RegisterPressure: Simplify close{Top|Bottom}()
[oota-llvm.git] / lib / CodeGen / RegisterPressure.cpp
index 7c8f20fb05640761e3c9ce6855ad3ff33c58c8b4..237e465e906cec9b5c196b43754b30b3b73910cb 100644 (file)
 //
 //===----------------------------------------------------------------------===//
 
-#include "RegisterClassInfo.h"
-#include "RegisterPressure.h"
+#include "llvm/CodeGen/RegisterPressure.h"
 #include "llvm/CodeGen/LiveInterval.h"
 #include "llvm/CodeGen/LiveIntervalAnalysis.h"
 #include "llvm/CodeGen/MachineRegisterInfo.h"
-#include "llvm/Target/TargetMachine.h"
+#include "llvm/CodeGen/RegisterClassInfo.h"
+#include "llvm/Support/Debug.h"
+#include "llvm/Support/raw_ostream.h"
 
 using namespace llvm;
 
-/// Increase register pressure for each set impacted by this register class.
+/// Increase pressure for each pressure set provided by TargetRegisterInfo.
 static void increaseSetPressure(std::vector<unsigned> &CurrSetPressure,
-                                std::vector<unsigned> &MaxSetPressure,
-                                const TargetRegisterClass *RC,
-                                const TargetRegisterInfo *TRI) {
-  unsigned Weight = TRI->getRegClassWeight(RC).RegWeight;
-  for (const int *PSet = TRI->getRegClassPressureSets(RC);
-       *PSet != -1; ++PSet) {
-    CurrSetPressure[*PSet] += Weight;
-    if (CurrSetPressure[*PSet] > MaxSetPressure[*PSet])
-      MaxSetPressure[*PSet] = CurrSetPressure[*PSet];
-  }
+                                PSetIterator PSetI) {
+  unsigned Weight = PSetI.getWeight();
+  for (; PSetI.isValid(); ++PSetI)
+    CurrSetPressure[*PSetI] += Weight;
 }
 
-/// Decrease register pressure for each set impacted by this register class.
+/// Decrease pressure for each pressure set provided by TargetRegisterInfo.
 static void decreaseSetPressure(std::vector<unsigned> &CurrSetPressure,
-                                const TargetRegisterClass *RC,
-                                const TargetRegisterInfo *TRI) {
-  unsigned Weight = TRI->getRegClassWeight(RC).RegWeight;
-  for (const int *PSet = TRI->getRegClassPressureSets(RC);
-       *PSet != -1; ++PSet) {
-    assert(CurrSetPressure[*PSet] >= Weight && "register pressure underflow");
-    CurrSetPressure[*PSet] -= Weight;
+                                PSetIterator PSetI) {
+  unsigned Weight = PSetI.getWeight();
+  for (; PSetI.isValid(); ++PSetI) {
+    assert(CurrSetPressure[*PSetI] >= Weight && "register pressure underflow");
+    CurrSetPressure[*PSetI] -= Weight;
   }
 }
 
-/// Directly increase pressure only within this RegisterPressure result.
-void RegisterPressure::increase(const TargetRegisterClass *RC,
-                                const TargetRegisterInfo *TRI) {
-  increaseSetPressure(MaxSetPressure, MaxSetPressure, RC, TRI);
+LLVM_DUMP_METHOD
+void llvm::dumpRegSetPressure(ArrayRef<unsigned> SetPressure,
+                              const TargetRegisterInfo *TRI) {
+  bool Empty = true;
+  for (unsigned i = 0, e = SetPressure.size(); i < e; ++i) {
+    if (SetPressure[i] != 0) {
+      dbgs() << TRI->getRegPressureSetName(i) << "=" << SetPressure[i] << '\n';
+      Empty = false;
+    }
+  }
+  if (Empty)
+    dbgs() << "\n";
 }
 
-/// Directly decrease pressure only within this RegisterPressure result.
-void RegisterPressure::decrease(const TargetRegisterClass *RC,
-                                const TargetRegisterInfo *TRI) {
-  decreaseSetPressure(MaxSetPressure, RC, TRI);
+LLVM_DUMP_METHOD
+void RegisterPressure::dump(const TargetRegisterInfo *TRI) const {
+  dbgs() << "Max Pressure: ";
+  dumpRegSetPressure(MaxSetPressure, TRI);
+  dbgs() << "Live In: ";
+  for (unsigned i = 0, e = LiveInRegs.size(); i < e; ++i)
+    dbgs() << PrintVRegOrUnit(LiveInRegs[i], TRI) << " ";
+  dbgs() << '\n';
+  dbgs() << "Live Out: ";
+  for (unsigned i = 0, e = LiveOutRegs.size(); i < e; ++i)
+    dbgs() << PrintVRegOrUnit(LiveOutRegs[i], TRI) << " ";
+  dbgs() << '\n';
 }
 
-/// Increase the current pressure as impacted by this physical register and bump
-/// the high water mark if needed.
-void RegPressureTracker::increasePhysRegPressure(unsigned Reg) {
-  increaseSetPressure(CurrSetPressure, P.MaxSetPressure,
-                      TRI->getMinimalPhysRegClass(Reg), TRI);
+LLVM_DUMP_METHOD
+void RegPressureTracker::dump() const {
+  if (!isTopClosed() || !isBottomClosed()) {
+    dbgs() << "Curr Pressure: ";
+    dumpRegSetPressure(CurrSetPressure, TRI);
+  }
+  P.dump(TRI);
 }
 
-/// Simply decrease the current pressure as impacted by this physcial register.
-void RegPressureTracker::decreasePhysRegPressure(unsigned Reg) {
-  decreaseSetPressure(CurrSetPressure, TRI->getMinimalPhysRegClass(Reg), TRI);
+void PressureDiff::dump(const TargetRegisterInfo &TRI) const {
+  for (const PressureChange &Change : *this) {
+    if (!Change.isValid() || Change.getUnitInc() == 0)
+      continue;
+    dbgs() << "    " << TRI.getRegPressureSetName(Change.getPSet())
+           << " " << Change.getUnitInc();
+  }
+  dbgs() << '\n';
 }
 
-/// Increase the current pressure as impacted by this virtual register and bump
+/// Increase the current pressure as impacted by these registers and bump
 /// the high water mark if needed.
-void RegPressureTracker::increaseVirtRegPressure(unsigned Reg) {
-  increaseSetPressure(CurrSetPressure, P.MaxSetPressure,
-                      MRI->getRegClass(Reg), TRI);
+void RegPressureTracker::increaseRegPressure(ArrayRef<unsigned> RegUnits) {
+  for (unsigned i = 0, e = RegUnits.size(); i != e; ++i) {
+    PSetIterator PSetI = MRI->getPressureSets(RegUnits[i]);
+    unsigned Weight = PSetI.getWeight();
+    for (; PSetI.isValid(); ++PSetI) {
+      CurrSetPressure[*PSetI] += Weight;
+      if (CurrSetPressure[*PSetI] > P.MaxSetPressure[*PSetI]) {
+        P.MaxSetPressure[*PSetI] = CurrSetPressure[*PSetI];
+      }
+    }
+  }
 }
 
-/// Simply decrease the current pressure as impacted by this virtual register.
-void RegPressureTracker::decreaseVirtRegPressure(unsigned Reg) {
-  decreaseSetPressure(CurrSetPressure, MRI->getRegClass(Reg), TRI);
+/// Simply decrease the current pressure as impacted by these registers.
+void RegPressureTracker::decreaseRegPressure(ArrayRef<unsigned> RegUnits) {
+  for (unsigned I = 0, E = RegUnits.size(); I != E; ++I)
+    decreaseSetPressure(CurrSetPressure, MRI->getPressureSets(RegUnits[I]));
 }
 
 /// Clear the result so it can be used for another round of pressure tracking.
@@ -132,6 +157,30 @@ void RegionPressure::openBottom(MachineBasicBlock::const_iterator PrevBottom) {
   LiveInRegs.clear();
 }
 
+const LiveRange *RegPressureTracker::getLiveRange(unsigned Reg) const {
+  if (TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(Reg))
+    return &LIS->getInterval(Reg);
+  return LIS->getCachedRegUnit(Reg);
+}
+
+void RegPressureTracker::reset() {
+  MBB = nullptr;
+  LIS = nullptr;
+
+  CurrSetPressure.clear();
+  LiveThruPressure.clear();
+  P.MaxSetPressure.clear();
+
+  if (RequireIntervals)
+    static_cast<IntervalPressure&>(P).reset();
+  else
+    static_cast<RegionPressure&>(P).reset();
+
+  LiveRegs.PhysRegs.clear();
+  LiveRegs.VirtRegs.clear();
+  UntiedDefs.clear();
+}
+
 /// Setup the RegPressureTracker.
 ///
 /// TODO: Add support for pressure without LiveIntervals.
@@ -139,13 +188,17 @@ void RegPressureTracker::init(const MachineFunction *mf,
                               const RegisterClassInfo *rci,
                               const LiveIntervals *lis,
                               const MachineBasicBlock *mbb,
-                              MachineBasicBlock::const_iterator pos)
+                              MachineBasicBlock::const_iterator pos,
+                              bool ShouldTrackUntiedDefs)
 {
+  reset();
+
   MF = mf;
-  TRI = MF->getTarget().getRegisterInfo();
+  TRI = MF->getSubtarget().getRegisterInfo();
   RCI = rci;
   MRI = &MF->getRegInfo();
   MBB = mbb;
+  TrackUntiedDefs = ShouldTrackUntiedDefs;
 
   if (RequireIntervals) {
     assert(lis && "IntervalPressure requires LiveIntervals");
@@ -153,21 +206,14 @@ void RegPressureTracker::init(const MachineFunction *mf,
   }
 
   CurrPos = pos;
-  while (CurrPos != MBB->end() && CurrPos->isDebugValue())
-    ++CurrPos;
-
   CurrSetPressure.assign(TRI->getNumRegPressureSets(), 0);
 
-  if (RequireIntervals)
-    static_cast<IntervalPressure&>(P).reset();
-  else
-    static_cast<RegionPressure&>(P).reset();
   P.MaxSetPressure = CurrSetPressure;
 
-  LivePhysRegs.clear();
-  LivePhysRegs.setUniverse(TRI->getNumRegs());
-  LiveVirtRegs.clear();
-  LiveVirtRegs.setUniverse(MRI->getNumVirtRegs());
+  LiveRegs.PhysRegs.setUniverse(TRI->getNumRegs());
+  LiveRegs.VirtRegs.setUniverse(MRI->getNumVirtRegs());
+  if (TrackUntiedDefs)
+    UntiedDefs.setUniverse(MRI->getNumVirtRegs());
 }
 
 /// Does this pressure result have a valid top position and live ins.
@@ -186,51 +232,46 @@ bool RegPressureTracker::isBottomClosed() const {
           MachineBasicBlock::const_iterator());
 }
 
+
+SlotIndex RegPressureTracker::getCurrSlot() const {
+  MachineBasicBlock::const_iterator IdxPos = CurrPos;
+  while (IdxPos != MBB->end() && IdxPos->isDebugValue())
+    ++IdxPos;
+  if (IdxPos == MBB->end())
+    return LIS->getMBBEndIdx(MBB);
+  return LIS->getInstructionIndex(IdxPos).getRegSlot();
+}
+
 /// Set the boundary for the top of the region and summarize live ins.
 void RegPressureTracker::closeTop() {
   if (RequireIntervals)
-    static_cast<IntervalPressure&>(P).TopIdx =
-      LIS->getInstructionIndex(CurrPos).getRegSlot();
+    static_cast<IntervalPressure&>(P).TopIdx = getCurrSlot();
   else
     static_cast<RegionPressure&>(P).TopPos = CurrPos;
 
   assert(P.LiveInRegs.empty() && "inconsistent max pressure result");
-  P.LiveInRegs.reserve(LivePhysRegs.size() + LiveVirtRegs.size());
-  P.LiveInRegs.append(LivePhysRegs.begin(), LivePhysRegs.end());
-  for (SparseSet<unsigned>::const_iterator I =
-         LiveVirtRegs.begin(), E = LiveVirtRegs.end(); I != E; ++I)
-    P.LiveInRegs.push_back(*I);
-  std::sort(P.LiveInRegs.begin(), P.LiveInRegs.end());
-  P.LiveInRegs.erase(std::unique(P.LiveInRegs.begin(), P.LiveInRegs.end()),
-                     P.LiveInRegs.end());
+  P.LiveInRegs.reserve(LiveRegs.PhysRegs.size() + LiveRegs.VirtRegs.size());
+  P.LiveInRegs.append(LiveRegs.PhysRegs.begin(), LiveRegs.PhysRegs.end());
+  P.LiveInRegs.append(LiveRegs.VirtRegs.begin(), LiveRegs.VirtRegs.end());
 }
 
 /// Set the boundary for the bottom of the region and summarize live outs.
 void RegPressureTracker::closeBottom() {
   if (RequireIntervals)
-    if (CurrPos == MBB->end())
-      static_cast<IntervalPressure&>(P).BottomIdx = LIS->getMBBEndIdx(MBB);
-    else
-      static_cast<IntervalPressure&>(P).BottomIdx =
-        LIS->getInstructionIndex(CurrPos).getRegSlot();
+    static_cast<IntervalPressure&>(P).BottomIdx = getCurrSlot();
   else
     static_cast<RegionPressure&>(P).BottomPos = CurrPos;
 
   assert(P.LiveOutRegs.empty() && "inconsistent max pressure result");
-  P.LiveOutRegs.reserve(LivePhysRegs.size() + LiveVirtRegs.size());
-  P.LiveOutRegs.append(LivePhysRegs.begin(), LivePhysRegs.end());
-  for (SparseSet<unsigned>::const_iterator I =
-         LiveVirtRegs.begin(), E = LiveVirtRegs.end(); I != E; ++I)
-    P.LiveOutRegs.push_back(*I);
-  std::sort(P.LiveOutRegs.begin(), P.LiveOutRegs.end());
-  P.LiveOutRegs.erase(std::unique(P.LiveOutRegs.begin(), P.LiveOutRegs.end()),
-                      P.LiveOutRegs.end());
+  P.LiveOutRegs.reserve(LiveRegs.PhysRegs.size() + LiveRegs.VirtRegs.size());
+  P.LiveOutRegs.append(LiveRegs.PhysRegs.begin(), LiveRegs.PhysRegs.end());
+  P.LiveOutRegs.append(LiveRegs.VirtRegs.begin(), LiveRegs.VirtRegs.end());
 }
 
 /// Finalize the region boundaries and record live ins and live outs.
 void RegPressureTracker::closeRegion() {
   if (!isTopClosed() && !isBottomClosed()) {
-    assert(LivePhysRegs.empty() && LiveVirtRegs.empty() &&
+    assert(LiveRegs.PhysRegs.empty() && LiveRegs.VirtRegs.empty() &&
            "no region boundary");
     return;
   }
@@ -241,142 +282,181 @@ void RegPressureTracker::closeRegion() {
   // If both top and bottom are closed, do nothing.
 }
 
-/// Return true if Reg aliases a register in Regs SparseSet.
-static bool hasRegAlias(unsigned Reg, SparseSet<unsigned> &Regs,
-                        const TargetRegisterInfo *TRI) {
-  assert(!TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(Reg) && "only for physregs");
-  for (const uint16_t *Alias = TRI->getOverlaps(Reg); *Alias; ++Alias) {
-    if (Regs.count(*Alias))
-      return true;
-  }
-  return false;
-}
-
-/// Return true if Reg aliases a register in unsorted Regs SmallVector.
-/// This is only valid for physical registers.
-static SmallVectorImpl<unsigned>::iterator
-findRegAlias(unsigned Reg, SmallVectorImpl<unsigned> &Regs,
-             const TargetRegisterInfo *TRI) {
-  for (const uint16_t *Alias = TRI->getOverlaps(Reg); *Alias; ++Alias) {
-    SmallVectorImpl<unsigned>::iterator I =
-      std::find(Regs.begin(), Regs.end(), *Alias);
-    if (I != Regs.end())
-      return I;
+/// The register tracker is unaware of global liveness so ignores normal
+/// live-thru ranges. However, two-address or coalesced chains can also lead
+/// to live ranges with no holes. Count these to inform heuristics that we
+/// can never drop below this pressure.
+void RegPressureTracker::initLiveThru(const RegPressureTracker &RPTracker) {
+  LiveThruPressure.assign(TRI->getNumRegPressureSets(), 0);
+  assert(isBottomClosed() && "need bottom-up tracking to intialize.");
+  for (unsigned i = 0, e = P.LiveOutRegs.size(); i < e; ++i) {
+    unsigned Reg = P.LiveOutRegs[i];
+    if (TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(Reg)
+        && !RPTracker.hasUntiedDef(Reg)) {
+      increaseSetPressure(LiveThruPressure, MRI->getPressureSets(Reg));
+    }
   }
-  return Regs.end();
 }
 
-/// Return true if Reg can be inserted into Regs SmallVector. For virtual
-/// register, do a linear search. For physical registers check for aliases.
-static SmallVectorImpl<unsigned>::iterator
-findReg(unsigned Reg, bool isVReg, SmallVectorImpl<unsigned> &Regs,
-        const TargetRegisterInfo *TRI) {
-  if(isVReg)
-    return std::find(Regs.begin(), Regs.end(), Reg);
-  return findRegAlias(Reg, Regs, TRI);
+/// \brief Convenient wrapper for checking membership in RegisterOperands.
+/// (std::count() doesn't have an early exit).
+static bool containsReg(ArrayRef<unsigned> RegUnits, unsigned RegUnit) {
+  return std::find(RegUnits.begin(), RegUnits.end(), RegUnit) != RegUnits.end();
 }
 
+namespace {
 /// Collect this instruction's unique uses and defs into SmallVectors for
 /// processing defs and uses in order.
-template<bool isVReg>
-struct RegisterOperands {
+///
+/// FIXME: always ignore tied opers
+class RegisterOperands {
+  const TargetRegisterInfo *TRI;
+  const MachineRegisterInfo *MRI;
+  bool IgnoreDead;
+
+public:
   SmallVector<unsigned, 8> Uses;
   SmallVector<unsigned, 8> Defs;
   SmallVector<unsigned, 8> DeadDefs;
 
+  RegisterOperands(const TargetRegisterInfo *tri,
+                   const MachineRegisterInfo *mri, bool ID = false):
+    TRI(tri), MRI(mri), IgnoreDead(ID) {}
+
   /// Push this operand's register onto the correct vector.
-  void collect(const MachineOperand &MO, const TargetRegisterInfo *TRI) {
-    if (MO.readsReg()) {
-      if (findReg(MO.getReg(), isVReg, Uses, TRI) == Uses.end())
-      Uses.push_back(MO.getReg());
-    }
+  void collect(const MachineOperand &MO) {
+    if (!MO.isReg() || !MO.getReg())
+      return;
+    if (MO.readsReg())
+      pushRegUnits(MO.getReg(), Uses);
     if (MO.isDef()) {
       if (MO.isDead()) {
-        if (findReg(MO.getReg(), isVReg, DeadDefs, TRI) == DeadDefs.end())
-          DeadDefs.push_back(MO.getReg());
+        if (!IgnoreDead)
+          pushRegUnits(MO.getReg(), DeadDefs);
       }
-      else {
-        if (findReg(MO.getReg(), isVReg, Defs, TRI) == Defs.end())
-          Defs.push_back(MO.getReg());
+      else
+        pushRegUnits(MO.getReg(), Defs);
+    }
+  }
+
+protected:
+  void pushRegUnits(unsigned Reg, SmallVectorImpl<unsigned> &RegUnits) {
+    if (TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(Reg)) {
+      if (containsReg(RegUnits, Reg))
+        return;
+      RegUnits.push_back(Reg);
+    }
+    else if (MRI->isAllocatable(Reg)) {
+      for (MCRegUnitIterator Units(Reg, TRI); Units.isValid(); ++Units) {
+        if (containsReg(RegUnits, *Units))
+          continue;
+        RegUnits.push_back(*Units);
       }
     }
   }
 };
-typedef RegisterOperands<false> PhysRegOperands;
-typedef RegisterOperands<true> VirtRegOperands;
+} // namespace
 
 /// Collect physical and virtual register operands.
 static void collectOperands(const MachineInstr *MI,
-                            PhysRegOperands &PhysRegOpers,
-                            VirtRegOperands &VirtRegOpers,
-                            const TargetRegisterInfo *TRI,
-                            const RegisterClassInfo *RCI) {
-  for(ConstMIBundleOperands OperI(MI); OperI.isValid(); ++OperI) {
-    const MachineOperand &MO = *OperI;
-    if (!MO.isReg() || !MO.getReg())
-      continue;
+                            RegisterOperands &RegOpers) {
+  for (ConstMIBundleOperands OperI(MI); OperI.isValid(); ++OperI)
+    RegOpers.collect(*OperI);
 
-    if (TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(MO.getReg()))
-      VirtRegOpers.collect(MO, TRI);
-    else if (RCI->isAllocatable(MO.getReg()))
-      PhysRegOpers.collect(MO, TRI);
-  }
   // Remove redundant physreg dead defs.
-  for (unsigned i = PhysRegOpers.DeadDefs.size(); i > 0; --i) {
-    unsigned Reg = PhysRegOpers.DeadDefs[i-1];
-    if (findRegAlias(Reg, PhysRegOpers.Defs, TRI) != PhysRegOpers.Defs.end())
-      PhysRegOpers.DeadDefs.erase(&PhysRegOpers.DeadDefs[i-1]);
-  }
+  SmallVectorImpl<unsigned>::iterator I =
+    std::remove_if(RegOpers.DeadDefs.begin(), RegOpers.DeadDefs.end(),
+                   std::bind1st(std::ptr_fun(containsReg), RegOpers.Defs));
+  RegOpers.DeadDefs.erase(I, RegOpers.DeadDefs.end());
 }
 
-/// Add PhysReg to the live in set and increase max pressure.
-void RegPressureTracker::discoverPhysLiveIn(unsigned Reg) {
-  assert(!LivePhysRegs.count(Reg) && "avoid bumping max pressure twice");
-  if (findRegAlias(Reg, P.LiveInRegs, TRI) == P.LiveInRegs.end())
+/// Initialize an array of N PressureDiffs.
+void PressureDiffs::init(unsigned N) {
+  Size = N;
+  if (N <= Max) {
+    memset(PDiffArray, 0, N * sizeof(PressureDiff));
     return;
+  }
+  Max = Size;
+  free(PDiffArray);
+  PDiffArray = reinterpret_cast<PressureDiff*>(calloc(N, sizeof(PressureDiff)));
+}
 
-  // At live in discovery, unconditionally increase the high water mark.
-  P.LiveInRegs.push_back(Reg);
-  P.increase(TRI->getMinimalPhysRegClass(Reg), TRI);
+/// Add a change in pressure to the pressure diff of a given instruction.
+void PressureDiff::addPressureChange(unsigned RegUnit, bool IsDec,
+                                     const MachineRegisterInfo *MRI) {
+  PSetIterator PSetI = MRI->getPressureSets(RegUnit);
+  int Weight = IsDec ? -PSetI.getWeight() : PSetI.getWeight();
+  for (; PSetI.isValid(); ++PSetI) {
+    // Find an existing entry in the pressure diff for this PSet.
+    PressureDiff::iterator I = begin(), E = end();
+    for (; I != E && I->isValid(); ++I) {
+      if (I->getPSet() >= *PSetI)
+        break;
+    }
+    // If all pressure sets are more constrained, skip the remaining PSets.
+    if (I == E)
+      break;
+    // Insert this PressureChange.
+    if (!I->isValid() || I->getPSet() != *PSetI) {
+      PressureChange PTmp = PressureChange(*PSetI);
+      for (PressureDiff::iterator J = I; J != E && PTmp.isValid(); ++J)
+        std::swap(*J,PTmp);
+    }
+    // Update the units for this pressure set.
+    I->setUnitInc(I->getUnitInc() + Weight);
+  }
 }
 
-/// Add PhysReg to the live out set and increase max pressure.
-void RegPressureTracker::discoverPhysLiveOut(unsigned Reg) {
-  assert(!LivePhysRegs.count(Reg) && "avoid bumping max pressure twice");
-  if (findRegAlias(Reg, P.LiveOutRegs, TRI) == P.LiveOutRegs.end())
-    return;
+/// Record the pressure difference induced by the given operand list.
+static void collectPDiff(PressureDiff &PDiff, RegisterOperands &RegOpers,
+                         const MachineRegisterInfo *MRI) {
+  assert(!PDiff.begin()->isValid() && "stale PDiff");
 
-  // At live out discovery, unconditionally increase the high water mark.
-  P.LiveOutRegs.push_back(Reg);
-  P.increase(TRI->getMinimalPhysRegClass(Reg), TRI);
+  for (unsigned i = 0, e = RegOpers.Defs.size(); i != e; ++i)
+    PDiff.addPressureChange(RegOpers.Defs[i], true, MRI);
+
+  for (unsigned i = 0, e = RegOpers.Uses.size(); i != e; ++i)
+    PDiff.addPressureChange(RegOpers.Uses[i], false, MRI);
 }
 
-/// Add VirtReg to the live in set and increase max pressure.
-void RegPressureTracker::discoverVirtLiveIn(unsigned Reg) {
-  assert(!LiveVirtRegs.count(Reg) && "avoid bumping max pressure twice");
-  if (std::find(P.LiveInRegs.begin(), P.LiveInRegs.end(), Reg) !=
-      P.LiveInRegs.end())
+/// Force liveness of registers.
+void RegPressureTracker::addLiveRegs(ArrayRef<unsigned> Regs) {
+  for (unsigned i = 0, e = Regs.size(); i != e; ++i) {
+    if (LiveRegs.insert(Regs[i]))
+      increaseRegPressure(Regs[i]);
+  }
+}
+
+/// Add Reg to the live in set and increase max pressure.
+void RegPressureTracker::discoverLiveIn(unsigned Reg) {
+  assert(!LiveRegs.contains(Reg) && "avoid bumping max pressure twice");
+  if (containsReg(P.LiveInRegs, Reg))
     return;
 
   // At live in discovery, unconditionally increase the high water mark.
   P.LiveInRegs.push_back(Reg);
-  P.increase(MRI->getRegClass(Reg), TRI);
+  increaseSetPressure(P.MaxSetPressure, MRI->getPressureSets(Reg));
 }
 
-/// Add VirtReg to the live out set and increase max pressure.
-void RegPressureTracker::discoverVirtLiveOut(unsigned Reg) {
-  assert(!LiveVirtRegs.count(Reg) && "avoid bumping max pressure twice");
-  if (std::find(P.LiveOutRegs.begin(), P.LiveOutRegs.end(), Reg) !=
-      P.LiveOutRegs.end())
+/// Add Reg to the live out set and increase max pressure.
+void RegPressureTracker::discoverLiveOut(unsigned Reg) {
+  assert(!LiveRegs.contains(Reg) && "avoid bumping max pressure twice");
+  if (containsReg(P.LiveOutRegs, Reg))
     return;
 
   // At live out discovery, unconditionally increase the high water mark.
   P.LiveOutRegs.push_back(Reg);
-  P.increase(MRI->getRegClass(Reg), TRI);
+  increaseSetPressure(P.MaxSetPressure, MRI->getPressureSets(Reg));
 }
 
-/// Recede across the previous instruction.
-bool RegPressureTracker::recede() {
+/// Recede across the previous instruction. If LiveUses is provided, record any
+/// RegUnits that are made live by the current instruction's uses. This includes
+/// registers that are both defined and used by the instruction.  If a pressure
+/// difference pointer is provided record the changes is pressure caused by this
+/// instruction independent of liveness.
+bool RegPressureTracker::recede(SmallVectorImpl<unsigned> *LiveUses,
+                                PressureDiff *PDiff) {
   // Check for the top of the analyzable region.
   if (CurrPos == MBB->begin()) {
     closeRegion();
@@ -390,7 +470,9 @@ bool RegPressureTracker::recede() {
     static_cast<RegionPressure&>(P).openTop(CurrPos);
 
   // Find the previous instruction.
-  while (--CurrPos != MBB->begin() && CurrPos->isDebugValue());
+  do
+    --CurrPos;
+  while (CurrPos != MBB->begin() && CurrPos->isDebugValue());
 
   if (CurrPos->isDebugValue()) {
     closeRegion();
@@ -404,56 +486,66 @@ bool RegPressureTracker::recede() {
   if (RequireIntervals && isTopClosed())
     static_cast<IntervalPressure&>(P).openTop(SlotIdx);
 
-  PhysRegOperands PhysRegOpers;
-  VirtRegOperands VirtRegOpers;
-  collectOperands(CurrPos, PhysRegOpers, VirtRegOpers, TRI, RCI);
+  RegisterOperands RegOpers(TRI, MRI);
+  collectOperands(CurrPos, RegOpers);
+
+  if (PDiff)
+    collectPDiff(*PDiff, RegOpers, MRI);
 
   // Boost pressure for all dead defs together.
-  for (unsigned i = 0; i < PhysRegOpers.DeadDefs.size(); ++i)
-      increasePhysRegPressure(PhysRegOpers.DeadDefs[i]);
-  for (unsigned i = 0; i < VirtRegOpers.DeadDefs.size(); ++i)
-      increaseVirtRegPressure(VirtRegOpers.DeadDefs[i]);
-  for (unsigned i = 0; i < PhysRegOpers.DeadDefs.size(); ++i)
-      decreasePhysRegPressure(PhysRegOpers.DeadDefs[i]);
-  for (unsigned i = 0; i < VirtRegOpers.DeadDefs.size(); ++i)
-      decreaseVirtRegPressure(VirtRegOpers.DeadDefs[i]);
+  increaseRegPressure(RegOpers.DeadDefs);
+  decreaseRegPressure(RegOpers.DeadDefs);
 
   // Kill liveness at live defs.
   // TODO: consider earlyclobbers?
-  for (unsigned i = 0; i < PhysRegOpers.Defs.size(); ++i) {
-    unsigned Reg = PhysRegOpers.Defs[i];
-    if (LivePhysRegs.erase(Reg))
-      decreasePhysRegPressure(Reg);
-    else
-      discoverPhysLiveOut(Reg);
-  }
-  for (unsigned i = 0; i < VirtRegOpers.Defs.size(); ++i) {
-    unsigned Reg = VirtRegOpers.Defs[i];
-    if (LiveVirtRegs.erase(Reg))
-      decreaseVirtRegPressure(Reg);
-    else
-      discoverVirtLiveOut(Reg);
+  for (unsigned i = 0, e = RegOpers.Defs.size(); i < e; ++i) {
+    unsigned Reg = RegOpers.Defs[i];
+    bool DeadDef = false;
+    if (RequireIntervals) {
+      const LiveRange *LR = getLiveRange(Reg);
+      if (LR) {
+        LiveQueryResult LRQ = LR->Query(SlotIdx);
+        DeadDef = LRQ.isDeadDef();
+      }
+    }
+    if (DeadDef) {
+      // LiveIntervals knows this is a dead even though it's MachineOperand is
+      // not flagged as such. Since this register will not be recorded as
+      // live-out, increase its PDiff value to avoid underflowing pressure.
+      if (PDiff)
+        PDiff->addPressureChange(Reg, false, MRI);
+    } else {
+      if (LiveRegs.erase(Reg))
+        decreaseRegPressure(Reg);
+      else
+        discoverLiveOut(Reg);
+    }
   }
 
   // Generate liveness for uses.
-  for (unsigned i = 0; i < PhysRegOpers.Uses.size(); ++i) {
-    unsigned Reg = PhysRegOpers.Uses[i];
-    if (!hasRegAlias(Reg, LivePhysRegs, TRI)) {
-      increasePhysRegPressure(Reg);
-      LivePhysRegs.insert(Reg);
-    }
-  }
-  for (unsigned i = 0; i < VirtRegOpers.Uses.size(); ++i) {
-    unsigned Reg = VirtRegOpers.Uses[i];
-    if (!LiveVirtRegs.count(Reg)) {
+  for (unsigned i = 0, e = RegOpers.Uses.size(); i < e; ++i) {
+    unsigned Reg = RegOpers.Uses[i];
+    if (!LiveRegs.contains(Reg)) {
       // Adjust liveouts if LiveIntervals are available.
       if (RequireIntervals) {
-        const LiveInterval *LI = &LIS->getInterval(Reg);
-        if (!LI->killedAt(SlotIdx))
-          discoverVirtLiveOut(Reg);
+        const LiveRange *LR = getLiveRange(Reg);
+        if (LR) {
+          LiveQueryResult LRQ = LR->Query(SlotIdx);
+          if (!LRQ.isKill() && !LRQ.valueDefined())
+            discoverLiveOut(Reg);
+        }
       }
-      increaseVirtRegPressure(Reg);
-      LiveVirtRegs.insert(Reg);
+      increaseRegPressure(Reg);
+      LiveRegs.insert(Reg);
+      if (LiveUses && !containsReg(*LiveUses, Reg))
+        LiveUses->push_back(Reg);
+    }
+  }
+  if (TrackUntiedDefs) {
+    for (unsigned i = 0, e = RegOpers.Defs.size(); i < e; ++i) {
+      unsigned Reg = RegOpers.Defs[i];
+      if (TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(Reg) && !LiveRegs.contains(Reg))
+        UntiedDefs.insert(Reg);
     }
   }
   return true;
@@ -461,6 +553,8 @@ bool RegPressureTracker::recede() {
 
 /// Advance across the current instruction.
 bool RegPressureTracker::advance() {
+  assert(!TrackUntiedDefs && "unsupported mode");
+
   // Check for the bottom of the analyzable region.
   if (CurrPos == MBB->end()) {
     closeRegion();
@@ -471,7 +565,7 @@ bool RegPressureTracker::advance() {
 
   SlotIndex SlotIdx;
   if (RequireIntervals)
-    SlotIdx = LIS->getInstructionIndex(CurrPos).getRegSlot();
+    SlotIdx = getCurrSlot();
 
   // Open the bottom of the region using slot indexes.
   if (isBottomClosed()) {
@@ -481,63 +575,438 @@ bool RegPressureTracker::advance() {
       static_cast<RegionPressure&>(P).openBottom(CurrPos);
   }
 
-  PhysRegOperands PhysRegOpers;
-  VirtRegOperands VirtRegOpers;
-  collectOperands(CurrPos, PhysRegOpers, VirtRegOpers, TRI, RCI);
-
-  // Kill liveness at last uses.
-  for (unsigned i = 0; i < PhysRegOpers.Uses.size(); ++i) {
-    unsigned Reg = PhysRegOpers.Uses[i];
-    if (!hasRegAlias(Reg, LivePhysRegs, TRI))
-      discoverPhysLiveIn(Reg);
+  RegisterOperands RegOpers(TRI, MRI);
+  collectOperands(CurrPos, RegOpers);
+
+  for (unsigned i = 0, e = RegOpers.Uses.size(); i < e; ++i) {
+    unsigned Reg = RegOpers.Uses[i];
+    // Discover live-ins.
+    bool isLive = LiveRegs.contains(Reg);
+    if (!isLive)
+      discoverLiveIn(Reg);
+    // Kill liveness at last uses.
+    bool lastUse = false;
+    if (RequireIntervals) {
+      const LiveRange *LR = getLiveRange(Reg);
+      lastUse = LR && LR->Query(SlotIdx).isKill();
+    }
     else {
-      // Allocatable physregs are always single-use before regalloc.
-      decreasePhysRegPressure(Reg);
-      LivePhysRegs.erase(Reg);
+      // Allocatable physregs are always single-use before register rewriting.
+      lastUse = !TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(Reg);
     }
+    if (lastUse && isLive) {
+      LiveRegs.erase(Reg);
+      decreaseRegPressure(Reg);
+    }
+    else if (!lastUse && !isLive)
+      increaseRegPressure(Reg);
   }
-  for (unsigned i = 0; i < VirtRegOpers.Uses.size(); ++i) {
-    unsigned Reg = VirtRegOpers.Uses[i];
+
+  // Generate liveness for defs.
+  for (unsigned i = 0, e = RegOpers.Defs.size(); i < e; ++i) {
+    unsigned Reg = RegOpers.Defs[i];
+    if (LiveRegs.insert(Reg))
+      increaseRegPressure(Reg);
+  }
+
+  // Boost pressure for all dead defs together.
+  increaseRegPressure(RegOpers.DeadDefs);
+  decreaseRegPressure(RegOpers.DeadDefs);
+
+  // Find the next instruction.
+  do
+    ++CurrPos;
+  while (CurrPos != MBB->end() && CurrPos->isDebugValue());
+  return true;
+}
+
+/// Find the max change in excess pressure across all sets.
+static void computeExcessPressureDelta(ArrayRef<unsigned> OldPressureVec,
+                                       ArrayRef<unsigned> NewPressureVec,
+                                       RegPressureDelta &Delta,
+                                       const RegisterClassInfo *RCI,
+                                       ArrayRef<unsigned> LiveThruPressureVec) {
+  Delta.Excess = PressureChange();
+  for (unsigned i = 0, e = OldPressureVec.size(); i < e; ++i) {
+    unsigned POld = OldPressureVec[i];
+    unsigned PNew = NewPressureVec[i];
+    int PDiff = (int)PNew - (int)POld;
+    if (!PDiff) // No change in this set in the common case.
+      continue;
+    // Only consider change beyond the limit.
+    unsigned Limit = RCI->getRegPressureSetLimit(i);
+    if (!LiveThruPressureVec.empty())
+      Limit += LiveThruPressureVec[i];
+
+    if (Limit > POld) {
+      if (Limit > PNew)
+        PDiff = 0;            // Under the limit
+      else
+        PDiff = PNew - Limit; // Just exceeded limit.
+    }
+    else if (Limit > PNew)
+      PDiff = Limit - POld;   // Just obeyed limit.
+
+    if (PDiff) {
+      Delta.Excess = PressureChange(i);
+      Delta.Excess.setUnitInc(PDiff);
+      break;
+    }
+  }
+}
+
+/// Find the max change in max pressure that either surpasses a critical PSet
+/// limit or exceeds the current MaxPressureLimit.
+///
+/// FIXME: comparing each element of the old and new MaxPressure vectors here is
+/// silly. It's done now to demonstrate the concept but will go away with a
+/// RegPressureTracker API change to work with pressure differences.
+static void computeMaxPressureDelta(ArrayRef<unsigned> OldMaxPressureVec,
+                                    ArrayRef<unsigned> NewMaxPressureVec,
+                                    ArrayRef<PressureChange> CriticalPSets,
+                                    ArrayRef<unsigned> MaxPressureLimit,
+                                    RegPressureDelta &Delta) {
+  Delta.CriticalMax = PressureChange();
+  Delta.CurrentMax = PressureChange();
+
+  unsigned CritIdx = 0, CritEnd = CriticalPSets.size();
+  for (unsigned i = 0, e = OldMaxPressureVec.size(); i < e; ++i) {
+    unsigned POld = OldMaxPressureVec[i];
+    unsigned PNew = NewMaxPressureVec[i];
+    if (PNew == POld) // No change in this set in the common case.
+      continue;
+
+    if (!Delta.CriticalMax.isValid()) {
+      while (CritIdx != CritEnd && CriticalPSets[CritIdx].getPSet() < i)
+        ++CritIdx;
+
+      if (CritIdx != CritEnd && CriticalPSets[CritIdx].getPSet() == i) {
+        int PDiff = (int)PNew - (int)CriticalPSets[CritIdx].getUnitInc();
+        if (PDiff > 0) {
+          Delta.CriticalMax = PressureChange(i);
+          Delta.CriticalMax.setUnitInc(PDiff);
+        }
+      }
+    }
+    // Find the first increase above MaxPressureLimit.
+    // (Ignores negative MDiff).
+    if (!Delta.CurrentMax.isValid() && PNew > MaxPressureLimit[i]) {
+      Delta.CurrentMax = PressureChange(i);
+      Delta.CurrentMax.setUnitInc(PNew - POld);
+      if (CritIdx == CritEnd || Delta.CriticalMax.isValid())
+        break;
+    }
+  }
+}
+
+/// Record the upward impact of a single instruction on current register
+/// pressure. Unlike the advance/recede pressure tracking interface, this does
+/// not discover live in/outs.
+///
+/// This is intended for speculative queries. It leaves pressure inconsistent
+/// with the current position, so must be restored by the caller.
+void RegPressureTracker::bumpUpwardPressure(const MachineInstr *MI) {
+  assert(!MI->isDebugValue() && "Expect a nondebug instruction.");
+
+  // Account for register pressure similar to RegPressureTracker::recede().
+  RegisterOperands RegOpers(TRI, MRI, /*IgnoreDead=*/true);
+  collectOperands(MI, RegOpers);
+
+  // Boost max pressure for all dead defs together.
+  // Since CurrSetPressure and MaxSetPressure
+  increaseRegPressure(RegOpers.DeadDefs);
+  decreaseRegPressure(RegOpers.DeadDefs);
+
+  // Kill liveness at live defs.
+  for (unsigned i = 0, e = RegOpers.Defs.size(); i < e; ++i) {
+    unsigned Reg = RegOpers.Defs[i];
+    bool DeadDef = false;
     if (RequireIntervals) {
-      const LiveInterval *LI = &LIS->getInterval(Reg);
-      if (LI->killedAt(SlotIdx)) {
-        if (LiveVirtRegs.erase(Reg))
-          decreaseVirtRegPressure(Reg);
-        else
-          discoverVirtLiveIn(Reg);
+      const LiveRange *LR = getLiveRange(Reg);
+      if (LR) {
+        SlotIndex SlotIdx = LIS->getInstructionIndex(MI);
+        LiveQueryResult LRQ = LR->Query(SlotIdx);
+        DeadDef = LRQ.isDeadDef();
       }
     }
-    else if (!LiveVirtRegs.count(Reg)) {
-      discoverVirtLiveIn(Reg);
-      increaseVirtRegPressure(Reg);
+    if (!DeadDef) {
+      if (!containsReg(RegOpers.Uses, Reg))
+        decreaseRegPressure(Reg);
     }
   }
+  // Generate liveness for uses.
+  for (unsigned i = 0, e = RegOpers.Uses.size(); i < e; ++i) {
+    unsigned Reg = RegOpers.Uses[i];
+    if (!LiveRegs.contains(Reg))
+      increaseRegPressure(Reg);
+  }
+}
 
-  // Generate liveness for defs.
-  for (unsigned i = 0; i < PhysRegOpers.Defs.size(); ++i) {
-    unsigned Reg = PhysRegOpers.Defs[i];
-    if (!hasRegAlias(Reg, LivePhysRegs, TRI)) {
-      increasePhysRegPressure(Reg);
-      LivePhysRegs.insert(Reg);
+/// Consider the pressure increase caused by traversing this instruction
+/// bottom-up. Find the pressure set with the most change beyond its pressure
+/// limit based on the tracker's current pressure, and return the change in
+/// number of register units of that pressure set introduced by this
+/// instruction.
+///
+/// This assumes that the current LiveOut set is sufficient.
+///
+/// This is expensive for an on-the-fly query because it calls
+/// bumpUpwardPressure to recompute the pressure sets based on current
+/// liveness. This mainly exists to verify correctness, e.g. with
+/// -verify-misched. getUpwardPressureDelta is the fast version of this query
+/// that uses the per-SUnit cache of the PressureDiff.
+void RegPressureTracker::
+getMaxUpwardPressureDelta(const MachineInstr *MI, PressureDiff *PDiff,
+                          RegPressureDelta &Delta,
+                          ArrayRef<PressureChange> CriticalPSets,
+                          ArrayRef<unsigned> MaxPressureLimit) {
+  // Snapshot Pressure.
+  // FIXME: The snapshot heap space should persist. But I'm planning to
+  // summarize the pressure effect so we don't need to snapshot at all.
+  std::vector<unsigned> SavedPressure = CurrSetPressure;
+  std::vector<unsigned> SavedMaxPressure = P.MaxSetPressure;
+
+  bumpUpwardPressure(MI);
+
+  computeExcessPressureDelta(SavedPressure, CurrSetPressure, Delta, RCI,
+                             LiveThruPressure);
+  computeMaxPressureDelta(SavedMaxPressure, P.MaxSetPressure, CriticalPSets,
+                          MaxPressureLimit, Delta);
+  assert(Delta.CriticalMax.getUnitInc() >= 0 &&
+         Delta.CurrentMax.getUnitInc() >= 0 && "cannot decrease max pressure");
+
+  // Restore the tracker's state.
+  P.MaxSetPressure.swap(SavedMaxPressure);
+  CurrSetPressure.swap(SavedPressure);
+
+#ifndef NDEBUG
+  if (!PDiff)
+    return;
+
+  // Check if the alternate algorithm yields the same result.
+  RegPressureDelta Delta2;
+  getUpwardPressureDelta(MI, *PDiff, Delta2, CriticalPSets, MaxPressureLimit);
+  if (Delta != Delta2) {
+    dbgs() << "PDiff: ";
+    PDiff->dump(*TRI);
+    dbgs() << "DELTA: " << *MI;
+    if (Delta.Excess.isValid())
+      dbgs() << "Excess1 " << TRI->getRegPressureSetName(Delta.Excess.getPSet())
+             << " " << Delta.Excess.getUnitInc() << "\n";
+    if (Delta.CriticalMax.isValid())
+      dbgs() << "Critic1 " << TRI->getRegPressureSetName(Delta.CriticalMax.getPSet())
+             << " " << Delta.CriticalMax.getUnitInc() << "\n";
+    if (Delta.CurrentMax.isValid())
+      dbgs() << "CurrMx1 " << TRI->getRegPressureSetName(Delta.CurrentMax.getPSet())
+             << " " << Delta.CurrentMax.getUnitInc() << "\n";
+    if (Delta2.Excess.isValid())
+      dbgs() << "Excess2 " << TRI->getRegPressureSetName(Delta2.Excess.getPSet())
+             << " " << Delta2.Excess.getUnitInc() << "\n";
+    if (Delta2.CriticalMax.isValid())
+      dbgs() << "Critic2 " << TRI->getRegPressureSetName(Delta2.CriticalMax.getPSet())
+             << " " << Delta2.CriticalMax.getUnitInc() << "\n";
+    if (Delta2.CurrentMax.isValid())
+      dbgs() << "CurrMx2 " << TRI->getRegPressureSetName(Delta2.CurrentMax.getPSet())
+             << " " << Delta2.CurrentMax.getUnitInc() << "\n";
+    llvm_unreachable("RegP Delta Mismatch");
+  }
+#endif
+}
+
+/// This is the fast version of querying register pressure that does not
+/// directly depend on current liveness.
+///
+/// @param Delta captures information needed for heuristics.
+///
+/// @param CriticalPSets Are the pressure sets that are known to exceed some
+/// limit within the region, not necessarily at the current position.
+///
+/// @param MaxPressureLimit Is the max pressure within the region, not
+/// necessarily at the current position.
+void RegPressureTracker::
+getUpwardPressureDelta(const MachineInstr *MI, /*const*/ PressureDiff &PDiff,
+                       RegPressureDelta &Delta,
+                       ArrayRef<PressureChange> CriticalPSets,
+                       ArrayRef<unsigned> MaxPressureLimit) const {
+  unsigned CritIdx = 0, CritEnd = CriticalPSets.size();
+  for (PressureDiff::const_iterator
+         PDiffI = PDiff.begin(), PDiffE = PDiff.end();
+       PDiffI != PDiffE && PDiffI->isValid(); ++PDiffI) {
+
+    unsigned PSetID = PDiffI->getPSet();
+    unsigned Limit = RCI->getRegPressureSetLimit(PSetID);
+    if (!LiveThruPressure.empty())
+      Limit += LiveThruPressure[PSetID];
+
+    unsigned POld = CurrSetPressure[PSetID];
+    unsigned MOld = P.MaxSetPressure[PSetID];
+    unsigned MNew = MOld;
+    // Ignore DeadDefs here because they aren't captured by PressureChange.
+    unsigned PNew = POld + PDiffI->getUnitInc();
+    assert((PDiffI->getUnitInc() >= 0) == (PNew >= POld) && "PSet overflow");
+    if (PNew > MOld)
+      MNew = PNew;
+    // Check if current pressure has exceeded the limit.
+    if (!Delta.Excess.isValid()) {
+      unsigned ExcessInc = 0;
+      if (PNew > Limit)
+        ExcessInc = POld > Limit ? PNew - POld : PNew - Limit;
+      else if (POld > Limit)
+        ExcessInc = Limit - POld;
+      if (ExcessInc) {
+        Delta.Excess = PressureChange(PSetID);
+        Delta.Excess.setUnitInc(ExcessInc);
+      }
+    }
+    // Check if max pressure has exceeded a critical pressure set max.
+    if (MNew == MOld)
+      continue;
+    if (!Delta.CriticalMax.isValid()) {
+      while (CritIdx != CritEnd && CriticalPSets[CritIdx].getPSet() < PSetID)
+        ++CritIdx;
+
+      if (CritIdx != CritEnd && CriticalPSets[CritIdx].getPSet() == PSetID) {
+        int CritInc = (int)MNew - (int)CriticalPSets[CritIdx].getUnitInc();
+        if (CritInc > 0 && CritInc <= INT16_MAX) {
+          Delta.CriticalMax = PressureChange(PSetID);
+          Delta.CriticalMax.setUnitInc(CritInc);
+        }
+      }
+    }
+    // Check if max pressure has exceeded the current max.
+    if (!Delta.CurrentMax.isValid() && MNew > MaxPressureLimit[PSetID]) {
+      Delta.CurrentMax = PressureChange(PSetID);
+      Delta.CurrentMax.setUnitInc(MNew - MOld);
     }
   }
-  for (unsigned i = 0; i < VirtRegOpers.Defs.size(); ++i) {
-    unsigned Reg = VirtRegOpers.Defs[i];
-    if (LiveVirtRegs.insert(Reg).second)
-      increaseVirtRegPressure(Reg);
+}
+
+/// Helper to find a vreg use between two indices [PriorUseIdx, NextUseIdx).
+static bool findUseBetween(unsigned Reg,
+                           SlotIndex PriorUseIdx, SlotIndex NextUseIdx,
+                           const MachineRegisterInfo *MRI,
+                           const LiveIntervals *LIS) {
+  for (MachineRegisterInfo::use_instr_nodbg_iterator
+       UI = MRI->use_instr_nodbg_begin(Reg),
+       UE = MRI->use_instr_nodbg_end(); UI != UE; ++UI) {
+      const MachineInstr* MI = &*UI;
+      if (MI->isDebugValue())
+        continue;
+      SlotIndex InstSlot = LIS->getInstructionIndex(MI).getRegSlot();
+      if (InstSlot >= PriorUseIdx && InstSlot < NextUseIdx)
+        return true;
   }
+  return false;
+}
+
+/// Record the downward impact of a single instruction on current register
+/// pressure. Unlike the advance/recede pressure tracking interface, this does
+/// not discover live in/outs.
+///
+/// This is intended for speculative queries. It leaves pressure inconsistent
+/// with the current position, so must be restored by the caller.
+void RegPressureTracker::bumpDownwardPressure(const MachineInstr *MI) {
+  assert(!MI->isDebugValue() && "Expect a nondebug instruction.");
+
+  // Account for register pressure similar to RegPressureTracker::recede().
+  RegisterOperands RegOpers(TRI, MRI);
+  collectOperands(MI, RegOpers);
+
+  // Kill liveness at last uses. Assume allocatable physregs are single-use
+  // rather than checking LiveIntervals.
+  SlotIndex SlotIdx;
+  if (RequireIntervals)
+    SlotIdx = LIS->getInstructionIndex(MI).getRegSlot();
+
+  for (unsigned i = 0, e = RegOpers.Uses.size(); i < e; ++i) {
+    unsigned Reg = RegOpers.Uses[i];
+    if (RequireIntervals) {
+      // FIXME: allow the caller to pass in the list of vreg uses that remain
+      // to be bottom-scheduled to avoid searching uses at each query.
+      SlotIndex CurrIdx = getCurrSlot();
+      const LiveRange *LR = getLiveRange(Reg);
+      if (LR) {
+        LiveQueryResult LRQ = LR->Query(SlotIdx);
+        if (LRQ.isKill() && !findUseBetween(Reg, CurrIdx, SlotIdx, MRI, LIS)) {
+          decreaseRegPressure(Reg);
+        }
+      }
+    }
+    else if (!TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(Reg)) {
+      // Allocatable physregs are always single-use before register rewriting.
+      decreaseRegPressure(Reg);
+    }
+  }
+
+  // Generate liveness for defs.
+  increaseRegPressure(RegOpers.Defs);
 
   // Boost pressure for all dead defs together.
-  for (unsigned i = 0; i < PhysRegOpers.DeadDefs.size(); ++i)
-      increasePhysRegPressure(PhysRegOpers.DeadDefs[i]);
-  for (unsigned i = 0; i < VirtRegOpers.DeadDefs.size(); ++i)
-      increaseVirtRegPressure(VirtRegOpers.DeadDefs[i]);
-  for (unsigned i = 0; i < PhysRegOpers.DeadDefs.size(); ++i)
-      decreasePhysRegPressure(PhysRegOpers.DeadDefs[i]);
-  for (unsigned i = 0; i < VirtRegOpers.DeadDefs.size(); ++i)
-      decreaseVirtRegPressure(VirtRegOpers.DeadDefs[i]);
+  increaseRegPressure(RegOpers.DeadDefs);
+  decreaseRegPressure(RegOpers.DeadDefs);
+}
 
-  // Find the next instruction.
-  while (++CurrPos != MBB->end() && CurrPos->isDebugValue());
-  return true;
+/// Consider the pressure increase caused by traversing this instruction
+/// top-down. Find the register class with the most change in its pressure limit
+/// based on the tracker's current pressure, and return the number of excess
+/// register units of that pressure set introduced by this instruction.
+///
+/// This assumes that the current LiveIn set is sufficient.
+///
+/// This is expensive for an on-the-fly query because it calls
+/// bumpDownwardPressure to recompute the pressure sets based on current
+/// liveness. We don't yet have a fast version of downward pressure tracking
+/// analogous to getUpwardPressureDelta.
+void RegPressureTracker::
+getMaxDownwardPressureDelta(const MachineInstr *MI, RegPressureDelta &Delta,
+                            ArrayRef<PressureChange> CriticalPSets,
+                            ArrayRef<unsigned> MaxPressureLimit) {
+  // Snapshot Pressure.
+  std::vector<unsigned> SavedPressure = CurrSetPressure;
+  std::vector<unsigned> SavedMaxPressure = P.MaxSetPressure;
+
+  bumpDownwardPressure(MI);
+
+  computeExcessPressureDelta(SavedPressure, CurrSetPressure, Delta, RCI,
+                             LiveThruPressure);
+  computeMaxPressureDelta(SavedMaxPressure, P.MaxSetPressure, CriticalPSets,
+                          MaxPressureLimit, Delta);
+  assert(Delta.CriticalMax.getUnitInc() >= 0 &&
+         Delta.CurrentMax.getUnitInc() >= 0 && "cannot decrease max pressure");
+
+  // Restore the tracker's state.
+  P.MaxSetPressure.swap(SavedMaxPressure);
+  CurrSetPressure.swap(SavedPressure);
+}
+
+/// Get the pressure of each PSet after traversing this instruction bottom-up.
+void RegPressureTracker::
+getUpwardPressure(const MachineInstr *MI,
+                  std::vector<unsigned> &PressureResult,
+                  std::vector<unsigned> &MaxPressureResult) {
+  // Snapshot pressure.
+  PressureResult = CurrSetPressure;
+  MaxPressureResult = P.MaxSetPressure;
+
+  bumpUpwardPressure(MI);
+
+  // Current pressure becomes the result. Restore current pressure.
+  P.MaxSetPressure.swap(MaxPressureResult);
+  CurrSetPressure.swap(PressureResult);
+}
+
+/// Get the pressure of each PSet after traversing this instruction top-down.
+void RegPressureTracker::
+getDownwardPressure(const MachineInstr *MI,
+                    std::vector<unsigned> &PressureResult,
+                    std::vector<unsigned> &MaxPressureResult) {
+  // Snapshot pressure.
+  PressureResult = CurrSetPressure;
+  MaxPressureResult = P.MaxSetPressure;
+
+  bumpDownwardPressure(MI);
+
+  // Current pressure becomes the result. Restore current pressure.
+  P.MaxSetPressure.swap(MaxPressureResult);
+  CurrSetPressure.swap(PressureResult);
 }