MachineRegisterInfo: Remove UsedPhysReg infrastructure
[oota-llvm.git] / lib / Target / Hexagon / HexagonFrameLowering.cpp
index 49c6cdfda69b45f23763bb383a4bc49a4e4fb212..29283c81877e46ebfd73dee0e929f30baf499ae8 100644 (file)
 //
 //===----------------------------------------------------------------------===//
 
+#define DEBUG_TYPE "hexagon-pei"
+
+#include "HexagonFrameLowering.h"
 #include "Hexagon.h"
 #include "HexagonInstrInfo.h"
+#include "HexagonMachineFunctionInfo.h"
 #include "HexagonRegisterInfo.h"
 #include "HexagonSubtarget.h"
 #include "HexagonTargetMachine.h"
-#include "HexagonMachineFunctionInfo.h"
-#include "HexagonFrameLowering.h"
-#include "llvm/Function.h"
-#include "llvm/Type.h"
 #include "llvm/ADT/BitVector.h"
+#include "llvm/ADT/PostOrderIterator.h"
 #include "llvm/ADT/STLExtras.h"
-#include "llvm/CodeGen/AsmPrinter.h"
+#include "llvm/CodeGen/MachineDominators.h"
 #include "llvm/CodeGen/MachineInstrBuilder.h"
 #include "llvm/CodeGen/MachineFunction.h"
 #include "llvm/CodeGen/MachineFunctionPass.h"
-#include "llvm/CodeGen/MachineFrameInfo.h"
+#include "llvm/CodeGen/MachineInstrBuilder.h"
 #include "llvm/CodeGen/MachineModuleInfo.h"
+#include "llvm/CodeGen/MachinePostDominators.h"
 #include "llvm/CodeGen/MachineRegisterInfo.h"
 #include "llvm/CodeGen/RegisterScavenging.h"
-#include "llvm/MC/MachineLocation.h"
-#include "llvm/MC/MCAsmInfo.h"
+#include "llvm/IR/Function.h"
+#include "llvm/IR/Type.h"
+#include "llvm/Support/CommandLine.h"
+#include "llvm/Support/Debug.h"
+#include "llvm/Support/raw_ostream.h"
 #include "llvm/Target/TargetInstrInfo.h"
 #include "llvm/Target/TargetMachine.h"
 #include "llvm/Target/TargetOptions.h"
-#include "llvm/Support/CommandLine.h"
+
+// Hexagon stack frame layout as defined by the ABI:
+//
+//                                                       Incoming arguments
+//                                                       passed via stack
+//                                                                      |
+//                                                                      |
+//        SP during function's                 FP during function's     |
+//    +-- runtime (top of stack)               runtime (bottom) --+     |
+//    |                                                           |     |
+// --++---------------------+------------------+-----------------++-+-------
+//   |  parameter area for  |  variable-size   |   fixed-size    |LR|  arg
+//   |   called functions   |  local objects   |  local objects  |FP|
+// --+----------------------+------------------+-----------------+--+-------
+//    <-    size known    -> <- size unknown -> <- size known  ->
+//
+// Low address                                                 High address
+//
+// <--- stack growth
+//
+//
+// - In any circumstances, the outgoing function arguments are always accessi-
+//   ble using the SP, and the incoming arguments are accessible using the FP.
+// - If the local objects are not aligned, they can always be accessed using
+//   the FP.
+// - If there are no variable-sized objects, the local objects can always be
+//   accessed using the SP, regardless whether they are aligned or not. (The
+//   alignment padding will be at the bottom of the stack (highest address),
+//   and so the offset with respect to the SP will be known at the compile-
+//   -time.)
+//
+// The only complication occurs if there are both, local aligned objects, and
+// dynamically allocated (variable-sized) objects. The alignment pad will be
+// placed between the FP and the local objects, thus preventing the use of the
+// FP to access the local objects. At the same time, the variable-sized objects
+// will be between the SP and the local objects, thus introducing an unknown
+// distance from the SP to the locals.
+//
+// To avoid this problem, a new register is created that holds the aligned
+// address of the bottom of the stack, referred in the sources as AP (aligned
+// pointer). The AP will be equal to "FP-p", where "p" is the smallest pad
+// that aligns AP to the required boundary (a maximum of the alignments of
+// all stack objects, fixed- and variable-sized). All local objects[1] will
+// then use AP as the base pointer.
+// [1] The exception is with "fixed" stack objects. "Fixed" stack objects get
+// their name from being allocated at fixed locations on the stack, relative
+// to the FP. In the presence of dynamic allocation and local alignment, such
+// objects can only be accessed through the FP.
+//
+// Illustration of the AP:
+//                                                                FP --+
+//                                                                     |
+// ---------------+---------------------+-----+-----------------------++-+--
+//   Rest of the  | Local stack objects | Pad |  Fixed stack objects  |LR|
+//   stack frame  | (aligned)           |     |  (CSR, spills, etc.)  |FP|
+// ---------------+---------------------+-----+-----------------+-----+--+--
+//                                      |<-- Multiple of the -->|
+//                                           stack alignment    +-- AP
+//
+// The AP is set up at the beginning of the function. Since it is not a dedi-
+// cated (reserved) register, it needs to be kept live throughout the function
+// to be available as the base register for local object accesses.
+// Normally, an address of a stack objects is obtained by a pseudo-instruction
+// TFR_FI. To access local objects with the AP register present, a different
+// pseudo-instruction needs to be used: TFR_FIA. The TFR_FIA takes one extra
+// argument compared to TFR_FI: the first input register is the AP register.
+// This keeps the register live between its definition and its uses.
+
+// The AP register is originally set up using pseudo-instruction ALIGNA:
+//   AP = ALIGNA A
+// where
+//   A  - required stack alignment
+// The alignment value must be the maximum of all alignments required by
+// any stack object.
+
+// The dynamic allocation uses a pseudo-instruction ALLOCA:
+//   Rd = ALLOCA Rs, A
+// where
+//   Rd - address of the allocated space
+//   Rs - minimum size (the actual allocated can be larger to accommodate
+//        alignment)
+//   A  - required alignment
+
 
 using namespace llvm;
 
-static cl::opt<bool> DisableDeallocRet(
-                       "disable-hexagon-dealloc-ret",
-                       cl::Hidden,
-                       cl::desc("Disable Dealloc Return for Hexagon target"));
+static cl::opt<bool> DisableDeallocRet("disable-hexagon-dealloc-ret",
+    cl::Hidden, cl::desc("Disable Dealloc Return for Hexagon target"));
 
-/// determineFrameLayout - Determine the size of the frame and maximum call
-/// frame size.
-void HexagonFrameLowering::determineFrameLayout(MachineFunction &MF) const {
-  MachineFrameInfo *MFI = MF.getFrameInfo();
 
-  // Get the number of bytes to allocate from the FrameInfo.
-  unsigned FrameSize = MFI->getStackSize();
+static cl::opt<int> NumberScavengerSlots("number-scavenger-slots",
+    cl::Hidden, cl::desc("Set the number of scavenger slots"), cl::init(2),
+    cl::ZeroOrMore);
 
-  // Get the alignments provided by the target.
-  unsigned TargetAlign = MF.getTarget().getFrameLowering()->getStackAlignment();
-  // Get the maximum call frame size of all the calls.
-  unsigned maxCallFrameSize = MFI->getMaxCallFrameSize();
+static cl::opt<int> SpillFuncThreshold("spill-func-threshold",
+    cl::Hidden, cl::desc("Specify O2(not Os) spill func threshold"),
+    cl::init(6), cl::ZeroOrMore);
 
-  // If we have dynamic alloca then maxCallFrameSize needs to be aligned so
-  // that allocations will be aligned.
-  if (MFI->hasVarSizedObjects())
-    maxCallFrameSize = RoundUpToAlignment(maxCallFrameSize, TargetAlign);
+static cl::opt<int> SpillFuncThresholdOs("spill-func-threshold-Os",
+    cl::Hidden, cl::desc("Specify Os spill func threshold"),
+    cl::init(1), cl::ZeroOrMore);
 
-  // Update maximum call frame size.
-  MFI->setMaxCallFrameSize(maxCallFrameSize);
+static cl::opt<bool> EnableShrinkWrapping("hexagon-shrink-frame",
+    cl::init(true), cl::Hidden, cl::ZeroOrMore,
+    cl::desc("Enable stack frame shrink wrapping"));
 
-  // Include call frame size in total.
-  FrameSize += maxCallFrameSize;
+static cl::opt<unsigned> ShrinkLimit("shrink-frame-limit", cl::init(UINT_MAX),
+    cl::Hidden, cl::ZeroOrMore, cl::desc("Max count of stack frame "
+    "shrink-wraps"));
 
-  // Make sure the frame is aligned.
-  FrameSize = RoundUpToAlignment(FrameSize, TargetAlign);
+namespace {
+  /// Map a register pair Reg to the subregister that has the greater "number",
+  /// i.e. D3 (aka R7:6) will be mapped to R7, etc.
+  unsigned getMax32BitSubRegister(unsigned Reg, const TargetRegisterInfo &TRI,
+                                  bool hireg = true) {
+    if (Reg < Hexagon::D0 || Reg > Hexagon::D15)
+      return Reg;
 
-  // Update frame info.
-  MFI->setStackSize(FrameSize);
+    unsigned RegNo = 0;
+    for (MCSubRegIterator SubRegs(Reg, &TRI); SubRegs.isValid(); ++SubRegs) {
+      if (hireg) {
+        if (*SubRegs > RegNo)
+          RegNo = *SubRegs;
+      } else {
+        if (!RegNo || *SubRegs < RegNo)
+          RegNo = *SubRegs;
+      }
+    }
+    return RegNo;
+  }
+
+  /// Returns the callee saved register with the largest id in the vector.
+  unsigned getMaxCalleeSavedReg(const std::vector<CalleeSavedInfo> &CSI,
+                                const TargetRegisterInfo &TRI) {
+    assert(Hexagon::R1 > 0 &&
+           "Assume physical registers are encoded as positive integers");
+    if (CSI.empty())
+      return 0;
+
+    unsigned Max = getMax32BitSubRegister(CSI[0].getReg(), TRI);
+    for (unsigned I = 1, E = CSI.size(); I < E; ++I) {
+      unsigned Reg = getMax32BitSubRegister(CSI[I].getReg(), TRI);
+      if (Reg > Max)
+        Max = Reg;
+    }
+    return Max;
+  }
+
+  /// Checks if the basic block contains any instruction that needs a stack
+  /// frame to be already in place.
+  bool needsStackFrame(const MachineBasicBlock &MBB, const BitVector &CSR) {
+    for (auto &I : MBB) {
+      const MachineInstr *MI = &I;
+      if (MI->isCall())
+        return true;
+      unsigned Opc = MI->getOpcode();
+      switch (Opc) {
+        case Hexagon::ALLOCA:
+        case Hexagon::ALIGNA:
+          return true;
+        default:
+          break;
+      }
+      // Check individual operands.
+      for (const MachineOperand &MO : MI->operands()) {
+        // While the presence of a frame index does not prove that a stack
+        // frame will be required, all frame indexes should be within alloc-
+        // frame/deallocframe. Otherwise, the code that translates a frame
+        // index into an offset would have to be aware of the placement of
+        // the frame creation/destruction instructions.
+        if (MO.isFI())
+          return true;
+        if (!MO.isReg())
+          continue;
+        unsigned R = MO.getReg();
+        // Virtual registers will need scavenging, which then may require
+        // a stack slot.
+        if (TargetRegisterInfo::isVirtualRegister(R))
+          return true;
+        if (CSR[R])
+          return true;
+      }
+    }
+    return false;
+  }
+
+  /// Returns true if MBB has a machine instructions that indicates a tail call
+  /// in the block.
+  bool hasTailCall(const MachineBasicBlock &MBB) {
+    MachineBasicBlock::const_iterator I = MBB.getLastNonDebugInstr();
+    unsigned RetOpc = I->getOpcode();
+    return RetOpc == Hexagon::TCRETURNi || RetOpc == Hexagon::TCRETURNr;
+  }
+
+  /// Returns true if MBB contains an instruction that returns.
+  bool hasReturn(const MachineBasicBlock &MBB) {
+    for (auto I = MBB.getFirstTerminator(), E = MBB.end(); I != E; ++I)
+      if (I->isReturn())
+        return true;
+    return false;
+  }
+}
+
+
+/// Implements shrink-wrapping of the stack frame. By default, stack frame
+/// is created in the function entry block, and is cleaned up in every block
+/// that returns. This function finds alternate blocks: one for the frame
+/// setup (prolog) and one for the cleanup (epilog).
+void HexagonFrameLowering::findShrunkPrologEpilog(MachineFunction &MF,
+      MachineBasicBlock *&PrologB, MachineBasicBlock *&EpilogB) const {
+  static unsigned ShrinkCounter = 0;
+
+  if (ShrinkLimit.getPosition()) {
+    if (ShrinkCounter >= ShrinkLimit)
+      return;
+    ShrinkCounter++;
+  }
+
+  auto &HST = static_cast<const HexagonSubtarget&>(MF.getSubtarget());
+  auto &HRI = *HST.getRegisterInfo();
+
+  MachineDominatorTree MDT;
+  MDT.runOnMachineFunction(MF);
+  MachinePostDominatorTree MPT;
+  MPT.runOnMachineFunction(MF);
+
+  typedef DenseMap<unsigned,unsigned> UnsignedMap;
+  UnsignedMap RPO;
+  typedef ReversePostOrderTraversal<const MachineFunction*> RPOTType;
+  RPOTType RPOT(&MF);
+  unsigned RPON = 0;
+  for (RPOTType::rpo_iterator I = RPOT.begin(), E = RPOT.end(); I != E; ++I)
+    RPO[(*I)->getNumber()] = RPON++;
+
+  // Don't process functions that have loops, at least for now. Placement
+  // of prolog and epilog must take loop structure into account. For simpli-
+  // city don't do it right now.
+  for (auto &I : MF) {
+    unsigned BN = RPO[I.getNumber()];
+    for (auto SI = I.succ_begin(), SE = I.succ_end(); SI != SE; ++SI) {
+      // If found a back-edge, return.
+      if (RPO[(*SI)->getNumber()] <= BN)
+        return;
+    }
+  }
+
+  // Collect the set of blocks that need a stack frame to execute. Scan
+  // each block for uses/defs of callee-saved registers, calls, etc.
+  SmallVector<MachineBasicBlock*,16> SFBlocks;
+  BitVector CSR(Hexagon::NUM_TARGET_REGS);
+  for (const MCPhysReg *P = HRI.getCalleeSavedRegs(&MF); *P; ++P)
+    CSR[*P] = true;
+
+  for (auto &I : MF)
+    if (needsStackFrame(I, CSR))
+      SFBlocks.push_back(&I);
+
+  DEBUG({
+    dbgs() << "Blocks needing SF: {";
+    for (auto &B : SFBlocks)
+      dbgs() << " BB#" << B->getNumber();
+    dbgs() << " }\n";
+  });
+  // No frame needed?
+  if (SFBlocks.empty())
+    return;
+
+  // Pick a common dominator and a common post-dominator.
+  MachineBasicBlock *DomB = SFBlocks[0];
+  for (unsigned i = 1, n = SFBlocks.size(); i < n; ++i) {
+    DomB = MDT.findNearestCommonDominator(DomB, SFBlocks[i]);
+    if (!DomB)
+      break;
+  }
+  MachineBasicBlock *PDomB = SFBlocks[0];
+  for (unsigned i = 1, n = SFBlocks.size(); i < n; ++i) {
+    PDomB = MPT.findNearestCommonDominator(PDomB, SFBlocks[i]);
+    if (!PDomB)
+      break;
+  }
+  DEBUG({
+    dbgs() << "Computed dom block: BB#";
+    if (DomB) dbgs() << DomB->getNumber();
+    else      dbgs() << "<null>";
+    dbgs() << ", computed pdom block: BB#";
+    if (PDomB) dbgs() << PDomB->getNumber();
+    else       dbgs() << "<null>";
+    dbgs() << "\n";
+  });
+  if (!DomB || !PDomB)
+    return;
+
+  // Make sure that DomB dominates PDomB and PDomB post-dominates DomB.
+  if (!MDT.dominates(DomB, PDomB)) {
+    DEBUG(dbgs() << "Dom block does not dominate pdom block\n");
+    return;
+  }
+  if (!MPT.dominates(PDomB, DomB)) {
+    DEBUG(dbgs() << "PDom block does not post-dominate dom block\n");
+    return;
+  }
+
+  // Finally, everything seems right.
+  PrologB = DomB;
+  EpilogB = PDomB;
 }
 
+/// Perform most of the PEI work here:
+/// - saving/restoring of the callee-saved registers,
+/// - stack frame creation and destruction.
+/// Normally, this work is distributed among various functions, but doing it
+/// in one place allows shrink-wrapping of the stack frame.
+void HexagonFrameLowering::emitPrologue(MachineFunction &MF,
+                                        MachineBasicBlock &MBB) const {
+  auto &HST = static_cast<const HexagonSubtarget&>(MF.getSubtarget());
+  auto &HRI = *HST.getRegisterInfo();
 
-void HexagonFrameLowering::emitPrologue(MachineFunction &MF) const {
-  MachineBasicBlock &MBB = MF.front();
+  assert(&MF.front() == &MBB && "Shrink-wrapping not yet supported");
+  MachineFrameInfo *MFI = MF.getFrameInfo();
+  const std::vector<CalleeSavedInfo> &CSI = MFI->getCalleeSavedInfo();
+
+  MachineBasicBlock *PrologB = &MF.front(), *EpilogB = nullptr;
+  if (EnableShrinkWrapping)
+    findShrunkPrologEpilog(MF, PrologB, EpilogB);
+
+  insertCSRSpillsInBlock(*PrologB, CSI, HRI);
+  insertPrologueInBlock(*PrologB);
+
+  if (EpilogB) {
+    insertCSRRestoresInBlock(*EpilogB, CSI, HRI);
+    insertEpilogueInBlock(*EpilogB);
+  } else {
+    for (auto &B : MF)
+      if (!B.empty() && B.back().isReturn())
+        insertCSRRestoresInBlock(B, CSI, HRI);
+
+    for (auto &B : MF)
+      if (!B.empty() && B.back().isReturn())
+        insertEpilogueInBlock(B);
+  }
+}
+
+
+void HexagonFrameLowering::insertPrologueInBlock(MachineBasicBlock &MBB) const {
+  MachineFunction &MF = *MBB.getParent();
   MachineFrameInfo *MFI = MF.getFrameInfo();
   MachineModuleInfo &MMI = MF.getMMI();
   MachineBasicBlock::iterator MBBI = MBB.begin();
-  const HexagonRegisterInfo *QRI =
-    static_cast<const HexagonRegisterInfo *>(MF.getTarget().getRegisterInfo());
-  DebugLoc dl = MBBI != MBB.end() ? MBBI->getDebugLoc() : DebugLoc();
-  determineFrameLayout(MF);
+  auto &HTM = static_cast<const HexagonTargetMachine&>(MF.getTarget());
+  auto &HST = static_cast<const HexagonSubtarget&>(MF.getSubtarget());
+  auto &HII = *HST.getInstrInfo();
+  auto &HRI = *HST.getRegisterInfo();
+  DebugLoc dl;
+
+  unsigned MaxAlign = std::max(MFI->getMaxAlignment(), getStackAlignment());
+
+  // Calculate the total stack frame size.
+  // Get the number of bytes to allocate from the FrameInfo.
+  unsigned FrameSize = MFI->getStackSize();
+  // Round up the max call frame size to the max alignment on the stack.
+  unsigned MaxCFA = RoundUpToAlignment(MFI->getMaxCallFrameSize(), MaxAlign);
+  MFI->setMaxCallFrameSize(MaxCFA);
+
+  FrameSize = MaxCFA + RoundUpToAlignment(FrameSize, MaxAlign);
+  MFI->setStackSize(FrameSize);
+
+  bool AlignStack = (MaxAlign > getStackAlignment());
 
   // Check if frame moves are needed for EH.
   bool needsFrameMoves = MMI.hasDebugInfo() ||
-    !MF.getFunction()->needsUnwindTableEntry();
+    MF.getFunction()->needsUnwindTableEntry();
 
   // Get the number of bytes to allocate from the FrameInfo.
-  int NumBytes = (int) MFI->getStackSize();
-
-  // LLVM expects allocframe not to be the first instruction in the
-  // basic block.
+  unsigned NumBytes = MFI->getStackSize();
+  unsigned SP = HRI.getStackRegister();
+  unsigned MaxCF = MFI->getMaxCallFrameSize();
   MachineBasicBlock::iterator InsertPt = MBB.begin();
 
-  //
-  // ALLOCA adjust regs.  Iterate over ADJDYNALLOC nodes and change the offset.
-  //
-  HexagonMachineFunctionInfo *FuncInfo =
-    MF.getInfo<HexagonMachineFunctionInfo>();
-  const std::vector<MachineInstr*>& AdjustRegs =
-    FuncInfo->getAllocaAdjustInsts();
-  for (std::vector<MachineInstr*>::const_iterator i = AdjustRegs.begin(),
-         e = AdjustRegs.end();
-       i != e; ++i) {
-    MachineInstr* MI = *i;
-    assert((MI->getOpcode() == Hexagon::ADJDYNALLOC) &&
-           "Expected adjust alloca node");
-
-    MachineOperand& MO = MI->getOperand(2);
-    assert(MO.isImm() && "Expected immediate");
-    MO.setImm(MFI->getMaxCallFrameSize());
-  }
-
- std::vector<MachineMove> &Moves = MMI.getFrameMoves();
-
- if (needsFrameMoves) {
-   // Advance CFA. DW_CFA_def_cfa
-   unsigned FPReg = QRI->getFrameRegister();
-   unsigned RAReg = QRI->getRARegister();
-
-   MachineLocation Dst(MachineLocation::VirtualFP);
-   MachineLocation Src(FPReg, -8);
-   Moves.push_back(MachineMove(0, Dst, Src));
-
-   // R31 = (R31 - #4)
-   MachineLocation LRDst(RAReg, -4);
-   MachineLocation LRSrc(RAReg);
-   Moves.push_back(MachineMove(0, LRDst, LRSrc));
-
-   // R30 = (R30 - #8)
-   MachineLocation SPDst(FPReg, -8);
-   MachineLocation SPSrc(FPReg);
-   Moves.push_back(MachineMove(0, SPDst, SPSrc));
- }
+  auto *FuncInfo = MF.getInfo<HexagonMachineFunctionInfo>();
+  auto &AdjustRegs = FuncInfo->getAllocaAdjustInsts();
+
+  for (auto MI : AdjustRegs) {
+    assert((MI->getOpcode() == Hexagon::ALLOCA) && "Expected alloca");
+    expandAlloca(MI, HII, SP, MaxCF);
+    MI->eraseFromParent();
+  }
 
   //
-  // Only insert ALLOCFRAME if we need to.
+  // Only insert ALLOCFRAME if we need to or at -O0 for the debugger.  Think
+  // that this shouldn't be required, but doing so now because gcc does and
+  // gdb can't break at the start of the function without it.  Will remove if
+  // this turns out to be a gdb bug.
   //
-  if (hasFP(MF)) {
-    // Check for overflow.
-    // Hexagon_TODO: Ugh! hardcoding. Is there an API that can be used?
-    const int ALLOCFRAME_MAX = 16384;
-    const TargetInstrInfo &TII = *MF.getTarget().getInstrInfo();
-
-    if (NumBytes >= ALLOCFRAME_MAX) {
-      // Emit allocframe(#0).
-      BuildMI(MBB, InsertPt, dl, TII.get(Hexagon::ALLOCFRAME)).addImm(0);
-
-      // Subtract offset from frame pointer.
-      BuildMI(MBB, InsertPt, dl, TII.get(Hexagon::CONST32_Int_Real),
-                                      HEXAGON_RESERVED_REG_1).addImm(NumBytes);
-      BuildMI(MBB, InsertPt, dl, TII.get(Hexagon::SUB_rr),
-                                      QRI->getStackRegister()).
-                                      addReg(QRI->getStackRegister()).
-                                      addReg(HEXAGON_RESERVED_REG_1);
-    } else {
-      BuildMI(MBB, InsertPt, dl, TII.get(Hexagon::ALLOCFRAME)).addImm(NumBytes);
-    }
+  bool NoOpt = (HTM.getOptLevel() == CodeGenOpt::None);
+  if (!NoOpt && !FuncInfo->hasClobberLR() && !hasFP(MF))
+    return;
+
+  // Check for overflow.
+  // Hexagon_TODO: Ugh! hardcoding. Is there an API that can be used?
+  const unsigned int ALLOCFRAME_MAX = 16384;
+
+  // Create a dummy memory operand to avoid allocframe from being treated as
+  // a volatile memory reference.
+  MachineMemOperand *MMO =
+    MF.getMachineMemOperand(MachinePointerInfo(), MachineMemOperand::MOStore,
+                            4, 4);
+
+  if (NumBytes >= ALLOCFRAME_MAX) {
+    // Emit allocframe(#0).
+    BuildMI(MBB, InsertPt, dl, HII.get(Hexagon::S2_allocframe))
+      .addImm(0)
+      .addMemOperand(MMO);
+
+    // Subtract offset from frame pointer.
+    // We use a caller-saved non-parameter register for that.
+    unsigned CallerSavedReg = HRI.getFirstCallerSavedNonParamReg();
+    BuildMI(MBB, InsertPt, dl, HII.get(Hexagon::CONST32_Int_Real),
+            CallerSavedReg).addImm(NumBytes);
+    BuildMI(MBB, InsertPt, dl, HII.get(Hexagon::A2_sub), SP)
+      .addReg(SP)
+      .addReg(CallerSavedReg);
+  } else {
+    BuildMI(MBB, InsertPt, dl, HII.get(Hexagon::S2_allocframe))
+      .addImm(NumBytes)
+      .addMemOperand(MMO);
   }
+
+  if (AlignStack) {
+    BuildMI(MBB, InsertPt, dl, HII.get(Hexagon::A2_andir), SP)
+        .addReg(SP)
+        .addImm(-int64_t(MaxAlign));
+  }
+
+  if (needsFrameMoves) {
+    std::vector<MCCFIInstruction> Instructions = MMI.getFrameInstructions();
+    MCSymbol *FrameLabel = MMI.getContext().createTempSymbol();
+
+    // Advance CFA. DW_CFA_def_cfa
+    unsigned DwFPReg = HRI.getDwarfRegNum(HRI.getFrameRegister(), true);
+    unsigned DwRAReg = HRI.getDwarfRegNum(HRI.getRARegister(), true);
+
+    // CFA = FP + 8
+    unsigned CFIIndex = MMI.addFrameInst(MCCFIInstruction::createDefCfa(
+                                               FrameLabel, DwFPReg, -8));
+    BuildMI(MBB, MBBI, dl, HII.get(TargetOpcode::CFI_INSTRUCTION))
+           .addCFIIndex(CFIIndex);
+
+    // R31 (return addr) = CFA - #4
+    CFIIndex = MMI.addFrameInst(MCCFIInstruction::createOffset(
+                                               FrameLabel, DwRAReg, -4));
+    BuildMI(MBB, MBBI, dl, HII.get(TargetOpcode::CFI_INSTRUCTION))
+           .addCFIIndex(CFIIndex);
+
+    // R30 (frame ptr) = CFA - #8)
+    CFIIndex = MMI.addFrameInst(MCCFIInstruction::createOffset(
+                                               FrameLabel, DwFPReg, -8));
+    BuildMI(MBB, MBBI, dl, HII.get(TargetOpcode::CFI_INSTRUCTION))
+           .addCFIIndex(CFIIndex);
+
+    unsigned int regsToMove[] = {
+      Hexagon::R1,  Hexagon::R0,  Hexagon::R3,  Hexagon::R2,
+      Hexagon::R17, Hexagon::R16, Hexagon::R19, Hexagon::R18,
+      Hexagon::R21, Hexagon::R20, Hexagon::R23, Hexagon::R22,
+      Hexagon::R25, Hexagon::R24, Hexagon::R27, Hexagon::R26,
+      Hexagon::D0,  Hexagon::D1,  Hexagon::D8,  Hexagon::D9,  Hexagon::D10,
+      Hexagon::D11, Hexagon::D12, Hexagon::D13, Hexagon::NoRegister
+    };
+
+    const std::vector<CalleeSavedInfo> &CSI = MFI->getCalleeSavedInfo();
+
+    for (unsigned i = 0; regsToMove[i] != Hexagon::NoRegister; ++i) {
+      for (unsigned I = 0, E = CSI.size(); I < E; ++I) {
+        if (CSI[I].getReg() == regsToMove[i]) {
+          // Subtract 8 to make room for R30 and R31, which are added above.
+          int64_t Offset = getFrameIndexOffset(MF, CSI[I].getFrameIdx()) - 8;
+
+          if (regsToMove[i] < Hexagon::D0 || regsToMove[i] > Hexagon::D15) {
+            unsigned DwarfReg = HRI.getDwarfRegNum(regsToMove[i], true);
+            unsigned CFIIndex = MMI.addFrameInst(
+                                    MCCFIInstruction::createOffset(FrameLabel,
+                                                        DwarfReg, Offset));
+            BuildMI(MBB, MBBI, dl, HII.get(TargetOpcode::CFI_INSTRUCTION))
+                   .addCFIIndex(CFIIndex);
+          } else {
+            // Split the double regs into subregs, and generate appropriate
+            // cfi_offsets.
+            // The only reason, we are split double regs is, llvm-mc does not
+            // understand paired registers for cfi_offset.
+            // Eg .cfi_offset r1:0, -64
+            unsigned HiReg = getMax32BitSubRegister(regsToMove[i], HRI);
+            unsigned LoReg = getMax32BitSubRegister(regsToMove[i], HRI, false);
+            unsigned HiDwarfReg = HRI.getDwarfRegNum(HiReg, true);
+            unsigned LoDwarfReg = HRI.getDwarfRegNum(LoReg, true);
+            unsigned HiCFIIndex = MMI.addFrameInst(
+                                    MCCFIInstruction::createOffset(FrameLabel,
+                                                        HiDwarfReg, Offset+4));
+            BuildMI(MBB, MBBI, dl, HII.get(TargetOpcode::CFI_INSTRUCTION))
+                   .addCFIIndex(HiCFIIndex);
+            unsigned LoCFIIndex = MMI.addFrameInst(
+                                    MCCFIInstruction::createOffset(FrameLabel,
+                                                        LoDwarfReg, Offset));
+            BuildMI(MBB, MBBI, dl, HII.get(TargetOpcode::CFI_INSTRUCTION))
+                   .addCFIIndex(LoCFIIndex);
+          }
+          break;
+        }
+      } // for CSI.size()
+    } // for regsToMove
+  } // needsFrameMoves
 }
-// Returns true if MBB has a machine instructions that indicates a tail call
-// in the block.
-bool HexagonFrameLowering::hasTailCall(MachineBasicBlock &MBB) const {
-  MachineBasicBlock::iterator MBBI = MBB.getLastNonDebugInstr();
-  unsigned RetOpcode = MBBI->getOpcode();
-
-  return RetOpcode == Hexagon::TCRETURNtg || RetOpcode == Hexagon::TCRETURNtext;}
-
-void HexagonFrameLowering::emitEpilogue(MachineFunction &MF,
-                                     MachineBasicBlock &MBB) const {
-  MachineBasicBlock::iterator MBBI = prior(MBB.end());
-  DebugLoc dl = MBBI->getDebugLoc();
+
+void HexagonFrameLowering::insertEpilogueInBlock(MachineBasicBlock &MBB) const {
+  MachineFunction &MF = *MBB.getParent();
   //
-  // Only insert deallocframe if we need to.
+  // Only insert deallocframe if we need to.  Also at -O0.  See comment
+  // in insertPrologueInBlock above.
   //
-  if (hasFP(MF)) {
-    MachineBasicBlock::iterator MBBI = prior(MBB.end());
-    MachineBasicBlock::iterator MBBI_end = MBB.end();
-    //
-    // For Hexagon, we don't need the frame size.
-    //
-    MachineFrameInfo *MFI = MF.getFrameInfo();
-    int NumBytes = (int) MFI->getStackSize();
-
-    const TargetInstrInfo &TII = *MF.getTarget().getInstrInfo();
-
-    // Replace 'jumpr r31' instruction with dealloc_return for V4 and higher
-    // versions.
-    if (STI.hasV4TOps() && MBBI->getOpcode() == Hexagon::JMPR
-                        && !DisableDeallocRet) {
-      // Remove jumpr node.
-      MBB.erase(MBBI);
-      // Add dealloc_return.
-      BuildMI(MBB, MBBI_end, dl, TII.get(Hexagon::DEALLOC_RET_V4))
-        .addImm(NumBytes);
-    } else { // Add deallocframe for V2 and V3.
-      BuildMI(MBB, MBBI, dl, TII.get(Hexagon::DEALLOCFRAME)).addImm(NumBytes);
+  if (!hasFP(MF) && MF.getTarget().getOptLevel() != CodeGenOpt::None)
+    return;
+
+  auto &HST = static_cast<const HexagonSubtarget&>(MF.getSubtarget());
+  auto &HII = *HST.getInstrInfo();
+  auto &HRI = *HST.getRegisterInfo();
+  unsigned SP = HRI.getStackRegister();
+
+  MachineInstr *RetI = nullptr;
+  for (auto &I : MBB) {
+    if (!I.isReturn())
+      continue;
+    RetI = &I;
+    break;
+  }
+  unsigned RetOpc = RetI ? RetI->getOpcode() : 0;
+
+  MachineBasicBlock::iterator InsertPt = MBB.getFirstTerminator();
+  DebugLoc DL;
+  if (InsertPt != MBB.end())
+    DL = InsertPt->getDebugLoc();
+  else if (!MBB.empty())
+    DL = std::prev(MBB.end())->getDebugLoc();
+
+  // Handle EH_RETURN.
+  if (RetOpc == Hexagon::EH_RETURN_JMPR) {
+    BuildMI(MBB, InsertPt, DL, HII.get(Hexagon::L2_deallocframe));
+    BuildMI(MBB, InsertPt, DL, HII.get(Hexagon::A2_add), SP)
+        .addReg(SP)
+        .addReg(Hexagon::R28);
+    return;
+  }
+
+  // Check for RESTORE_DEALLOC_RET* tail call. Don't emit an extra dealloc-
+  // frame instruction if we encounter it.
+  if (RetOpc == Hexagon::RESTORE_DEALLOC_RET_JMP_V4) {
+    MachineBasicBlock::iterator It = RetI;
+    ++It;
+    // Delete all instructions after the RESTORE (except labels).
+    while (It != MBB.end()) {
+      if (!It->isLabel())
+        It = MBB.erase(It);
+      else
+        ++It;
     }
+    return;
+  }
+
+  // It is possible that the restoring code is a call to a library function.
+  // All of the restore* functions include "deallocframe", so we need to make
+  // sure that we don't add an extra one.
+  bool NeedsDeallocframe = true;
+  if (!MBB.empty() && InsertPt != MBB.begin()) {
+    MachineBasicBlock::iterator PrevIt = std::prev(InsertPt);
+    unsigned COpc = PrevIt->getOpcode();
+    if (COpc == Hexagon::RESTORE_DEALLOC_BEFORE_TAILCALL_V4)
+      NeedsDeallocframe = false;
+  }
+
+  if (!NeedsDeallocframe)
+    return;
+  // If the returning instruction is JMPret, replace it with dealloc_return,
+  // otherwise just add deallocframe. The function could be returning via a
+  // tail call.
+  if (RetOpc != Hexagon::JMPret || DisableDeallocRet) {
+    BuildMI(MBB, InsertPt, DL, HII.get(Hexagon::L2_deallocframe));
+    return;
   }
+  unsigned NewOpc = Hexagon::L4_return;
+  MachineInstr *NewI = BuildMI(MBB, RetI, DL, HII.get(NewOpc));
+  // Transfer the function live-out registers.
+  NewI->copyImplicitOps(MF, RetI);
+  MBB.erase(RetI);
 }
 
+
 bool HexagonFrameLowering::hasFP(const MachineFunction &MF) const {
   const MachineFrameInfo *MFI = MF.getFrameInfo();
   const HexagonMachineFunctionInfo *FuncInfo =
     MF.getInfo<HexagonMachineFunctionInfo>();
-  return (MFI->hasCalls() || (MFI->getStackSize() > 0) ||
-          FuncInfo->hasClobberLR() );
+  return MFI->hasCalls() || MFI->getStackSize() > 0 ||
+         FuncInfo->hasClobberLR();
 }
 
-bool
-HexagonFrameLowering::spillCalleeSavedRegisters(
-                                        MachineBasicBlock &MBB,
-                                        MachineBasicBlock::iterator MI,
-                                        const std::vector<CalleeSavedInfo> &CSI,
-                                        const TargetRegisterInfo *TRI) const {
-  MachineFunction *MF = MBB.getParent();
-  const TargetInstrInfo &TII = *MF->getTarget().getInstrInfo();
 
-  if (CSI.empty()) {
-    return false;
+enum SpillKind {
+  SK_ToMem,
+  SK_FromMem,
+  SK_FromMemTailcall
+};
+
+static const char *
+getSpillFunctionFor(unsigned MaxReg, SpillKind SpillType) {
+  const char * V4SpillToMemoryFunctions[] = {
+    "__save_r16_through_r17",
+    "__save_r16_through_r19",
+    "__save_r16_through_r21",
+    "__save_r16_through_r23",
+    "__save_r16_through_r25",
+    "__save_r16_through_r27" };
+
+  const char * V4SpillFromMemoryFunctions[] = {
+    "__restore_r16_through_r17_and_deallocframe",
+    "__restore_r16_through_r19_and_deallocframe",
+    "__restore_r16_through_r21_and_deallocframe",
+    "__restore_r16_through_r23_and_deallocframe",
+    "__restore_r16_through_r25_and_deallocframe",
+    "__restore_r16_through_r27_and_deallocframe" };
+
+  const char * V4SpillFromMemoryTailcallFunctions[] = {
+    "__restore_r16_through_r17_and_deallocframe_before_tailcall",
+    "__restore_r16_through_r19_and_deallocframe_before_tailcall",
+    "__restore_r16_through_r21_and_deallocframe_before_tailcall",
+    "__restore_r16_through_r23_and_deallocframe_before_tailcall",
+    "__restore_r16_through_r25_and_deallocframe_before_tailcall",
+    "__restore_r16_through_r27_and_deallocframe_before_tailcall"
+  };
+
+  const char **SpillFunc = nullptr;
+
+  switch(SpillType) {
+  case SK_ToMem:
+    SpillFunc = V4SpillToMemoryFunctions;
+    break;
+  case SK_FromMem:
+    SpillFunc = V4SpillFromMemoryFunctions;
+    break;
+  case SK_FromMemTailcall:
+    SpillFunc = V4SpillFromMemoryTailcallFunctions;
+    break;
+  }
+  assert(SpillFunc && "Unknown spill kind");
+
+  // Spill all callee-saved registers up to the highest register used.
+  switch (MaxReg) {
+  case Hexagon::R17:
+    return SpillFunc[0];
+  case Hexagon::R19:
+    return SpillFunc[1];
+  case Hexagon::R21:
+    return SpillFunc[2];
+  case Hexagon::R23:
+    return SpillFunc[3];
+  case Hexagon::R25:
+    return SpillFunc[4];
+  case Hexagon::R27:
+    return SpillFunc[5];
+  default:
+    llvm_unreachable("Unhandled maximum callee save register");
+  }
+  return 0;
+}
+
+/// Adds all callee-saved registers up to MaxReg to the instruction.
+static void addCalleeSaveRegistersAsImpOperand(MachineInstr *Inst,
+                                           unsigned MaxReg, bool IsDef) {
+  // Add the callee-saved registers as implicit uses.
+  for (unsigned R = Hexagon::R16; R <= MaxReg; ++R) {
+    MachineOperand ImpUse = MachineOperand::CreateReg(R, IsDef, true);
+    Inst->addOperand(ImpUse);
   }
+}
 
-  // We can only schedule double loads if we spill contiguous callee-saved regs
-  // For instance, we cannot scheduled double-word loads if we spill r24,
-  // r26, and r27.
-  // Hexagon_TODO: We can try to double-word align odd registers for -O2 and
-  // above.
-  bool ContiguousRegs = true;
 
-  for (unsigned i = 0; i < CSI.size(); ++i) {
+int HexagonFrameLowering::getFrameIndexOffset(const MachineFunction &MF,
+      int FI) const {
+  return MF.getFrameInfo()->getObjectOffset(FI);
+}
+
+
+bool HexagonFrameLowering::insertCSRSpillsInBlock(MachineBasicBlock &MBB,
+      const CSIVect &CSI, const HexagonRegisterInfo &HRI) const {
+  if (CSI.empty())
+    return true;
+
+  MachineBasicBlock::iterator MI = MBB.begin();
+  MachineFunction &MF = *MBB.getParent();
+  const TargetInstrInfo &TII = *MF.getSubtarget().getInstrInfo();
+
+  if (useSpillFunction(MF, CSI)) {
+    unsigned MaxReg = getMaxCalleeSavedReg(CSI, HRI);
+    const char *SpillFun = getSpillFunctionFor(MaxReg, SK_ToMem);
+    // Call spill function.
+    DebugLoc DL = MI != MBB.end() ? MI->getDebugLoc() : DebugLoc();
+    MachineInstr *SaveRegsCall =
+        BuildMI(MBB, MI, DL, TII.get(Hexagon::SAVE_REGISTERS_CALL_V4))
+          .addExternalSymbol(SpillFun);
+    // Add callee-saved registers as use.
+    addCalleeSaveRegistersAsImpOperand(SaveRegsCall, MaxReg, false);
+    // Add live in registers.
+    for (unsigned I = 0; I < CSI.size(); ++I)
+      MBB.addLiveIn(CSI[I].getReg());
+    return true;
+  }
+
+  for (unsigned i = 0, n = CSI.size(); i < n; ++i) {
     unsigned Reg = CSI[i].getReg();
+    // Add live in registers. We treat eh_return callee saved register r0 - r3
+    // specially. They are not really callee saved registers as they are not
+    // supposed to be killed.
+    bool IsKill = !HRI.isEHReturnCalleeSaveReg(Reg);
+    int FI = CSI[i].getFrameIdx();
+    const TargetRegisterClass *RC = HRI.getMinimalPhysRegClass(Reg);
+    TII.storeRegToStackSlot(MBB, MI, Reg, IsKill, FI, RC, &HRI);
+    if (IsKill)
+      MBB.addLiveIn(Reg);
+  }
+  return true;
+}
 
-    //
-    // Check if we can use a double-word store.
-    //
-    const uint16_t* SuperReg = TRI->getSuperRegisters(Reg);
-
-    // Assume that there is exactly one superreg.
-    assert(SuperReg[0] && !SuperReg[1] && "Expected exactly one superreg");
-    bool CanUseDblStore = false;
-    const TargetRegisterClass* SuperRegClass = 0;
-
-    if (ContiguousRegs && (i < CSI.size()-1)) {
-      const uint16_t* SuperRegNext = TRI->getSuperRegisters(CSI[i+1].getReg());
-      assert(SuperRegNext[0] && !SuperRegNext[1] &&
-             "Expected exactly one superreg");
-      SuperRegClass = TRI->getMinimalPhysRegClass(SuperReg[0]);
-      CanUseDblStore = (SuperRegNext[0] == SuperReg[0]);
-    }
 
+bool HexagonFrameLowering::insertCSRRestoresInBlock(MachineBasicBlock &MBB,
+      const CSIVect &CSI, const HexagonRegisterInfo &HRI) const {
+  if (CSI.empty())
+    return false;
+
+  MachineBasicBlock::iterator MI = MBB.getFirstTerminator();
+  MachineFunction &MF = *MBB.getParent();
+  const TargetInstrInfo &TII = *MF.getSubtarget().getInstrInfo();
+
+  if (useRestoreFunction(MF, CSI)) {
+    bool HasTC = hasTailCall(MBB) || !hasReturn(MBB);
+    unsigned MaxR = getMaxCalleeSavedReg(CSI, HRI);
+    SpillKind Kind = HasTC ? SK_FromMemTailcall : SK_FromMem;
+    const char *RestoreFn = getSpillFunctionFor(MaxR, Kind);
+
+    // Call spill function.
+    DebugLoc DL = MI != MBB.end() ? MI->getDebugLoc()
+                                  : MBB.getLastNonDebugInstr()->getDebugLoc();
+    MachineInstr *DeallocCall = nullptr;
 
-    if (CanUseDblStore) {
-      TII.storeRegToStackSlot(MBB, MI, SuperReg[0], true,
-                              CSI[i+1].getFrameIdx(), SuperRegClass, TRI);
-      MBB.addLiveIn(SuperReg[0]);
-      ++i;
+    if (HasTC) {
+      unsigned ROpc = Hexagon::RESTORE_DEALLOC_BEFORE_TAILCALL_V4;
+      DeallocCall = BuildMI(MBB, MI, DL, TII.get(ROpc))
+          .addExternalSymbol(RestoreFn);
     } else {
-      // Cannot use a double-word store.
-      ContiguousRegs = false;
-      const TargetRegisterClass *RC = TRI->getMinimalPhysRegClass(Reg);
-      TII.storeRegToStackSlot(MBB, MI, Reg, true, CSI[i].getFrameIdx(), RC,
-                              TRI);
-      MBB.addLiveIn(Reg);
+      // The block has a return.
+      MachineBasicBlock::iterator It = MBB.getFirstTerminator();
+      assert(It->isReturn() && std::next(It) == MBB.end());
+      unsigned ROpc = Hexagon::RESTORE_DEALLOC_RET_JMP_V4;
+      DeallocCall = BuildMI(MBB, It, DL, TII.get(ROpc))
+          .addExternalSymbol(RestoreFn);
+      // Transfer the function live-out registers.
+      DeallocCall->copyImplicitOps(MF, It);
     }
+    addCalleeSaveRegistersAsImpOperand(DeallocCall, MaxR, true);
+    return true;
+  }
+
+  for (unsigned i = 0; i < CSI.size(); ++i) {
+    unsigned Reg = CSI[i].getReg();
+    const TargetRegisterClass *RC = HRI.getMinimalPhysRegClass(Reg);
+    int FI = CSI[i].getFrameIdx();
+    TII.loadRegFromStackSlot(MBB, MI, Reg, FI, RC, &HRI);
   }
   return true;
 }
 
 
-bool HexagonFrameLowering::restoreCalleeSavedRegisters(
-                                        MachineBasicBlock &MBB,
-                                        MachineBasicBlock::iterator MI,
-                                        const std::vector<CalleeSavedInfo> &CSI,
-                                        const TargetRegisterInfo *TRI) const {
+void HexagonFrameLowering::eliminateCallFramePseudoInstr(MachineFunction &MF,
+      MachineBasicBlock &MBB, MachineBasicBlock::iterator I) const {
+  MachineInstr &MI = *I;
+  unsigned Opc = MI.getOpcode();
+  (void)Opc; // Silence compiler warning.
+  assert((Opc == Hexagon::ADJCALLSTACKDOWN || Opc == Hexagon::ADJCALLSTACKUP) &&
+         "Cannot handle this call frame pseudo instruction");
+  MBB.erase(I);
+}
+
+
+void HexagonFrameLowering::processFunctionBeforeFrameFinalized(
+    MachineFunction &MF, RegScavenger *RS) const {
+  // If this function has uses aligned stack and also has variable sized stack
+  // objects, then we need to map all spill slots to fixed positions, so that
+  // they can be accessed through FP. Otherwise they would have to be accessed
+  // via AP, which may not be available at the particular place in the program.
+  MachineFrameInfo *MFI = MF.getFrameInfo();
+  bool HasAlloca = MFI->hasVarSizedObjects();
+  bool HasAligna = (MFI->getMaxAlignment() > getStackAlignment());
+
+  if (!HasAlloca || !HasAligna)
+    return;
+
+  unsigned LFS = MFI->getLocalFrameSize();
+  int Offset = -LFS;
+  for (int i = 0, e = MFI->getObjectIndexEnd(); i != e; ++i) {
+    if (!MFI->isSpillSlotObjectIndex(i) || MFI->isDeadObjectIndex(i))
+      continue;
+    int S = MFI->getObjectSize(i);
+    LFS += S;
+    Offset -= S;
+    MFI->mapLocalFrameObject(i, Offset);
+  }
 
-  MachineFunction *MF = MBB.getParent();
-  const TargetInstrInfo &TII = *MF->getTarget().getInstrInfo();
+  MFI->setLocalFrameSize(LFS);
+  unsigned A = MFI->getLocalFrameMaxAlign();
+  assert(A <= 8 && "Unexpected local frame alignment");
+  if (A == 0)
+    MFI->setLocalFrameMaxAlign(8);
+  MFI->setUseLocalStackAllocationBlock(true);
+}
+
+/// Returns true if there is no caller saved registers available.
+static bool needToReserveScavengingSpillSlots(MachineFunction &MF,
+                                              const HexagonRegisterInfo &HRI) {
+  MachineRegisterInfo &MRI = MF.getRegInfo();
+  const MCPhysReg *CallerSavedRegs = HRI.getCallerSavedRegs(&MF);
+  // Check for an unused caller-saved register.
+  for ( ; *CallerSavedRegs; ++CallerSavedRegs) {
+    MCPhysReg FreeReg = *CallerSavedRegs;
+    if (!MRI.reg_nodbg_empty(FreeReg))
+      continue;
 
-  if (CSI.empty()) {
+    // Check aliased register usage.
+    bool IsCurrentRegUsed = false;
+    for (MCRegAliasIterator AI(FreeReg, &HRI, false); AI.isValid(); ++AI)
+      if (!MRI.reg_nodbg_empty(*AI)) {
+        IsCurrentRegUsed = true;
+        break;
+      }
+    if (IsCurrentRegUsed)
+      continue;
+
+    // Neither directly used nor used through an aliased register.
     return false;
   }
+  // All caller-saved registers are used.
+  return true;
+}
 
-  // We can only schedule double loads if we spill contiguous callee-saved regs
-  // For instance, we cannot scheduled double-word loads if we spill r24,
-  // r26, and r27.
-  // Hexagon_TODO: We can try to double-word align odd registers for -O2 and
-  // above.
-  bool ContiguousRegs = true;
 
-  for (unsigned i = 0; i < CSI.size(); ++i) {
-    unsigned Reg = CSI[i].getReg();
+/// Replaces the predicate spill code pseudo instructions by valid instructions.
+bool HexagonFrameLowering::replacePredRegPseudoSpillCode(MachineFunction &MF)
+      const {
+  auto &HST = static_cast<const HexagonSubtarget&>(MF.getSubtarget());
+  auto &HII = *HST.getInstrInfo();
+  MachineRegisterInfo &MRI = MF.getRegInfo();
+  bool HasReplacedPseudoInst = false;
+  // Replace predicate spill pseudo instructions by real code.
+  // Loop over all of the basic blocks.
+  for (MachineFunction::iterator MBBb = MF.begin(), MBBe = MF.end();
+       MBBb != MBBe; ++MBBb) {
+    MachineBasicBlock* MBB = MBBb;
+    // Traverse the basic block.
+    MachineBasicBlock::iterator NextII;
+    for (MachineBasicBlock::iterator MII = MBB->begin(); MII != MBB->end();
+         MII = NextII) {
+      MachineInstr *MI = MII;
+      NextII = std::next(MII);
+      int Opc = MI->getOpcode();
+      if (Opc == Hexagon::STriw_pred) {
+        HasReplacedPseudoInst = true;
+        // STriw_pred FI, 0, SrcReg;
+        unsigned VirtReg = MRI.createVirtualRegister(&Hexagon::IntRegsRegClass);
+        unsigned SrcReg = MI->getOperand(2).getReg();
+        bool IsOrigSrcRegKilled = MI->getOperand(2).isKill();
+
+        assert(MI->getOperand(0).isFI() && "Expect a frame index");
+        assert(Hexagon::PredRegsRegClass.contains(SrcReg) &&
+               "Not a predicate register");
+
+        // Insert transfer to general purpose register.
+        //   VirtReg = C2_tfrpr SrcPredReg
+        BuildMI(*MBB, MII, MI->getDebugLoc(), HII.get(Hexagon::C2_tfrpr),
+                VirtReg).addReg(SrcReg, getKillRegState(IsOrigSrcRegKilled));
+
+        // Change instruction to S2_storeri_io.
+        //   S2_storeri_io FI, 0, VirtReg
+        MI->setDesc(HII.get(Hexagon::S2_storeri_io));
+        MI->getOperand(2).setReg(VirtReg);
+        MI->getOperand(2).setIsKill();
+
+      } else if (Opc == Hexagon::LDriw_pred) {
+        // DstReg = LDriw_pred FI, 0
+        MachineOperand &M0 = MI->getOperand(0);
+        if (M0.isDead()) {
+          MBB->erase(MII);
+          continue;
+        }
+
+        unsigned VirtReg = MRI.createVirtualRegister(&Hexagon::IntRegsRegClass);
+        unsigned DestReg = MI->getOperand(0).getReg();
 
-    //
-    // Check if we can use a double-word load.
-    //
-    const uint16_t* SuperReg = TRI->getSuperRegisters(Reg);
-    const TargetRegisterClass* SuperRegClass = 0;
-
-    // Assume that there is exactly one superreg.
-    assert(SuperReg[0] && !SuperReg[1] && "Expected exactly one superreg");
-    bool CanUseDblLoad = false;
-    if (ContiguousRegs && (i < CSI.size()-1)) {
-      const uint16_t* SuperRegNext = TRI->getSuperRegisters(CSI[i+1].getReg());
-      assert(SuperRegNext[0] && !SuperRegNext[1] &&
-             "Expected exactly one superreg");
-      SuperRegClass = TRI->getMinimalPhysRegClass(SuperReg[0]);
-      CanUseDblLoad = (SuperRegNext[0] == SuperReg[0]);
+        assert(MI->getOperand(1).isFI() && "Expect a frame index");
+        assert(Hexagon::PredRegsRegClass.contains(DestReg) &&
+               "Not a predicate register");
+
+        // Change instruction to L2_loadri_io.
+        //   VirtReg = L2_loadri_io FI, 0
+        MI->setDesc(HII.get(Hexagon::L2_loadri_io));
+        MI->getOperand(0).setReg(VirtReg);
+
+        // Insert transfer to general purpose register.
+        //   DestReg = C2_tfrrp VirtReg
+        const MCInstrDesc &D = HII.get(Hexagon::C2_tfrrp);
+        BuildMI(*MBB, std::next(MII), MI->getDebugLoc(), D, DestReg)
+          .addReg(VirtReg, getKillRegState(true));
+        HasReplacedPseudoInst = true;
+      }
     }
+  }
+  return HasReplacedPseudoInst;
+}
 
 
-    if (CanUseDblLoad) {
-      TII.loadRegFromStackSlot(MBB, MI, SuperReg[0], CSI[i+1].getFrameIdx(),
-                               SuperRegClass, TRI);
-      MBB.addLiveIn(SuperReg[0]);
-      ++i;
-    } else {
-      // Cannot use a double-word load.
-      ContiguousRegs = false;
-      const TargetRegisterClass *RC = TRI->getMinimalPhysRegClass(Reg);
-      TII.loadRegFromStackSlot(MBB, MI, Reg, CSI[i].getFrameIdx(), RC, TRI);
-      MBB.addLiveIn(Reg);
+void HexagonFrameLowering::determineCalleeSaves(MachineFunction &MF,
+                                                BitVector &SavedRegs,
+                                                RegScavenger *RS) const {
+  TargetFrameLowering::determineCalleeSaves(MF, SavedRegs, RS);
+
+  auto &HST = static_cast<const HexagonSubtarget&>(MF.getSubtarget());
+  auto &HRI = *HST.getRegisterInfo();
+
+  bool HasEHReturn = MF.getInfo<HexagonMachineFunctionInfo>()->hasEHReturn();
+
+  // If we have a function containing __builtin_eh_return we want to spill and
+  // restore all callee saved registers. Pretend that they are used.
+  if (HasEHReturn) {
+    for (const MCPhysReg *CSRegs = HRI.getCalleeSavedRegs(&MF); *CSRegs;
+         ++CSRegs)
+      SavedRegs.set(*CSRegs);
+  }
+
+  const TargetRegisterClass &RC = Hexagon::IntRegsRegClass;
+
+  // Replace predicate register pseudo spill code.
+  bool HasReplacedPseudoInst = replacePredRegPseudoSpillCode(MF);
+
+  // We need to reserve a a spill slot if scavenging could potentially require
+  // spilling a scavenged register.
+  if (HasReplacedPseudoInst && needToReserveScavengingSpillSlots(MF, HRI)) {
+    MachineFrameInfo *MFI = MF.getFrameInfo();
+    for (int i=0; i < NumberScavengerSlots; i++)
+      RS->addScavengingFrameIndex(
+        MFI->CreateSpillStackObject(RC.getSize(), RC.getAlignment()));
+  }
+}
+
+
+#ifndef NDEBUG
+static void dump_registers(BitVector &Regs, const TargetRegisterInfo &TRI) {
+  dbgs() << '{';
+  for (int x = Regs.find_first(); x >= 0; x = Regs.find_next(x)) {
+    unsigned R = x;
+    dbgs() << ' ' << PrintReg(R, &TRI);
+  }
+  dbgs() << " }";
+}
+#endif
+
+
+bool HexagonFrameLowering::assignCalleeSavedSpillSlots(MachineFunction &MF,
+      const TargetRegisterInfo *TRI, std::vector<CalleeSavedInfo> &CSI) const {
+  DEBUG(dbgs() << LLVM_FUNCTION_NAME << " on "
+               << MF.getFunction()->getName() << '\n');
+  MachineFrameInfo *MFI = MF.getFrameInfo();
+  BitVector SRegs(Hexagon::NUM_TARGET_REGS);
+
+  // Generate a set of unique, callee-saved registers (SRegs), where each
+  // register in the set is maximal in terms of sub-/super-register relation,
+  // i.e. for each R in SRegs, no proper super-register of R is also in SRegs.
+
+  // (1) For each callee-saved register, add that register and all of its
+  // sub-registers to SRegs.
+  DEBUG(dbgs() << "Initial CS registers: {");
+  for (unsigned i = 0, n = CSI.size(); i < n; ++i) {
+    unsigned R = CSI[i].getReg();
+    DEBUG(dbgs() << ' ' << PrintReg(R, TRI));
+    for (MCSubRegIterator SR(R, TRI, true); SR.isValid(); ++SR)
+      SRegs[*SR] = true;
+  }
+  DEBUG(dbgs() << " }\n");
+  DEBUG(dbgs() << "SRegs.1: "; dump_registers(SRegs, *TRI); dbgs() << "\n");
+
+  // (2) For each reserved register, remove that register and all of its
+  // sub- and super-registers from SRegs.
+  BitVector Reserved = TRI->getReservedRegs(MF);
+  for (int x = Reserved.find_first(); x >= 0; x = Reserved.find_next(x)) {
+    unsigned R = x;
+    for (MCSuperRegIterator SR(R, TRI, true); SR.isValid(); ++SR)
+      SRegs[*SR] = false;
+  }
+  DEBUG(dbgs() << "Res:     "; dump_registers(Reserved, *TRI); dbgs() << "\n");
+  DEBUG(dbgs() << "SRegs.2: "; dump_registers(SRegs, *TRI); dbgs() << "\n");
+
+  // (3) Collect all registers that have at least one sub-register in SRegs,
+  // and also have no sub-registers that are reserved. These will be the can-
+  // didates for saving as a whole instead of their individual sub-registers.
+  // (Saving R17:16 instead of R16 is fine, but only if R17 was not reserved.)
+  BitVector TmpSup(Hexagon::NUM_TARGET_REGS);
+  for (int x = SRegs.find_first(); x >= 0; x = SRegs.find_next(x)) {
+    unsigned R = x;
+    for (MCSuperRegIterator SR(R, TRI); SR.isValid(); ++SR)
+      TmpSup[*SR] = true;
+  }
+  for (int x = TmpSup.find_first(); x >= 0; x = TmpSup.find_next(x)) {
+    unsigned R = x;
+    for (MCSubRegIterator SR(R, TRI, true); SR.isValid(); ++SR) {
+      if (!Reserved[*SR])
+        continue;
+      TmpSup[R] = false;
+      break;
+    }
+  }
+  DEBUG(dbgs() << "TmpSup:  "; dump_registers(TmpSup, *TRI); dbgs() << "\n");
+
+  // (4) Include all super-registers found in (3) into SRegs.
+  SRegs |= TmpSup;
+  DEBUG(dbgs() << "SRegs.4: "; dump_registers(SRegs, *TRI); dbgs() << "\n");
+
+  // (5) For each register R in SRegs, if any super-register of R is in SRegs,
+  // remove R from SRegs.
+  for (int x = SRegs.find_first(); x >= 0; x = SRegs.find_next(x)) {
+    unsigned R = x;
+    for (MCSuperRegIterator SR(R, TRI); SR.isValid(); ++SR) {
+      if (!SRegs[*SR])
+        continue;
+      SRegs[R] = false;
+      break;
+    }
+  }
+  DEBUG(dbgs() << "SRegs.5: "; dump_registers(SRegs, *TRI); dbgs() << "\n");
+
+  // Now, for each register that has a fixed stack slot, create the stack
+  // object for it.
+  CSI.clear();
+
+  typedef TargetFrameLowering::SpillSlot SpillSlot;
+  unsigned NumFixed;
+  int MinOffset = 0;  // CS offsets are negative.
+  const SpillSlot *FixedSlots = getCalleeSavedSpillSlots(NumFixed);
+  for (const SpillSlot *S = FixedSlots; S != FixedSlots+NumFixed; ++S) {
+    if (!SRegs[S->Reg])
+      continue;
+    const TargetRegisterClass *RC = TRI->getMinimalPhysRegClass(S->Reg);
+    int FI = MFI->CreateFixedSpillStackObject(RC->getSize(), S->Offset);
+    MinOffset = std::min(MinOffset, S->Offset);
+    CSI.push_back(CalleeSavedInfo(S->Reg, FI));
+    SRegs[S->Reg] = false;
+  }
+
+  // There can be some registers that don't have fixed slots. For example,
+  // we need to store R0-R3 in functions with exception handling. For each
+  // such register, create a non-fixed stack object.
+  for (int x = SRegs.find_first(); x >= 0; x = SRegs.find_next(x)) {
+    unsigned R = x;
+    const TargetRegisterClass *RC = TRI->getMinimalPhysRegClass(R);
+    int Off = MinOffset - RC->getSize();
+    unsigned Align = std::min(RC->getAlignment(), getStackAlignment());
+    assert(isPowerOf2_32(Align));
+    Off &= -Align;
+    int FI = MFI->CreateFixedSpillStackObject(RC->getSize(), Off);
+    MinOffset = std::min(MinOffset, Off);
+    CSI.push_back(CalleeSavedInfo(R, FI));
+    SRegs[R] = false;
+  }
+
+  DEBUG({
+    dbgs() << "CS information: {";
+    for (unsigned i = 0, n = CSI.size(); i < n; ++i) {
+      int FI = CSI[i].getFrameIdx();
+      int Off = MFI->getObjectOffset(FI);
+      dbgs() << ' ' << PrintReg(CSI[i].getReg(), TRI) << ":fi#" << FI << ":sp";
+      if (Off >= 0)
+        dbgs() << '+';
+      dbgs() << Off;
     }
+    dbgs() << " }\n";
+  });
+
+#ifndef NDEBUG
+  // Verify that all registers were handled.
+  bool MissedReg = false;
+  for (int x = SRegs.find_first(); x >= 0; x = SRegs.find_next(x)) {
+    unsigned R = x;
+    dbgs() << PrintReg(R, TRI) << ' ';
+    MissedReg = true;
   }
+  if (MissedReg)
+    llvm_unreachable("...there are unhandled callee-saved registers!");
+#endif
+
   return true;
 }
 
-int HexagonFrameLowering::getFrameIndexOffset(const MachineFunction &MF,
-                                              int FI) const {
-  return MF.getFrameInfo()->getObjectOffset(FI);
+
+void HexagonFrameLowering::expandAlloca(MachineInstr *AI,
+      const HexagonInstrInfo &HII, unsigned SP, unsigned CF) const {
+  MachineBasicBlock &MB = *AI->getParent();
+  DebugLoc DL = AI->getDebugLoc();
+  unsigned A = AI->getOperand(2).getImm();
+
+  // Have
+  //    Rd  = alloca Rs, #A
+  //
+  // If Rs and Rd are different registers, use this sequence:
+  //    Rd  = sub(r29, Rs)
+  //    r29 = sub(r29, Rs)
+  //    Rd  = and(Rd, #-A)    ; if necessary
+  //    r29 = and(r29, #-A)   ; if necessary
+  //    Rd  = add(Rd, #CF)    ; CF size aligned to at most A
+  // otherwise, do
+  //    Rd  = sub(r29, Rs)
+  //    Rd  = and(Rd, #-A)    ; if necessary
+  //    r29 = Rd
+  //    Rd  = add(Rd, #CF)    ; CF size aligned to at most A
+
+  MachineOperand &RdOp = AI->getOperand(0);
+  MachineOperand &RsOp = AI->getOperand(1);
+  unsigned Rd = RdOp.getReg(), Rs = RsOp.getReg();
+
+  // Rd = sub(r29, Rs)
+  BuildMI(MB, AI, DL, HII.get(Hexagon::A2_sub), Rd)
+      .addReg(SP)
+      .addReg(Rs);
+  if (Rs != Rd) {
+    // r29 = sub(r29, Rs)
+    BuildMI(MB, AI, DL, HII.get(Hexagon::A2_sub), SP)
+        .addReg(SP)
+        .addReg(Rs);
+  }
+  if (A > 8) {
+    // Rd  = and(Rd, #-A)
+    BuildMI(MB, AI, DL, HII.get(Hexagon::A2_andir), Rd)
+        .addReg(Rd)
+        .addImm(-int64_t(A));
+    if (Rs != Rd)
+      BuildMI(MB, AI, DL, HII.get(Hexagon::A2_andir), SP)
+          .addReg(SP)
+          .addImm(-int64_t(A));
+  }
+  if (Rs == Rd) {
+    // r29 = Rd
+    BuildMI(MB, AI, DL, HII.get(TargetOpcode::COPY), SP)
+        .addReg(Rd);
+  }
+  if (CF > 0) {
+    // Rd = add(Rd, #CF)
+    BuildMI(MB, AI, DL, HII.get(Hexagon::A2_addi), Rd)
+        .addReg(Rd)
+        .addImm(CF);
+  }
+}
+
+
+bool HexagonFrameLowering::needsAligna(const MachineFunction &MF) const {
+  const MachineFrameInfo *MFI = MF.getFrameInfo();
+  if (!MFI->hasVarSizedObjects())
+    return false;
+  unsigned MaxA = MFI->getMaxAlignment();
+  if (MaxA <= getStackAlignment())
+    return false;
+  return true;
+}
+
+
+MachineInstr *HexagonFrameLowering::getAlignaInstr(MachineFunction &MF) const {
+  for (auto &B : MF)
+    for (auto &I : B)
+      if (I.getOpcode() == Hexagon::ALIGNA)
+        return &I;
+  return nullptr;
+}
+
+
+inline static bool isOptSize(const MachineFunction &MF) {
+  AttributeSet AF = MF.getFunction()->getAttributes();
+  return AF.hasAttribute(AttributeSet::FunctionIndex,
+                         Attribute::OptimizeForSize);
+}
+
+inline static bool isMinSize(const MachineFunction &MF) {
+  AttributeSet AF = MF.getFunction()->getAttributes();
+  return AF.hasAttribute(AttributeSet::FunctionIndex, Attribute::MinSize);
+}
+
+
+/// Determine whether the callee-saved register saves and restores should
+/// be generated via inline code. If this function returns "true", inline
+/// code will be generated. If this function returns "false", additional
+/// checks are performed, which may still lead to the inline code.
+bool HexagonFrameLowering::shouldInlineCSR(MachineFunction &MF,
+      const CSIVect &CSI) const {
+  if (MF.getInfo<HexagonMachineFunctionInfo>()->hasEHReturn())
+    return true;
+  if (!isOptSize(MF) && !isMinSize(MF))
+    if (MF.getTarget().getOptLevel() > CodeGenOpt::Default)
+      return true;
+
+  // Check if CSI only has double registers, and if the registers form
+  // a contiguous block starting from D8.
+  BitVector Regs(Hexagon::NUM_TARGET_REGS);
+  for (unsigned i = 0, n = CSI.size(); i < n; ++i) {
+    unsigned R = CSI[i].getReg();
+    if (!Hexagon::DoubleRegsRegClass.contains(R))
+      return true;
+    Regs[R] = true;
+  }
+  int F = Regs.find_first();
+  if (F != Hexagon::D8)
+    return true;
+  while (F >= 0) {
+    int N = Regs.find_next(F);
+    if (N >= 0 && N != F+1)
+      return true;
+    F = N;
+  }
+
+  return false;
+}
+
+
+bool HexagonFrameLowering::useSpillFunction(MachineFunction &MF,
+      const CSIVect &CSI) const {
+  if (shouldInlineCSR(MF, CSI))
+    return false;
+  unsigned NumCSI = CSI.size();
+  if (NumCSI <= 1)
+    return false;
+
+  unsigned Threshold = isOptSize(MF) ? SpillFuncThresholdOs
+                                     : SpillFuncThreshold;
+  return Threshold < NumCSI;
+}
+
+
+bool HexagonFrameLowering::useRestoreFunction(MachineFunction &MF,
+      const CSIVect &CSI) const {
+  if (shouldInlineCSR(MF, CSI))
+    return false;
+  unsigned NumCSI = CSI.size();
+  unsigned Threshold = isOptSize(MF) ? SpillFuncThresholdOs-1
+                                     : SpillFuncThreshold;
+  return Threshold < NumCSI;
 }
+