Move type handling to make sure we get all created types that aren't
[oota-llvm.git] / lib / CodeGen / RegAllocPBQP.cpp
index 6629b38fb75154d7d9b6edd7fd75e2bf8cb7e562..0d2cf2d6184c2d77af245621b29ed812160b3848 100644 (file)
@@ -35,6 +35,7 @@
 #include "Splitter.h"
 #include "VirtRegMap.h"
 #include "VirtRegRewriter.h"
+#include "RegisterCoalescer.h"
 #include "llvm/CodeGen/CalcSpillWeights.h"
 #include "llvm/CodeGen/LiveIntervalAnalysis.h"
 #include "llvm/CodeGen/LiveStackAnalysis.h"
@@ -46,7 +47,6 @@
 #include "llvm/CodeGen/PBQP/Graph.h"
 #include "llvm/CodeGen/PBQP/Heuristics/Briggs.h"
 #include "llvm/CodeGen/RegAllocRegistry.h"
-#include "llvm/CodeGen/RegisterCoalescer.h"
 #include "llvm/Support/Debug.h"
 #include "llvm/Support/raw_ostream.h"
 #include "llvm/Target/TargetInstrInfo.h"
 #include <set>
 #include <vector>
 
-namespace llvm {
-
-using namespace PBQP;
-  using namespace PBQP::Heuristics;
+using namespace llvm;
 
 static RegisterRegAlloc
 registerPBQPRepAlloc("pbqp", "PBQP register allocator",
-                       llvm::createPBQPRegisterAllocator);
+                       createDefaultPBQPRegisterAllocator);
 
 static cl::opt<bool>
 pbqpCoalescing("pbqp-coalescing",
                 cl::desc("Attempt coalescing during PBQP register allocation."),
                 cl::init(false), cl::Hidden);
 
-static cl::opt<bool>
-pbqpBuilder("pbqp-builder",
-                cl::desc("Use new builder system."),
-                cl::init(false), cl::Hidden);
-
-
 static cl::opt<bool>
 pbqpPreSplitting("pbqp-pre-splitting",
-                 cl::desc("Pre-splite before PBQP register allocation."),
+                 cl::desc("Pre-split before PBQP register allocation."),
                  cl::init(false), cl::Hidden);
 
+namespace {
+
+///
+/// PBQP based allocators solve the register allocation problem by mapping
+/// register allocation problems to Partitioned Boolean Quadratic
+/// Programming problems.
+class RegAllocPBQP : public MachineFunctionPass {
+public:
+
+  static char ID;
+
+  /// Construct a PBQP register allocator.
+  RegAllocPBQP(std::auto_ptr<PBQPBuilder> b, char *cPassID=0)
+      : MachineFunctionPass(ID), builder(b), customPassID(cPassID) {
+    initializeSlotIndexesPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
+    initializeLiveIntervalsPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
+    initializeRegisterCoalescerPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
+    initializeCalculateSpillWeightsPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
+    initializeLiveStacksPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
+    initializeMachineLoopInfoPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
+    initializeLoopSplitterPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
+    initializeVirtRegMapPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
+    initializeRenderMachineFunctionPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
+  }
+
+  /// Return the pass name.
+  virtual const char* getPassName() const {
+    return "PBQP Register Allocator";
+  }
+
+  /// PBQP analysis usage.
+  virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &au) const;
+
+  /// Perform register allocation
+  virtual bool runOnMachineFunction(MachineFunction &MF);
+
+private:
+
+  typedef std::map<const LiveInterval*, unsigned> LI2NodeMap;
+  typedef std::vector<const LiveInterval*> Node2LIMap;
+  typedef std::vector<unsigned> AllowedSet;
+  typedef std::vector<AllowedSet> AllowedSetMap;
+  typedef std::pair<unsigned, unsigned> RegPair;
+  typedef std::map<RegPair, PBQP::PBQPNum> CoalesceMap;
+  typedef std::vector<PBQP::Graph::NodeItr> NodeVector;
+  typedef std::set<unsigned> RegSet;
+
+
+  std::auto_ptr<PBQPBuilder> builder;
+
+  char *customPassID;
+
+  MachineFunction *mf;
+  const TargetMachine *tm;
+  const TargetRegisterInfo *tri;
+  const TargetInstrInfo *tii;
+  const MachineLoopInfo *loopInfo;
+  MachineRegisterInfo *mri;
+  RenderMachineFunction *rmf;
+
+  LiveIntervals *lis;
+  LiveStacks *lss;
+  VirtRegMap *vrm;
+
+  RegSet vregsToAlloc, emptyIntervalVRegs;
+
+  /// \brief Finds the initial set of vreg intervals to allocate.
+  void findVRegIntervalsToAlloc();
+
+  /// \brief Adds a stack interval if the given live interval has been
+  /// spilled. Used to support stack slot coloring.
+  void addStackInterval(const LiveInterval *spilled,MachineRegisterInfo* mri);
+
+  /// \brief Given a solved PBQP problem maps this solution back to a register
+  /// assignment.
+  bool mapPBQPToRegAlloc(const PBQPRAProblem &problem,
+                         const PBQP::Solution &solution);
+
+  /// \brief Postprocessing before final spilling. Sets basic block "live in"
+  /// variables.
+  void finalizeAlloc() const;
+
+};
+
 char RegAllocPBQP::ID = 0;
 
+} // End anonymous namespace.
+
 unsigned PBQPRAProblem::getVRegForNode(PBQP::Graph::ConstNodeItr node) const {
   Node2VReg::const_iterator vregItr = node2VReg.find(node);
   assert(vregItr != node2VReg.end() && "No vreg for node.");
@@ -112,10 +189,10 @@ unsigned PBQPRAProblem::getPRegForOption(unsigned vreg, unsigned option) const {
   return allowedSet[option - 1];
 }
 
-std::auto_ptr<PBQPRAProblem> PBQPBuilder::build(
-                                             MachineFunction *mf,
-                                             const LiveIntervals *lis,
-                                             const RegSet &vregs) {
+std::auto_ptr<PBQPRAProblem> PBQPBuilder::build(MachineFunction *mf,
+                                                const LiveIntervals *lis,
+                                                const MachineLoopInfo *loopInfo,
+                                                const RegSet &vregs) {
 
   typedef std::vector<const LiveInterval*> LIVector;
 
@@ -147,10 +224,9 @@ std::auto_ptr<PBQPRAProblem> PBQPBuilder::build(
     // Compute an initial allowed set for the current vreg.
     typedef std::vector<unsigned> VRAllowed;
     VRAllowed vrAllowed;
-    for (TargetRegisterClass::iterator aoItr = trc->allocation_order_begin(*mf),
-                                       aoEnd = trc->allocation_order_end(*mf);
-         aoItr != aoEnd; ++aoItr) {
-      unsigned preg = *aoItr;
+    ArrayRef<unsigned> rawOrder = trc->getRawAllocationOrder(*mf);
+    for (unsigned i = 0; i != rawOrder.size(); ++i) {
+      unsigned preg = rawOrder[i];
       if (!reservedRegs.test(preg)) {
         vrAllowed.push_back(preg);
       }
@@ -163,11 +239,13 @@ std::auto_ptr<PBQPRAProblem> PBQPBuilder::build(
       unsigned preg = *pregItr;
       const LiveInterval *pregLI = &lis->getInterval(preg);
 
-      if (pregLI->empty())
+      if (pregLI->empty()) {
         continue;
+      }
 
-      if (!vregLI->overlaps(*pregLI))
+      if (!vregLI->overlaps(*pregLI)) {
         continue;
+      }
 
       // Remove the register from the allowed set.
       VRAllowed::iterator eraseItr =
@@ -210,7 +288,7 @@ std::auto_ptr<PBQPRAProblem> PBQPBuilder::build(
     const LiveInterval &l1 = lis->getInterval(vr1);
     const PBQPRAProblem::AllowedSet &vr1Allowed = p->getAllowedSet(vr1);
 
-    for (RegSet::iterator vr2Itr = llvm::next(vr1Itr);
+    for (RegSet::const_iterator vr2Itr = llvm::next(vr1Itr);
          vr2Itr != vrEnd; ++vr2Itr) {
       unsigned vr2 = *vr2Itr;
       const LiveInterval &l2 = lis->getInterval(vr2);
@@ -235,17 +313,18 @@ void PBQPBuilder::addSpillCosts(PBQP::Vector &costVec,
   costVec[0] = spillCost;
 }
 
-void PBQPBuilder::addInterferenceCosts(PBQP::Matrix &costMat,
-                                       const PBQPRAProblem::AllowedSet &vr1Allowed,
-                                       const PBQPRAProblem::AllowedSet &vr2Allowed,
-                                       const TargetRegisterInfo *tri) {
+void PBQPBuilder::addInterferenceCosts(
+                                    PBQP::Matrix &costMat,
+                                    const PBQPRAProblem::AllowedSet &vr1Allowed,
+                                    const PBQPRAProblem::AllowedSet &vr2Allowed,
+                                    const TargetRegisterInfo *tri) {
   assert(costMat.getRows() == vr1Allowed.size() + 1 && "Matrix height mismatch.");
   assert(costMat.getCols() == vr2Allowed.size() + 1 && "Matrix width mismatch.");
 
-  for (unsigned i = 0; i < vr1Allowed.size(); ++i) {
+  for (unsigned i = 0; i != vr1Allowed.size(); ++i) {
     unsigned preg1 = vr1Allowed[i];
 
-    for (unsigned j = 0; j < vr2Allowed.size(); ++j) {
+    for (unsigned j = 0; j != vr2Allowed.size(); ++j) {
       unsigned preg2 = vr2Allowed[j];
 
       if (tri->regsOverlap(preg1, preg2)) {
@@ -255,324 +334,135 @@ void PBQPBuilder::addInterferenceCosts(PBQP::Matrix &costMat,
   }
 }
 
+std::auto_ptr<PBQPRAProblem> PBQPBuilderWithCoalescing::build(
+                                                MachineFunction *mf,
+                                                const LiveIntervals *lis,
+                                                const MachineLoopInfo *loopInfo,
+                                                const RegSet &vregs) {
 
+  std::auto_ptr<PBQPRAProblem> p = PBQPBuilder::build(mf, lis, loopInfo, vregs);
+  PBQP::Graph &g = p->getGraph();
 
-void RegAllocPBQP::getAnalysisUsage(AnalysisUsage &au) const {
-  au.addRequired<SlotIndexes>();
-  au.addPreserved<SlotIndexes>();
-  au.addRequired<LiveIntervals>();
-  //au.addRequiredID(SplitCriticalEdgesID);
-  au.addRequired<RegisterCoalescer>();
-  au.addRequired<CalculateSpillWeights>();
-  au.addRequired<LiveStacks>();
-  au.addPreserved<LiveStacks>();
-  au.addRequired<MachineLoopInfo>();
-  au.addPreserved<MachineLoopInfo>();
-  if (pbqpPreSplitting)
-    au.addRequired<LoopSplitter>();
-  au.addRequired<VirtRegMap>();
-  au.addRequired<RenderMachineFunction>();
-  MachineFunctionPass::getAnalysisUsage(au);
-}
-
-template <typename RegContainer>
-PBQP::Vector RegAllocPBQP::buildCostVector(unsigned vReg,
-                                           const RegContainer &allowed,
-                                           const CoalesceMap &coalesces,
-                                           PBQP::PBQPNum spillCost) const {
-
-  typedef typename RegContainer::const_iterator AllowedItr;
-
-  // Allocate vector. Additional element (0th) used for spill option
-  PBQP::Vector v(allowed.size() + 1, 0);
-
-  v[0] = spillCost;
-
-  // Iterate over the allowed registers inserting coalesce benefits if there
-  // are any.
-  unsigned ai = 0;
-  for (AllowedItr itr = allowed.begin(), end = allowed.end();
-       itr != end; ++itr, ++ai) {
-
-    unsigned pReg = *itr;
-
-    CoalesceMap::const_iterator cmItr =
-      coalesces.find(RegPair(vReg, pReg));
-
-    // No coalesce - on to the next preg.
-    if (cmItr == coalesces.end())
-      continue;
+  const TargetMachine &tm = mf->getTarget();
+  CoalescerPair cp(*tm.getInstrInfo(), *tm.getRegisterInfo());
 
-    // We have a coalesce - insert the benefit.
-    v[ai + 1] = -cmItr->second;
-  }
+  // Scan the machine function and add a coalescing cost whenever CoalescerPair
+  // gives the Ok.
+  for (MachineFunction::const_iterator mbbItr = mf->begin(),
+                                       mbbEnd = mf->end();
+       mbbItr != mbbEnd; ++mbbItr) {
+    const MachineBasicBlock *mbb = &*mbbItr;
 
-  return v;
-}
+    for (MachineBasicBlock::const_iterator miItr = mbb->begin(),
+                                           miEnd = mbb->end();
+         miItr != miEnd; ++miItr) {
+      const MachineInstr *mi = &*miItr;
 
-template <typename RegContainer>
-PBQP::Matrix* RegAllocPBQP::buildInterferenceMatrix(
-      const RegContainer &allowed1, const RegContainer &allowed2) const {
-
-  typedef typename RegContainer::const_iterator RegContainerIterator;
-
-  // Construct a PBQP matrix representing the cost of allocation options. The
-  // rows and columns correspond to the allocation options for the two live
-  // intervals.  Elements will be infinite where corresponding registers alias,
-  // since we cannot allocate aliasing registers to interfering live intervals.
-  // All other elements (non-aliasing combinations) will have zero cost. Note
-  // that the spill option (element 0,0) has zero cost, since we can allocate
-  // both intervals to memory safely (the cost for each individual allocation
-  // to memory is accounted for by the cost vectors for each live interval).
-  PBQP::Matrix *m =
-    new PBQP::Matrix(allowed1.size() + 1, allowed2.size() + 1, 0);
-
-  // Assume this is a zero matrix until proven otherwise.  Zero matrices occur
-  // between interfering live ranges with non-overlapping register sets (e.g.
-  // non-overlapping reg classes, or disjoint sets of allowed regs within the
-  // same class). The term "overlapping" is used advisedly: sets which do not
-  // intersect, but contain registers which alias, will have non-zero matrices.
-  // We optimize zero matrices away to improve solver speed.
-  bool isZeroMatrix = true;
-
-
-  // Row index. Starts at 1, since the 0th row is for the spill option, which
-  // is always zero.
-  unsigned ri = 1;
-
-  // Iterate over allowed sets, insert infinities where required.
-  for (RegContainerIterator a1Itr = allowed1.begin(), a1End = allowed1.end();
-       a1Itr != a1End; ++a1Itr) {
-
-    // Column index, starts at 1 as for row index.
-    unsigned ci = 1;
-    unsigned reg1 = *a1Itr;
-
-    for (RegContainerIterator a2Itr = allowed2.begin(), a2End = allowed2.end();
-         a2Itr != a2End; ++a2Itr) {
-
-      unsigned reg2 = *a2Itr;
-
-      // If the row/column regs are identical or alias insert an infinity.
-      if (tri->regsOverlap(reg1, reg2)) {
-        (*m)[ri][ci] = std::numeric_limits<PBQP::PBQPNum>::infinity();
-        isZeroMatrix = false;
+      if (!cp.setRegisters(mi)) {
+        continue; // Not coalescable.
       }
 
-      ++ci;
-    }
-
-    ++ri;
-  }
-
-  // If this turns out to be a zero matrix...
-  if (isZeroMatrix) {
-    // free it and return null.
-    delete m;
-    return 0;
-  }
-
-  // ...otherwise return the cost matrix.
-  return m;
-}
-
-template <typename RegContainer>
-PBQP::Matrix* RegAllocPBQP::buildCoalescingMatrix(
-      const RegContainer &allowed1, const RegContainer &allowed2,
-      PBQP::PBQPNum cBenefit) const {
-
-  typedef typename RegContainer::const_iterator RegContainerIterator;
-
-  // Construct a PBQP Matrix representing the benefits of coalescing. As with
-  // interference matrices the rows and columns represent allowed registers
-  // for the LiveIntervals which are (potentially) to be coalesced. The amount
-  // -cBenefit will be placed in any element representing the same register
-  // for both intervals.
-  PBQP::Matrix *m =
-    new PBQP::Matrix(allowed1.size() + 1, allowed2.size() + 1, 0);
-
-  // Reset costs to zero.
-  m->reset(0);
-
-  // Assume the matrix is zero till proven otherwise. Zero matrices will be
-  // optimized away as in the interference case.
-  bool isZeroMatrix = true;
-
-  // Row index. Starts at 1, since the 0th row is for the spill option, which
-  // is always zero.
-  unsigned ri = 1;
-
-  // Iterate over the allowed sets, insert coalescing benefits where
-  // appropriate.
-  for (RegContainerIterator a1Itr = allowed1.begin(), a1End = allowed1.end();
-       a1Itr != a1End; ++a1Itr) {
-
-    // Column index, starts at 1 as for row index.
-    unsigned ci = 1;
-    unsigned reg1 = *a1Itr;
-
-    for (RegContainerIterator a2Itr = allowed2.begin(), a2End = allowed2.end();
-         a2Itr != a2End; ++a2Itr) {
-
-      // If the row and column represent the same register insert a beneficial
-      // cost to preference this allocation - it would allow us to eliminate a
-      // move instruction.
-      if (reg1 == *a2Itr) {
-        (*m)[ri][ci] = -cBenefit;
-        isZeroMatrix = false;
+      if (cp.getSrcReg() == cp.getDstReg()) {
+        continue; // Already coalesced.
       }
 
-      ++ci;
-    }
+      unsigned dst = cp.getDstReg(),
+               src = cp.getSrcReg();
 
-    ++ri;
-  }
+      const float copyFactor = 0.5; // Cost of copy relative to load. Current
+      // value plucked randomly out of the air.
+                                      
+      PBQP::PBQPNum cBenefit =
+        copyFactor * LiveIntervals::getSpillWeight(false, true,
+                                                   loopInfo->getLoopDepth(mbb));
 
-  // If this turns out to be a zero matrix...
-  if (isZeroMatrix) {
-    // ...free it and return null.
-    delete m;
-    return 0;
-  }
-
-  return m;
-}
-
-RegAllocPBQP::CoalesceMap RegAllocPBQP::findCoalesces() {
-
-  typedef MachineFunction::const_iterator MFIterator;
-  typedef MachineBasicBlock::const_iterator MBBIterator;
-  typedef LiveInterval::const_vni_iterator VNIIterator;
-
-  CoalesceMap coalescesFound;
-
-  // To find coalesces we need to iterate over the function looking for
-  // copy instructions.
-  for (MFIterator bbItr = mf->begin(), bbEnd = mf->end();
-       bbItr != bbEnd; ++bbItr) {
-
-    const MachineBasicBlock *mbb = &*bbItr;
-
-    for (MBBIterator iItr = mbb->begin(), iEnd = mbb->end();
-         iItr != iEnd; ++iItr) {
-
-      const MachineInstr *instr = &*iItr;
-
-      // If this isn't a copy then continue to the next instruction.
-      if (!instr->isCopy())
-        continue;
-
-      unsigned srcReg = instr->getOperand(1).getReg();
-      unsigned dstReg = instr->getOperand(0).getReg();
-
-      // If the registers are already the same our job is nice and easy.
-      if (dstReg == srcReg)
-        continue;
-
-      bool srcRegIsPhysical = TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(srcReg),
-           dstRegIsPhysical = TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(dstReg);
-
-      // If both registers are physical then we can't coalesce.
-      if (srcRegIsPhysical && dstRegIsPhysical)
-        continue;
-
-      // If it's a copy that includes two virtual register but the source and
-      // destination classes differ then we can't coalesce.
-      if (!srcRegIsPhysical && !dstRegIsPhysical &&
-          mri->getRegClass(srcReg) != mri->getRegClass(dstReg))
-        continue;
-
-      // If one is physical and one is virtual, check that the physical is
-      // allocatable in the class of the virtual.
-      if (srcRegIsPhysical && !dstRegIsPhysical) {
-        const TargetRegisterClass *dstRegClass = mri->getRegClass(dstReg);
-        if (std::find(dstRegClass->allocation_order_begin(*mf),
-                      dstRegClass->allocation_order_end(*mf), srcReg) ==
-            dstRegClass->allocation_order_end(*mf))
-          continue;
-      }
-      if (!srcRegIsPhysical && dstRegIsPhysical) {
-        const TargetRegisterClass *srcRegClass = mri->getRegClass(srcReg);
-        if (std::find(srcRegClass->allocation_order_begin(*mf),
-                      srcRegClass->allocation_order_end(*mf), dstReg) ==
-            srcRegClass->allocation_order_end(*mf))
+      if (cp.isPhys()) {
+        if (!lis->isAllocatable(dst)) {
           continue;
-      }
-
-      // If we've made it here we have a copy with compatible register classes.
-      // We can probably coalesce, but we need to consider overlap.
-      const LiveInterval *srcLI = &lis->getInterval(srcReg),
-                         *dstLI = &lis->getInterval(dstReg);
-
-      if (srcLI->overlaps(*dstLI)) {
-        // Even in the case of an overlap we might still be able to coalesce,
-        // but we need to make sure that no definition of either range occurs
-        // while the other range is live.
-
-        // Otherwise start by assuming we're ok.
-        bool badDef = false;
-
-        // Test all defs of the source range.
-        for (VNIIterator
-               vniItr = srcLI->vni_begin(), vniEnd = srcLI->vni_end();
-               vniItr != vniEnd; ++vniItr) {
-
-          // If we find a poorly defined def we err on the side of caution.
-          if (!(*vniItr)->def.isValid()) {
-            badDef = true;
-            break;
-          }
+        }
 
-          // If we find a def that kills the coalescing opportunity then
-          // record it and break from the loop.
-          if (dstLI->liveAt((*vniItr)->def)) {
-            badDef = true;
-            break;
+        const PBQPRAProblem::AllowedSet &allowed = p->getAllowedSet(src);
+        unsigned pregOpt = 0;  
+        while (pregOpt < allowed.size() && allowed[pregOpt] != dst) {
+          ++pregOpt;
+        }
+        if (pregOpt < allowed.size()) {
+          ++pregOpt; // +1 to account for spill option.
+          PBQP::Graph::NodeItr node = p->getNodeForVReg(src);
+          addPhysRegCoalesce(g.getNodeCosts(node), pregOpt, cBenefit);
+        }
+      } else {
+        const PBQPRAProblem::AllowedSet *allowed1 = &p->getAllowedSet(dst);
+        const PBQPRAProblem::AllowedSet *allowed2 = &p->getAllowedSet(src);
+        PBQP::Graph::NodeItr node1 = p->getNodeForVReg(dst);
+        PBQP::Graph::NodeItr node2 = p->getNodeForVReg(src);
+        PBQP::Graph::EdgeItr edge = g.findEdge(node1, node2);
+        if (edge == g.edgesEnd()) {
+          edge = g.addEdge(node1, node2, PBQP::Matrix(allowed1->size() + 1,
+                                                      allowed2->size() + 1,
+                                                      0));
+        } else {
+          if (g.getEdgeNode1(edge) == node2) {
+            std::swap(node1, node2);
+            std::swap(allowed1, allowed2);
           }
         }
+            
+        addVirtRegCoalesce(g.getEdgeCosts(edge), *allowed1, *allowed2,
+                           cBenefit);
+      }
+    }
+  }
 
-        // If we have a bad def give up, continue to the next instruction.
-        if (badDef)
-          continue;
-
-        // Otherwise test definitions of the destination range.
-        for (VNIIterator
-               vniItr = dstLI->vni_begin(), vniEnd = dstLI->vni_end();
-               vniItr != vniEnd; ++vniItr) {
-
-          // We want to make sure we skip the copy instruction itself.
-          if ((*vniItr)->getCopy() == instr)
-            continue;
-
-          if (!(*vniItr)->def.isValid()) {
-            badDef = true;
-            break;
-          }
+  return p;
+}
 
-          if (srcLI->liveAt((*vniItr)->def)) {
-            badDef = true;
-            break;
-          }
-        }
+void PBQPBuilderWithCoalescing::addPhysRegCoalesce(PBQP::Vector &costVec,
+                                                   unsigned pregOption,
+                                                   PBQP::PBQPNum benefit) {
+  costVec[pregOption] += -benefit;
+}
 
-        // As before a bad def we give up and continue to the next instr.
-        if (badDef)
-          continue;
-      }
+void PBQPBuilderWithCoalescing::addVirtRegCoalesce(
+                                    PBQP::Matrix &costMat,
+                                    const PBQPRAProblem::AllowedSet &vr1Allowed,
+                                    const PBQPRAProblem::AllowedSet &vr2Allowed,
+                                    PBQP::PBQPNum benefit) {
 
-      // If we make it to here then either the ranges didn't overlap, or they
-      // did, but none of their definitions would prevent us from coalescing.
-      // We're good to go with the coalesce.
+  assert(costMat.getRows() == vr1Allowed.size() + 1 && "Size mismatch.");
+  assert(costMat.getCols() == vr2Allowed.size() + 1 && "Size mismatch.");
 
-      float cBenefit = std::pow(10.0f, (float)loopInfo->getLoopDepth(mbb)) / 5.0;
+  for (unsigned i = 0; i != vr1Allowed.size(); ++i) {
+    unsigned preg1 = vr1Allowed[i];
+    for (unsigned j = 0; j != vr2Allowed.size(); ++j) {
+      unsigned preg2 = vr2Allowed[j];
 
-      coalescesFound[RegPair(srcReg, dstReg)] = cBenefit;
-      coalescesFound[RegPair(dstReg, srcReg)] = cBenefit;
+      if (preg1 == preg2) {
+        costMat[i + 1][j + 1] += -benefit;
+      } 
     }
-
   }
+}
 
-  return coalescesFound;
+
+void RegAllocPBQP::getAnalysisUsage(AnalysisUsage &au) const {
+  au.addRequired<SlotIndexes>();
+  au.addPreserved<SlotIndexes>();
+  au.addRequired<LiveIntervals>();
+  //au.addRequiredID(SplitCriticalEdgesID);
+  au.addRequiredID(RegisterCoalescerPassID);
+  if (customPassID)
+    au.addRequiredID(*customPassID);
+  au.addRequired<CalculateSpillWeights>();
+  au.addRequired<LiveStacks>();
+  au.addPreserved<LiveStacks>();
+  au.addRequired<MachineLoopInfo>();
+  au.addPreserved<MachineLoopInfo>();
+  if (pbqpPreSplitting)
+    au.addRequired<LoopSplitter>();
+  au.addRequired<VirtRegMap>();
+  au.addRequired<RenderMachineFunction>();
+  MachineFunctionPass::getAnalysisUsage(au);
 }
 
 void RegAllocPBQP::findVRegIntervalsToAlloc() {
@@ -592,272 +482,37 @@ void RegAllocPBQP::findVRegIntervalsToAlloc() {
     // finalizeAlloc.
     if (!li->empty()) {
       vregsToAlloc.insert(li->reg);
-    }
-    else {
+    } else {
       emptyIntervalVRegs.insert(li->reg);
     }
   }
 }
 
-PBQP::Graph RegAllocPBQP::constructPBQPProblem() {
-
-  typedef std::vector<const LiveInterval*> LIVector;
-  typedef std::vector<unsigned> RegVector;
-
-  // This will store the physical intervals for easy reference.
-  LIVector physIntervals;
-
-  // Start by clearing the old node <-> live interval mappings & allowed sets
-  li2Node.clear();
-  node2LI.clear();
-  allowedSets.clear();
-
-  // Populate physIntervals, update preg use:
-  for (LiveIntervals::iterator itr = lis->begin(), end = lis->end();
-       itr != end; ++itr) {
-
-    if (TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(itr->first)) {
-      physIntervals.push_back(itr->second);
-      mri->setPhysRegUsed(itr->second->reg);
-    }
-  }
-
-  // Iterate over vreg intervals, construct live interval <-> node number
-  //  mappings.
-  for (RegSet::const_iterator itr = vregsToAlloc.begin(),
-                              end = vregsToAlloc.end();
-       itr != end; ++itr) {
-    const LiveInterval *li = &lis->getInterval(*itr);
-
-    li2Node[li] = node2LI.size();
-    node2LI.push_back(li);
-  }
-
-  // Get the set of potential coalesces.
-  CoalesceMap coalesces;
-
-  if (pbqpCoalescing) {
-    coalesces = findCoalesces();
-  }
-
-  // Construct a PBQP solver for this problem
-  PBQP::Graph problem;
-  problemNodes.resize(vregsToAlloc.size());
-
-  // Resize allowedSets container appropriately.
-  allowedSets.resize(vregsToAlloc.size());
-
-  BitVector ReservedRegs = tri->getReservedRegs(*mf);
-
-  // Iterate over virtual register intervals to compute allowed sets...
-  for (unsigned node = 0; node < node2LI.size(); ++node) {
-
-    // Grab pointers to the interval and its register class.
-    const LiveInterval *li = node2LI[node];
-    const TargetRegisterClass *liRC = mri->getRegClass(li->reg);
-
-    // Start by assuming all allocable registers in the class are allowed...
-    RegVector liAllowed;
-    TargetRegisterClass::iterator aob = liRC->allocation_order_begin(*mf);
-    TargetRegisterClass::iterator aoe = liRC->allocation_order_end(*mf);
-    for (TargetRegisterClass::iterator it = aob; it != aoe; ++it)
-      if (!ReservedRegs.test(*it))
-        liAllowed.push_back(*it);
-
-    // Eliminate the physical registers which overlap with this range, along
-    // with all their aliases.
-    for (LIVector::iterator pItr = physIntervals.begin(),
-       pEnd = physIntervals.end(); pItr != pEnd; ++pItr) {
-
-      if (!li->overlaps(**pItr))
-        continue;
-
-      unsigned pReg = (*pItr)->reg;
-
-      // If we get here then the live intervals overlap, but we're still ok
-      // if they're coalescable.
-      if (coalesces.find(RegPair(li->reg, pReg)) != coalesces.end()) {
-        DEBUG(dbgs() << "CoalescingOverride: (" << li->reg << ", " << pReg << ")\n");
-        continue;
-      }
-
-      // If we get here then we have a genuine exclusion.
-
-      // Remove the overlapping reg...
-      RegVector::iterator eraseItr =
-        std::find(liAllowed.begin(), liAllowed.end(), pReg);
-
-      if (eraseItr != liAllowed.end())
-        liAllowed.erase(eraseItr);
-
-      const unsigned *aliasItr = tri->getAliasSet(pReg);
-
-      if (aliasItr != 0) {
-        // ...and its aliases.
-        for (; *aliasItr != 0; ++aliasItr) {
-          RegVector::iterator eraseItr =
-            std::find(liAllowed.begin(), liAllowed.end(), *aliasItr);
-
-          if (eraseItr != liAllowed.end()) {
-            liAllowed.erase(eraseItr);
-          }
-        }
-      }
-    }
-
-    // Copy the allowed set into a member vector for use when constructing cost
-    // vectors & matrices, and mapping PBQP solutions back to assignments.
-    allowedSets[node] = AllowedSet(liAllowed.begin(), liAllowed.end());
-
-    // Set the spill cost to the interval weight, or epsilon if the
-    // interval weight is zero
-    PBQP::PBQPNum spillCost = (li->weight != 0.0) ?
-        li->weight : std::numeric_limits<PBQP::PBQPNum>::min();
-
-    // Build a cost vector for this interval.
-    problemNodes[node] =
-      problem.addNode(
-        buildCostVector(li->reg, allowedSets[node], coalesces, spillCost));
-
-  }
-
-
-  // Now add the cost matrices...
-  for (unsigned node1 = 0; node1 < node2LI.size(); ++node1) {
-    const LiveInterval *li = node2LI[node1];
-
-    // Test for live range overlaps and insert interference matrices.
-    for (unsigned node2 = node1 + 1; node2 < node2LI.size(); ++node2) {
-      const LiveInterval *li2 = node2LI[node2];
-
-      CoalesceMap::const_iterator cmItr =
-        coalesces.find(RegPair(li->reg, li2->reg));
-
-      PBQP::Matrix *m = 0;
-
-      if (cmItr != coalesces.end()) {
-        m = buildCoalescingMatrix(allowedSets[node1], allowedSets[node2],
-                                  cmItr->second);
-      }
-      else if (li->overlaps(*li2)) {
-        m = buildInterferenceMatrix(allowedSets[node1], allowedSets[node2]);
-      }
-
-      if (m != 0) {
-        problem.addEdge(problemNodes[node1],
-                        problemNodes[node2],
-                        *m);
-
-        delete m;
-      }
-    }
-  }
-
-  assert(problem.getNumNodes() == allowedSets.size());
-/*
-  std::cerr << "Allocating for " << problem.getNumNodes() << " nodes, "
-            << problem.getNumEdges() << " edges.\n";
-
-  problem.printDot(std::cerr);
-*/
-  // We're done, PBQP problem constructed - return it.
-  return problem;
-}
-
 void RegAllocPBQP::addStackInterval(const LiveInterval *spilled,
                                     MachineRegisterInfo* mri) {
   int stackSlot = vrm->getStackSlot(spilled->reg);
 
-  if (stackSlot == VirtRegMap::NO_STACK_SLOT)
+  if (stackSlot == VirtRegMap::NO_STACK_SLOT) {
     return;
+  }
 
   const TargetRegisterClass *RC = mri->getRegClass(spilled->reg);
   LiveInterval &stackInterval = lss->getOrCreateInterval(stackSlot, RC);
 
   VNInfo *vni;
-  if (stackInterval.getNumValNums() != 0)
+  if (stackInterval.getNumValNums() != 0) {
     vni = stackInterval.getValNumInfo(0);
-  else
+  } else {
     vni = stackInterval.getNextValue(
-      SlotIndex(), 0, false, lss->getVNInfoAllocator());
+      SlotIndex(), 0, lss->getVNInfoAllocator());
+  }
 
   LiveInterval &rhsInterval = lis->getInterval(spilled->reg);
   stackInterval.MergeRangesInAsValue(rhsInterval, vni);
 }
 
-bool RegAllocPBQP::mapPBQPToRegAlloc(const PBQP::Solution &solution) {
-
-  // Set to true if we have any spills
-  bool anotherRoundNeeded = false;
-
-  // Clear the existing allocation.
-  vrm->clearAllVirt();
-
-  // Iterate over the nodes mapping the PBQP solution to a register assignment.
-  for (unsigned node = 0; node < node2LI.size(); ++node) {
-    unsigned virtReg = node2LI[node]->reg,
-             allocSelection = solution.getSelection(problemNodes[node]);
-
-
-    // If the PBQP solution is non-zero it's a physical register...
-    if (allocSelection != 0) {
-      // Get the physical reg, subtracting 1 to account for the spill option.
-      unsigned physReg = allowedSets[node][allocSelection - 1];
-
-      DEBUG(dbgs() << "VREG " << virtReg << " -> "
-            << tri->getName(physReg) << " (Option: " << allocSelection << ")\n");
-
-      assert(physReg != 0);
-
-      // Add to the virt reg map and update the used phys regs.
-      vrm->assignVirt2Phys(virtReg, physReg);
-    }
-    // ...Otherwise it's a spill.
-    else {
-
-      // Make sure we ignore this virtual reg on the next round
-      // of allocation
-      vregsToAlloc.erase(virtReg);
-
-      // Insert spill ranges for this live range
-      const LiveInterval *spillInterval = node2LI[node];
-      double oldSpillWeight = spillInterval->weight;
-      SmallVector<LiveInterval*, 8> spillIs;
-      rmf->rememberUseDefs(spillInterval);
-      std::vector<LiveInterval*> newSpills =
-        lis->addIntervalsForSpills(*spillInterval, spillIs, loopInfo, *vrm);
-      addStackInterval(spillInterval, mri);
-      rmf->rememberSpills(spillInterval, newSpills);
-
-      (void) oldSpillWeight;
-      DEBUG(dbgs() << "VREG " << virtReg << " -> SPILLED (Option: 0, Cost: "
-                   << oldSpillWeight << ", New vregs: ");
-
-      // Copy any newly inserted live intervals into the list of regs to
-      // allocate.
-      for (std::vector<LiveInterval*>::const_iterator
-           itr = newSpills.begin(), end = newSpills.end();
-           itr != end; ++itr) {
-
-        assert(!(*itr)->empty() && "Empty spill range.");
-
-        DEBUG(dbgs() << (*itr)->reg << " ");
-
-        vregsToAlloc.insert((*itr)->reg);
-      }
-
-      DEBUG(dbgs() << ")\n");
-
-      // We need another round if spill intervals were added.
-      anotherRoundNeeded |= !newSpills.empty();
-    }
-  }
-
-  return !anotherRoundNeeded;
-}
-
-bool RegAllocPBQP::mapPBQPToRegAlloc2(const PBQPRAProblem &problem,
-                                      const PBQP::Solution &solution) {
+bool RegAllocPBQP::mapPBQPToRegAlloc(const PBQPRAProblem &problem,
+                                     const PBQP::Solution &solution) {
   // Set to true if we have any spills
   bool anotherRoundNeeded = false;
 
@@ -882,10 +537,9 @@ bool RegAllocPBQP::mapPBQPToRegAlloc2(const PBQPRAProblem &problem,
       vregsToAlloc.erase(vreg);
       const LiveInterval* spillInterval = &lis->getInterval(vreg);
       double oldWeight = spillInterval->weight;
-      SmallVector<LiveInterval*, 8> spillIs;
       rmf->rememberUseDefs(spillInterval);
       std::vector<LiveInterval*> newSpills =
-        lis->addIntervalsForSpills(*spillInterval, spillIs, loopInfo, *vrm);
+        lis->addIntervalsForSpills(*spillInterval, 0, loopInfo, *vrm);
       addStackInterval(spillInterval, mri);
       rmf->rememberSpills(spillInterval, newSpills);
 
@@ -930,7 +584,7 @@ void RegAllocPBQP::finalizeAlloc() const {
 
     if (physReg == 0) {
       const TargetRegisterClass *liRC = mri->getRegClass(li->reg);
-      physReg = *liRC->allocation_order_begin(*mf);
+      physReg = liRC->getRawAllocationOrder(*mf).front();
     }
 
     vrm->assignVirt2Phys(li->reg, physReg);
@@ -949,11 +603,9 @@ void RegAllocPBQP::finalizeAlloc() const {
     // Get the physical register for this interval
     if (TargetRegisterInfo::isPhysicalRegister(li->reg)) {
       reg = li->reg;
-    }
-    else if (vrm->isAssignedReg(li->reg)) {
+    } else if (vrm->isAssignedReg(li->reg)) {
       reg = vrm->getPhys(li->reg);
-    }
-    else {
+    } else {
       // Ranges which are assigned a stack slot only are ignored.
       continue;
     }
@@ -970,7 +622,7 @@ void RegAllocPBQP::finalizeAlloc() const {
       // Find the set of basic blocks which this range is live into...
       if (lis->findLiveInMBBs(lrItr->start, lrItr->end,  liveInMBBs)) {
         // And add the physreg for this interval to their live-in sets.
-        for (unsigned i = 0; i < liveInMBBs.size(); ++i) {
+        for (unsigned i = 0; i != liveInMBBs.size(); ++i) {
           if (liveInMBBs[i] != entryMBB) {
             if (!liveInMBBs[i]->isLiveIn(reg)) {
               liveInMBBs[i]->addLiveIn(reg);
@@ -1020,31 +672,18 @@ bool RegAllocPBQP::runOnMachineFunction(MachineFunction &MF) {
     bool pbqpAllocComplete = false;
     unsigned round = 0;
 
-    if (!pbqpBuilder) {
-      while (!pbqpAllocComplete) {
-        DEBUG(dbgs() << "  PBQP Regalloc round " << round << ":\n");
-
-        PBQP::Graph problem = constructPBQPProblem();
-        PBQP::Solution solution =
-          PBQP::HeuristicSolver<PBQP::Heuristics::Briggs>::solve(problem);
-
-        pbqpAllocComplete = mapPBQPToRegAlloc(solution);
-
-        ++round;
-      }
-    } else {
-      while (!pbqpAllocComplete) {
-        DEBUG(dbgs() << "  PBQP Regalloc round " << round << ":\n");
+    while (!pbqpAllocComplete) {
+      DEBUG(dbgs() << "  PBQP Regalloc round " << round << ":\n");
 
-        std::auto_ptr<PBQPRAProblem> problem =
-          builder->build(mf, lis, vregsToAlloc);
-        PBQP::Solution solution =
-          HeuristicSolver<Briggs>::solve(problem->getGraph());
+      std::auto_ptr<PBQPRAProblem> problem =
+        builder->build(mf, lis, loopInfo, vregsToAlloc);
+      PBQP::Solution solution =
+        PBQP::HeuristicSolver<PBQP::Heuristics::Briggs>::solve(
+          problem->getGraph());
 
-        pbqpAllocComplete = mapPBQPToRegAlloc2(*problem, solution);
+      pbqpAllocComplete = mapPBQPToRegAlloc(*problem, solution);
 
-        ++round;
-      }
+      ++round;
     }
   }
 
@@ -1055,10 +694,6 @@ bool RegAllocPBQP::runOnMachineFunction(MachineFunction &MF) {
 
   vregsToAlloc.clear();
   emptyIntervalVRegs.clear();
-  li2Node.clear();
-  node2LI.clear();
-  allowedSets.clear();
-  problemNodes.clear();
 
   DEBUG(dbgs() << "Post alloc VirtRegMap:\n" << *vrm << "\n");
 
@@ -1070,10 +705,19 @@ bool RegAllocPBQP::runOnMachineFunction(MachineFunction &MF) {
   return true;
 }
 
-FunctionPass* createPBQPRegisterAllocator() {
-  return new RegAllocPBQP(std::auto_ptr<PBQPBuilder>(new PBQPBuilder()));
+FunctionPass* llvm::createPBQPRegisterAllocator(
+                                           std::auto_ptr<PBQPBuilder> builder,
+                                           char *customPassID) {
+  return new RegAllocPBQP(builder, customPassID);
 }
 
+FunctionPass* llvm::createDefaultPBQPRegisterAllocator() {
+  if (pbqpCoalescing) {
+    return createPBQPRegisterAllocator(
+             std::auto_ptr<PBQPBuilder>(new PBQPBuilderWithCoalescing()));
+  } // else
+  return createPBQPRegisterAllocator(
+           std::auto_ptr<PBQPBuilder>(new PBQPBuilder()));
 }
 
 #undef DEBUG_TYPE