New Spiller interface and trivial implementation.
[oota-llvm.git] / lib / CodeGen / RegAllocLinearScan.cpp
index 1977a5489de8f199910f9378adeeba3925ced08a..ac6ab323416978f022cc9575b8c711727a6b4bfb 100644 (file)
@@ -2,8 +2,8 @@
 //
 //                     The LLVM Compiler Infrastructure
 //
-// This file was developed by the LLVM research group and is distributed under
-// the University of Illinois Open Source License. See LICENSE.TXT for details.
+// This file is distributed under the University of Illinois Open Source
+// License. See LICENSE.TXT for details.
 //
 //===----------------------------------------------------------------------===//
 //
 //===----------------------------------------------------------------------===//
 
 #define DEBUG_TYPE "regalloc"
-#include "llvm/CodeGen/LiveIntervalAnalysis.h"
-#include "PhysRegTracker.h"
 #include "VirtRegMap.h"
+#include "VirtRegRewriter.h"
+#include "Spiller.h"
 #include "llvm/Function.h"
+#include "llvm/CodeGen/LiveIntervalAnalysis.h"
+#include "llvm/CodeGen/LiveStackAnalysis.h"
 #include "llvm/CodeGen/MachineFunctionPass.h"
 #include "llvm/CodeGen/MachineInstr.h"
+#include "llvm/CodeGen/MachineLoopInfo.h"
+#include "llvm/CodeGen/MachineRegisterInfo.h"
 #include "llvm/CodeGen/Passes.h"
 #include "llvm/CodeGen/RegAllocRegistry.h"
-#include "llvm/CodeGen/SSARegMap.h"
-#include "llvm/Target/MRegisterInfo.h"
+#include "llvm/CodeGen/RegisterCoalescer.h"
+#include "llvm/Target/TargetRegisterInfo.h"
 #include "llvm/Target/TargetMachine.h"
+#include "llvm/Target/TargetOptions.h"
+#include "llvm/Target/TargetInstrInfo.h"
 #include "llvm/ADT/EquivalenceClasses.h"
+#include "llvm/ADT/SmallSet.h"
 #include "llvm/ADT/Statistic.h"
 #include "llvm/ADT/STLExtras.h"
 #include "llvm/Support/Debug.h"
 #include <cmath>
 using namespace llvm;
 
-namespace {
+STATISTIC(NumIters     , "Number of iterations performed");
+STATISTIC(NumBacktracks, "Number of times we had to backtrack");
+STATISTIC(NumCoalesce,   "Number of copies coalesced");
+STATISTIC(NumDowngrade,  "Number of registers downgraded");
+
+static cl::opt<bool>
+NewHeuristic("new-spilling-heuristic",
+             cl::desc("Use new spilling heuristic"),
+             cl::init(false), cl::Hidden);
 
-  static Statistic NumIters
-  ("regalloc", "Number of iterations performed");
-  static Statistic NumBacktracks
-  ("regalloc", "Number of times we had to backtrack");
+static cl::opt<bool>
+PreSplitIntervals("pre-alloc-split",
+                  cl::desc("Pre-register allocation live interval splitting"),
+                  cl::init(false), cl::Hidden);
 
-  static RegisterRegAlloc
-    linearscanRegAlloc("linearscan", "  linear scan register allocator",
-                       createLinearScanRegisterAllocator);
+static cl::opt<bool>
+NewSpillFramework("new-spill-framework",
+                  cl::desc("New spilling framework"),
+                  cl::init(false), cl::Hidden);
 
-  static unsigned numIterations = 0;
-  static unsigned numIntervals = 0;
+static RegisterRegAlloc
+linearscanRegAlloc("linearscan", "linear scan register allocator",
+                   createLinearScanRegisterAllocator);
+
+namespace {
+  struct VISIBILITY_HIDDEN RALinScan : public MachineFunctionPass {
+    static char ID;
+    RALinScan() : MachineFunctionPass(&ID) {}
 
-  struct VISIBILITY_HIDDEN RA : public MachineFunctionPass {
     typedef std::pair<LiveInterval*, LiveInterval::iterator> IntervalPtr;
-    typedef std::vector<IntervalPtr> IntervalPtrs;
+    typedef SmallVector<IntervalPtr, 32> IntervalPtrs;
   private:
     /// RelatedRegClasses - This structure is built the first time a function is
     /// compiled, and keeps track of which register classes have registers that
     /// belong to multiple classes or have aliases that are in other classes.
     EquivalenceClasses<const TargetRegisterClass*> RelatedRegClasses;
-    std::map<unsigned, const TargetRegisterClass*> OneClassForEachPhysReg;
+    DenseMap<unsigned, const TargetRegisterClass*> OneClassForEachPhysReg;
+
+    // NextReloadMap - For each register in the map, it maps to the another
+    // register which is defined by a reload from the same stack slot and
+    // both reloads are in the same basic block.
+    DenseMap<unsigned, unsigned> NextReloadMap;
+
+    // DowngradedRegs - A set of registers which are being "downgraded", i.e.
+    // un-favored for allocation.
+    SmallSet<unsigned, 8> DowngradedRegs;
+
+    // DowngradeMap - A map from virtual registers to physical registers being
+    // downgraded for the virtual registers.
+    DenseMap<unsigned, unsigned> DowngradeMap;
 
     MachineFunction* mf_;
+    MachineRegisterInfo* mri_;
     const TargetMachine* tm_;
-    const MRegisterInfo* mri_;
+    const TargetRegisterInfo* tri_;
+    const TargetInstrInfo* tii_;
+    BitVector allocatableRegs_;
     LiveIntervals* li_;
-    bool *PhysRegsUsed;
+    LiveStacks* ls_;
+    const MachineLoopInfo *loopInfo;
 
     /// handled_ - Intervals are added to the handled_ set in the order of their
     /// start value.  This is uses for backtracking.
@@ -82,11 +120,19 @@ namespace {
     IntervalPtrs inactive_;
 
     typedef std::priority_queue<LiveInterval*,
-                                std::vector<LiveInterval*>,
+                                SmallVector<LiveInterval*, 64>,
                                 greater_ptr<LiveInterval> > IntervalHeap;
     IntervalHeap unhandled_;
-    std::auto_ptr<PhysRegTracker> prt_;
-    std::auto_ptr<VirtRegMap> vrm_;
+
+    /// regUse_ - Tracks register usage.
+    SmallVector<unsigned, 32> regUse_;
+    SmallVector<unsigned, 32> regUseBackUp_;
+
+    /// vrm_ - Tracks register assignments.
+    VirtRegMap* vrm_;
+
+    std::auto_ptr<VirtRegRewriter> rewriter_;
+
     std::auto_ptr<Spiller> spiller_;
 
   public:
@@ -96,6 +142,20 @@ namespace {
 
     virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
       AU.addRequired<LiveIntervals>();
+      if (StrongPHIElim)
+        AU.addRequiredID(StrongPHIEliminationID);
+      // Make sure PassManager knows which analyses to make available
+      // to coalescing and which analyses coalescing invalidates.
+      AU.addRequiredTransitive<RegisterCoalescer>();
+      if (PreSplitIntervals)
+        AU.addRequiredID(PreAllocSplittingID);
+      AU.addRequired<LiveStacks>();
+      AU.addPreserved<LiveStacks>();
+      AU.addRequired<MachineLoopInfo>();
+      AU.addPreserved<MachineLoopInfo>();
+      AU.addRequired<VirtRegMap>();
+      AU.addPreserved<VirtRegMap>();
+      AU.addPreservedID(MachineDominatorsID);
       MachineFunctionPass::getAnalysisUsage(AU);
     }
 
@@ -118,17 +178,112 @@ namespace {
     /// ones to the active list.
     void processInactiveIntervals(unsigned CurPoint);
 
+    /// hasNextReloadInterval - Return the next liveinterval that's being
+    /// defined by a reload from the same SS as the specified one.
+    LiveInterval *hasNextReloadInterval(LiveInterval *cur);
+
+    /// DowngradeRegister - Downgrade a register for allocation.
+    void DowngradeRegister(LiveInterval *li, unsigned Reg);
+
+    /// UpgradeRegister - Upgrade a register for allocation.
+    void UpgradeRegister(unsigned Reg);
+
     /// assignRegOrStackSlotAtInterval - assign a register if one
     /// is available, or spill.
     void assignRegOrStackSlotAtInterval(LiveInterval* cur);
 
+    void updateSpillWeights(std::vector<float> &Weights,
+                            unsigned reg, float weight,
+                            const TargetRegisterClass *RC);
+
+    /// findIntervalsToSpill - Determine the intervals to spill for the
+    /// specified interval. It's passed the physical registers whose spill
+    /// weight is the lowest among all the registers whose live intervals
+    /// conflict with the interval.
+    void findIntervalsToSpill(LiveInterval *cur,
+                            std::vector<std::pair<unsigned,float> > &Candidates,
+                            unsigned NumCands,
+                            SmallVector<LiveInterval*, 8> &SpillIntervals);
+
+    /// attemptTrivialCoalescing - If a simple interval is defined by a copy,
+    /// try allocate the definition the same register as the source register
+    /// if the register is not defined during live time of the interval. This
+    /// eliminate a copy. This is used to coalesce copies which were not
+    /// coalesced away before allocation either due to dest and src being in
+    /// different register classes or because the coalescer was overly
+    /// conservative.
+    unsigned attemptTrivialCoalescing(LiveInterval &cur, unsigned Reg);
+
+    ///
+    /// Register usage / availability tracking helpers.
+    ///
+
+    void initRegUses() {
+      regUse_.resize(tri_->getNumRegs(), 0);
+      regUseBackUp_.resize(tri_->getNumRegs(), 0);
+    }
+
+    void finalizeRegUses() {
+#ifndef NDEBUG
+      // Verify all the registers are "freed".
+      bool Error = false;
+      for (unsigned i = 0, e = tri_->getNumRegs(); i != e; ++i) {
+        if (regUse_[i] != 0) {
+          cerr << tri_->getName(i) << " is still in use!\n";
+          Error = true;
+        }
+      }
+      if (Error)
+        abort();
+#endif
+      regUse_.clear();
+      regUseBackUp_.clear();
+    }
+
+    void addRegUse(unsigned physReg) {
+      assert(TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(physReg) &&
+             "should be physical register!");
+      ++regUse_[physReg];
+      for (const unsigned* as = tri_->getAliasSet(physReg); *as; ++as)
+        ++regUse_[*as];
+    }
+
+    void delRegUse(unsigned physReg) {
+      assert(TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(physReg) &&
+             "should be physical register!");
+      assert(regUse_[physReg] != 0);
+      --regUse_[physReg];
+      for (const unsigned* as = tri_->getAliasSet(physReg); *as; ++as) {
+        assert(regUse_[*as] != 0);
+        --regUse_[*as];
+      }
+    }
+
+    bool isRegAvail(unsigned physReg) const {
+      assert(TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(physReg) &&
+             "should be physical register!");
+      return regUse_[physReg] == 0;
+    }
+
+    void backUpRegUses() {
+      regUseBackUp_ = regUse_;
+    }
+
+    void restoreRegUses() {
+      regUse_ = regUseBackUp_;
+    }
+
     ///
-    /// register handling helpers
+    /// Register handling helpers.
     ///
 
     /// getFreePhysReg - return a free physical register for this virtual
     /// register interval if we have one, otherwise return 0.
     unsigned getFreePhysReg(LiveInterval* cur);
+    unsigned getFreePhysReg(const TargetRegisterClass *RC,
+                            unsigned MaxInactiveCount,
+                            SmallVector<unsigned, 256> &inactiveCounts,
+                            bool SkipDGRegs);
 
     /// assignVirt2StackSlot - assigns this virtual register to a
     /// stack slot. returns the stack slot
@@ -142,27 +297,29 @@ namespace {
       for (; i != e; ++i) {
         DOUT << "\t" << *i->first << " -> ";
         unsigned reg = i->first->reg;
-        if (MRegisterInfo::isVirtualRegister(reg)) {
+        if (TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(reg)) {
           reg = vrm_->getPhys(reg);
         }
-        DOUT << mri_->getName(reg) << '\n';
+        DOUT << tri_->getName(reg) << '\n';
       }
     }
   };
+  char RALinScan::ID = 0;
 }
 
-void RA::ComputeRelatedRegClasses() {
-  const MRegisterInfo &MRI = *mri_;
-  
+static RegisterPass<RALinScan>
+X("linearscan-regalloc", "Linear Scan Register Allocator");
+
+void RALinScan::ComputeRelatedRegClasses() {
   // First pass, add all reg classes to the union, and determine at least one
   // reg class that each register is in.
   bool HasAliases = false;
-  for (MRegisterInfo::regclass_iterator RCI = MRI.regclass_begin(),
-       E = MRI.regclass_end(); RCI != E; ++RCI) {
+  for (TargetRegisterInfo::regclass_iterator RCI = tri_->regclass_begin(),
+       E = tri_->regclass_end(); RCI != E; ++RCI) {
     RelatedRegClasses.insert(*RCI);
     for (TargetRegisterClass::iterator I = (*RCI)->begin(), E = (*RCI)->end();
          I != E; ++I) {
-      HasAliases = HasAliases || *MRI.getAliasSet(*I) != 0;
+      HasAliases = HasAliases || *tri_->getAliasSet(*I) != 0;
       
       const TargetRegisterClass *&PRC = OneClassForEachPhysReg[*I];
       if (PRC) {
@@ -179,90 +336,169 @@ void RA::ComputeRelatedRegClasses() {
   // belongs to, add info about aliases.  We don't need to do this for targets
   // without register aliases.
   if (HasAliases)
-    for (std::map<unsigned, const TargetRegisterClass*>::iterator
+    for (DenseMap<unsigned, const TargetRegisterClass*>::iterator
          I = OneClassForEachPhysReg.begin(), E = OneClassForEachPhysReg.end();
          I != E; ++I)
-      for (const unsigned *AS = MRI.getAliasSet(I->first); *AS; ++AS)
+      for (const unsigned *AS = tri_->getAliasSet(I->first); *AS; ++AS)
         RelatedRegClasses.unionSets(I->second, OneClassForEachPhysReg[*AS]);
 }
 
-bool RA::runOnMachineFunction(MachineFunction &fn) {
+/// attemptTrivialCoalescing - If a simple interval is defined by a copy,
+/// try allocate the definition the same register as the source register
+/// if the register is not defined during live time of the interval. This
+/// eliminate a copy. This is used to coalesce copies which were not
+/// coalesced away before allocation either due to dest and src being in
+/// different register classes or because the coalescer was overly
+/// conservative.
+unsigned RALinScan::attemptTrivialCoalescing(LiveInterval &cur, unsigned Reg) {
+  if ((cur.preference && cur.preference == Reg) || !cur.containsOneValue())
+    return Reg;
+
+  VNInfo *vni = cur.begin()->valno;
+  if (!vni->def || vni->def == ~1U || vni->def == ~0U)
+    return Reg;
+  MachineInstr *CopyMI = li_->getInstructionFromIndex(vni->def);
+  unsigned SrcReg, DstReg, SrcSubReg, DstSubReg, PhysReg;
+  if (!CopyMI ||
+      !tii_->isMoveInstr(*CopyMI, SrcReg, DstReg, SrcSubReg, DstSubReg))
+    return Reg;
+  PhysReg = SrcReg;
+  if (TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(SrcReg)) {
+    if (!vrm_->isAssignedReg(SrcReg))
+      return Reg;
+    PhysReg = vrm_->getPhys(SrcReg);
+  }
+  if (Reg == PhysReg)
+    return Reg;
+
+  const TargetRegisterClass *RC = mri_->getRegClass(cur.reg);
+  if (!RC->contains(PhysReg))
+    return Reg;
+
+  // Try to coalesce.
+  if (!li_->conflictsWithPhysRegDef(cur, *vrm_, PhysReg)) {
+    DOUT << "Coalescing: " << cur << " -> " << tri_->getName(PhysReg)
+         << '\n';
+    vrm_->clearVirt(cur.reg);
+    vrm_->assignVirt2Phys(cur.reg, PhysReg);
+
+    // Remove unnecessary kills since a copy does not clobber the register.
+    if (li_->hasInterval(SrcReg)) {
+      LiveInterval &SrcLI = li_->getInterval(SrcReg);
+      for (MachineRegisterInfo::reg_iterator I = mri_->reg_begin(cur.reg),
+             E = mri_->reg_end(); I != E; ++I) {
+        MachineOperand &O = I.getOperand();
+        if (!O.isUse() || !O.isKill())
+          continue;
+        MachineInstr *MI = &*I;
+        if (SrcLI.liveAt(li_->getDefIndex(li_->getInstructionIndex(MI))))
+          O.setIsKill(false);
+      }
+    }
+
+    ++NumCoalesce;
+    return SrcReg;
+  }
+
+  return Reg;
+}
+
+bool RALinScan::runOnMachineFunction(MachineFunction &fn) {
   mf_ = &fn;
+  mri_ = &fn.getRegInfo();
   tm_ = &fn.getTarget();
-  mri_ = tm_->getRegisterInfo();
+  tri_ = tm_->getRegisterInfo();
+  tii_ = tm_->getInstrInfo();
+  allocatableRegs_ = tri_->getAllocatableSet(fn);
   li_ = &getAnalysis<LiveIntervals>();
+  ls_ = &getAnalysis<LiveStacks>();
+  loopInfo = &getAnalysis<MachineLoopInfo>();
+
+  // We don't run the coalescer here because we have no reason to
+  // interact with it.  If the coalescer requires interaction, it
+  // won't do anything.  If it doesn't require interaction, we assume
+  // it was run as a separate pass.
 
   // If this is the first function compiled, compute the related reg classes.
   if (RelatedRegClasses.empty())
     ComputeRelatedRegClasses();
-  
-  PhysRegsUsed = new bool[mri_->getNumRegs()];
-  std::fill(PhysRegsUsed, PhysRegsUsed+mri_->getNumRegs(), false);
-  fn.setUsedPhysRegs(PhysRegsUsed);
 
-  if (!prt_.get()) prt_.reset(new PhysRegTracker(*mri_));
-  vrm_.reset(new VirtRegMap(*mf_));
-  if (!spiller_.get()) spiller_.reset(createSpiller());
+  // Also resize register usage trackers.
+  initRegUses();
+
+  vrm_ = &getAnalysis<VirtRegMap>();
+  if (!rewriter_.get()) rewriter_.reset(createVirtRegRewriter());
+  
+  if (NewSpillFramework) {
+    spiller_.reset(createSpiller(mf_, li_, vrm_));
+  }
+  else {
+    spiller_.reset(0);
+  }
 
   initIntervalSets();
 
   linearScan();
 
   // Rewrite spill code and update the PhysRegsUsed set.
-  spiller_->runOnMachineFunction(*mf_, *vrm_);
+  rewriter_->runOnMachineFunction(*mf_, *vrm_, li_);
 
-  vrm_.reset();  // Free the VirtRegMap
+  assert(unhandled_.empty() && "Unhandled live intervals remain!");
 
+  finalizeRegUses();
 
-  while (!unhandled_.empty()) unhandled_.pop();
   fixed_.clear();
   active_.clear();
   inactive_.clear();
   handled_.clear();
+  NextReloadMap.clear();
+  DowngradedRegs.clear();
+  DowngradeMap.clear();
 
   return true;
 }
 
 /// initIntervalSets - initialize the interval sets.
 ///
-void RA::initIntervalSets()
+void RALinScan::initIntervalSets()
 {
   assert(unhandled_.empty() && fixed_.empty() &&
          active_.empty() && inactive_.empty() &&
          "interval sets should be empty on initialization");
 
+  handled_.reserve(li_->getNumIntervals());
+
   for (LiveIntervals::iterator i = li_->begin(), e = li_->end(); i != e; ++i) {
-    if (MRegisterInfo::isPhysicalRegister(i->second.reg)) {
-      PhysRegsUsed[i->second.reg] = true;
-      fixed_.push_back(std::make_pair(&i->second, i->second.begin()));
+    if (TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(i->second->reg)) {
+      mri_->setPhysRegUsed(i->second->reg);
+      fixed_.push_back(std::make_pair(i->second, i->second->begin()));
     } else
-      unhandled_.push(&i->second);
+      unhandled_.push(i->second);
   }
 }
 
-void RA::linearScan()
+void RALinScan::linearScan()
 {
   // linear scan algorithm
   DOUT << "********** LINEAR SCAN **********\n";
   DOUT << "********** Function: " << mf_->getFunction()->getName() << '\n';
 
-  // DEBUG(printIntervals("unhandled", unhandled_.begin(), unhandled_.end()));
   DEBUG(printIntervals("fixed", fixed_.begin(), fixed_.end()));
-  DEBUG(printIntervals("active", active_.begin(), active_.end()));
-  DEBUG(printIntervals("inactive", inactive_.begin(), inactive_.end()));
 
   while (!unhandled_.empty()) {
     // pick the interval with the earliest start point
     LiveInterval* cur = unhandled_.top();
     unhandled_.pop();
-    ++numIterations;
+    ++NumIters;
     DOUT << "\n*** CURRENT ***: " << *cur << '\n';
 
-    processActiveIntervals(cur->beginNumber());
-    processInactiveIntervals(cur->beginNumber());
+    if (!cur->empty()) {
+      processActiveIntervals(cur->beginNumber());
+      processInactiveIntervals(cur->beginNumber());
 
-    assert(MRegisterInfo::isVirtualRegister(cur->reg) &&
-           "Can only allocate virtual registers!");
+      assert(TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(cur->reg) &&
+             "Can only allocate virtual registers!");
+    }
 
     // Allocating a virtual register. try to find a free
     // physical register or spill an interval (possibly this one) in order to
@@ -272,34 +508,66 @@ void RA::linearScan()
     DEBUG(printIntervals("active", active_.begin(), active_.end()));
     DEBUG(printIntervals("inactive", inactive_.begin(), inactive_.end()));
   }
-  numIntervals += li_->getNumIntervals();
-  NumIters += numIterations;
 
-  // expire any remaining active intervals
-  for (IntervalPtrs::reverse_iterator
-         i = active_.rbegin(); i != active_.rend(); ) {
-    unsigned reg = i->first->reg;
-    DOUT << "\tinterval " << *i->first << " expired\n";
-    assert(MRegisterInfo::isVirtualRegister(reg) &&
+  // Expire any remaining active intervals
+  while (!active_.empty()) {
+    IntervalPtr &IP = active_.back();
+    unsigned reg = IP.first->reg;
+    DOUT << "\tinterval " << *IP.first << " expired\n";
+    assert(TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(reg) &&
            "Can only allocate virtual registers!");
     reg = vrm_->getPhys(reg);
-    prt_->delRegUse(reg);
-    i = IntervalPtrs::reverse_iterator(active_.erase(i.base()-1));
+    delRegUse(reg);
+    active_.pop_back();
   }
 
-  // expire any remaining inactive intervals
-  for (IntervalPtrs::reverse_iterator
-         i = inactive_.rbegin(); i != inactive_.rend(); ) {
-    DOUT << "\tinterval " << *i->first << " expired\n";
-    i = IntervalPtrs::reverse_iterator(inactive_.erase(i.base()-1));
+  // Expire any remaining inactive intervals
+  DEBUG(for (IntervalPtrs::reverse_iterator
+               i = inactive_.rbegin(); i != inactive_.rend(); ++i)
+        DOUT << "\tinterval " << *i->first << " expired\n");
+  inactive_.clear();
+
+  // Add live-ins to every BB except for entry. Also perform trivial coalescing.
+  MachineFunction::iterator EntryMBB = mf_->begin();
+  SmallVector<MachineBasicBlock*, 8> LiveInMBBs;
+  for (LiveIntervals::iterator i = li_->begin(), e = li_->end(); i != e; ++i) {
+    LiveInterval &cur = *i->second;
+    unsigned Reg = 0;
+    bool isPhys = TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(cur.reg);
+    if (isPhys)
+      Reg = cur.reg;
+    else if (vrm_->isAssignedReg(cur.reg))
+      Reg = attemptTrivialCoalescing(cur, vrm_->getPhys(cur.reg));
+    if (!Reg)
+      continue;
+    // Ignore splited live intervals.
+    if (!isPhys && vrm_->getPreSplitReg(cur.reg))
+      continue;
+    for (LiveInterval::Ranges::const_iterator I = cur.begin(), E = cur.end();
+         I != E; ++I) {
+      const LiveRange &LR = *I;
+      if (li_->findLiveInMBBs(LR.start, LR.end, LiveInMBBs)) {
+        for (unsigned i = 0, e = LiveInMBBs.size(); i != e; ++i)
+          if (LiveInMBBs[i] != EntryMBB)
+            LiveInMBBs[i]->addLiveIn(Reg);
+        LiveInMBBs.clear();
+      }
+    }
   }
 
   DOUT << *vrm_;
+
+  // Look for physical registers that end up not being allocated even though
+  // register allocator had to spill other registers in its register class.
+  if (ls_->getNumIntervals() == 0)
+    return;
+  if (!vrm_->FindUnusedRegisters(tri_, li_))
+    return;
 }
 
 /// processActiveIntervals - expire old intervals and move non-overlapping ones
 /// to the inactive list.
-void RA::processActiveIntervals(unsigned CurPoint)
+void RALinScan::processActiveIntervals(unsigned CurPoint)
 {
   DOUT << "\tprocessing active intervals:\n";
 
@@ -312,10 +580,10 @@ void RA::processActiveIntervals(unsigned CurPoint)
 
     if (IntervalPos == Interval->end()) {     // Remove expired intervals.
       DOUT << "\t\tinterval " << *Interval << " expired\n";
-      assert(MRegisterInfo::isVirtualRegister(reg) &&
+      assert(TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(reg) &&
              "Can only allocate virtual registers!");
       reg = vrm_->getPhys(reg);
-      prt_->delRegUse(reg);
+      delRegUse(reg);
 
       // Pop off the end of the list.
       active_[i] = active_.back();
@@ -325,10 +593,10 @@ void RA::processActiveIntervals(unsigned CurPoint)
     } else if (IntervalPos->start > CurPoint) {
       // Move inactive intervals to inactive list.
       DOUT << "\t\tinterval " << *Interval << " inactive\n";
-      assert(MRegisterInfo::isVirtualRegister(reg) &&
+      assert(TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(reg) &&
              "Can only allocate virtual registers!");
       reg = vrm_->getPhys(reg);
-      prt_->delRegUse(reg);
+      delRegUse(reg);
       // add to inactive.
       inactive_.push_back(std::make_pair(Interval, IntervalPos));
 
@@ -345,7 +613,7 @@ void RA::processActiveIntervals(unsigned CurPoint)
 
 /// processInactiveIntervals - expire old intervals and move overlapping
 /// ones to the active list.
-void RA::processInactiveIntervals(unsigned CurPoint)
+void RALinScan::processInactiveIntervals(unsigned CurPoint)
 {
   DOUT << "\tprocessing inactive intervals:\n";
 
@@ -366,10 +634,10 @@ void RA::processInactiveIntervals(unsigned CurPoint)
     } else if (IntervalPos->start <= CurPoint) {
       // move re-activated intervals in active list
       DOUT << "\t\tinterval " << *Interval << " active\n";
-      assert(MRegisterInfo::isVirtualRegister(reg) &&
+      assert(TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(reg) &&
              "Can only allocate virtual registers!");
       reg = vrm_->getPhys(reg);
-      prt_->addRegUse(reg);
+      addRegUse(reg);
       // add to active
       active_.push_back(std::make_pair(Interval, IntervalPos));
 
@@ -386,24 +654,49 @@ void RA::processInactiveIntervals(unsigned CurPoint)
 
 /// updateSpillWeights - updates the spill weights of the specifed physical
 /// register and its weight.
-static void updateSpillWeights(std::vector<float> &Weights,
-                               unsigned reg, float weight,
-                               const MRegisterInfo *MRI) {
+void RALinScan::updateSpillWeights(std::vector<float> &Weights,
+                                   unsigned reg, float weight,
+                                   const TargetRegisterClass *RC) {
+  SmallSet<unsigned, 4> Processed;
+  SmallSet<unsigned, 4> SuperAdded;
+  SmallVector<unsigned, 4> Supers;
   Weights[reg] += weight;
-  for (const unsigned* as = MRI->getAliasSet(reg); *as; ++as)
+  Processed.insert(reg);
+  for (const unsigned* as = tri_->getAliasSet(reg); *as; ++as) {
     Weights[*as] += weight;
+    Processed.insert(*as);
+    if (tri_->isSubRegister(*as, reg) &&
+        SuperAdded.insert(*as) &&
+        RC->contains(*as)) {
+      Supers.push_back(*as);
+    }
+  }
+
+  // If the alias is a super-register, and the super-register is in the
+  // register class we are trying to allocate. Then add the weight to all
+  // sub-registers of the super-register even if they are not aliases.
+  // e.g. allocating for GR32, bh is not used, updating bl spill weight.
+  //      bl should get the same spill weight otherwise it will be choosen
+  //      as a spill candidate since spilling bh doesn't make ebx available.
+  for (unsigned i = 0, e = Supers.size(); i != e; ++i) {
+    for (const unsigned *sr = tri_->getSubRegisters(Supers[i]); *sr; ++sr)
+      if (!Processed.count(*sr))
+        Weights[*sr] += weight;
+  }
 }
 
-static RA::IntervalPtrs::iterator FindIntervalInVector(RA::IntervalPtrs &IP,
-                                                       LiveInterval *LI) {
-  for (RA::IntervalPtrs::iterator I = IP.begin(), E = IP.end(); I != E; ++I)
+static
+RALinScan::IntervalPtrs::iterator
+FindIntervalInVector(RALinScan::IntervalPtrs &IP, LiveInterval *LI) {
+  for (RALinScan::IntervalPtrs::iterator I = IP.begin(), E = IP.end();
+       I != E; ++I)
     if (I->first == LI) return I;
   return IP.end();
 }
 
-static void RevertVectorIteratorsTo(RA::IntervalPtrs &V, unsigned Point) {
+static void RevertVectorIteratorsTo(RALinScan::IntervalPtrs &V, unsigned Point){
   for (unsigned i = 0, e = V.size(); i != e; ++i) {
-    RA::IntervalPtr &IP = V[i];
+    RALinScan::IntervalPtr &IP = V[i];
     LiveInterval::iterator I = std::upper_bound(IP.first->begin(),
                                                 IP.second, Point);
     if (I != IP.first->begin()) --I;
@@ -411,33 +704,234 @@ static void RevertVectorIteratorsTo(RA::IntervalPtrs &V, unsigned Point) {
   }
 }
 
+/// addStackInterval - Create a LiveInterval for stack if the specified live
+/// interval has been spilled.
+static void addStackInterval(LiveInterval *cur, LiveStacks *ls_,
+                             LiveIntervals *li_,
+                             MachineRegisterInfo* mri_, VirtRegMap &vrm_) {
+  int SS = vrm_.getStackSlot(cur->reg);
+  if (SS == VirtRegMap::NO_STACK_SLOT)
+    return;
+
+  const TargetRegisterClass *RC = mri_->getRegClass(cur->reg);
+  LiveInterval &SI = ls_->getOrCreateInterval(SS, RC);
+
+  VNInfo *VNI;
+  if (SI.hasAtLeastOneValue())
+    VNI = SI.getValNumInfo(0);
+  else
+    VNI = SI.getNextValue(~0U, 0, ls_->getVNInfoAllocator());
+
+  LiveInterval &RI = li_->getInterval(cur->reg);
+  // FIXME: This may be overly conservative.
+  SI.MergeRangesInAsValue(RI, VNI);
+}
+
+/// getConflictWeight - Return the number of conflicts between cur
+/// live interval and defs and uses of Reg weighted by loop depthes.
+static
+float getConflictWeight(LiveInterval *cur, unsigned Reg, LiveIntervals *li_,
+                        MachineRegisterInfo *mri_,
+                        const MachineLoopInfo *loopInfo) {
+  float Conflicts = 0;
+  for (MachineRegisterInfo::reg_iterator I = mri_->reg_begin(Reg),
+         E = mri_->reg_end(); I != E; ++I) {
+    MachineInstr *MI = &*I;
+    if (cur->liveAt(li_->getInstructionIndex(MI))) {
+      unsigned loopDepth = loopInfo->getLoopDepth(MI->getParent());
+      Conflicts += powf(10.0f, (float)loopDepth);
+    }
+  }
+  return Conflicts;
+}
+
+/// findIntervalsToSpill - Determine the intervals to spill for the
+/// specified interval. It's passed the physical registers whose spill
+/// weight is the lowest among all the registers whose live intervals
+/// conflict with the interval.
+void RALinScan::findIntervalsToSpill(LiveInterval *cur,
+                            std::vector<std::pair<unsigned,float> > &Candidates,
+                            unsigned NumCands,
+                            SmallVector<LiveInterval*, 8> &SpillIntervals) {
+  // We have figured out the *best* register to spill. But there are other
+  // registers that are pretty good as well (spill weight within 3%). Spill
+  // the one that has fewest defs and uses that conflict with cur.
+  float Conflicts[3] = { 0.0f, 0.0f, 0.0f };
+  SmallVector<LiveInterval*, 8> SLIs[3];
+
+  DOUT << "\tConsidering " << NumCands << " candidates: ";
+  DEBUG(for (unsigned i = 0; i != NumCands; ++i)
+          DOUT << tri_->getName(Candidates[i].first) << " ";
+        DOUT << "\n";);
+  
+  // Calculate the number of conflicts of each candidate.
+  for (IntervalPtrs::iterator i = active_.begin(); i != active_.end(); ++i) {
+    unsigned Reg = i->first->reg;
+    unsigned PhysReg = vrm_->getPhys(Reg);
+    if (!cur->overlapsFrom(*i->first, i->second))
+      continue;
+    for (unsigned j = 0; j < NumCands; ++j) {
+      unsigned Candidate = Candidates[j].first;
+      if (tri_->regsOverlap(PhysReg, Candidate)) {
+        if (NumCands > 1)
+          Conflicts[j] += getConflictWeight(cur, Reg, li_, mri_, loopInfo);
+        SLIs[j].push_back(i->first);
+      }
+    }
+  }
+
+  for (IntervalPtrs::iterator i = inactive_.begin(); i != inactive_.end(); ++i){
+    unsigned Reg = i->first->reg;
+    unsigned PhysReg = vrm_->getPhys(Reg);
+    if (!cur->overlapsFrom(*i->first, i->second-1))
+      continue;
+    for (unsigned j = 0; j < NumCands; ++j) {
+      unsigned Candidate = Candidates[j].first;
+      if (tri_->regsOverlap(PhysReg, Candidate)) {
+        if (NumCands > 1)
+          Conflicts[j] += getConflictWeight(cur, Reg, li_, mri_, loopInfo);
+        SLIs[j].push_back(i->first);
+      }
+    }
+  }
+
+  // Which is the best candidate?
+  unsigned BestCandidate = 0;
+  float MinConflicts = Conflicts[0];
+  for (unsigned i = 1; i != NumCands; ++i) {
+    if (Conflicts[i] < MinConflicts) {
+      BestCandidate = i;
+      MinConflicts = Conflicts[i];
+    }
+  }
+
+  std::copy(SLIs[BestCandidate].begin(), SLIs[BestCandidate].end(),
+            std::back_inserter(SpillIntervals));
+}
+
+namespace {
+  struct WeightCompare {
+    typedef std::pair<unsigned, float> RegWeightPair;
+    bool operator()(const RegWeightPair &LHS, const RegWeightPair &RHS) const {
+      return LHS.second < RHS.second;
+    }
+  };
+}
+
+static bool weightsAreClose(float w1, float w2) {
+  if (!NewHeuristic)
+    return false;
+
+  float diff = w1 - w2;
+  if (diff <= 0.02f)  // Within 0.02f
+    return true;
+  return (diff / w2) <= 0.05f;  // Within 5%.
+}
+
+LiveInterval *RALinScan::hasNextReloadInterval(LiveInterval *cur) {
+  DenseMap<unsigned, unsigned>::iterator I = NextReloadMap.find(cur->reg);
+  if (I == NextReloadMap.end())
+    return 0;
+  return &li_->getInterval(I->second);
+}
+
+void RALinScan::DowngradeRegister(LiveInterval *li, unsigned Reg) {
+  bool isNew = DowngradedRegs.insert(Reg);
+  isNew = isNew; // Silence compiler warning.
+  assert(isNew && "Multiple reloads holding the same register?");
+  DowngradeMap.insert(std::make_pair(li->reg, Reg));
+  for (const unsigned *AS = tri_->getAliasSet(Reg); *AS; ++AS) {
+    isNew = DowngradedRegs.insert(*AS);
+    isNew = isNew; // Silence compiler warning.
+    assert(isNew && "Multiple reloads holding the same register?");
+    DowngradeMap.insert(std::make_pair(li->reg, *AS));
+  }
+  ++NumDowngrade;
+}
+
+void RALinScan::UpgradeRegister(unsigned Reg) {
+  if (Reg) {
+    DowngradedRegs.erase(Reg);
+    for (const unsigned *AS = tri_->getAliasSet(Reg); *AS; ++AS)
+      DowngradedRegs.erase(*AS);
+  }
+}
+
+namespace {
+  struct LISorter {
+    bool operator()(LiveInterval* A, LiveInterval* B) {
+      return A->beginNumber() < B->beginNumber();
+    }
+  };
+}
+
 /// assignRegOrStackSlotAtInterval - assign a register if one is available, or
 /// spill.
-void RA::assignRegOrStackSlotAtInterval(LiveInterval* cur)
+void RALinScan::assignRegOrStackSlotAtInterval(LiveInterval* cur)
 {
   DOUT << "\tallocating current interval: ";
 
-  PhysRegTracker backupPrt = *prt_;
+  // This is an implicitly defined live interval, just assign any register.
+  const TargetRegisterClass *RC = mri_->getRegClass(cur->reg);
+  if (cur->empty()) {
+    unsigned physReg = cur->preference;
+    if (!physReg)
+      physReg = *RC->allocation_order_begin(*mf_);
+    DOUT <<  tri_->getName(physReg) << '\n';
+    // Note the register is not really in use.
+    vrm_->assignVirt2Phys(cur->reg, physReg);
+    return;
+  }
+
+  backUpRegUses();
 
   std::vector<std::pair<unsigned, float> > SpillWeightsToAdd;
   unsigned StartPosition = cur->beginNumber();
-  const TargetRegisterClass *RC = mf_->getSSARegMap()->getRegClass(cur->reg);
   const TargetRegisterClass *RCLeader = RelatedRegClasses.getLeaderValue(RC);
-      
-  // for every interval in inactive we overlap with, mark the
+
+  // If start of this live interval is defined by a move instruction and its
+  // source is assigned a physical register that is compatible with the target
+  // register class, then we should try to assign it the same register.
+  // This can happen when the move is from a larger register class to a smaller
+  // one, e.g. X86::mov32to32_. These move instructions are not coalescable.
+  if (!cur->preference && cur->hasAtLeastOneValue()) {
+    VNInfo *vni = cur->begin()->valno;
+    if (vni->def && vni->def != ~1U && vni->def != ~0U) {
+      MachineInstr *CopyMI = li_->getInstructionFromIndex(vni->def);
+      unsigned SrcReg, DstReg, SrcSubReg, DstSubReg;
+      if (CopyMI &&
+          tii_->isMoveInstr(*CopyMI, SrcReg, DstReg, SrcSubReg, DstSubReg)) {
+        unsigned Reg = 0;
+        if (TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(SrcReg))
+          Reg = SrcReg;
+        else if (vrm_->isAssignedReg(SrcReg))
+          Reg = vrm_->getPhys(SrcReg);
+        if (Reg) {
+          if (SrcSubReg)
+            Reg = tri_->getSubReg(Reg, SrcSubReg);
+          if (DstSubReg)
+            Reg = tri_->getMatchingSuperReg(Reg, DstSubReg, RC);
+          if (Reg && allocatableRegs_[Reg] && RC->contains(Reg))
+            cur->preference = Reg;
+        }
+      }
+    }
+  }
+
+  // For every interval in inactive we overlap with, mark the
   // register as not free and update spill weights.
   for (IntervalPtrs::const_iterator i = inactive_.begin(),
          e = inactive_.end(); i != e; ++i) {
     unsigned Reg = i->first->reg;
-    assert(MRegisterInfo::isVirtualRegister(Reg) &&
+    assert(TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(Reg) &&
            "Can only allocate virtual registers!");
-    const TargetRegisterClass *RegRC = mf_->getSSARegMap()->getRegClass(Reg);
+    const TargetRegisterClass *RegRC = mri_->getRegClass(Reg);
     // If this is not in a related reg class to the register we're allocating, 
     // don't check it.
     if (RelatedRegClasses.getLeaderValue(RegRC) == RCLeader &&
         cur->overlapsFrom(*i->first, i->second-1)) {
       Reg = vrm_->getPhys(Reg);
-      prt_->addRegUse(Reg);
+      addRegUse(Reg);
       SpillWeightsToAdd.push_back(std::make_pair(Reg, i->first->weight));
     }
   }
@@ -448,12 +942,13 @@ void RA::assignRegOrStackSlotAtInterval(LiveInterval* cur)
   // is very bad (it contains all callee clobbered registers for any functions
   // with a call), so we want to avoid doing that if possible.
   unsigned physReg = getFreePhysReg(cur);
+  unsigned BestPhysReg = physReg;
   if (physReg) {
     // We got a register.  However, if it's in the fixed_ list, we might
     // conflict with it.  Check to see if we conflict with it or any of its
     // aliases.
-    std::set<unsigned> RegAliases;
-    for (const unsigned *AS = mri_->getAliasSet(physReg); *AS; ++AS)
+    SmallSet<unsigned, 8> RegAliases;
+    for (const unsigned *AS = tri_->getAliasSet(physReg); *AS; ++AS)
       RegAliases.insert(*AS);
     
     bool ConflictsWithFixed = false;
@@ -478,7 +973,7 @@ void RA::assignRegOrStackSlotAtInterval(LiveInterval* cur)
     
     // Okay, the register picked by our speculative getFreePhysReg call turned
     // out to be in use.  Actually add all of the conflicting fixed registers to
-    // prt so we can do an accurate query.
+    // regUse_ so we can do an accurate query.
     if (ConflictsWithFixed) {
       // For every interval in fixed we overlap with, mark the register as not
       // free and update spill weights.
@@ -495,13 +990,13 @@ void RA::assignRegOrStackSlotAtInterval(LiveInterval* cur)
             --II;
           if (cur->overlapsFrom(*I, II)) {
             unsigned reg = I->reg;
-            prt_->addRegUse(reg);
+            addRegUse(reg);
             SpillWeightsToAdd.push_back(std::make_pair(reg, I->weight));
           }
         }
       }
 
-      // Using the newly updated prt_ object, which includes conflicts in the
+      // Using the newly updated regUse_ object, which includes conflicts in the
       // future, see if there are any registers available.
       physReg = getFreePhysReg(cur);
     }
@@ -509,152 +1004,212 @@ void RA::assignRegOrStackSlotAtInterval(LiveInterval* cur)
     
   // Restore the physical register tracker, removing information about the
   // future.
-  *prt_ = backupPrt;
+  restoreRegUses();
   
-  // if we find a free register, we are done: assign this virtual to
+  // If we find a free register, we are done: assign this virtual to
   // the free physical register and add this interval to the active
   // list.
   if (physReg) {
-    DOUT <<  mri_->getName(physReg) << '\n';
+    DOUT <<  tri_->getName(physReg) << '\n';
     vrm_->assignVirt2Phys(cur->reg, physReg);
-    prt_->addRegUse(physReg);
+    addRegUse(physReg);
     active_.push_back(std::make_pair(cur, cur->begin()));
     handled_.push_back(cur);
+
+    // "Upgrade" the physical register since it has been allocated.
+    UpgradeRegister(physReg);
+    if (LiveInterval *NextReloadLI = hasNextReloadInterval(cur)) {
+      // "Downgrade" physReg to try to keep physReg from being allocated until
+      // the next reload from the same SS is allocated. 
+      NextReloadLI->preference = physReg;
+      DowngradeRegister(cur, physReg);
+    }
     return;
   }
   DOUT << "no free registers\n";
 
   // Compile the spill weights into an array that is better for scanning.
-  std::vector<float> SpillWeights(mri_->getNumRegs(), 0.0);
+  std::vector<float> SpillWeights(tri_->getNumRegs(), 0.0f);
   for (std::vector<std::pair<unsigned, float> >::iterator
        I = SpillWeightsToAdd.begin(), E = SpillWeightsToAdd.end(); I != E; ++I)
-    updateSpillWeights(SpillWeights, I->first, I->second, mri_);
+    updateSpillWeights(SpillWeights, I->first, I->second, RC);
   
   // for each interval in active, update spill weights.
   for (IntervalPtrs::const_iterator i = active_.begin(), e = active_.end();
        i != e; ++i) {
     unsigned reg = i->first->reg;
-    assert(MRegisterInfo::isVirtualRegister(reg) &&
+    assert(TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(reg) &&
            "Can only allocate virtual registers!");
     reg = vrm_->getPhys(reg);
-    updateSpillWeights(SpillWeights, reg, i->first->weight, mri_);
+    updateSpillWeights(SpillWeights, reg, i->first->weight, RC);
   }
  
   DOUT << "\tassigning stack slot at interval "<< *cur << ":\n";
 
   // Find a register to spill.
   float minWeight = HUGE_VALF;
-  unsigned minReg = 0;
-  for (TargetRegisterClass::iterator i = RC->allocation_order_begin(*mf_),
-       e = RC->allocation_order_end(*mf_); i != e; ++i) {
-    unsigned reg = *i;
-    if (minWeight > SpillWeights[reg]) {
-      minWeight = SpillWeights[reg];
-      minReg = reg;
+  unsigned minReg = 0; /*cur->preference*/;  // Try the pref register first.
+
+  bool Found = false;
+  std::vector<std::pair<unsigned,float> > RegsWeights;
+  if (!minReg || SpillWeights[minReg] == HUGE_VALF)
+    for (TargetRegisterClass::iterator i = RC->allocation_order_begin(*mf_),
+           e = RC->allocation_order_end(*mf_); i != e; ++i) {
+      unsigned reg = *i;
+      float regWeight = SpillWeights[reg];
+      if (minWeight > regWeight)
+        Found = true;
+      RegsWeights.push_back(std::make_pair(reg, regWeight));
     }
-  }
   
   // If we didn't find a register that is spillable, try aliases?
-  if (!minReg) {
+  if (!Found) {
     for (TargetRegisterClass::iterator i = RC->allocation_order_begin(*mf_),
            e = RC->allocation_order_end(*mf_); i != e; ++i) {
       unsigned reg = *i;
       // No need to worry about if the alias register size < regsize of RC.
       // We are going to spill all registers that alias it anyway.
-      for (const unsigned* as = mri_->getAliasSet(reg); *as; ++as) {
-        if (minWeight > SpillWeights[*as]) {
-          minWeight = SpillWeights[*as];
-          minReg = *as;
+      for (const unsigned* as = tri_->getAliasSet(reg); *as; ++as)
+        RegsWeights.push_back(std::make_pair(*as, SpillWeights[*as]));
+    }
+  }
+
+  // Sort all potential spill candidates by weight.
+  std::sort(RegsWeights.begin(), RegsWeights.end(), WeightCompare());
+  minReg = RegsWeights[0].first;
+  minWeight = RegsWeights[0].second;
+  if (minWeight == HUGE_VALF) {
+    // All registers must have inf weight. Just grab one!
+    minReg = BestPhysReg ? BestPhysReg : *RC->allocation_order_begin(*mf_);
+    if (cur->weight == HUGE_VALF ||
+        li_->getApproximateInstructionCount(*cur) == 0) {
+      // Spill a physical register around defs and uses.
+      if (li_->spillPhysRegAroundRegDefsUses(*cur, minReg, *vrm_)) {
+        // spillPhysRegAroundRegDefsUses may have invalidated iterator stored
+        // in fixed_. Reset them.
+        for (unsigned i = 0, e = fixed_.size(); i != e; ++i) {
+          IntervalPtr &IP = fixed_[i];
+          LiveInterval *I = IP.first;
+          if (I->reg == minReg || tri_->isSubRegister(minReg, I->reg))
+            IP.second = I->advanceTo(I->begin(), StartPosition);
         }
+
+        DowngradedRegs.clear();
+        assignRegOrStackSlotAtInterval(cur);
+      } else {
+        cerr << "Ran out of registers during register allocation!\n";
+        exit(1);
       }
+      return;
     }
+  }
 
-    // All registers must have inf weight. Just grab one!
-    if (!minReg)
-      minReg = *RC->allocation_order_begin(*mf_);
+  // Find up to 3 registers to consider as spill candidates.
+  unsigned LastCandidate = RegsWeights.size() >= 3 ? 3 : 1;
+  while (LastCandidate > 1) {
+    if (weightsAreClose(RegsWeights[LastCandidate-1].second, minWeight))
+      break;
+    --LastCandidate;
   }
-  
-  DOUT << "\t\tregister with min weight: "
-       << mri_->getName(minReg) << " (" << minWeight << ")\n";
 
-  // if the current has the minimum weight, we need to spill it and
+  DOUT << "\t\tregister(s) with min weight(s): ";
+  DEBUG(for (unsigned i = 0; i != LastCandidate; ++i)
+          DOUT << tri_->getName(RegsWeights[i].first)
+               << " (" << RegsWeights[i].second << ")\n");
+
+  // If the current has the minimum weight, we need to spill it and
   // add any added intervals back to unhandled, and restart
   // linearscan.
   if (cur->weight != HUGE_VALF && cur->weight <= minWeight) {
     DOUT << "\t\t\tspilling(c): " << *cur << '\n';
-    int slot = vrm_->assignVirt2StackSlot(cur->reg);
-    std::vector<LiveInterval*> added =
-      li_->addIntervalsForSpills(*cur, *vrm_, slot);
+    SmallVector<LiveInterval*, 8> spillIs;
+    std::vector<LiveInterval*> added;
+    
+    if (!NewSpillFramework) {
+      added = li_->addIntervalsForSpills(*cur, spillIs, loopInfo, *vrm_);
+    }
+    else {
+      added = spiller_->spill(cur); 
+    }
+
+    std::sort(added.begin(), added.end(), LISorter());
+    addStackInterval(cur, ls_, li_, mri_, *vrm_);
     if (added.empty())
       return;  // Early exit if all spills were folded.
 
-    // Merge added with unhandled.  Note that we know that
-    // addIntervalsForSpills returns intervals sorted by their starting
+    // Merge added with unhandled.  Note that we have already sorted
+    // intervals returned by addIntervalsForSpills by their starting
     // point.
-    for (unsigned i = 0, e = added.size(); i != e; ++i)
-      unhandled_.push(added[i]);
+    // This also update the NextReloadMap. That is, it adds mapping from a
+    // register defined by a reload from SS to the next reload from SS in the
+    // same basic block.
+    MachineBasicBlock *LastReloadMBB = 0;
+    LiveInterval *LastReload = 0;
+    int LastReloadSS = VirtRegMap::NO_STACK_SLOT;
+    for (unsigned i = 0, e = added.size(); i != e; ++i) {
+      LiveInterval *ReloadLi = added[i];
+      if (ReloadLi->weight == HUGE_VALF &&
+          li_->getApproximateInstructionCount(*ReloadLi) == 0) {
+        unsigned ReloadIdx = ReloadLi->beginNumber();
+        MachineBasicBlock *ReloadMBB = li_->getMBBFromIndex(ReloadIdx);
+        int ReloadSS = vrm_->getStackSlot(ReloadLi->reg);
+        if (LastReloadMBB == ReloadMBB && LastReloadSS == ReloadSS) {
+          // Last reload of same SS is in the same MBB. We want to try to
+          // allocate both reloads the same register and make sure the reg
+          // isn't clobbered in between if at all possible.
+          assert(LastReload->beginNumber() < ReloadIdx);
+          NextReloadMap.insert(std::make_pair(LastReload->reg, ReloadLi->reg));
+        }
+        LastReloadMBB = ReloadMBB;
+        LastReload = ReloadLi;
+        LastReloadSS = ReloadSS;
+      }
+      unhandled_.push(ReloadLi);
+    }
     return;
   }
 
   ++NumBacktracks;
 
-  // push the current interval back to unhandled since we are going
+  // Push the current interval back to unhandled since we are going
   // to re-run at least this iteration. Since we didn't modify it it
   // should go back right in the front of the list
   unhandled_.push(cur);
 
-  // otherwise we spill all intervals aliasing the register with
+  assert(TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(minReg) &&
+         "did not choose a register to spill?");
+
+  // We spill all intervals aliasing the register with
   // minimum weight, rollback to the interval with the earliest
   // start point and let the linear scan algorithm run again
-  std::vector<LiveInterval*> added;
-  assert(MRegisterInfo::isPhysicalRegister(minReg) &&
-         "did not choose a register to spill?");
-  std::vector<bool> toSpill(mri_->getNumRegs(), false);
+  SmallVector<LiveInterval*, 8> spillIs;
 
-  // We are going to spill minReg and all its aliases.
-  toSpill[minReg] = true;
-  for (const unsigned* as = mri_->getAliasSet(minReg); *as; ++as)
-    toSpill[*as] = true;
+  // Determine which intervals have to be spilled.
+  findIntervalsToSpill(cur, RegsWeights, LastCandidate, spillIs);
 
-  // the earliest start of a spilled interval indicates up to where
+  // Set of spilled vregs (used later to rollback properly)
+  SmallSet<unsigned, 8> spilled;
+
+  // The earliest start of a Spilled interval indicates up to where
   // in handled we need to roll back
   unsigned earliestStart = cur->beginNumber();
 
-  // set of spilled vregs (used later to rollback properly)
-  std::set<unsigned> spilled;
-
-  // spill live intervals of virtual regs mapped to the physical register we
+  // Spill live intervals of virtual regs mapped to the physical register we
   // want to clear (and its aliases).  We only spill those that overlap with the
   // current interval as the rest do not affect its allocation. we also keep
   // track of the earliest start of all spilled live intervals since this will
   // mark our rollback point.
-  for (IntervalPtrs::iterator i = active_.begin(); i != active_.end(); ++i) {
-    unsigned reg = i->first->reg;
-    if (//MRegisterInfo::isVirtualRegister(reg) &&
-        toSpill[vrm_->getPhys(reg)] &&
-        cur->overlapsFrom(*i->first, i->second)) {
-      DOUT << "\t\t\tspilling(a): " << *i->first << '\n';
-      earliestStart = std::min(earliestStart, i->first->beginNumber());
-      int slot = vrm_->assignVirt2StackSlot(i->first->reg);
-      std::vector<LiveInterval*> newIs =
-        li_->addIntervalsForSpills(*i->first, *vrm_, slot);
-      std::copy(newIs.begin(), newIs.end(), std::back_inserter(added));
-      spilled.insert(reg);
-    }
-  }
-  for (IntervalPtrs::iterator i = inactive_.begin(); i != inactive_.end(); ++i){
-    unsigned reg = i->first->reg;
-    if (//MRegisterInfo::isVirtualRegister(reg) &&
-        toSpill[vrm_->getPhys(reg)] &&
-        cur->overlapsFrom(*i->first, i->second-1)) {
-      DOUT << "\t\t\tspilling(i): " << *i->first << '\n';
-      earliestStart = std::min(earliestStart, i->first->beginNumber());
-      int slot = vrm_->assignVirt2StackSlot(reg);
-      std::vector<LiveInterval*> newIs =
-        li_->addIntervalsForSpills(*i->first, *vrm_, slot);
-      std::copy(newIs.begin(), newIs.end(), std::back_inserter(added));
-      spilled.insert(reg);
-    }
+  std::vector<LiveInterval*> added;
+  while (!spillIs.empty()) {
+    LiveInterval *sli = spillIs.back();
+    spillIs.pop_back();
+    DOUT << "\t\t\tspilling(a): " << *sli << '\n';
+    earliestStart = std::min(earliestStart, sli->beginNumber());
+    std::vector<LiveInterval*> newIs =
+      li_->addIntervalsForSpills(*sli, spillIs, loopInfo, *vrm_);
+    addStackInterval(sli, ls_, li_, mri_, *vrm_);
+    std::copy(newIs.begin(), newIs.end(), std::back_inserter(added));
+    spilled.insert(sli->reg);
   }
 
   DOUT << "\t\trolling back to: " << earliestStart << '\n';
@@ -671,27 +1226,37 @@ void RA::assignRegOrStackSlotAtInterval(LiveInterval* cur)
     handled_.pop_back();
 
     // When undoing a live interval allocation we must know if it is active or
-    // inactive to properly update the PhysRegTracker and the VirtRegMap.
+    // inactive to properly update regUse_ and the VirtRegMap.
     IntervalPtrs::iterator it;
     if ((it = FindIntervalInVector(active_, i)) != active_.end()) {
       active_.erase(it);
-      assert(!MRegisterInfo::isPhysicalRegister(i->reg));
+      assert(!TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(i->reg));
       if (!spilled.count(i->reg))
         unhandled_.push(i);
-      prt_->delRegUse(vrm_->getPhys(i->reg));
+      delRegUse(vrm_->getPhys(i->reg));
       vrm_->clearVirt(i->reg);
     } else if ((it = FindIntervalInVector(inactive_, i)) != inactive_.end()) {
       inactive_.erase(it);
-      assert(!MRegisterInfo::isPhysicalRegister(i->reg));
+      assert(!TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(i->reg));
       if (!spilled.count(i->reg))
         unhandled_.push(i);
       vrm_->clearVirt(i->reg);
     } else {
-      assert(MRegisterInfo::isVirtualRegister(i->reg) &&
+      assert(TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(i->reg) &&
              "Can only allocate virtual registers!");
       vrm_->clearVirt(i->reg);
       unhandled_.push(i);
     }
+
+    DenseMap<unsigned, unsigned>::iterator ii = DowngradeMap.find(i->reg);
+    if (ii == DowngradeMap.end())
+      // It interval has a preference, it must be defined by a copy. Clear the
+      // preference now since the source interval allocation may have been
+      // undone as well.
+      i->preference = 0;
+    else {
+      UpgradeRegister(ii->second);
+    }
   }
 
   // Rewind the iterators in the active, inactive, and fixed lists back to the
@@ -700,7 +1265,7 @@ void RA::assignRegOrStackSlotAtInterval(LiveInterval* cur)
   RevertVectorIteratorsTo(inactive_, earliestStart);
   RevertVectorIteratorsTo(fixed_, earliestStart);
 
-  // scan the rest and undo each interval that expired after t and
+  // Scan the rest and undo each interval that expired after t and
   // insert it in active (the next iteration of the algorithm will
   // put it in inactive if required)
   for (unsigned i = 0, e = handled_.size(); i != e; ++i) {
@@ -709,59 +1274,72 @@ void RA::assignRegOrStackSlotAtInterval(LiveInterval* cur)
         HI->expiredAt(cur->beginNumber())) {
       DOUT << "\t\t\tundo changes for: " << *HI << '\n';
       active_.push_back(std::make_pair(HI, HI->begin()));
-      assert(!MRegisterInfo::isPhysicalRegister(HI->reg));
-      prt_->addRegUse(vrm_->getPhys(HI->reg));
+      assert(!TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(HI->reg));
+      addRegUse(vrm_->getPhys(HI->reg));
     }
   }
 
-  // merge added with unhandled
-  for (unsigned i = 0, e = added.size(); i != e; ++i)
-    unhandled_.push(added[i]);
-}
-
-/// getFreePhysReg - return a free physical register for this virtual register
-/// interval if we have one, otherwise return 0.
-unsigned RA::getFreePhysReg(LiveInterval *cur) {
-  std::vector<unsigned> inactiveCounts(mri_->getNumRegs(), 0);
-  unsigned MaxInactiveCount = 0;
-  
-  const TargetRegisterClass *RC = mf_->getSSARegMap()->getRegClass(cur->reg);
-  const TargetRegisterClass *RCLeader = RelatedRegClasses.getLeaderValue(RC);
-  for (IntervalPtrs::iterator i = inactive_.begin(), e = inactive_.end();
-       i != e; ++i) {
-    unsigned reg = i->first->reg;
-    assert(MRegisterInfo::isVirtualRegister(reg) &&
-           "Can only allocate virtual registers!");
-
-    // If this is not in a related reg class to the register we're allocating, 
-    // don't check it.
-    const TargetRegisterClass *RegRC = mf_->getSSARegMap()->getRegClass(reg);
-    if (RelatedRegClasses.getLeaderValue(RegRC) == RCLeader) {
-      reg = vrm_->getPhys(reg);
-      ++inactiveCounts[reg];
-      MaxInactiveCount = std::max(MaxInactiveCount, inactiveCounts[reg]);
+  // Merge added with unhandled.
+  // This also update the NextReloadMap. That is, it adds mapping from a
+  // register defined by a reload from SS to the next reload from SS in the
+  // same basic block.
+  MachineBasicBlock *LastReloadMBB = 0;
+  LiveInterval *LastReload = 0;
+  int LastReloadSS = VirtRegMap::NO_STACK_SLOT;
+  std::sort(added.begin(), added.end(), LISorter());
+  for (unsigned i = 0, e = added.size(); i != e; ++i) {
+    LiveInterval *ReloadLi = added[i];
+    if (ReloadLi->weight == HUGE_VALF &&
+        li_->getApproximateInstructionCount(*ReloadLi) == 0) {
+      unsigned ReloadIdx = ReloadLi->beginNumber();
+      MachineBasicBlock *ReloadMBB = li_->getMBBFromIndex(ReloadIdx);
+      int ReloadSS = vrm_->getStackSlot(ReloadLi->reg);
+      if (LastReloadMBB == ReloadMBB && LastReloadSS == ReloadSS) {
+        // Last reload of same SS is in the same MBB. We want to try to
+        // allocate both reloads the same register and make sure the reg
+        // isn't clobbered in between if at all possible.
+        assert(LastReload->beginNumber() < ReloadIdx);
+        NextReloadMap.insert(std::make_pair(LastReload->reg, ReloadLi->reg));
+      }
+      LastReloadMBB = ReloadMBB;
+      LastReload = ReloadLi;
+      LastReloadSS = ReloadSS;
     }
+    unhandled_.push(ReloadLi);
   }
+}
 
-  const TargetRegisterClass* rc = mf_->getSSARegMap()->getRegClass(cur->reg);
-
+unsigned RALinScan::getFreePhysReg(const TargetRegisterClass *RC,
+                                   unsigned MaxInactiveCount,
+                                   SmallVector<unsigned, 256> &inactiveCounts,
+                                   bool SkipDGRegs) {
   unsigned FreeReg = 0;
   unsigned FreeRegInactiveCount = 0;
-  
+
+  TargetRegisterClass::iterator I = RC->allocation_order_begin(*mf_);
+  TargetRegisterClass::iterator E = RC->allocation_order_end(*mf_);
+  assert(I != E && "No allocatable register in this register class!");
+
   // Scan for the first available register.
-  TargetRegisterClass::iterator I = rc->allocation_order_begin(*mf_);
-  TargetRegisterClass::iterator E = rc->allocation_order_end(*mf_);
-  for (; I != E; ++I)
-    if (prt_->isRegAvail(*I)) {
-      FreeReg = *I;
-      FreeRegInactiveCount = inactiveCounts[FreeReg];
+  for (; I != E; ++I) {
+    unsigned Reg = *I;
+    // Ignore "downgraded" registers.
+    if (SkipDGRegs && DowngradedRegs.count(Reg))
+      continue;
+    if (isRegAvail(Reg)) {
+      FreeReg = Reg;
+      if (FreeReg < inactiveCounts.size())
+        FreeRegInactiveCount = inactiveCounts[FreeReg];
+      else
+        FreeRegInactiveCount = 0;
       break;
     }
-  
+  }
+
   // If there are no free regs, or if this reg has the max inactive count,
   // return this register.
-  if (FreeReg == 0 || FreeRegInactiveCount == MaxInactiveCount) return FreeReg;
+  if (FreeReg == 0 || FreeRegInactiveCount == MaxInactiveCount)
+    return FreeReg;
   
   // Continue scanning the registers, looking for the one with the highest
   // inactive count.  Alkis found that this reduced register pressure very
@@ -769,17 +1347,66 @@ unsigned RA::getFreePhysReg(LiveInterval *cur) {
   // reevaluated now.
   for (; I != E; ++I) {
     unsigned Reg = *I;
-    if (prt_->isRegAvail(Reg) && FreeRegInactiveCount < inactiveCounts[Reg]) {
+    // Ignore "downgraded" registers.
+    if (SkipDGRegs && DowngradedRegs.count(Reg))
+      continue;
+    if (isRegAvail(Reg) && Reg < inactiveCounts.size() &&
+        FreeRegInactiveCount < inactiveCounts[Reg]) {
       FreeReg = Reg;
       FreeRegInactiveCount = inactiveCounts[Reg];
       if (FreeRegInactiveCount == MaxInactiveCount)
         break;    // We found the one with the max inactive count.
     }
   }
-  
+
   return FreeReg;
 }
 
+/// getFreePhysReg - return a free physical register for this virtual register
+/// interval if we have one, otherwise return 0.
+unsigned RALinScan::getFreePhysReg(LiveInterval *cur) {
+  SmallVector<unsigned, 256> inactiveCounts;
+  unsigned MaxInactiveCount = 0;
+  
+  const TargetRegisterClass *RC = mri_->getRegClass(cur->reg);
+  const TargetRegisterClass *RCLeader = RelatedRegClasses.getLeaderValue(RC);
+  for (IntervalPtrs::iterator i = inactive_.begin(), e = inactive_.end();
+       i != e; ++i) {
+    unsigned reg = i->first->reg;
+    assert(TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(reg) &&
+           "Can only allocate virtual registers!");
+
+    // If this is not in a related reg class to the register we're allocating, 
+    // don't check it.
+    const TargetRegisterClass *RegRC = mri_->getRegClass(reg);
+    if (RelatedRegClasses.getLeaderValue(RegRC) == RCLeader) {
+      reg = vrm_->getPhys(reg);
+      if (inactiveCounts.size() <= reg)
+        inactiveCounts.resize(reg+1);
+      ++inactiveCounts[reg];
+      MaxInactiveCount = std::max(MaxInactiveCount, inactiveCounts[reg]);
+    }
+  }
+
+  // If copy coalescer has assigned a "preferred" register, check if it's
+  // available first.
+  if (cur->preference) {
+    DOUT << "(preferred: " << tri_->getName(cur->preference) << ") ";
+    if (isRegAvail(cur->preference) && 
+        RC->contains(cur->preference))
+      return cur->preference;
+  }
+
+  if (!DowngradedRegs.empty()) {
+    unsigned FreeReg = getFreePhysReg(RC, MaxInactiveCount, inactiveCounts,
+                                      true);
+    if (FreeReg)
+      return FreeReg;
+  }
+  return getFreePhysReg(RC, MaxInactiveCount, inactiveCounts, false);
+}
+
 FunctionPass* llvm::createLinearScanRegisterAllocator() {
-  return new RA();
+  return new RALinScan();
 }