Fix comment.
[oota-llvm.git] / lib / Target / X86 / X86CodeEmitter.cpp
index 772f1abc204861e1d5ec6b85ebacceab0dd1439b..899e30f6f49dd97dc23c3c812088e99abd4dcff4 100644 (file)
@@ -12,6 +12,9 @@
 //
 //===----------------------------------------------------------------------===//
 
+#define DEBUG_TYPE "x86-emitter"
+#include "X86InstrInfo.h"
+#include "X86Subtarget.h"
 #include "X86TargetMachine.h"
 #include "X86Relocations.h"
 #include "X86.h"
 #include "llvm/CodeGen/Passes.h"
 #include "llvm/Function.h"
 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
+#include "llvm/Support/Compiler.h"
 #include "llvm/Target/TargetOptions.h"
-#include <iostream>
 using namespace llvm;
 
-namespace {
-  Statistic<>
-  NumEmitted("x86-emitter", "Number of machine instructions emitted");
-}
+STATISTIC(NumEmitted, "Number of machine instructions emitted");
 
 namespace {
-  class Emitter : public MachineFunctionPass {
+  class VISIBILITY_HIDDEN Emitter : public MachineFunctionPass {
     const X86InstrInfo  *II;
+    const TargetData    *TD;
+    TargetMachine       &TM;
     MachineCodeEmitter  &MCE;
-    std::map<const MachineBasicBlock*, unsigned> BasicBlockAddrs;
-    std::vector<std::pair<const MachineBasicBlock *, unsigned> > BBRefs;
+    bool Is64BitMode;
   public:
-    explicit Emitter(MachineCodeEmitter &mce) : II(0), MCE(mce) {}
-    Emitter(MachineCodeEmitter &mce, const X86InstrInfo& ii)
-        : II(&ii), MCE(mce) {}
+    explicit Emitter(TargetMachine &tm, MachineCodeEmitter &mce)
+      : II(0), TD(0), TM(tm), MCE(mce), Is64BitMode(false) {}
+    Emitter(TargetMachine &tm, MachineCodeEmitter &mce,
+            const X86InstrInfo &ii, const TargetData &td, bool is64)
+      : II(&ii), TD(&td), TM(tm), MCE(mce), Is64BitMode(is64) {}
 
     bool runOnMachineFunction(MachineFunction &MF);
 
@@ -51,29 +54,38 @@ namespace {
     void emitInstruction(const MachineInstr &MI);
 
   private:
-    void emitBasicBlock(const MachineBasicBlock &MBB);
-
-    void emitPCRelativeBlockAddress(const MachineBasicBlock *BB);
-    void emitPCRelativeValue(unsigned Address);
-    void emitGlobalAddressForCall(GlobalValue *GV, bool isTailCall);
-    void emitGlobalAddressForPtr(GlobalValue *GV, int Disp = 0);
-    void emitExternalSymbolAddress(const char *ES, bool isPCRelative,
-                                   bool isTailCall);
+    void emitPCRelativeBlockAddress(MachineBasicBlock *MBB);
+    void emitPCRelativeValue(intptr_t Address);
+    void emitGlobalAddressForCall(GlobalValue *GV, bool DoesntNeedStub);
+    void emitGlobalAddressForPtr(GlobalValue *GV, unsigned Reloc,
+                                 int Disp = 0, unsigned PCAdj = 0);
+    void emitExternalSymbolAddress(const char *ES, unsigned Reloc);
+    void emitConstPoolAddress(unsigned CPI, unsigned Reloc, int Disp = 0,
+                              unsigned PCAdj = 0);
+    void emitJumpTableAddress(unsigned JTI, unsigned Reloc, unsigned PCAdj = 0);
+
+    void emitDisplacementField(const MachineOperand *RelocOp, int DispVal,
+                               unsigned PCAdj = 0);
 
     void emitRegModRMByte(unsigned ModRMReg, unsigned RegOpcodeField);
     void emitSIBByte(unsigned SS, unsigned Index, unsigned Base);
-    void emitConstant(unsigned Val, unsigned Size);
+    void emitConstant(uint64_t Val, unsigned Size);
 
     void emitMemModRMByte(const MachineInstr &MI,
-                          unsigned Op, unsigned RegOpcodeField);
+                          unsigned Op, unsigned RegOpcodeField,
+                          unsigned PCAdj = 0);
 
+    unsigned getX86RegNum(unsigned RegNo);
+    bool isX86_64ExtendedReg(const MachineOperand &MO);
+    unsigned determineREX(const MachineInstr &MI);
   };
 }
 
 /// createX86CodeEmitterPass - Return a pass that emits the collected X86 code
 /// to the specified MCE object.
-FunctionPass *llvm::createX86CodeEmitterPass(MachineCodeEmitter &MCE) {
-  return new Emitter(MCE);
+FunctionPass *llvm::createX86CodeEmitterPass(X86TargetMachine &TM,
+                                             MachineCodeEmitter &MCE) {
+  return new Emitter(TM, MCE);
 }
 
 bool Emitter::runOnMachineFunction(MachineFunction &MF) {
@@ -81,87 +93,99 @@ bool Emitter::runOnMachineFunction(MachineFunction &MF) {
           MF.getTarget().getRelocationModel() != Reloc::Static) &&
          "JIT relocation model must be set to static or default!");
   II = ((X86TargetMachine&)MF.getTarget()).getInstrInfo();
+  TD = ((X86TargetMachine&)MF.getTarget()).getTargetData();
+  Is64BitMode =
+    ((X86TargetMachine&)MF.getTarget()).getSubtarget<X86Subtarget>().is64Bit();
+
+  do {
+    MCE.startFunction(MF);
+    for (MachineFunction::iterator MBB = MF.begin(), E = MF.end(); 
+         MBB != E; ++MBB) {
+      MCE.StartMachineBasicBlock(MBB);
+      for (MachineBasicBlock::const_iterator I = MBB->begin(), E = MBB->end();
+           I != E; ++I)
+        emitInstruction(*I);
+    }
+  } while (MCE.finishFunction(MF));
 
-  MCE.startFunction(MF);
-  MCE.emitConstantPool(MF.getConstantPool());
-  for (MachineFunction::iterator I = MF.begin(), E = MF.end(); I != E; ++I)
-    emitBasicBlock(*I);
-  MCE.finishFunction(MF);
-
-  // Resolve all forward branches now...
-  for (unsigned i = 0, e = BBRefs.size(); i != e; ++i) {
-    unsigned Location = BasicBlockAddrs[BBRefs[i].first];
-    unsigned Ref = BBRefs[i].second;
-    MCE.emitWordAt(Location-Ref-4, (unsigned*)(intptr_t)Ref);
-  }
-  BBRefs.clear();
-  BasicBlockAddrs.clear();
   return false;
 }
 
-void Emitter::emitBasicBlock(const MachineBasicBlock &MBB) {
-  if (uint64_t Addr = MCE.getCurrentPCValue())
-    BasicBlockAddrs[&MBB] = Addr;
-
-  for (MachineBasicBlock::const_iterator I = MBB.begin(), E = MBB.end();
-       I != E; ++I)
-    emitInstruction(*I);
-}
-
-/// emitPCRelativeValue - Emit a 32-bit PC relative address.
+/// emitPCRelativeValue - Emit a PC relative address.
 ///
-void Emitter::emitPCRelativeValue(unsigned Address) {
-  MCE.emitWord(Address-MCE.getCurrentPCValue()-4);
+void Emitter::emitPCRelativeValue(intptr_t Address) {
+  MCE.emitWordLE(Address-MCE.getCurrentPCValue()-4);
 }
 
-/// emitPCRelativeBlockAddress - This method emits the PC relative address of
-/// the specified basic block, or if the basic block hasn't been emitted yet
-/// (because this is a forward branch), it keeps track of the information
-/// necessary to resolve this address later (and emits a dummy value).
+/// emitPCRelativeBlockAddress - This method keeps track of the information
+/// necessary to resolve the address of this block later and emits a dummy
+/// value.
 ///
-void Emitter::emitPCRelativeBlockAddress(const MachineBasicBlock *MBB) {
-  // If this is a backwards branch, we already know the address of the target,
-  // so just emit the value.
-  std::map<const MachineBasicBlock*, unsigned>::iterator I =
-    BasicBlockAddrs.find(MBB);
-  if (I != BasicBlockAddrs.end()) {
-    emitPCRelativeValue(I->second);
-  } else {
-    // Otherwise, remember where this reference was and where it is to so we can
-    // deal with it later.
-    BBRefs.push_back(std::make_pair(MBB, MCE.getCurrentPCValue()));
-    MCE.emitWord(0);
-  }
+void Emitter::emitPCRelativeBlockAddress(MachineBasicBlock *MBB) {
+  // Remember where this reference was and where it is to so we can
+  // deal with it later.
+  MCE.addRelocation(MachineRelocation::getBB(MCE.getCurrentPCOffset(),
+                                             X86::reloc_pcrel_word, MBB));
+  MCE.emitWordLE(0);
 }
 
 /// emitGlobalAddressForCall - Emit the specified address to the code stream
 /// assuming this is part of a function call, which is PC relative.
 ///
-void Emitter::emitGlobalAddressForCall(GlobalValue *GV, bool isTailCall) {
-  MCE.addRelocation(MachineRelocation(MCE.getCurrentPCOffset(),
+void Emitter::emitGlobalAddressForCall(GlobalValue *GV, bool DoesntNeedStub) {
+  MCE.addRelocation(MachineRelocation::getGV(MCE.getCurrentPCOffset(),
                                       X86::reloc_pcrel_word, GV, 0,
-                                      !isTailCall /*Doesn'tNeedStub*/));
-  MCE.emitWord(0);
+                                      DoesntNeedStub));
+  MCE.emitWordLE(0);
 }
 
 /// emitGlobalAddress - Emit the specified address to the code stream assuming
-/// this is part of a "take the address of a global" instruction, which is not
-/// PC relative.
+/// this is part of a "take the address of a global" instruction.
 ///
-void Emitter::emitGlobalAddressForPtr(GlobalValue *GV, int Disp /* = 0 */) {
-  MCE.addRelocation(MachineRelocation(MCE.getCurrentPCOffset(),
-                                      X86::reloc_absolute_word, GV));
-  MCE.emitWord(Disp);   // The relocated value will be added to the displacement
+void Emitter::emitGlobalAddressForPtr(GlobalValue *GV, unsigned Reloc,
+                                      int Disp /* = 0 */,
+                                      unsigned PCAdj /* = 0 */) {
+  MCE.addRelocation(MachineRelocation::getGV(MCE.getCurrentPCOffset(), Reloc,
+                                             GV, PCAdj));
+  if (Reloc == X86::reloc_absolute_dword)
+    MCE.emitWordLE(0);
+  MCE.emitWordLE(Disp); // The relocated value will be added to the displacement
 }
 
 /// emitExternalSymbolAddress - Arrange for the address of an external symbol to
 /// be emitted to the current location in the function, and allow it to be PC
 /// relative.
-void Emitter::emitExternalSymbolAddress(const char *ES, bool isPCRelative,
-                                        bool isTailCall) {
-  MCE.addRelocation(MachineRelocation(MCE.getCurrentPCOffset(),
-          isPCRelative ? X86::reloc_pcrel_word : X86::reloc_absolute_word, ES));
-  MCE.emitWord(0);
+void Emitter::emitExternalSymbolAddress(const char *ES, unsigned Reloc) {
+  MCE.addRelocation(MachineRelocation::getExtSym(MCE.getCurrentPCOffset(),
+                                                 Reloc, ES));
+  if (Reloc == X86::reloc_absolute_dword)
+    MCE.emitWordLE(0);
+  MCE.emitWordLE(0);
+}
+
+/// emitConstPoolAddress - Arrange for the address of an constant pool
+/// to be emitted to the current location in the function, and allow it to be PC
+/// relative.
+void Emitter::emitConstPoolAddress(unsigned CPI, unsigned Reloc,
+                                   int Disp /* = 0 */,
+                                   unsigned PCAdj /* = 0 */) {
+  MCE.addRelocation(MachineRelocation::getConstPool(MCE.getCurrentPCOffset(),
+                                                    Reloc, CPI, PCAdj));
+  if (Reloc == X86::reloc_absolute_dword)
+    MCE.emitWordLE(0);
+  MCE.emitWordLE(Disp); // The relocated value will be added to the displacement
+}
+
+/// emitJumpTableAddress - Arrange for the address of a jump table to
+/// be emitted to the current location in the function, and allow it to be PC
+/// relative.
+void Emitter::emitJumpTableAddress(unsigned JTI, unsigned Reloc,
+                                   unsigned PCAdj /* = 0 */) {
+  MCE.addRelocation(MachineRelocation::getJumpTable(MCE.getCurrentPCOffset(),
+                                                    Reloc, JTI, PCAdj));
+  if (Reloc == X86::reloc_absolute_dword)
+    MCE.emitWordLE(0);
+  MCE.emitWordLE(0); // The relocated value will be added to the displacement
 }
 
 /// N86 namespace - Native X86 Register numbers... used by X86 backend.
@@ -172,28 +196,53 @@ namespace N86 {
   };
 }
 
-
 // getX86RegNum - This function maps LLVM register identifiers to their X86
 // specific numbering, which is used in various places encoding instructions.
 //
-static unsigned getX86RegNum(unsigned RegNo) {
+unsigned Emitter::getX86RegNum(unsigned RegNo) {
   switch(RegNo) {
-  case X86::EAX: case X86::AX: case X86::AL: return N86::EAX;
-  case X86::ECX: case X86::CX: case X86::CL: return N86::ECX;
-  case X86::EDX: case X86::DX: case X86::DL: return N86::EDX;
-  case X86::EBX: case X86::BX: case X86::BL: return N86::EBX;
-  case X86::ESP: case X86::SP: case X86::AH: return N86::ESP;
-  case X86::EBP: case X86::BP: case X86::CH: return N86::EBP;
-  case X86::ESI: case X86::SI: case X86::DH: return N86::ESI;
-  case X86::EDI: case X86::DI: case X86::BH: return N86::EDI;
+  case X86::RAX: case X86::EAX: case X86::AX: case X86::AL: return N86::EAX;
+  case X86::RCX: case X86::ECX: case X86::CX: case X86::CL: return N86::ECX;
+  case X86::RDX: case X86::EDX: case X86::DX: case X86::DL: return N86::EDX;
+  case X86::RBX: case X86::EBX: case X86::BX: case X86::BL: return N86::EBX;
+  case X86::RSP: case X86::ESP: case X86::SP: case X86::SPL: case X86::AH:
+    return N86::ESP;
+  case X86::RBP: case X86::EBP: case X86::BP: case X86::BPL: case X86::CH:
+    return N86::EBP;
+  case X86::RSI: case X86::ESI: case X86::SI: case X86::SIL: case X86::DH:
+    return N86::ESI;
+  case X86::RDI: case X86::EDI: case X86::DI: case X86::DIL: case X86::BH:
+    return N86::EDI;
+
+  case X86::R8:  case X86::R8D:  case X86::R8W:  case X86::R8B:
+    return N86::EAX;
+  case X86::R9:  case X86::R9D:  case X86::R9W:  case X86::R9B:
+    return N86::ECX;
+  case X86::R10: case X86::R10D: case X86::R10W: case X86::R10B:
+    return N86::EDX;
+  case X86::R11: case X86::R11D: case X86::R11W: case X86::R11B:
+    return N86::EBX;
+  case X86::R12: case X86::R12D: case X86::R12W: case X86::R12B:
+    return N86::ESP;
+  case X86::R13: case X86::R13D: case X86::R13W: case X86::R13B:
+    return N86::EBP;
+  case X86::R14: case X86::R14D: case X86::R14W: case X86::R14B:
+    return N86::ESI;
+  case X86::R15: case X86::R15D: case X86::R15W: case X86::R15B:
+    return N86::EDI;
 
   case X86::ST0: case X86::ST1: case X86::ST2: case X86::ST3:
   case X86::ST4: case X86::ST5: case X86::ST6: case X86::ST7:
     return RegNo-X86::ST0;
 
-  case X86::XMM0: case X86::XMM1: case X86::XMM2: case X86::XMM3:
-  case X86::XMM4: case X86::XMM5: case X86::XMM6: case X86::XMM7:
-    return RegNo-X86::XMM0;
+  case X86::XMM0:  case X86::XMM1:  case X86::XMM2:  case X86::XMM3:
+  case X86::XMM4:  case X86::XMM5:  case X86::XMM6:  case X86::XMM7:
+    return II->getRegisterInfo().getDwarfRegNum(RegNo) -
+           II->getRegisterInfo().getDwarfRegNum(X86::XMM0);
+  case X86::XMM8:  case X86::XMM9:  case X86::XMM10: case X86::XMM11:
+  case X86::XMM12: case X86::XMM13: case X86::XMM14: case X86::XMM15:
+    return II->getRegisterInfo().getDwarfRegNum(RegNo) -
+           II->getRegisterInfo().getDwarfRegNum(X86::XMM8);
 
   default:
     assert(MRegisterInfo::isVirtualRegister(RegNo) &&
@@ -218,7 +267,7 @@ void Emitter::emitSIBByte(unsigned SS, unsigned Index, unsigned Base) {
   MCE.emitByte(ModRMByte(SS, Index, Base));
 }
 
-void Emitter::emitConstant(unsigned Val, unsigned Size) {
+void Emitter::emitConstant(uint64_t Val, unsigned Size) {
   // Output the constant in little endian byte order...
   for (unsigned i = 0; i != Size; ++i) {
     MCE.emitByte(Val & 255);
@@ -226,69 +275,104 @@ void Emitter::emitConstant(unsigned Val, unsigned Size) {
   }
 }
 
+/// isDisp8 - Return true if this signed displacement fits in a 8-bit 
+/// sign-extended field. 
 static bool isDisp8(int Value) {
   return Value == (signed char)Value;
 }
 
+void Emitter::emitDisplacementField(const MachineOperand *RelocOp,
+                                    int DispVal, unsigned PCAdj) {
+  // If this is a simple integer displacement that doesn't require a relocation,
+  // emit it now.
+  if (!RelocOp) {
+    emitConstant(DispVal, 4);
+    return;
+  }
+  
+  // Otherwise, this is something that requires a relocation.  Emit it as such
+  // now.
+  if (RelocOp->isGlobalAddress()) {
+    // In 64-bit static small code model, we could potentially emit absolute.
+    // But it's probably not beneficial.
+    //  89 05 00 00 00 00      mov    %eax,0(%rip)  # PC-relative
+    // 89 04 25 00 00 00 00    mov    %eax,0x0      # Absolute
+    unsigned rt= Is64BitMode ? X86::reloc_pcrel_word : X86::reloc_absolute_word;
+    emitGlobalAddressForPtr(RelocOp->getGlobal(), rt,
+                            RelocOp->getOffset(), PCAdj);
+  } else if (RelocOp->isConstantPoolIndex()) {
+    // Must be in 64-bit mode.
+    emitConstPoolAddress(RelocOp->getConstantPoolIndex(), X86::reloc_pcrel_word,
+                         RelocOp->getOffset(), PCAdj);
+  } else if (RelocOp->isJumpTableIndex()) {
+    // Must be in 64-bit mode.
+    emitJumpTableAddress(RelocOp->getJumpTableIndex(), X86::reloc_pcrel_word,
+                         PCAdj);
+  } else {
+    assert(0 && "Unknown value to relocate!");
+  }
+}
+
 void Emitter::emitMemModRMByte(const MachineInstr &MI,
-                               unsigned Op, unsigned RegOpcodeField) {
+                               unsigned Op, unsigned RegOpcodeField,
+                               unsigned PCAdj) {
   const MachineOperand &Op3 = MI.getOperand(Op+3);
-  GlobalValue *GV = 0;
   int DispVal = 0;
-
+  const MachineOperand *DispForReloc = 0;
+  
+  // Figure out what sort of displacement we have to handle here.
   if (Op3.isGlobalAddress()) {
-    GV = Op3.getGlobal();
-    DispVal = Op3.getOffset();
+    DispForReloc = &Op3;
+  } else if (Op3.isConstantPoolIndex()) {
+    if (Is64BitMode) {
+      DispForReloc = &Op3;
+    } else {
+      DispVal += MCE.getConstantPoolEntryAddress(Op3.getConstantPoolIndex());
+      DispVal += Op3.getOffset();
+    }
+  } else if (Op3.isJumpTableIndex()) {
+    if (Is64BitMode) {
+      DispForReloc = &Op3;
+    } else {
+      DispVal += MCE.getJumpTableEntryAddress(Op3.getJumpTableIndex());
+    }
   } else {
-    DispVal = Op3.getImmedValue();
+    DispVal = Op3.getImm();
   }
 
   const MachineOperand &Base     = MI.getOperand(Op);
   const MachineOperand &Scale    = MI.getOperand(Op+1);
   const MachineOperand &IndexReg = MI.getOperand(Op+2);
 
-  unsigned BaseReg = 0;
-
-  if (Base.isConstantPoolIndex()) {
-    // Emit a direct address reference [disp32] where the displacement of the
-    // constant pool entry is controlled by the MCE.
-    assert(!GV && "Constant Pool reference cannot be relative to global!");
-    DispVal += MCE.getConstantPoolEntryAddress(Base.getConstantPoolIndex());
-  } else {
-    BaseReg = Base.getReg();
-  }
+  unsigned BaseReg = Base.getReg();
 
   // Is a SIB byte needed?
-  if (IndexReg.getReg() == 0 && BaseReg != X86::ESP) {
+  if (IndexReg.getReg() == 0 &&
+      (BaseReg == 0 || getX86RegNum(BaseReg) != N86::ESP)) {
     if (BaseReg == 0) {  // Just a displacement?
       // Emit special case [disp32] encoding
       MCE.emitByte(ModRMByte(0, RegOpcodeField, 5));
-      if (GV)
-        emitGlobalAddressForPtr(GV, DispVal);
-      else
-        emitConstant(DispVal, 4);
+      
+      emitDisplacementField(DispForReloc, DispVal, PCAdj);
     } else {
       unsigned BaseRegNo = getX86RegNum(BaseReg);
-      if (GV) {
-        // Emit the most general non-SIB encoding: [REG+disp32]
-        MCE.emitByte(ModRMByte(2, RegOpcodeField, BaseRegNo));
-        emitGlobalAddressForPtr(GV, DispVal);
-      } else if (DispVal == 0 && BaseRegNo != N86::EBP) {
+      if (!DispForReloc && DispVal == 0 && BaseRegNo != N86::EBP) {
         // Emit simple indirect register encoding... [EAX] f.e.
         MCE.emitByte(ModRMByte(0, RegOpcodeField, BaseRegNo));
-      } else if (isDisp8(DispVal)) {
+      } else if (!DispForReloc && isDisp8(DispVal)) {
         // Emit the disp8 encoding... [REG+disp8]
         MCE.emitByte(ModRMByte(1, RegOpcodeField, BaseRegNo));
         emitConstant(DispVal, 1);
       } else {
         // Emit the most general non-SIB encoding: [REG+disp32]
         MCE.emitByte(ModRMByte(2, RegOpcodeField, BaseRegNo));
-        emitConstant(DispVal, 4);
+        emitDisplacementField(DispForReloc, DispVal, PCAdj);
       }
     }
 
   } else {  // We need a SIB byte, so start by outputting the ModR/M byte first
-    assert(IndexReg.getReg() != X86::ESP && "Cannot use ESP as index reg!");
+    assert(IndexReg.getReg() != X86::ESP &&
+           IndexReg.getReg() != X86::RSP && "Cannot use ESP as index reg!");
 
     bool ForceDisp32 = false;
     bool ForceDisp8  = false;
@@ -297,11 +381,11 @@ void Emitter::emitMemModRMByte(const MachineInstr &MI,
       // MOD=0, BASE=5, to JUST get the index, scale, and displacement.
       MCE.emitByte(ModRMByte(0, RegOpcodeField, 4));
       ForceDisp32 = true;
-    } else if (GV) {
-      // Emit the normal disp32 encoding...
+    } else if (DispForReloc) {
+      // Emit the normal disp32 encoding.
       MCE.emitByte(ModRMByte(2, RegOpcodeField, 4));
       ForceDisp32 = true;
-    } else if (DispVal == 0 && BaseReg != X86::EBP) {
+    } else if (DispVal == 0 && getX86RegNum(BaseReg) != N86::EBP) {
       // Emit no displacement ModR/M byte
       MCE.emitByte(ModRMByte(0, RegOpcodeField, 4));
     } else if (isDisp8(DispVal)) {
@@ -315,7 +399,7 @@ void Emitter::emitMemModRMByte(const MachineInstr &MI,
 
     // Calculate what the SS field value should be...
     static const unsigned SSTable[] = { ~0, 0, 1, ~0, 2, ~0, ~0, ~0, 3 };
-    unsigned SS = SSTable[Scale.getImmedValue()];
+    unsigned SS = SSTable[Scale.getImm()];
 
     if (BaseReg == 0) {
       // Handle the SIB byte for the case where there is no base.  The
@@ -333,99 +417,253 @@ void Emitter::emitMemModRMByte(const MachineInstr &MI,
     }
 
     // Do we need to output a displacement?
-    if (DispVal != 0 || ForceDisp32 || ForceDisp8) {
-      if (!ForceDisp32 && isDisp8(DispVal))
-        emitConstant(DispVal, 1);
-      else if (GV)
-        emitGlobalAddressForPtr(GV, DispVal);
-      else
-        emitConstant(DispVal, 4);
+    if (ForceDisp8) {
+      emitConstant(DispVal, 1);
+    } else if (DispVal != 0 || ForceDisp32) {
+      emitDisplacementField(DispForReloc, DispVal, PCAdj);
     }
   }
 }
 
-static unsigned sizeOfImm(const TargetInstrDescriptor &Desc) {
-  switch (Desc.TSFlags & X86II::ImmMask) {
+static unsigned sizeOfImm(const TargetInstrDescriptor *Desc) {
+  switch (Desc->TSFlags & X86II::ImmMask) {
   case X86II::Imm8:   return 1;
   case X86II::Imm16:  return 2;
   case X86II::Imm32:  return 4;
+  case X86II::Imm64:  return 8;
   default: assert(0 && "Immediate size not set!");
     return 0;
   }
 }
 
+/// isX86_64ExtendedReg - Is the MachineOperand a x86-64 extended register?
+/// e.g. r8, xmm8, etc.
+bool Emitter::isX86_64ExtendedReg(const MachineOperand &MO) {
+  if (!MO.isRegister()) return false;
+  unsigned RegNo = MO.getReg();
+  int DWNum = II->getRegisterInfo().getDwarfRegNum(RegNo);
+  if (DWNum >= II->getRegisterInfo().getDwarfRegNum(X86::R8) &&
+      DWNum <= II->getRegisterInfo().getDwarfRegNum(X86::R15))
+    return true;
+  if (DWNum >= II->getRegisterInfo().getDwarfRegNum(X86::XMM8) &&
+      DWNum <= II->getRegisterInfo().getDwarfRegNum(X86::XMM15))
+    return true;
+  return false;
+}
+
+inline static bool isX86_64TruncToByte(unsigned oc) {
+  return (oc == X86::TRUNC_64to8 || oc == X86::TRUNC_32to8 ||
+          oc == X86::TRUNC_16to8);
+}
+
+
+inline static bool isX86_64NonExtLowByteReg(unsigned reg) {
+  return (reg == X86::SPL || reg == X86::BPL ||
+          reg == X86::SIL || reg == X86::DIL);
+}
+
+/// determineREX - Determine if the MachineInstr has to be encoded with a X86-64
+/// REX prefix which specifies 1) 64-bit instructions, 2) non-default operand
+/// size, and 3) use of X86-64 extended registers.
+unsigned Emitter::determineREX(const MachineInstr &MI) {
+  unsigned REX = 0;
+  const TargetInstrDescriptor *Desc = MI.getInstrDescriptor();
+  unsigned Opcode = Desc->Opcode;
+
+  // Pseudo instructions do not need REX prefix byte.
+  if ((Desc->TSFlags & X86II::FormMask) == X86II::Pseudo)
+    return 0;
+  if (Desc->TSFlags & X86II::REX_W)
+    REX |= 1 << 3;
+
+  unsigned NumOps = Desc->numOperands;
+  if (NumOps) {
+    bool isTwoAddr = NumOps > 1 &&
+      Desc->getOperandConstraint(1, TOI::TIED_TO) != -1;
+
+    // If it accesses SPL, BPL, SIL, or DIL, then it requires a 0x40 REX prefix.
+    bool isTrunc8 = isX86_64TruncToByte(Opcode);
+    unsigned i = isTwoAddr ? 1 : 0;
+    for (unsigned e = NumOps; i != e; ++i) {
+      const MachineOperand& MO = MI.getOperand(i);
+      if (MO.isRegister()) {
+       unsigned Reg = MO.getReg();
+       // Trunc to byte are actually movb. The real source operand is the low
+       // byte of the register.
+       if (isTrunc8 && i == 1)
+         Reg = getX86SubSuperRegister(Reg, MVT::i8);
+       if (isX86_64NonExtLowByteReg(Reg))
+         REX |= 0x40;
+      }
+    }
+
+    switch (Desc->TSFlags & X86II::FormMask) {
+    case X86II::MRMInitReg:
+      if (isX86_64ExtendedReg(MI.getOperand(0)))
+        REX |= (1 << 0) | (1 << 2);
+      break;
+    case X86II::MRMSrcReg: {
+      if (isX86_64ExtendedReg(MI.getOperand(0)))
+        REX |= 1 << 2;
+      i = isTwoAddr ? 2 : 1;
+      for (unsigned e = NumOps; i != e; ++i) {
+        const MachineOperand& MO = MI.getOperand(i);
+        if (isX86_64ExtendedReg(MO))
+          REX |= 1 << 0;
+      }
+      break;
+    }
+    case X86II::MRMSrcMem: {
+      if (isX86_64ExtendedReg(MI.getOperand(0)))
+        REX |= 1 << 2;
+      unsigned Bit = 0;
+      i = isTwoAddr ? 2 : 1;
+      for (; i != NumOps; ++i) {
+        const MachineOperand& MO = MI.getOperand(i);
+        if (MO.isRegister()) {
+          if (isX86_64ExtendedReg(MO))
+            REX |= 1 << Bit;
+          Bit++;
+        }
+      }
+      break;
+    }
+    case X86II::MRM0m: case X86II::MRM1m:
+    case X86II::MRM2m: case X86II::MRM3m:
+    case X86II::MRM4m: case X86II::MRM5m:
+    case X86II::MRM6m: case X86II::MRM7m:
+    case X86II::MRMDestMem: {
+      unsigned e = isTwoAddr ? 5 : 4;
+      i = isTwoAddr ? 1 : 0;
+      if (NumOps > e && isX86_64ExtendedReg(MI.getOperand(e)))
+        REX |= 1 << 2;
+      unsigned Bit = 0;
+      for (; i != e; ++i) {
+        const MachineOperand& MO = MI.getOperand(i);
+        if (MO.isRegister()) {
+          if (isX86_64ExtendedReg(MO))
+            REX |= 1 << Bit;
+          Bit++;
+        }
+      }
+      break;
+    }
+    default: {
+      if (isX86_64ExtendedReg(MI.getOperand(0)))
+        REX |= 1 << 0;
+      i = isTwoAddr ? 2 : 1;
+      for (unsigned e = NumOps; i != e; ++i) {
+        const MachineOperand& MO = MI.getOperand(i);
+        if (isX86_64ExtendedReg(MO))
+          REX |= 1 << 2;
+      }
+      break;
+    }
+    }
+  }
+  return REX;
+}
+
 void Emitter::emitInstruction(const MachineInstr &MI) {
   NumEmitted++;  // Keep track of the # of mi's emitted
 
-  unsigned Opcode = MI.getOpcode();
-  const TargetInstrDescriptor &Desc = II->get(Opcode);
+  const TargetInstrDescriptor *Desc = MI.getInstrDescriptor();
+  unsigned Opcode = Desc->Opcode;
 
   // Emit the repeat opcode prefix as needed.
-  if ((Desc.TSFlags & X86II::Op0Mask) == X86II::REP) MCE.emitByte(0xF3);
+  if ((Desc->TSFlags & X86II::Op0Mask) == X86II::REP) MCE.emitByte(0xF3);
 
   // Emit the operand size opcode prefix as needed.
-  if (Desc.TSFlags & X86II::OpSize) MCE.emitByte(0x66);
+  if (Desc->TSFlags & X86II::OpSize) MCE.emitByte(0x66);
+
+  // Emit the address size opcode prefix as needed.
+  if (Desc->TSFlags & X86II::AdSize) MCE.emitByte(0x67);
 
-  switch (Desc.TSFlags & X86II::Op0Mask) {
+  bool Need0FPrefix = false;
+  switch (Desc->TSFlags & X86II::Op0Mask) {
   case X86II::TB:
-    MCE.emitByte(0x0F);   // Two-byte opcode prefix
+    Need0FPrefix = true;   // Two-byte opcode prefix
     break;
   case X86II::REP: break; // already handled.
   case X86II::XS:   // F3 0F
     MCE.emitByte(0xF3);
-    MCE.emitByte(0x0F);
+    Need0FPrefix = true;
     break;
   case X86II::XD:   // F2 0F
     MCE.emitByte(0xF2);
-    MCE.emitByte(0x0F);
+    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)
+                 (((Desc->TSFlags & X86II::Op0Mask)-X86II::D8)
                                    >> X86II::Op0Shift));
     break; // Two-byte opcode prefix
   default: assert(0 && "Invalid prefix!");
   case 0: break;  // No prefix!
   }
 
-  unsigned char BaseOpcode = II->getBaseOpcodeFor(Opcode);
-  switch (Desc.TSFlags & X86II::FormMask) {
+  if (Is64BitMode) {
+    // REX prefix
+    unsigned REX = determineREX(MI);
+    if (REX)
+      MCE.emitByte(0x40 | REX);
+  }
+
+  // 0x0F escape code must be emitted just before the opcode.
+  if (Need0FPrefix)
+    MCE.emitByte(0x0F);
+
+  // If this is a two-address instruction, skip one of the register operands.
+  unsigned NumOps = Desc->numOperands;
+  unsigned CurOp = 0;
+  if (NumOps > 1 && Desc->getOperandConstraint(1, TOI::TIED_TO) != -1)
+    CurOp++;
+
+  unsigned char BaseOpcode = II->getBaseOpcodeFor(Desc);
+  switch (Desc->TSFlags & X86II::FormMask) {
   default: assert(0 && "Unknown FormMask value in X86 MachineCodeEmitter!");
   case X86II::Pseudo:
 #ifndef NDEBUG
     switch (Opcode) {
     default: 
       assert(0 && "psuedo instructions should be removed before code emission");
+    case TargetInstrInfo::INLINEASM:
+      assert(0 && "JIT does not support inline asm!\n");
+    case TargetInstrInfo::LABEL:
+      assert(0 && "JIT does not support meta labels!\n");
     case X86::IMPLICIT_USE:
     case X86::IMPLICIT_DEF:
-    case X86::IMPLICIT_DEF_R8:
-    case X86::IMPLICIT_DEF_R16:
-    case X86::IMPLICIT_DEF_R32:
+    case X86::IMPLICIT_DEF_GR8:
+    case X86::IMPLICIT_DEF_GR16:
+    case X86::IMPLICIT_DEF_GR32:
+    case X86::IMPLICIT_DEF_GR64:
     case X86::IMPLICIT_DEF_FR32:
     case X86::IMPLICIT_DEF_FR64:
+    case X86::IMPLICIT_DEF_VR64:
+    case X86::IMPLICIT_DEF_VR128:
     case X86::FP_REG_KILL:
       break;
     }
 #endif
+    CurOp = NumOps;
     break;
 
   case X86II::RawFrm:
     MCE.emitByte(BaseOpcode);
-    if (MI.getNumOperands() == 1) {
-      const MachineOperand &MO = MI.getOperand(0);
+    if (CurOp != NumOps) {
+      const MachineOperand &MO = MI.getOperand(CurOp++);
       if (MO.isMachineBasicBlock()) {
         emitPCRelativeBlockAddress(MO.getMachineBasicBlock());
       } else if (MO.isGlobalAddress()) {
-        bool isTailCall = Opcode == X86::TAILJMPd ||
-                          Opcode == X86::TAILJMPr || Opcode == X86::TAILJMPm;
-        emitGlobalAddressForCall(MO.getGlobal(), isTailCall);
+        bool NeedStub = Is64BitMode ||
+                        Opcode == X86::TAILJMPd ||
+                        Opcode == X86::TAILJMPr || Opcode == X86::TAILJMPm;
+        emitGlobalAddressForCall(MO.getGlobal(), !NeedStub);
       } else if (MO.isExternalSymbol()) {
-        bool isTailCall = Opcode == X86::TAILJMPd ||
-                          Opcode == X86::TAILJMPr || Opcode == X86::TAILJMPm;
-        emitExternalSymbolAddress(MO.getSymbolName(), true, isTailCall);
+        emitExternalSymbolAddress(MO.getSymbolName(), X86::reloc_pcrel_word);
       } else if (MO.isImmediate()) {
-        emitConstant(MO.getImmedValue(), sizeOfImm(Desc));
+        emitConstant(MO.getImm(), sizeOfImm(Desc));
       } else {
         assert(0 && "Unknown RawFrm operand!");
       }
@@ -433,94 +671,142 @@ void Emitter::emitInstruction(const MachineInstr &MI) {
     break;
 
   case X86II::AddRegFrm:
-    MCE.emitByte(BaseOpcode + getX86RegNum(MI.getOperand(0).getReg()));
-    if (MI.getNumOperands() == 2) {
-      const MachineOperand &MO1 = MI.getOperand(1);
-      if (Value *V = MO1.getVRegValueOrNull()) {
-        assert(sizeOfImm(Desc) == 4 &&
-               "Don't know how to emit non-pointer values!");
-        emitGlobalAddressForPtr(cast<GlobalValue>(V));
-      } else if (MO1.isGlobalAddress()) {
-        assert(sizeOfImm(Desc) == 4 &&
-               "Don't know how to emit non-pointer values!");
-        assert(!MO1.isPCRelative() && "Function pointer ref is PC relative?");
-        emitGlobalAddressForPtr(MO1.getGlobal(), MO1.getOffset());
-      } else if (MO1.isExternalSymbol()) {
-        assert(sizeOfImm(Desc) == 4 &&
-               "Don't know how to emit non-pointer values!");
-        emitExternalSymbolAddress(MO1.getSymbolName(), false, false);
-      } else {
-        emitConstant(MO1.getImmedValue(), sizeOfImm(Desc));
+    MCE.emitByte(BaseOpcode + getX86RegNum(MI.getOperand(CurOp++).getReg()));
+    
+    if (CurOp != NumOps) {
+      const MachineOperand &MO1 = MI.getOperand(CurOp++);
+      unsigned Size = sizeOfImm(Desc);
+      if (MO1.isImmediate())
+        emitConstant(MO1.getImm(), Size);
+      else {
+        unsigned rt = Is64BitMode ? X86::reloc_pcrel_word : X86::reloc_absolute_word;
+        if (Opcode == X86::MOV64ri)
+          rt = X86::reloc_absolute_dword;  // FIXME: add X86II flag?
+        if (MO1.isGlobalAddress())
+          emitGlobalAddressForPtr(MO1.getGlobal(), rt, MO1.getOffset());
+        else if (MO1.isExternalSymbol())
+          emitExternalSymbolAddress(MO1.getSymbolName(), rt);
+        else if (MO1.isConstantPoolIndex())
+          emitConstPoolAddress(MO1.getConstantPoolIndex(), rt);
+        else if (MO1.isJumpTableIndex())
+          emitJumpTableAddress(MO1.getJumpTableIndex(), rt);
       }
     }
     break;
 
   case X86II::MRMDestReg: {
     MCE.emitByte(BaseOpcode);
-    emitRegModRMByte(MI.getOperand(0).getReg(),
-                     getX86RegNum(MI.getOperand(1).getReg()));
-    if (MI.getNumOperands() == 3)
-      emitConstant(MI.getOperand(2).getImmedValue(), sizeOfImm(Desc));
+    emitRegModRMByte(MI.getOperand(CurOp).getReg(),
+                     getX86RegNum(MI.getOperand(CurOp+1).getReg()));
+    CurOp += 2;
+    if (CurOp != NumOps)
+      emitConstant(MI.getOperand(CurOp++).getImm(), sizeOfImm(Desc));
     break;
   }
-  case X86II::MRMDestMem:
+  case X86II::MRMDestMem: {
     MCE.emitByte(BaseOpcode);
-    emitMemModRMByte(MI, 0, getX86RegNum(MI.getOperand(4).getReg()));
-    if (MI.getNumOperands() == 6)
-      emitConstant(MI.getOperand(5).getImmedValue(), sizeOfImm(Desc));
+    emitMemModRMByte(MI, CurOp, getX86RegNum(MI.getOperand(CurOp+4).getReg()));
+    CurOp += 5;
+    if (CurOp != NumOps)
+      emitConstant(MI.getOperand(CurOp++).getImm(), sizeOfImm(Desc));
     break;
+  }
 
   case X86II::MRMSrcReg:
     MCE.emitByte(BaseOpcode);
-    emitRegModRMByte(MI.getOperand(1).getReg(),
-                     getX86RegNum(MI.getOperand(0).getReg()));
-    if (MI.getNumOperands() == 3)
-      emitConstant(MI.getOperand(2).getImmedValue(), sizeOfImm(Desc));
+    emitRegModRMByte(MI.getOperand(CurOp+1).getReg(),
+                     getX86RegNum(MI.getOperand(CurOp).getReg()));
+    CurOp += 2;
+    if (CurOp != NumOps)
+      emitConstant(MI.getOperand(CurOp++).getImm(), sizeOfImm(Desc));
     break;
 
-  case X86II::MRMSrcMem:
+  case X86II::MRMSrcMem: {
+    unsigned PCAdj = (CurOp+5 != NumOps) ? sizeOfImm(Desc) : 0;
+
     MCE.emitByte(BaseOpcode);
-    emitMemModRMByte(MI, 1, getX86RegNum(MI.getOperand(0).getReg()));
-    if (MI.getNumOperands() == 2+4)
-      emitConstant(MI.getOperand(5).getImmedValue(), sizeOfImm(Desc));
+    emitMemModRMByte(MI, CurOp+1, getX86RegNum(MI.getOperand(CurOp).getReg()),
+                     PCAdj);
+    CurOp += 5;
+    if (CurOp != NumOps)
+      emitConstant(MI.getOperand(CurOp++).getImm(), sizeOfImm(Desc));
     break;
+  }
 
   case X86II::MRM0r: case X86II::MRM1r:
   case X86II::MRM2r: case X86II::MRM3r:
   case X86II::MRM4r: case X86II::MRM5r:
   case X86II::MRM6r: case X86II::MRM7r:
     MCE.emitByte(BaseOpcode);
-    emitRegModRMByte(MI.getOperand(0).getReg(),
-                     (Desc.TSFlags & X86II::FormMask)-X86II::MRM0r);
-
-    if (MI.getOperand(MI.getNumOperands()-1).isImmediate()) {
-      emitConstant(MI.getOperand(MI.getNumOperands()-1).getImmedValue(),
-                   sizeOfImm(Desc));
+    emitRegModRMByte(MI.getOperand(CurOp++).getReg(),
+                     (Desc->TSFlags & X86II::FormMask)-X86II::MRM0r);
+
+    if (CurOp != NumOps) {
+      const MachineOperand &MO1 = MI.getOperand(CurOp++);
+      unsigned Size = sizeOfImm(Desc);
+      if (MO1.isImmediate())
+        emitConstant(MO1.getImm(), Size);
+      else {
+        unsigned rt = Is64BitMode ? X86::reloc_pcrel_word
+          : X86::reloc_absolute_word;
+        if (Opcode == X86::MOV64ri32)
+          rt = X86::reloc_absolute_word;  // FIXME: add X86II flag?
+        if (MO1.isGlobalAddress())
+          emitGlobalAddressForPtr(MO1.getGlobal(), rt, MO1.getOffset());
+        else if (MO1.isExternalSymbol())
+          emitExternalSymbolAddress(MO1.getSymbolName(), rt);
+        else if (MO1.isConstantPoolIndex())
+          emitConstPoolAddress(MO1.getConstantPoolIndex(), rt);
+        else if (MO1.isJumpTableIndex())
+          emitJumpTableAddress(MO1.getJumpTableIndex(), rt);
+      }
     }
     break;
 
   case X86II::MRM0m: case X86II::MRM1m:
   case X86II::MRM2m: case X86II::MRM3m:
   case X86II::MRM4m: case X86II::MRM5m:
-  case X86II::MRM6m: case X86II::MRM7m:
+  case X86II::MRM6m: case X86II::MRM7m: {
+    unsigned PCAdj = (CurOp+4 != NumOps) ?
+      (MI.getOperand(CurOp+4).isImmediate() ? sizeOfImm(Desc) : 4) : 0;
+
     MCE.emitByte(BaseOpcode);
-    emitMemModRMByte(MI, 0, (Desc.TSFlags & X86II::FormMask)-X86II::MRM0m);
-
-    if (MI.getNumOperands() == 5) {
-      if (MI.getOperand(4).isImmediate())
-        emitConstant(MI.getOperand(4).getImmedValue(), sizeOfImm(Desc));
-      else if (MI.getOperand(4).isGlobalAddress())
-        emitGlobalAddressForPtr(MI.getOperand(4).getGlobal(),
-                                MI.getOperand(4).getOffset());
-      else
-        assert(0 && "Unknown operand!");
+    emitMemModRMByte(MI, CurOp, (Desc->TSFlags & X86II::FormMask)-X86II::MRM0m,
+                     PCAdj);
+    CurOp += 4;
+
+    if (CurOp != NumOps) {
+      const MachineOperand &MO = MI.getOperand(CurOp++);
+      unsigned Size = sizeOfImm(Desc);
+      if (MO.isImmediate())
+        emitConstant(MO.getImm(), Size);
+      else {
+        unsigned rt = Is64BitMode ? X86::reloc_pcrel_word
+          : X86::reloc_absolute_word;
+        if (Opcode == X86::MOV64mi32)
+          rt = X86::reloc_absolute_word;  // FIXME: add X86II flag?
+        if (MO.isGlobalAddress())
+          emitGlobalAddressForPtr(MO.getGlobal(), rt, MO.getOffset());
+        else if (MO.isExternalSymbol())
+          emitExternalSymbolAddress(MO.getSymbolName(), rt);
+        else if (MO.isConstantPoolIndex())
+          emitConstPoolAddress(MO.getConstantPoolIndex(), rt);
+        else if (MO.isJumpTableIndex())
+          emitJumpTableAddress(MO.getJumpTableIndex(), rt);
+      }
     }
     break;
+  }
 
   case X86II::MRMInitReg:
     MCE.emitByte(BaseOpcode);
-    emitRegModRMByte(MI.getOperand(0).getReg(),
-                     getX86RegNum(MI.getOperand(0).getReg()));
+    // Duplicate register, used by things like MOV8r0 (aka xor reg,reg).
+    emitRegModRMByte(MI.getOperand(CurOp).getReg(),
+                     getX86RegNum(MI.getOperand(CurOp).getReg()));
+    ++CurOp;
     break;
   }
+
+  assert((Desc->Flags & M_VARIABLE_OPS) != 0 ||
+         CurOp == NumOps && "Unknown encoding!");
 }