
     MCE.emitByte(0x0F);
+    break;
+  }
 
-  switch (Desc->TSFlags & X86II::Op0Mask) {
-    case X86II::T8XD:  // F2 0F 38
-    case X86II::T8XS:  // F3 0F 38
-    case X86II::T8:    // 0F 38
-      MCE.emitByte(0x38);
-      break;
-    case X86II::TAXD:  // F2 0F 38
-    case X86II::TA:    // 0F 3A
-      MCE.emitByte(0x3A);
-      break;
-    case X86II::A6:    // 0F A6
-      MCE.emitByte(0xA6);
-      break;
-    case X86II::A7:    // 0F A7
-      MCE.emitByte(0xA7);
-      break;
+  switch (Desc->TSFlags & X86II::OpMapMask) {
+  case X86II::T8:    // 0F 38
+    MCE.emitByte(0x38);
+    break;
+  case X86II::TA:    // 0F 3A
+    MCE.emitByte(0x3A);
+    break;
   }
 }
 
@@ -758,10 +705,12 @@ void Emitter<CodeEmitter>::emitOpcodePrefix(uint64_t TSFlags,
 //  VEX.VVVV    => XMM9 => ~9
 //
 // See table 4-35 of Intel AVX Programming Reference for details.
-static unsigned char getVEXRegisterEncoding(const MachineInstr &MI,
-                                            unsigned OpNum) {
+template<class CodeEmitter>
+unsigned char
+Emitter<CodeEmitter>::getVEXRegisterEncoding(const MachineInstr &MI,
+                                             unsigned OpNum) const {
   unsigned SrcReg = MI.getOperand(OpNum).getReg();
-  unsigned SrcRegNum = X86_MC::getX86RegNum(MI.getOperand(OpNum).getReg());
+  unsigned SrcRegNum = getX86RegNum(MI.getOperand(OpNum).getReg());
   if (X86II::isX86_64ExtendedReg(SrcReg))
     SrcRegNum |= 8;
 
@@ -775,29 +724,19 @@ template<class CodeEmitter>
 void Emitter<CodeEmitter>::emitSegmentOverridePrefix(uint64_t TSFlags,
                                                  int MemOperand,
                                                  const MachineInstr &MI) const {
-  switch (TSFlags & X86II::SegOvrMask) {
-    default: llvm_unreachable("Invalid segment!");
-    case 0:
-      // No segment override, check for explicit one on memory operand.
-      if (MemOperand != -1) {   // If the instruction has a memory operand.
-        switch (MI.getOperand(MemOperand+X86::AddrSegmentReg).getReg()) {
-          default: llvm_unreachable("Unknown segment register!");
-          case 0: break;
-          case X86::CS: MCE.emitByte(0x2E); break;
-          case X86::SS: MCE.emitByte(0x36); break;
-          case X86::DS: MCE.emitByte(0x3E); break;
-          case X86::ES: MCE.emitByte(0x26); break;
-          case X86::FS: MCE.emitByte(0x64); break;
-          case X86::GS: MCE.emitByte(0x65); break;
-        }
-      }
-      break;
-    case X86II::FS:
-      MCE.emitByte(0x64);
-      break;
-    case X86II::GS:
-      MCE.emitByte(0x65);
-      break;
+  if (MemOperand < 0)
+    return; // No memory operand
+
+  // Check for explicit segment override on memory operand.
+  switch (MI.getOperand(MemOperand+X86::AddrSegmentReg).getReg()) {
+  default: llvm_unreachable("Unknown segment register!");
+  case 0: break;
+  case X86::CS: MCE.emitByte(0x2E); break;
+  case X86::SS: MCE.emitByte(0x36); break;
+  case X86::DS: MCE.emitByte(0x3E); break;
+  case X86::ES: MCE.emitByte(0x26); break;
+  case X86::FS: MCE.emitByte(0x64); break;
+  case X86::GS: MCE.emitByte(0x65); break;
   }
 }
 
@@ -806,8 +745,11 @@ void Emitter<CodeEmitter>::emitVEXOpcodePrefix(uint64_t TSFlags,
                                                int MemOperand,
                                                const MachineInstr &MI,
                                                const MCInstrDesc *Desc) const {
+  unsigned char Encoding = (TSFlags & X86II::EncodingMask) >>
+                           X86II::EncodingShift;
   bool HasVEX_4V = (TSFlags >> X86II::VEXShift) & X86II::VEX_4V;
   bool HasVEX_4VOp3 = (TSFlags >> X86II::VEXShift) & X86II::VEX_4VOp3;
+  bool HasMemOp4 = (TSFlags >> X86II::VEXShift) & X86II::MemOp4;
 
   // VEX_R: opcode externsion equivalent to REX.R in
   // 1's complement (inverted) form
@@ -835,9 +777,6 @@ void Emitter<CodeEmitter>::emitVEXOpcodePrefix(uint64_t TSFlags,
   // opcode extension, or ignored, depending on the opcode byte)
   unsigned char VEX_W = 0;
 
-  // XOP: Use XOP prefix byte 0x8f instead of VEX.
-  unsigned char XOP = 0;
-
   // VEX_5M (VEX m-mmmmm field):
   //
   //  0b00000: Reserved for future use
@@ -846,8 +785,9 @@ void Emitter<CodeEmitter>::emitVEXOpcodePrefix(uint64_t TSFlags,
   //  0b00011: implied 0F 3A leading opcode bytes
   //  0b00100-0b11111: Reserved for future use
   //  0b01000: XOP map select - 08h instructions with imm byte
-  //  0b10001: XOP map select - 09h instructions with no imm byte
-  unsigned char VEX_5M = 0x1;
+  //  0b01001: XOP map select - 09h instructions with no imm byte
+  //  0b01010: XOP map select - 0Ah instructions with imm dword
+  unsigned char VEX_5M = 0;
 
   // VEX_4V (VEX vvvv field): a register specifier
   // (in 1's complement form) or 1111 if unused.
@@ -870,82 +810,44 @@ void Emitter<CodeEmitter>::emitVEXOpcodePrefix(uint64_t TSFlags,
   //
   unsigned char VEX_PP = 0;
 
-  // Encode the operand size opcode prefix as needed.
-  if (TSFlags & X86II::OpSize)
-    VEX_PP = 0x01;
-
   if ((TSFlags >> X86II::VEXShift) & X86II::VEX_W)
     VEX_W = 1;
 
-  if ((TSFlags >> X86II::VEXShift) & X86II::XOP)
-    XOP = 1;
-
   if ((TSFlags >> X86II::VEXShift) & X86II::VEX_L)
     VEX_L = 1;
 
-  switch (TSFlags & X86II::Op0Mask) {
-    default: llvm_unreachable("Invalid prefix!");
-    case X86II::T8:  // 0F 38
-      VEX_5M = 0x2;
-      break;
-    case X86II::TA:  // 0F 3A
-      VEX_5M = 0x3;
-      break;
-    case X86II::T8XS: // F3 0F 38
-      VEX_PP = 0x2;
-      VEX_5M = 0x2;
-      break;
-    case X86II::T8XD: // F2 0F 38
-      VEX_PP = 0x3;
-      VEX_5M = 0x2;
-      break;
-    case X86II::TAXD: // F2 0F 3A
-      VEX_PP = 0x3;
-      VEX_5M = 0x3;
-      break;
-    case X86II::XS:  // F3 0F
-      VEX_PP = 0x2;
-      break;
-    case X86II::XD:  // F2 0F
-      VEX_PP = 0x3;
-      break;
-    case X86II::XOP8:
-      VEX_5M = 0x8;
-      break;
-    case X86II::XOP9:
-      VEX_5M = 0x9;
-      break;
-    case X86II::A6:  // Bypass: Not used by VEX
-    case X86II::A7:  // Bypass: Not used by VEX
-    case X86II::TB:  // Bypass: Not used by VEX
-    case 0:
-      break;  // No prefix!
+  switch (TSFlags & X86II::OpPrefixMask) {
+  default: break; // VEX_PP already correct
+  case X86II::PD: VEX_PP = 0x1; break; // 66
+  case X86II::XS: VEX_PP = 0x2; break; // F3
+  case X86II::XD: VEX_PP = 0x3; break; // F2
   }
 
-
-  // Set the vector length to 256-bit if YMM0-YMM15 is used
-  for (unsigned i = 0; i != MI.getNumOperands(); ++i) {
-    if (!MI.getOperand(i).isReg())
-      continue;
-    unsigned SrcReg = MI.getOperand(i).getReg();
-    if (SrcReg >= X86::YMM0 && SrcReg <= X86::YMM15)
-      VEX_L = 1;
+  switch (TSFlags & X86II::OpMapMask) {
+  default: llvm_unreachable("Invalid prefix!");
+  case X86II::TB:   VEX_5M = 0x1; break; // 0F
+  case X86II::T8:   VEX_5M = 0x2; break; // 0F 38
+  case X86II::TA:   VEX_5M = 0x3; break; // 0F 3A
+  case X86II::XOP8: VEX_5M = 0x8; break;
+  case X86II::XOP9: VEX_5M = 0x9; break;
+  case X86II::XOPA: VEX_5M = 0xA; break;
   }
 
   // Classify VEX_B, VEX_4V, VEX_R, VEX_X
+  unsigned NumOps = Desc->getNumOperands();
   unsigned CurOp = 0;
-  switch (TSFlags & X86II::FormMask) {
-    case X86II::MRMInitReg:
-      // Duplicate register.
-      if (X86II::isX86_64ExtendedReg(MI.getOperand(CurOp).getReg()))
-        VEX_R = 0x0;
+  if (NumOps > 1 && Desc->getOperandConstraint(1, MCOI::TIED_TO) == 0)
+    ++CurOp;
+  else if (NumOps > 3 && Desc->getOperandConstraint(2, MCOI::TIED_TO) == 0) {
+    assert(Desc->getOperandConstraint(NumOps - 1, MCOI::TIED_TO) == 1);
+    // Special case for GATHER with 2 TIED_TO operands
+    // Skip the first 2 operands: dst, mask_wb
+    CurOp += 2;
+  }
 
-      if (HasVEX_4V)
-        VEX_4V = getVEXRegisterEncoding(MI, CurOp);
-      if (X86II::isX86_64ExtendedReg(MI.getOperand(CurOp).getReg()))
-        VEX_B = 0x0;
-      if (HasVEX_4VOp3)
-        VEX_4V = getVEXRegisterEncoding(MI, CurOp);
+  switch (TSFlags & X86II::FormMask) {
+    default: llvm_unreachable("Unexpected form in emitVEXOpcodePrefix!");
+    case X86II::RawFrm:
       break;
     case X86II::MRMDestMem: {
       // MRMDestMem instructions forms:
@@ -977,11 +879,14 @@ void Emitter<CodeEmitter>::emitVEXOpcodePrefix(uint64_t TSFlags,
       //  FMA4:
       //  dst(ModR/M.reg), src1(VEX_4V), src2(ModR/M), src3(VEX_I8IMM)
       //  dst(ModR/M.reg), src1(VEX_4V), src2(VEX_I8IMM), src3(ModR/M),
-      if (X86II::isX86_64ExtendedReg(MI.getOperand(0).getReg()))
+      if (X86II::isX86_64ExtendedReg(MI.getOperand(CurOp).getReg()))
         VEX_R = 0x0;
+      CurOp++;
 
-      if (HasVEX_4V)
-        VEX_4V = getVEXRegisterEncoding(MI, 1);
+      if (HasVEX_4V) {
+        VEX_4V = getVEXRegisterEncoding(MI, CurOp);
+        CurOp++;
+      }
 
       if (X86II::isX86_64ExtendedReg(
                           MI.getOperand(MemOperand+X86::AddrBaseReg).getReg()))
@@ -991,7 +896,7 @@ void Emitter<CodeEmitter>::emitVEXOpcodePrefix(uint64_t TSFlags,
         VEX_X = 0x0;
 
       if (HasVEX_4VOp3)
-        VEX_4V = getVEXRegisterEncoding(MI, X86::AddrNumOperands+1);
+        VEX_4V = getVEXRegisterEncoding(MI, CurOp+X86::AddrNumOperands);
       break;
     case X86II::MRM0m: case X86II::MRM1m:
     case X86II::MRM2m: case X86II::MRM3m:
@@ -1001,7 +906,7 @@ void Emitter<CodeEmitter>::emitVEXOpcodePrefix(uint64_t TSFlags,
       //  MemAddr
       //  src1(VEX_4V), MemAddr
       if (HasVEX_4V)
-        VEX_4V = getVEXRegisterEncoding(MI, 0);
+        VEX_4V = getVEXRegisterEncoding(MI, CurOp++);
 
       if (X86II::isX86_64ExtendedReg(
                           MI.getOperand(MemOperand+X86::AddrBaseReg).getReg()))
@@ -1023,6 +928,10 @@ void Emitter<CodeEmitter>::emitVEXOpcodePrefix(uint64_t TSFlags,
 
       if (HasVEX_4V)
         VEX_4V = getVEXRegisterEncoding(MI, CurOp++);
+
+      if (HasMemOp4) // Skip second register source (encoded in I8IMM)
+        CurOp++;
+
       if (X86II::isX86_64ExtendedReg(MI.getOperand(CurOp).getReg()))
         VEX_B = 0x0;
       CurOp++;
@@ -1033,9 +942,15 @@ void Emitter<CodeEmitter>::emitVEXOpcodePrefix(uint64_t TSFlags,
       // MRMDestReg instructions forms:
       //  dst(ModR/M), src(ModR/M)
       //  dst(ModR/M), src(ModR/M), imm8
-      if (X86II::isX86_64ExtendedReg(MI.getOperand(0).getReg()))
+      //  dst(ModR/M), src1(VEX_4V), src2(ModR/M)
+      if (X86II::isX86_64ExtendedReg(MI.getOperand(CurOp).getReg()))
         VEX_B = 0x0;
-      if (X86II::isX86_64ExtendedReg(MI.getOperand(1).getReg()))
+      CurOp++;
+
+      if (HasVEX_4V)
+        VEX_4V = getVEXRegisterEncoding(MI, CurOp++);
+
+      if (X86II::isX86_64ExtendedReg(MI.getOperand(CurOp).getReg()))
         VEX_R = 0x0;
       break;
     case X86II::MRM0r: case X86II::MRM1r:
@@ -1044,12 +959,12 @@ void Emitter<CodeEmitter>::emitVEXOpcodePrefix(uint64_t TSFlags,
     case X86II::MRM6r: case X86II::MRM7r:
       // MRM0r-MRM7r instructions forms:
       //  dst(VEX_4V), src(ModR/M), imm8
-      VEX_4V = getVEXRegisterEncoding(MI, 0);
-      if (X86II::isX86_64ExtendedReg(MI.getOperand(1).getReg()))
+      VEX_4V = getVEXRegisterEncoding(MI, CurOp);
+      CurOp++;
+
+      if (X86II::isX86_64ExtendedReg(MI.getOperand(CurOp).getReg()))
         VEX_B = 0x0;
       break;
-    default: // RawFrm
-      break;
   }
 
   // Emit segment override opcode prefix as needed.
@@ -1066,16 +981,21 @@ void Emitter<CodeEmitter>::emitVEXOpcodePrefix(uint64_t TSFlags,
   //    | C5h | | R | vvvv | L | pp |
   //    +-----+ +-------------------+
   //
+  //  XOP uses a similar prefix:
+  //    +-----+ +--------------+ +-------------------+
+  //    | 8Fh | | RXB | m-mmmm | | W | vvvv | L | pp |
+  //    +-----+ +--------------+ +-------------------+
   unsigned char LastByte = VEX_PP | (VEX_L << 2) | (VEX_4V << 3);
 
-  if (VEX_B && VEX_X && !VEX_W && !XOP && (VEX_5M == 1)) { // 2 byte VEX prefix
+  // Can this use the 2 byte VEX prefix?
+  if (Encoding == X86II::VEX && VEX_B && VEX_X && !VEX_W && (VEX_5M == 1)) {
     MCE.emitByte(0xC5);
     MCE.emitByte(LastByte | (VEX_R << 7));
     return;
   }
 
   // 3 byte VEX prefix
-  MCE.emitByte(XOP ? 0x8F : 0xC4);
+  MCE.emitByte(Encoding == X86II::XOP ? 0x8F : 0xC4);
   MCE.emitByte(VEX_R << 7 | VEX_X << 6 | VEX_B << 5 | VEX_5M);
   MCE.emitByte(LastByte | (VEX_W << 7));
 }
@@ -1114,16 +1034,21 @@ void Emitter<CodeEmitter>::emitInstruction(MachineInstr &MI,
   // If this is a two-address instruction, skip one of the register operands.
   unsigned NumOps = Desc->getNumOperands();
   unsigned CurOp = 0;
-  if (NumOps > 1 && Desc->getOperandConstraint(1, MCOI::TIED_TO) != -1)
+  if (NumOps > 1 && Desc->getOperandConstraint(1, MCOI::TIED_TO) == 0)
     ++CurOp;
-  else if (NumOps > 2 && Desc->getOperandConstraint(NumOps-1,MCOI::TIED_TO)== 0)
-    // Skip the last source operand that is tied_to the dest reg. e.g. LXADD32
-    --NumOps;
+  else if (NumOps > 3 && Desc->getOperandConstraint(2, MCOI::TIED_TO) == 0) {
+    assert(Desc->getOperandConstraint(NumOps - 1, MCOI::TIED_TO) == 1);
+    // Special case for GATHER with 2 TIED_TO operands
+    // Skip the first 2 operands: dst, mask_wb
+    CurOp += 2;
+  }
 
   uint64_t TSFlags = Desc->TSFlags;
 
-  // Is this instruction encoded using the AVX VEX prefix?
-  bool HasVEXPrefix = (TSFlags >> X86II::VEXShift) & X86II::VEX;
+  // Encoding type for this instruction.
+  unsigned char Encoding = (TSFlags & X86II::EncodingMask) >>
+                           X86II::EncodingShift;
+
   // It uses the VEX.VVVV field?
   bool HasVEX_4V = (TSFlags >> X86II::VEXShift) & X86II::VEX_4V;
   bool HasVEX_4VOp3 = (TSFlags >> X86II::VEXShift) & X86II::VEX_4VOp3;
@@ -1134,7 +1059,35 @@ void Emitter<CodeEmitter>::emitInstruction(MachineInstr &MI,
   int MemoryOperand = X86II::getMemoryOperandNo(TSFlags, Opcode);
   if (MemoryOperand != -1) MemoryOperand += CurOp;
 
-  if (!HasVEXPrefix)
+  // Emit the lock opcode prefix as needed.
+  if (Desc->TSFlags & X86II::LOCK)
+    MCE.emitByte(0xF0);
+
+  // Emit segment override opcode prefix as needed.
+  emitSegmentOverridePrefix(TSFlags, MemoryOperand, MI);
+
+  // Emit the repeat opcode prefix as needed.
+  if (Desc->TSFlags & X86II::REP)
+    MCE.emitByte(0xF3);
+
+  // Emit the address size opcode prefix as needed.
+  bool need_address_override;
+  if (TSFlags & X86II::AdSize) {
+    need_address_override = true;
+  } else if (MemoryOperand < 0) {
+    need_address_override = false;
+  } else if (Is64BitMode) {
+    assert(!Is16BitMemOperand(MI, MemoryOperand));
+    need_address_override = Is32BitMemOperand(MI, MemoryOperand);
+  } else {
+    assert(!Is64BitMemOperand(MI, MemoryOperand));
+    need_address_override = Is16BitMemOperand(MI, MemoryOperand);
+  }
+
+  if (need_address_override)
+    MCE.emitByte(0x67);
+
+  if (Encoding == 0)
     emitOpcodePrefix(TSFlags, MemoryOperand, MI, Desc);
   else
     emitVEXOpcodePrefix(TSFlags, MemoryOperand, MI, Desc);
@@ -1233,7 +1186,7 @@ void Emitter<CodeEmitter>::emitInstruction(MachineInstr &MI,
 
   case X86II::AddRegFrm: {
     MCE.emitByte(BaseOpcode +
-                 X86_MC::getX86RegNum(MI.getOperand(CurOp++).getReg()));
+                 getX86RegNum(MI.getOperand(CurOp++).getReg()));
 
     if (CurOp == NumOps)
       break;
@@ -1247,7 +1200,7 @@ void Emitter<CodeEmitter>::emitInstruction(MachineInstr &MI,
 
     unsigned rt = Is64BitMode ? X86::reloc_pcrel_word
       : (IsPIC ? X86::reloc_picrel_word : X86::reloc_absolute_word);
-    if (Opcode == X86::MOV64ri64i32)
+    if (Opcode == X86::MOV32ri64)
       rt = X86::reloc_absolute_word;  // FIXME: add X86II flag?
     // This should not occur on Darwin for relocatable objects.
     if (Opcode == X86::MOV64ri)
@@ -1267,9 +1220,14 @@ void Emitter<CodeEmitter>::emitInstruction(MachineInstr &MI,
 
   case X86II::MRMDestReg: {
     MCE.emitByte(BaseOpcode);
+
+    unsigned SrcRegNum = CurOp+1;
+    if (HasVEX_4V) // Skip 1st src (which is encoded in VEX_VVVV)
+      SrcRegNum++;
+
     emitRegModRMByte(MI.getOperand(CurOp).getReg(),
-                     X86_MC::getX86RegNum(MI.getOperand(CurOp+1).getReg()));
-    CurOp += 2;
+                     getX86RegNum(MI.getOperand(SrcRegNum).getReg()));
+    CurOp = SrcRegNum + 1;
     break;
   }
   case X86II::MRMDestMem: {
@@ -1279,7 +1237,7 @@ void Emitter<CodeEmitter>::emitInstruction(MachineInstr &MI,
     if (HasVEX_4V) // Skip 1st src (which is encoded in VEX_VVVV)
       SrcRegNum++;
     emitMemModRMByte(MI, CurOp,
-                X86_MC::getX86RegNum(MI.getOperand(SrcRegNum).getReg()));
+                     getX86RegNum(MI.getOperand(SrcRegNum).getReg()));
     CurOp = SrcRegNum + 1;
     break;
   }
@@ -1295,7 +1253,7 @@ void Emitter<CodeEmitter>::emitInstruction(MachineInstr &MI,
       ++SrcRegNum;
 
     emitRegModRMByte(MI.getOperand(SrcRegNum).getReg(),
-                     X86_MC::getX86RegNum(MI.getOperand(CurOp).getReg()));
+                     getX86RegNum(MI.getOperand(CurOp).getReg()));
     // 2 operands skipped with HasMemOp4, compensate accordingly
     CurOp = HasMemOp4 ? SrcRegNum : SrcRegNum + 1;
     if (HasVEX_4VOp3)
@@ -1317,13 +1275,14 @@ void Emitter<CodeEmitter>::emitInstruction(MachineInstr &MI,
     intptr_t PCAdj = (CurOp + AddrOperands + 1 != NumOps) ?
       X86II::getSizeOfImm(Desc->TSFlags) : 0;
     emitMemModRMByte(MI, FirstMemOp,
-                     X86_MC::getX86RegNum(MI.getOperand(CurOp).getReg()),PCAdj);
+                     getX86RegNum(MI.getOperand(CurOp).getReg()),PCAdj);
     CurOp += AddrOperands + 1;
     if (HasVEX_4VOp3)
       ++CurOp;
     break;
   }
 
+  case X86II::MRMXr:
   case X86II::MRM0r: case X86II::MRM1r:
   case X86II::MRM2r: case X86II::MRM3r:
   case X86II::MRM4r: case X86II::MRM5r:
@@ -1331,8 +1290,9 @@ void Emitter<CodeEmitter>::emitInstruction(MachineInstr &MI,
     if (HasVEX_4V) // Skip the register dst (which is encoded in VEX_VVVV).
       ++CurOp;
     MCE.emitByte(BaseOpcode);
+    uint64_t Form = (Desc->TSFlags & X86II::FormMask);
     emitRegModRMByte(MI.getOperand(CurOp++).getReg(),
-                     (Desc->TSFlags & X86II::FormMask)-X86II::MRM0r);
+                     (Form == X86II::MRMXr) ? 0 : Form-X86II::MRM0r);
 
     if (CurOp == NumOps)
       break;
@@ -1361,6 +1321,7 @@ void Emitter<CodeEmitter>::emitInstruction(MachineInstr &MI,
     break;
   }
 
+  case X86II::MRMXm:
   case X86II::MRM0m: case X86II::MRM1m:
   case X86II::MRM2m: case X86II::MRM3m:
   case X86II::MRM4m: case X86II::MRM5m:
@@ -1372,7 +1333,8 @@ void Emitter<CodeEmitter>::emitInstruction(MachineInstr &MI,
           X86II::getSizeOfImm(Desc->TSFlags) : 4) : 0;
 
     MCE.emitByte(BaseOpcode);
-    emitMemModRMByte(MI, CurOp, (Desc->TSFlags & X86II::FormMask)-X86II::MRM0m,
+    uint64_t Form = (Desc->TSFlags & X86II::FormMask);
+    emitMemModRMByte(MI, CurOp, (Form==X86II::MRMXm) ? 0 : Form - X86II::MRM0m,
                      PCAdj);
     CurOp += X86::AddrNumOperands;
 
@@ -1403,44 +1365,92 @@ void Emitter<CodeEmitter>::emitInstruction(MachineInstr &MI,
     break;
   }
 
-  case X86II::MRMInitReg:
+  case X86II::MRM_C0: case X86II::MRM_C1: case X86II::MRM_C2:
+  case X86II::MRM_C3: case X86II::MRM_C4: case X86II::MRM_C8:
+  case X86II::MRM_C9: case X86II::MRM_CA: case X86II::MRM_CB:
+  case X86II::MRM_D0: case X86II::MRM_D1: case X86II::MRM_D4:
+  case X86II::MRM_D5: case X86II::MRM_D6: case X86II::MRM_D8:
+  case X86II::MRM_D9: case X86II::MRM_DA: case X86II::MRM_DB:
+  case X86II::MRM_DC: case X86II::MRM_DD: case X86II::MRM_DE:
+  case X86II::MRM_DF: case X86II::MRM_E0: case X86II::MRM_E1:
+  case X86II::MRM_E2: case X86II::MRM_E3: case X86II::MRM_E4:
+  case X86II::MRM_E5: case X86II::MRM_E8: case X86II::MRM_E9:
+  case X86II::MRM_EA: case X86II::MRM_EB: case X86II::MRM_EC:
+  case X86II::MRM_ED: case X86II::MRM_EE: case X86II::MRM_F0:
+  case X86II::MRM_F1: case X86II::MRM_F2: case X86II::MRM_F3:
+  case X86II::MRM_F4: case X86II::MRM_F5: case X86II::MRM_F6:
+  case X86II::MRM_F7: case X86II::MRM_F8: case X86II::MRM_F9:
+  case X86II::MRM_FA: case X86II::MRM_FB: case X86II::MRM_FC:
+  case X86II::MRM_FD: case X86II::MRM_FE: case X86II::MRM_FF:
     MCE.emitByte(BaseOpcode);
-    // Duplicate register, used by things like MOV8r0 (aka xor reg,reg).
-    emitRegModRMByte(MI.getOperand(CurOp).getReg(),
-                     X86_MC::getX86RegNum(MI.getOperand(CurOp).getReg()));
-    ++CurOp;
-    break;
 
-  case X86II::MRM_C1:
-    MCE.emitByte(BaseOpcode);
-    MCE.emitByte(0xC1);
-    break;
-  case X86II::MRM_C8:
-    MCE.emitByte(BaseOpcode);
-    MCE.emitByte(0xC8);
-    break;
-  case X86II::MRM_C9:
-    MCE.emitByte(BaseOpcode);
-    MCE.emitByte(0xC9);
-    break;
-  case X86II::MRM_E8:
-    MCE.emitByte(BaseOpcode);
-    MCE.emitByte(0xE8);
-    break;
-  case X86II::MRM_F0:
-    MCE.emitByte(BaseOpcode);
-    MCE.emitByte(0xF0);
+    unsigned char MRM;
+    switch (TSFlags & X86II::FormMask) {
+    default: llvm_unreachable("Invalid Form");
+    case X86II::MRM_C0: MRM = 0xC0; break;
+    case X86II::MRM_C1: MRM = 0xC1; break;
+    case X86II::MRM_C2: MRM = 0xC2; break;
+    case X86II::MRM_C3: MRM = 0xC3; break;
+    case X86II::MRM_C4: MRM = 0xC4; break;
+    case X86II::MRM_C8: MRM = 0xC8; break;
+    case X86II::MRM_C9: MRM = 0xC9; break;
+    case X86II::MRM_CA: MRM = 0xCA; break;
+    case X86II::MRM_CB: MRM = 0xCB; break;
+    case X86II::MRM_D0: MRM = 0xD0; break;
+    case X86II::MRM_D1: MRM = 0xD1; break;
+    case X86II::MRM_D4: MRM = 0xD4; break;
+    case X86II::MRM_D5: MRM = 0xD5; break;
+    case X86II::MRM_D6: MRM = 0xD6; break;
+    case X86II::MRM_D8: MRM = 0xD8; break;
+    case X86II::MRM_D9: MRM = 0xD9; break;
+    case X86II::MRM_DA: MRM = 0xDA; break;
+    case X86II::MRM_DB: MRM = 0xDB; break;
+    case X86II::MRM_DC: MRM = 0xDC; break;
+    case X86II::MRM_DD: MRM = 0xDD; break;
+    case X86II::MRM_DE: MRM = 0xDE; break;
+    case X86II::MRM_DF: MRM = 0xDF; break;
+    case X86II::MRM_E0: MRM = 0xE0; break;
+    case X86II::MRM_E1: MRM = 0xE1; break;
+    case X86II::MRM_E2: MRM = 0xE2; break;
+    case X86II::MRM_E3: MRM = 0xE3; break;
+    case X86II::MRM_E4: MRM = 0xE4; break;
+    case X86II::MRM_E5: MRM = 0xE5; break;
+    case X86II::MRM_E8: MRM = 0xE8; break;
+    case X86II::MRM_E9: MRM = 0xE9; break;
+    case X86II::MRM_EA: MRM = 0xEA; break;
+    case X86II::MRM_EB: MRM = 0xEB; break;
+    case X86II::MRM_EC: MRM = 0xEC; break;
+    case X86II::MRM_ED: MRM = 0xED; break;
+    case X86II::MRM_EE: MRM = 0xEE; break;
+    case X86II::MRM_F0: MRM = 0xF0; break;
+    case X86II::MRM_F1: MRM = 0xF1; break;
+    case X86II::MRM_F2: MRM = 0xF2; break;
+    case X86II::MRM_F3: MRM = 0xF3; break;
+    case X86II::MRM_F4: MRM = 0xF4; break;
+    case X86II::MRM_F5: MRM = 0xF5; break;
+    case X86II::MRM_F6: MRM = 0xF6; break;
+    case X86II::MRM_F7: MRM = 0xF7; break;
+    case X86II::MRM_F8: MRM = 0xF8; break;
+    case X86II::MRM_F9: MRM = 0xF9; break;
+    case X86II::MRM_FA: MRM = 0xFA; break;
+    case X86II::MRM_FB: MRM = 0xFB; break;
+    case X86II::MRM_FC: MRM = 0xFC; break;
+    case X86II::MRM_FD: MRM = 0xFD; break;
+    case X86II::MRM_FE: MRM = 0xFE; break;
+    case X86II::MRM_FF: MRM = 0xFF; break;
+    }
+    MCE.emitByte(MRM);
     break;
   }
 
-  if (CurOp != NumOps) {
+  while (CurOp != NumOps && NumOps - CurOp <= 2) {
     // The last source register of a 4 operand instruction in AVX is encoded
     // in bits[7:4] of a immediate byte.
     if ((TSFlags >> X86II::VEXShift) & X86II::VEX_I8IMM) {
       const MachineOperand &MO = MI.getOperand(HasMemOp4 ? MemOp4_I8IMMOperand
                                                          : CurOp);
       ++CurOp;
-      unsigned RegNum = X86_MC::getX86RegNum(MO.getReg()) << 4;
+      unsigned RegNum = getX86RegNum(MO.getReg()) << 4;
       if (X86II::isX86_64ExtendedReg(MO.getReg()))
         RegNum |= 1 << 7;
       // If there is an additional 5th operand it must be an immediate, which