X86TTI: Adjust sdiv cost now that we can lower it on plain SSE2.
[oota-llvm.git] / lib / Target / X86 / X86TargetTransformInfo.cpp
index 488c2a42b2d41a816cd9ed9b012b03402f4d37c5..1543f109b4cb486c24f1ae032540751ec4375770 100644 (file)
 ///
 //===----------------------------------------------------------------------===//
 
-#define DEBUG_TYPE "x86tti"
 #include "X86.h"
 #include "X86TargetMachine.h"
+#include "llvm/ADT/DepthFirstIterator.h"
+#include "llvm/Analysis/LoopInfo.h"
 #include "llvm/Analysis/TargetTransformInfo.h"
+#include "llvm/IR/IntrinsicInst.h"
+#include "llvm/Support/CommandLine.h"
 #include "llvm/Support/Debug.h"
-#include "llvm/Target/TargetLowering.h"
 #include "llvm/Target/CostTable.h"
+#include "llvm/Target/TargetLowering.h"
 using namespace llvm;
 
+#define DEBUG_TYPE "x86tti"
+
 // Declare the pass initialization routine locally as target-specific passes
 // don't havve a target-wide initialization entry point, and so we rely on the
 // pass constructor initialization.
@@ -30,10 +35,20 @@ namespace llvm {
 void initializeX86TTIPass(PassRegistry &);
 }
 
+static cl::opt<bool>
+UsePartialUnrolling("x86-use-partial-unrolling", cl::init(true),
+  cl::desc("Use partial unrolling for some X86 targets"), cl::Hidden);
+static cl::opt<unsigned>
+PartialUnrollingThreshold("x86-partial-unrolling-threshold", cl::init(0),
+  cl::desc("Threshold for X86 partial unrolling"), cl::Hidden);
+static cl::opt<unsigned>
+PartialUnrollingMaxBranches("x86-partial-max-branches", cl::init(2),
+  cl::desc("Threshold for taken branches in X86 partial unrolling"),
+  cl::Hidden);
+
 namespace {
 
-class X86TTI : public ImmutablePass, public TargetTransformInfo {
-  const X86TargetMachine *TM;
+class X86TTI final : public ImmutablePass, public TargetTransformInfo {
   const X86Subtarget *ST;
   const X86TargetLowering *TLI;
 
@@ -42,25 +57,21 @@ class X86TTI : public ImmutablePass, public TargetTransformInfo {
   unsigned getScalarizationOverhead(Type *Ty, bool Insert, bool Extract) const;
 
 public:
-  X86TTI() : ImmutablePass(ID), TM(0), ST(0), TLI(0) {
+  X86TTI() : ImmutablePass(ID), ST(nullptr), TLI(nullptr) {
     llvm_unreachable("This pass cannot be directly constructed");
   }
 
   X86TTI(const X86TargetMachine *TM)
-      : ImmutablePass(ID), TM(TM), ST(TM->getSubtargetImpl()),
-        TLI(TM->getTargetLowering()) {
+    : ImmutablePass(ID), ST(TM->getSubtargetImpl()),
+      TLI(TM->getTargetLowering()) {
     initializeX86TTIPass(*PassRegistry::getPassRegistry());
   }
 
-  virtual void initializePass() {
+  void initializePass() override {
     pushTTIStack(this);
   }
 
-  virtual void finalizePass() {
-    popTTIStack();
-  }
-
-  virtual void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const {
+  void getAnalysisUsage(AnalysisUsage &AU) const override {
     TargetTransformInfo::getAnalysisUsage(AU);
   }
 
@@ -68,7 +79,7 @@ public:
   static char ID;
 
   /// Provide necessary pointer adjustments for the two base classes.
-  virtual void *getAdjustedAnalysisPointer(const void *ID) {
+  void *getAdjustedAnalysisPointer(const void *ID) override {
     if (ID == &TargetTransformInfo::ID)
       return (TargetTransformInfo*)this;
     return this;
@@ -76,30 +87,43 @@ public:
 
   /// \name Scalar TTI Implementations
   /// @{
-  virtual PopcntSupportKind getPopcntSupport(unsigned TyWidth) const;
+  PopcntSupportKind getPopcntSupport(unsigned TyWidth) const override;
+  void getUnrollingPreferences(Loop *L,
+                               UnrollingPreferences &UP) const override;
 
   /// @}
 
   /// \name Vector TTI Implementations
   /// @{
 
-  virtual unsigned getNumberOfRegisters(bool Vector) const;
-  virtual unsigned getRegisterBitWidth(bool Vector) const;
-  virtual unsigned getMaximumUnrollFactor() const;
-  virtual unsigned getArithmeticInstrCost(unsigned Opcode, Type *Ty,
-                                          OperandValueKind,
-                                          OperandValueKind) const;
-  virtual unsigned getShuffleCost(ShuffleKind Kind, Type *Tp,
-                                  int Index, Type *SubTp) const;
-  virtual unsigned getCastInstrCost(unsigned Opcode, Type *Dst,
-                                    Type *Src) const;
-  virtual unsigned getCmpSelInstrCost(unsigned Opcode, Type *ValTy,
-                                      Type *CondTy) const;
-  virtual unsigned getVectorInstrCost(unsigned Opcode, Type *Val,
-                                      unsigned Index) const;
-  virtual unsigned getMemoryOpCost(unsigned Opcode, Type *Src,
-                                   unsigned Alignment,
-                                   unsigned AddressSpace) const;
+  unsigned getNumberOfRegisters(bool Vector) const override;
+  unsigned getRegisterBitWidth(bool Vector) const override;
+  unsigned getMaximumUnrollFactor() const override;
+  unsigned getArithmeticInstrCost(unsigned Opcode, Type *Ty, OperandValueKind,
+                                  OperandValueKind) const override;
+  unsigned getShuffleCost(ShuffleKind Kind, Type *Tp,
+                          int Index, Type *SubTp) const override;
+  unsigned getCastInstrCost(unsigned Opcode, Type *Dst,
+                            Type *Src) const override;
+  unsigned getCmpSelInstrCost(unsigned Opcode, Type *ValTy,
+                              Type *CondTy) const override;
+  unsigned getVectorInstrCost(unsigned Opcode, Type *Val,
+                              unsigned Index) const override;
+  unsigned getMemoryOpCost(unsigned Opcode, Type *Src, unsigned Alignment,
+                           unsigned AddressSpace) const override;
+
+  unsigned getAddressComputationCost(Type *PtrTy,
+                                     bool IsComplex) const override;
+
+  unsigned getReductionCost(unsigned Opcode, Type *Ty,
+                            bool IsPairwiseForm) const override;
+
+  unsigned getIntImmCost(const APInt &Imm, Type *Ty) const override;
+
+  unsigned getIntImmCost(unsigned Opcode, unsigned Idx, const APInt &Imm,
+                         Type *Ty) const override;
+  unsigned getIntImmCost(Intrinsic::ID IID, unsigned Idx, const APInt &Imm,
+                         Type *Ty) const override;
 
   /// @}
 };
@@ -126,8 +150,95 @@ X86TTI::PopcntSupportKind X86TTI::getPopcntSupport(unsigned TyWidth) const {
   assert(isPowerOf2_32(TyWidth) && "Ty width must be power of 2");
   // TODO: Currently the __builtin_popcount() implementation using SSE3
   //   instructions is inefficient. Once the problem is fixed, we should
-  //   call ST->hasSSE3() instead of ST->hasSSE4().
-  return ST->hasSSE41() ? PSK_FastHardware : PSK_Software;
+  //   call ST->hasSSE3() instead of ST->hasPOPCNT().
+  return ST->hasPOPCNT() ? PSK_FastHardware : PSK_Software;
+}
+
+void X86TTI::getUnrollingPreferences(Loop *L, UnrollingPreferences &UP) const {
+  if (!UsePartialUnrolling)
+    return;
+  // According to the Intel 64 and IA-32 Architectures Optimization Reference
+  // Manual, Intel Core models and later have a loop stream detector
+  // (and associated uop queue) that can benefit from partial unrolling.
+  // The relevant requirements are:
+  //  - The loop must have no more than 4 (8 for Nehalem and later) branches
+  //    taken, and none of them may be calls.
+  //  - The loop can have no more than 18 (28 for Nehalem and later) uops.
+
+  // According to the Software Optimization Guide for AMD Family 15h Processors,
+  // models 30h-4fh (Steamroller and later) have a loop predictor and loop
+  // buffer which can benefit from partial unrolling.
+  // The relevant requirements are:
+  //  - The loop must have fewer than 16 branches
+  //  - The loop must have less than 40 uops in all executed loop branches
+
+  unsigned MaxBranches, MaxOps;
+  if (PartialUnrollingThreshold.getNumOccurrences() > 0) {
+    MaxBranches = PartialUnrollingMaxBranches;
+    MaxOps = PartialUnrollingThreshold;
+  } else if (ST->isAtom()) {
+    // On the Atom, the throughput for taken branches is 2 cycles. For small
+    // simple loops, expand by a small factor to hide the backedge cost.
+    MaxBranches = 2;
+    MaxOps = 10;
+  } else if (ST->hasFSGSBase() && ST->hasXOP() /* Steamroller and later */) {
+    MaxBranches = 16;
+    MaxOps = 40;
+  } else if (ST->hasFMA4() /* Any other recent AMD */) {
+    return;
+  } else if (ST->hasAVX() || ST->hasSSE42() /* Nehalem and later */) {
+    MaxBranches = 8;
+    MaxOps = 28;
+  } else if (ST->hasSSSE3() /* Intel Core */) {
+    MaxBranches = 4;
+    MaxOps = 18;
+  } else {
+    return;
+  }
+
+  // Scan the loop: don't unroll loops with calls, and count the potential
+  // number of taken branches (this is somewhat conservative because we're
+  // counting all block transitions as potential branches while in reality some
+  // of these will become implicit via block placement).
+  unsigned MaxDepth = 0;
+  for (df_iterator<BasicBlock*> DI = df_begin(L->getHeader()),
+       DE = df_end(L->getHeader()); DI != DE;) {
+    if (!L->contains(*DI)) {
+      DI.skipChildren();
+      continue;
+    }
+
+    MaxDepth = std::max(MaxDepth, DI.getPathLength());
+    if (MaxDepth > MaxBranches)
+      return;
+
+    for (BasicBlock::iterator I = DI->begin(), IE = DI->end(); I != IE; ++I)
+      if (isa<CallInst>(I) || isa<InvokeInst>(I)) {
+        ImmutableCallSite CS(I);
+        if (const Function *F = CS.getCalledFunction()) {
+          if (!isLoweredToCall(F))
+            continue;
+        }
+
+        return;
+      }
+
+    ++DI;
+  }
+
+  // Enable runtime and partial unrolling up to the specified size.
+  UP.Partial = UP.Runtime = true;
+  UP.PartialThreshold = UP.PartialOptSizeThreshold = MaxOps;
+
+  // Set the maximum count based on the loop depth. The maximum number of
+  // branches taken in a loop (including the backedge) is equal to the maximum
+  // loop depth (the DFS path length from the loop header to any block in the
+  // loop). When the loop is unrolled, this depth (except for the backedge
+  // itself) is multiplied by the unrolling factor. This new unrolled depth
+  // must be less than the target-specific maximum branch count (which limits
+  // the number of taken branches in the uop buffer).
+  if (MaxDepth > 1)
+    UP.MaxCount = (MaxBranches-1)/(MaxDepth-1);
 }
 
 unsigned X86TTI::getNumberOfRegisters(bool Vector) const {
@@ -173,7 +284,22 @@ unsigned X86TTI::getArithmeticInstrCost(unsigned Opcode, Type *Ty,
   int ISD = TLI->InstructionOpcodeToISD(Opcode);
   assert(ISD && "Invalid opcode");
 
-  static const CostTblEntry<MVT> AVX2CostTable[] = {
+  static const CostTblEntry<MVT::SimpleValueType>
+  AVX2UniformConstCostTable[] = {
+    { ISD::SDIV, MVT::v16i16,  6 }, // vpmulhw sequence
+    { ISD::UDIV, MVT::v16i16,  6 }, // vpmulhuw sequence
+    { ISD::SDIV, MVT::v8i32,  15 }, // vpmuldq sequence
+    { ISD::UDIV, MVT::v8i32,  15 }, // vpmuludq sequence
+  };
+
+  if (Op2Info == TargetTransformInfo::OK_UniformConstantValue &&
+      ST->hasAVX2()) {
+    int Idx = CostTableLookup(AVX2UniformConstCostTable, ISD, LT.second);
+    if (Idx != -1)
+      return LT.first * AVX2UniformConstCostTable[Idx].Cost;
+  }
+
+  static const CostTblEntry<MVT::SimpleValueType> AVX2CostTable[] = {
     // Shifts on v4i64/v8i32 on AVX2 is legal even though we declare to
     // customize them to detect the cases where shift amount is a scalar one.
     { ISD::SHL,     MVT::v4i32,    1 },
@@ -196,17 +322,34 @@ unsigned X86TTI::getArithmeticInstrCost(unsigned Opcode, Type *Ty,
     { ISD::SRA,  MVT::v32i8,  32*10 }, // Scalarized.
     { ISD::SRA,  MVT::v16i16,  16*10 }, // Scalarized.
     { ISD::SRA,  MVT::v4i64,  4*10 }, // Scalarized.
+
+    // Vectorizing division is a bad idea. See the SSE2 table for more comments.
+    { ISD::SDIV,  MVT::v32i8,  32*20 },
+    { ISD::SDIV,  MVT::v16i16, 16*20 },
+    { ISD::SDIV,  MVT::v8i32,  8*20 },
+    { ISD::SDIV,  MVT::v4i64,  4*20 },
+    { ISD::UDIV,  MVT::v32i8,  32*20 },
+    { ISD::UDIV,  MVT::v16i16, 16*20 },
+    { ISD::UDIV,  MVT::v8i32,  8*20 },
+    { ISD::UDIV,  MVT::v4i64,  4*20 },
   };
 
   // Look for AVX2 lowering tricks.
   if (ST->hasAVX2()) {
-    int Idx = CostTableLookup<MVT>(AVX2CostTable, array_lengthof(AVX2CostTable),
-                                   ISD, LT.second);
+    if (ISD == ISD::SHL && LT.second == MVT::v16i16 &&
+        (Op2Info == TargetTransformInfo::OK_UniformConstantValue ||
+         Op2Info == TargetTransformInfo::OK_NonUniformConstantValue))
+      // On AVX2, a packed v16i16 shift left by a constant build_vector
+      // is lowered into a vector multiply (vpmullw).
+      return LT.first;
+
+    int Idx = CostTableLookup(AVX2CostTable, ISD, LT.second);
     if (Idx != -1)
       return LT.first * AVX2CostTable[Idx].Cost;
   }
 
-  static const CostTblEntry<MVT> SSE2UniformConstCostTable[] = {
+  static const CostTblEntry<MVT::SimpleValueType>
+  SSE2UniformConstCostTable[] = {
     // We don't correctly identify costs of casts because they are marked as
     // custom.
     // Constant splats are cheaper for the following instructions.
@@ -223,19 +366,40 @@ unsigned X86TTI::getArithmeticInstrCost(unsigned Opcode, Type *Ty,
     { ISD::SRA,  MVT::v16i8,  4 }, // psrlw, pand, pxor, psubb.
     { ISD::SRA,  MVT::v8i16,  1 }, // psraw.
     { ISD::SRA,  MVT::v4i32,  1 }, // psrad.
+
+    { ISD::SDIV, MVT::v8i16,  6 }, // pmulhw sequence
+    { ISD::UDIV, MVT::v8i16,  6 }, // pmulhuw sequence
+    { ISD::SDIV, MVT::v4i32, 19 }, // pmuludq sequence
+    { ISD::UDIV, MVT::v4i32, 15 }, // pmuludq sequence
   };
 
   if (Op2Info == TargetTransformInfo::OK_UniformConstantValue &&
       ST->hasSSE2()) {
-    int Idx = CostTableLookup<MVT>(SSE2UniformConstCostTable,
-                                   array_lengthof(SSE2UniformConstCostTable),
-                                   ISD, LT.second);
+    // pmuldq sequence.
+    if (ISD == ISD::SDIV && LT.second == MVT::v4i32 && ST->hasSSE41())
+      return LT.first * 15;
+
+    int Idx = CostTableLookup(SSE2UniformConstCostTable, ISD, LT.second);
     if (Idx != -1)
       return LT.first * SSE2UniformConstCostTable[Idx].Cost;
   }
 
+  if (ISD == ISD::SHL &&
+      Op2Info == TargetTransformInfo::OK_NonUniformConstantValue) {
+    EVT VT = LT.second;
+    if ((VT == MVT::v8i16 && ST->hasSSE2()) ||
+        (VT == MVT::v4i32 && ST->hasSSE41()))
+      // Vector shift left by non uniform constant can be lowered
+      // into vector multiply (pmullw/pmulld).
+      return LT.first;
+    if (VT == MVT::v4i32 && ST->hasSSE2())
+      // A vector shift left by non uniform constant is converted
+      // into a vector multiply; the new multiply is eventually
+      // lowered into a sequence of shuffles and 2 x pmuludq.
+      ISD = ISD::MUL;
+  }
 
-  static const CostTblEntry<MVT> SSE2CostTable[] = {
+  static const CostTblEntry<MVT::SimpleValueType> SSE2CostTable[] = {
     // We don't correctly identify costs of casts because they are marked as
     // custom.
     // For some cases, where the shift amount is a scalar we would be able
@@ -248,6 +412,7 @@ unsigned X86TTI::getArithmeticInstrCost(unsigned Opcode, Type *Ty,
     { ISD::SHL,  MVT::v8i16,  8*10 }, // Scalarized.
     { ISD::SHL,  MVT::v4i32,  2*5 }, // We optimized this using mul.
     { ISD::SHL,  MVT::v2i64,  2*10 }, // Scalarized.
+    { ISD::SHL,  MVT::v4i64,  4*10 }, // Scalarized. 
 
     { ISD::SRL,  MVT::v16i8,  16*10 }, // Scalarized.
     { ISD::SRL,  MVT::v8i16,  8*10 }, // Scalarized.
@@ -258,19 +423,34 @@ unsigned X86TTI::getArithmeticInstrCost(unsigned Opcode, Type *Ty,
     { ISD::SRA,  MVT::v8i16,  8*10 }, // Scalarized.
     { ISD::SRA,  MVT::v4i32,  4*10 }, // Scalarized.
     { ISD::SRA,  MVT::v2i64,  2*10 }, // Scalarized.
+
+    // It is not a good idea to vectorize division. We have to scalarize it and
+    // in the process we will often end up having to spilling regular
+    // registers. The overhead of division is going to dominate most kernels
+    // anyways so try hard to prevent vectorization of division - it is
+    // generally a bad idea. Assume somewhat arbitrarily that we have to be able
+    // to hide "20 cycles" for each lane.
+    { ISD::SDIV,  MVT::v16i8,  16*20 },
+    { ISD::SDIV,  MVT::v8i16,  8*20 },
+    { ISD::SDIV,  MVT::v4i32,  4*20 },
+    { ISD::SDIV,  MVT::v2i64,  2*20 },
+    { ISD::UDIV,  MVT::v16i8,  16*20 },
+    { ISD::UDIV,  MVT::v8i16,  8*20 },
+    { ISD::UDIV,  MVT::v4i32,  4*20 },
+    { ISD::UDIV,  MVT::v2i64,  2*20 },
   };
 
   if (ST->hasSSE2()) {
-    int Idx = CostTableLookup<MVT>(SSE2CostTable, array_lengthof(SSE2CostTable),
-                                   ISD, LT.second);
+    int Idx = CostTableLookup(SSE2CostTable, ISD, LT.second);
     if (Idx != -1)
       return LT.first * SSE2CostTable[Idx].Cost;
   }
 
-  static const CostTblEntry<MVT> AVX1CostTable[] = {
+  static const CostTblEntry<MVT::SimpleValueType> AVX1CostTable[] = {
     // We don't have to scalarize unsupported ops. We can issue two half-sized
     // operations and we only need to extract the upper YMM half.
     // Two ops + 1 extract + 1 insert = 4.
+    { ISD::MUL,     MVT::v16i16,   4 },
     { ISD::MUL,     MVT::v8i32,    4 },
     { ISD::SUB,     MVT::v8i32,    4 },
     { ISD::ADD,     MVT::v8i32,    4 },
@@ -286,21 +466,27 @@ unsigned X86TTI::getArithmeticInstrCost(unsigned Opcode, Type *Ty,
 
   // Look for AVX1 lowering tricks.
   if (ST->hasAVX() && !ST->hasAVX2()) {
-    int Idx = CostTableLookup<MVT>(AVX1CostTable, array_lengthof(AVX1CostTable),
-                                   ISD, LT.second);
+    EVT VT = LT.second;
+
+    // v16i16 and v8i32 shifts by non-uniform constants are lowered into a
+    // sequence of extract + two vector multiply + insert.
+    if (ISD == ISD::SHL && (VT == MVT::v8i32 || VT == MVT::v16i16) &&
+        Op2Info == TargetTransformInfo::OK_NonUniformConstantValue)
+      ISD = ISD::MUL;
+
+    int Idx = CostTableLookup(AVX1CostTable, ISD, VT);
     if (Idx != -1)
       return LT.first * AVX1CostTable[Idx].Cost;
   }
 
   // Custom lowering of vectors.
-  static const CostTblEntry<MVT> CustomLowered[] = {
+  static const CostTblEntry<MVT::SimpleValueType> CustomLowered[] = {
     // A v2i64/v4i64 and multiply is custom lowered as a series of long
     // multiplies(3), shifts(4) and adds(2).
     { ISD::MUL,     MVT::v2i64,    9 },
     { ISD::MUL,     MVT::v4i64,    9 },
   };
-  int Idx = CostTableLookup<MVT>(CustomLowered, array_lengthof(CustomLowered),
-                                 ISD, LT.second);
+  int Idx = CostTableLookup(CustomLowered, ISD, LT.second);
   if (Idx != -1)
     return LT.first * CustomLowered[Idx].Cost;
 
@@ -308,7 +494,7 @@ unsigned X86TTI::getArithmeticInstrCost(unsigned Opcode, Type *Ty,
   // 2x pmuludq, 2x shuffle.
   if (ISD == ISD::MUL && LT.second == MVT::v4i32 && ST->hasSSE2() &&
       !ST->hasSSE41())
-    return 6;
+    return LT.first * 6;
 
   // Fallback to the default implementation.
   return TargetTransformInfo::getArithmeticInstrCost(Opcode, Ty, Op1Info,
@@ -337,7 +523,8 @@ unsigned X86TTI::getCastInstrCost(unsigned Opcode, Type *Dst, Type *Src) const {
   std::pair<unsigned, MVT> LTSrc = TLI->getTypeLegalizationCost(Src);
   std::pair<unsigned, MVT> LTDest = TLI->getTypeLegalizationCost(Dst);
 
-  static const TypeConversionCostTblEntry<MVT> SSE2ConvTbl[] = {
+  static const TypeConversionCostTblEntry<MVT::SimpleValueType>
+  SSE2ConvTbl[] = {
     // These are somewhat magic numbers justified by looking at the output of
     // Intel's IACA, running some kernels and making sure when we take
     // legalization into account the throughput will be overestimated.
@@ -361,9 +548,8 @@ unsigned X86TTI::getCastInstrCost(unsigned Opcode, Type *Dst, Type *Src) const {
   };
 
   if (ST->hasSSE2() && !ST->hasAVX()) {
-    int Idx = ConvertCostTableLookup<MVT>(SSE2ConvTbl,
-                                          array_lengthof(SSE2ConvTbl),
-                                          ISD, LTDest.second, LTSrc.second);
+    int Idx =
+        ConvertCostTableLookup(SSE2ConvTbl, ISD, LTDest.second, LTSrc.second);
     if (Idx != -1)
       return LTSrc.first * SSE2ConvTbl[Idx].Cost;
   }
@@ -371,13 +557,63 @@ unsigned X86TTI::getCastInstrCost(unsigned Opcode, Type *Dst, Type *Src) const {
   EVT SrcTy = TLI->getValueType(Src);
   EVT DstTy = TLI->getValueType(Dst);
 
-  static const TypeConversionCostTblEntry<MVT> AVXConversionTbl[] = {
-    { ISD::SIGN_EXTEND, MVT::v8i32, MVT::v8i16, 1 },
-    { ISD::ZERO_EXTEND, MVT::v8i32, MVT::v8i16, 1 },
-    { ISD::SIGN_EXTEND, MVT::v4i64, MVT::v4i32, 1 },
-    { ISD::ZERO_EXTEND, MVT::v4i64, MVT::v4i32, 1 },
-    { ISD::TRUNCATE,    MVT::v4i32, MVT::v4i64, 1 },
-    { ISD::TRUNCATE,    MVT::v8i16, MVT::v8i32, 1 },
+  // The function getSimpleVT only handles simple value types.
+  if (!SrcTy.isSimple() || !DstTy.isSimple())
+    return TargetTransformInfo::getCastInstrCost(Opcode, Dst, Src);
+
+  static const TypeConversionCostTblEntry<MVT::SimpleValueType>
+  AVX2ConversionTbl[] = {
+    { ISD::SIGN_EXTEND, MVT::v16i16, MVT::v16i8,  1 },
+    { ISD::ZERO_EXTEND, MVT::v16i16, MVT::v16i8,  1 },
+    { ISD::SIGN_EXTEND, MVT::v8i32,  MVT::v8i1,   3 },
+    { ISD::ZERO_EXTEND, MVT::v8i32,  MVT::v8i1,   3 },
+    { ISD::SIGN_EXTEND, MVT::v8i32,  MVT::v8i8,   3 },
+    { ISD::ZERO_EXTEND, MVT::v8i32,  MVT::v8i8,   3 },
+    { ISD::SIGN_EXTEND, MVT::v8i32,  MVT::v8i16,  1 },
+    { ISD::ZERO_EXTEND, MVT::v8i32,  MVT::v8i16,  1 },
+    { ISD::SIGN_EXTEND, MVT::v4i64,  MVT::v4i1,   3 },
+    { ISD::ZERO_EXTEND, MVT::v4i64,  MVT::v4i1,   3 },
+    { ISD::SIGN_EXTEND, MVT::v4i64,  MVT::v4i8,   3 },
+    { ISD::ZERO_EXTEND, MVT::v4i64,  MVT::v4i8,   3 },
+    { ISD::SIGN_EXTEND, MVT::v4i64,  MVT::v4i16,  3 },
+    { ISD::ZERO_EXTEND, MVT::v4i64,  MVT::v4i16,  3 },
+    { ISD::SIGN_EXTEND, MVT::v4i64,  MVT::v4i32,  1 },
+    { ISD::ZERO_EXTEND, MVT::v4i64,  MVT::v4i32,  1 },
+
+    { ISD::TRUNCATE,    MVT::v4i8,   MVT::v4i64,  2 },
+    { ISD::TRUNCATE,    MVT::v4i16,  MVT::v4i64,  2 },
+    { ISD::TRUNCATE,    MVT::v4i32,  MVT::v4i64,  2 },
+    { ISD::TRUNCATE,    MVT::v8i8,   MVT::v8i32,  2 },
+    { ISD::TRUNCATE,    MVT::v8i16,  MVT::v8i32,  2 },
+    { ISD::TRUNCATE,    MVT::v8i32,  MVT::v8i64,  4 },
+  };
+
+  static const TypeConversionCostTblEntry<MVT::SimpleValueType>
+  AVXConversionTbl[] = {
+    { ISD::SIGN_EXTEND, MVT::v16i16, MVT::v16i8, 4 },
+    { ISD::ZERO_EXTEND, MVT::v16i16, MVT::v16i8, 4 },
+    { ISD::SIGN_EXTEND, MVT::v8i32,  MVT::v8i1,  7 },
+    { ISD::ZERO_EXTEND, MVT::v8i32,  MVT::v8i1,  4 },
+    { ISD::SIGN_EXTEND, MVT::v8i32,  MVT::v8i8,  7 },
+    { ISD::ZERO_EXTEND, MVT::v8i32,  MVT::v8i8,  4 },
+    { ISD::SIGN_EXTEND, MVT::v8i32,  MVT::v8i16, 4 },
+    { ISD::ZERO_EXTEND, MVT::v8i32,  MVT::v8i16, 4 },
+    { ISD::SIGN_EXTEND, MVT::v4i64,  MVT::v4i1,  6 },
+    { ISD::ZERO_EXTEND, MVT::v4i64,  MVT::v4i1,  4 },
+    { ISD::SIGN_EXTEND, MVT::v4i64,  MVT::v4i8,  6 },
+    { ISD::ZERO_EXTEND, MVT::v4i64,  MVT::v4i8,  4 },
+    { ISD::SIGN_EXTEND, MVT::v4i64,  MVT::v4i16, 6 },
+    { ISD::ZERO_EXTEND, MVT::v4i64,  MVT::v4i16, 3 },
+    { ISD::SIGN_EXTEND, MVT::v4i64,  MVT::v4i32, 4 },
+    { ISD::ZERO_EXTEND, MVT::v4i64,  MVT::v4i32, 4 },
+
+    { ISD::TRUNCATE,    MVT::v4i8,  MVT::v4i64,  4 },
+    { ISD::TRUNCATE,    MVT::v4i16, MVT::v4i64,  4 },
+    { ISD::TRUNCATE,    MVT::v4i32, MVT::v4i64,  4 },
+    { ISD::TRUNCATE,    MVT::v8i8,  MVT::v8i32,  4 },
+    { ISD::TRUNCATE,    MVT::v8i16, MVT::v8i32,  5 },
+    { ISD::TRUNCATE,    MVT::v16i8, MVT::v16i16, 4 },
+    { ISD::TRUNCATE,    MVT::v8i32, MVT::v8i64,  9 },
 
     { ISD::SINT_TO_FP,  MVT::v8f32, MVT::v8i1,  8 },
     { ISD::SINT_TO_FP,  MVT::v8f32, MVT::v8i8,  8 },
@@ -404,21 +640,35 @@ unsigned X86TTI::getCastInstrCost(unsigned Opcode, Type *Dst, Type *Src) const {
     { ISD::UINT_TO_FP,  MVT::v4f64, MVT::v4i8,  2 },
     { ISD::UINT_TO_FP,  MVT::v4f64, MVT::v4i16, 2 },
     { ISD::UINT_TO_FP,  MVT::v4f64, MVT::v4i32, 6 },
-
-    { ISD::FP_TO_SINT,  MVT::v8i8,  MVT::v8f32, 1 },
+    // The generic code to compute the scalar overhead is currently broken.
+    // Workaround this limitation by estimating the scalarization overhead
+    // here. We have roughly 10 instructions per scalar element.
+    // Multiply that by the vector width.
+    // FIXME: remove that when PR19268 is fixed.
+    { ISD::UINT_TO_FP,  MVT::v2f64, MVT::v2i64, 2*10 },
+    { ISD::UINT_TO_FP,  MVT::v4f64, MVT::v4i64, 4*10 },
+
+    { ISD::FP_TO_SINT,  MVT::v8i8,  MVT::v8f32, 7 },
     { ISD::FP_TO_SINT,  MVT::v4i8,  MVT::v4f32, 1 },
-    { ISD::ZERO_EXTEND, MVT::v8i32, MVT::v8i1,  6 },
-    { ISD::SIGN_EXTEND, MVT::v8i32, MVT::v8i1,  9 },
-    { ISD::SIGN_EXTEND, MVT::v4i64, MVT::v4i1,  8 },
-    { ISD::SIGN_EXTEND, MVT::v4i64, MVT::v4i8,  6 },
-    { ISD::SIGN_EXTEND, MVT::v4i64, MVT::v4i16, 6 },
-    { ISD::TRUNCATE,    MVT::v8i32, MVT::v8i64, 3 },
+    // This node is expanded into scalarized operations but BasicTTI is overly
+    // optimistic estimating its cost.  It computes 3 per element (one
+    // vector-extract, one scalar conversion and one vector-insert).  The
+    // problem is that the inserts form a read-modify-write chain so latency
+    // should be factored in too.  Inflating the cost per element by 1.
+    { ISD::FP_TO_UINT,  MVT::v8i32, MVT::v8f32, 8*4 },
+    { ISD::FP_TO_UINT,  MVT::v4i32, MVT::v4f64, 4*4 },
   };
 
+  if (ST->hasAVX2()) {
+    int Idx = ConvertCostTableLookup(AVX2ConversionTbl, ISD,
+                                     DstTy.getSimpleVT(), SrcTy.getSimpleVT());
+    if (Idx != -1)
+      return AVX2ConversionTbl[Idx].Cost;
+  }
+
   if (ST->hasAVX()) {
-    int Idx = ConvertCostTableLookup<MVT>(AVXConversionTbl,
-                                 array_lengthof(AVXConversionTbl),
-                                 ISD, DstTy.getSimpleVT(), SrcTy.getSimpleVT());
+    int Idx = ConvertCostTableLookup(AVXConversionTbl, ISD, DstTy.getSimpleVT(),
+                                     SrcTy.getSimpleVT());
     if (Idx != -1)
       return AVXConversionTbl[Idx].Cost;
   }
@@ -436,7 +686,7 @@ unsigned X86TTI::getCmpSelInstrCost(unsigned Opcode, Type *ValTy,
   int ISD = TLI->InstructionOpcodeToISD(Opcode);
   assert(ISD && "Invalid opcode");
 
-  static const CostTblEntry<MVT> SSE42CostTbl[] = {
+  static const CostTblEntry<MVT::SimpleValueType> SSE42CostTbl[] = {
     { ISD::SETCC,   MVT::v2f64,   1 },
     { ISD::SETCC,   MVT::v4f32,   1 },
     { ISD::SETCC,   MVT::v2i64,   1 },
@@ -445,7 +695,7 @@ unsigned X86TTI::getCmpSelInstrCost(unsigned Opcode, Type *ValTy,
     { ISD::SETCC,   MVT::v16i8,   1 },
   };
 
-  static const CostTblEntry<MVT> AVX1CostTbl[] = {
+  static const CostTblEntry<MVT::SimpleValueType> AVX1CostTbl[] = {
     { ISD::SETCC,   MVT::v4f64,   1 },
     { ISD::SETCC,   MVT::v8f32,   1 },
     // AVX1 does not support 8-wide integer compare.
@@ -455,7 +705,7 @@ unsigned X86TTI::getCmpSelInstrCost(unsigned Opcode, Type *ValTy,
     { ISD::SETCC,   MVT::v32i8,   4 },
   };
 
-  static const CostTblEntry<MVT> AVX2CostTbl[] = {
+  static const CostTblEntry<MVT::SimpleValueType> AVX2CostTbl[] = {
     { ISD::SETCC,   MVT::v4i64,   1 },
     { ISD::SETCC,   MVT::v8i32,   1 },
     { ISD::SETCC,   MVT::v16i16,  1 },
@@ -463,19 +713,19 @@ unsigned X86TTI::getCmpSelInstrCost(unsigned Opcode, Type *ValTy,
   };
 
   if (ST->hasAVX2()) {
-    int Idx = CostTableLookup<MVT>(AVX2CostTbl, array_lengthof(AVX2CostTbl), ISD, MTy);
+    int Idx = CostTableLookup(AVX2CostTbl, ISD, MTy);
     if (Idx != -1)
       return LT.first * AVX2CostTbl[Idx].Cost;
   }
 
   if (ST->hasAVX()) {
-    int Idx = CostTableLookup<MVT>(AVX1CostTbl, array_lengthof(AVX1CostTbl), ISD, MTy);
+    int Idx = CostTableLookup(AVX1CostTbl, ISD, MTy);
     if (Idx != -1)
       return LT.first * AVX1CostTbl[Idx].Cost;
   }
 
   if (ST->hasSSE42()) {
-    int Idx = CostTableLookup<MVT>(SSE42CostTbl, array_lengthof(SSE42CostTbl), ISD, MTy);
+    int Idx = CostTableLookup(SSE42CostTbl, ISD, MTy);
     if (Idx != -1)
       return LT.first * SSE42CostTbl[Idx].Cost;
   }
@@ -507,8 +757,51 @@ unsigned X86TTI::getVectorInstrCost(unsigned Opcode, Type *Val,
   return TargetTransformInfo::getVectorInstrCost(Opcode, Val, Index);
 }
 
+unsigned X86TTI::getScalarizationOverhead(Type *Ty, bool Insert,
+                                            bool Extract) const {
+  assert (Ty->isVectorTy() && "Can only scalarize vectors");
+  unsigned Cost = 0;
+
+  for (int i = 0, e = Ty->getVectorNumElements(); i < e; ++i) {
+    if (Insert)
+      Cost += TopTTI->getVectorInstrCost(Instruction::InsertElement, Ty, i);
+    if (Extract)
+      Cost += TopTTI->getVectorInstrCost(Instruction::ExtractElement, Ty, i);
+  }
+
+  return Cost;
+}
+
 unsigned X86TTI::getMemoryOpCost(unsigned Opcode, Type *Src, unsigned Alignment,
                                  unsigned AddressSpace) const {
+  // Handle non-power-of-two vectors such as <3 x float>
+  if (VectorType *VTy = dyn_cast<VectorType>(Src)) {
+    unsigned NumElem = VTy->getVectorNumElements();
+
+    // Handle a few common cases:
+    // <3 x float>
+    if (NumElem == 3 && VTy->getScalarSizeInBits() == 32)
+      // Cost = 64 bit store + extract + 32 bit store.
+      return 3;
+
+    // <3 x double>
+    if (NumElem == 3 && VTy->getScalarSizeInBits() == 64)
+      // Cost = 128 bit store + unpack + 64 bit store.
+      return 3;
+
+    // Assume that all other non-power-of-two numbers are scalarized.
+    if (!isPowerOf2_32(NumElem)) {
+      unsigned Cost = TargetTransformInfo::getMemoryOpCost(Opcode,
+                                                           VTy->getScalarType(),
+                                                           Alignment,
+                                                           AddressSpace);
+      unsigned SplitCost = getScalarizationOverhead(Src,
+                                                    Opcode == Instruction::Load,
+                                                    Opcode==Instruction::Store);
+      return NumElem * Cost + SplitCost;
+    }
+  }
+
   // Legalize the type.
   std::pair<unsigned, MVT> LT = TLI->getTypeLegalizationCost(Src);
   assert((Opcode == Instruction::Load || Opcode == Instruction::Store) &&
@@ -524,3 +817,203 @@ unsigned X86TTI::getMemoryOpCost(unsigned Opcode, Type *Src, unsigned Alignment,
 
   return Cost;
 }
+
+unsigned X86TTI::getAddressComputationCost(Type *Ty, bool IsComplex) const {
+  // Address computations in vectorized code with non-consecutive addresses will
+  // likely result in more instructions compared to scalar code where the
+  // computation can more often be merged into the index mode. The resulting
+  // extra micro-ops can significantly decrease throughput.
+  unsigned NumVectorInstToHideOverhead = 10;
+
+  if (Ty->isVectorTy() && IsComplex)
+    return NumVectorInstToHideOverhead;
+
+  return TargetTransformInfo::getAddressComputationCost(Ty, IsComplex);
+}
+
+unsigned X86TTI::getReductionCost(unsigned Opcode, Type *ValTy,
+                                  bool IsPairwise) const {
+  
+  std::pair<unsigned, MVT> LT = TLI->getTypeLegalizationCost(ValTy);
+  
+  MVT MTy = LT.second;
+  
+  int ISD = TLI->InstructionOpcodeToISD(Opcode);
+  assert(ISD && "Invalid opcode");
+  // We use the Intel Architecture Code Analyzer(IACA) to measure the throughput 
+  // and make it as the cost. 
+  static const CostTblEntry<MVT::SimpleValueType> SSE42CostTblPairWise[] = {
+    { ISD::FADD,  MVT::v2f64,   2 },
+    { ISD::FADD,  MVT::v4f32,   4 },
+    { ISD::ADD,   MVT::v2i64,   2 },      // The data reported by the IACA tool is "1.6".
+    { ISD::ADD,   MVT::v4i32,   3 },      // The data reported by the IACA tool is "3.5".
+    { ISD::ADD,   MVT::v8i16,   5 },
+  };
+  static const CostTblEntry<MVT::SimpleValueType> AVX1CostTblPairWise[] = {
+    { ISD::FADD,  MVT::v4f32,   4 },
+    { ISD::FADD,  MVT::v4f64,   5 },
+    { ISD::FADD,  MVT::v8f32,   7 },
+    { ISD::ADD,   MVT::v2i64,   1 },      // The data reported by the IACA tool is "1.5".
+    { ISD::ADD,   MVT::v4i32,   3 },      // The data reported by the IACA tool is "3.5".
+    { ISD::ADD,   MVT::v4i64,   5 },      // The data reported by the IACA tool is "4.8".
+    { ISD::ADD,   MVT::v8i16,   5 },
+    { ISD::ADD,   MVT::v8i32,   5 },
+  };
+
+  static const CostTblEntry<MVT::SimpleValueType> SSE42CostTblNoPairWise[] = {
+    { ISD::FADD,  MVT::v2f64,   2 },
+    { ISD::FADD,  MVT::v4f32,   4 },
+    { ISD::ADD,   MVT::v2i64,   2 },      // The data reported by the IACA tool is "1.6".
+    { ISD::ADD,   MVT::v4i32,   3 },      // The data reported by the IACA tool is "3.3".
+    { ISD::ADD,   MVT::v8i16,   4 },      // The data reported by the IACA tool is "4.3".
+  };
+  
+  static const CostTblEntry<MVT::SimpleValueType> AVX1CostTblNoPairWise[] = {
+    { ISD::FADD,  MVT::v4f32,   3 },
+    { ISD::FADD,  MVT::v4f64,   3 },
+    { ISD::FADD,  MVT::v8f32,   4 },
+    { ISD::ADD,   MVT::v2i64,   1 },      // The data reported by the IACA tool is "1.5".
+    { ISD::ADD,   MVT::v4i32,   3 },      // The data reported by the IACA tool is "2.8".
+    { ISD::ADD,   MVT::v4i64,   3 },
+    { ISD::ADD,   MVT::v8i16,   4 },
+    { ISD::ADD,   MVT::v8i32,   5 },
+  };
+  
+  if (IsPairwise) {
+    if (ST->hasAVX()) {
+      int Idx = CostTableLookup(AVX1CostTblPairWise, ISD, MTy);
+      if (Idx != -1)
+        return LT.first * AVX1CostTblPairWise[Idx].Cost;
+    }
+  
+    if (ST->hasSSE42()) {
+      int Idx = CostTableLookup(SSE42CostTblPairWise, ISD, MTy);
+      if (Idx != -1)
+        return LT.first * SSE42CostTblPairWise[Idx].Cost;
+    }
+  } else {
+    if (ST->hasAVX()) {
+      int Idx = CostTableLookup(AVX1CostTblNoPairWise, ISD, MTy);
+      if (Idx != -1)
+        return LT.first * AVX1CostTblNoPairWise[Idx].Cost;
+    }
+    
+    if (ST->hasSSE42()) {
+      int Idx = CostTableLookup(SSE42CostTblNoPairWise, ISD, MTy);
+      if (Idx != -1)
+        return LT.first * SSE42CostTblNoPairWise[Idx].Cost;
+    }
+  }
+
+  return TargetTransformInfo::getReductionCost(Opcode, ValTy, IsPairwise);
+}
+
+unsigned X86TTI::getIntImmCost(const APInt &Imm, Type *Ty) const {
+  assert(Ty->isIntegerTy());
+
+  unsigned BitSize = Ty->getPrimitiveSizeInBits();
+  if (BitSize == 0)
+    return ~0U;
+
+  if (Imm == 0)
+    return TCC_Free;
+
+  if (Imm.getBitWidth() <= 64 &&
+      (isInt<32>(Imm.getSExtValue()) || isUInt<32>(Imm.getZExtValue())))
+    return TCC_Basic;
+  else
+    return 2 * TCC_Basic;
+}
+
+unsigned X86TTI::getIntImmCost(unsigned Opcode, unsigned Idx, const APInt &Imm,
+                               Type *Ty) const {
+  assert(Ty->isIntegerTy());
+
+  unsigned BitSize = Ty->getPrimitiveSizeInBits();
+  if (BitSize == 0)
+    return ~0U;
+
+  unsigned ImmIdx = ~0U;
+  switch (Opcode) {
+  default: return TCC_Free;
+  case Instruction::GetElementPtr:
+    // Always hoist the base address of a GetElementPtr. This prevents the
+    // creation of new constants for every base constant that gets constant
+    // folded with the offset.
+    if (Idx == 0)
+      return 2 * TCC_Basic;
+    return TCC_Free;
+  case Instruction::Store:
+    ImmIdx = 0;
+    break;
+  case Instruction::Add:
+  case Instruction::Sub:
+  case Instruction::Mul:
+  case Instruction::UDiv:
+  case Instruction::SDiv:
+  case Instruction::URem:
+  case Instruction::SRem:
+  case Instruction::Shl:
+  case Instruction::LShr:
+  case Instruction::AShr:
+  case Instruction::And:
+  case Instruction::Or:
+  case Instruction::Xor:
+  case Instruction::ICmp:
+    ImmIdx = 1;
+    break;
+  case Instruction::Trunc:
+  case Instruction::ZExt:
+  case Instruction::SExt:
+  case Instruction::IntToPtr:
+  case Instruction::PtrToInt:
+  case Instruction::BitCast:
+  case Instruction::PHI:
+  case Instruction::Call:
+  case Instruction::Select:
+  case Instruction::Ret:
+  case Instruction::Load:
+    break;
+  }
+
+  if ((Idx == ImmIdx) &&
+      Imm.getBitWidth() <= 64 && isInt<32>(Imm.getSExtValue()))
+    return TCC_Free;
+
+  return X86TTI::getIntImmCost(Imm, Ty);
+}
+
+unsigned X86TTI::getIntImmCost(Intrinsic::ID IID, unsigned Idx,
+                               const APInt &Imm, Type *Ty) const {
+  assert(Ty->isIntegerTy());
+
+  unsigned BitSize = Ty->getPrimitiveSizeInBits();
+  if (BitSize == 0)
+    return ~0U;
+
+  switch (IID) {
+  default: return TCC_Free;
+  case Intrinsic::sadd_with_overflow:
+  case Intrinsic::uadd_with_overflow:
+  case Intrinsic::ssub_with_overflow:
+  case Intrinsic::usub_with_overflow:
+  case Intrinsic::smul_with_overflow:
+  case Intrinsic::umul_with_overflow:
+    if ((Idx == 1) && Imm.getBitWidth() <= 64 && isInt<32>(Imm.getSExtValue()))
+      return TCC_Free;
+    break;
+  case Intrinsic::experimental_stackmap:
+    if ((Idx < 2) || (Imm.getBitWidth() <= 64 && isInt<64>(Imm.getSExtValue())))
+      return TCC_Free;
+    break;
+  case Intrinsic::experimental_patchpoint_void:
+  case Intrinsic::experimental_patchpoint_i64:
+    if ((Idx < 4) || (Imm.getBitWidth() <= 64 && isInt<64>(Imm.getSExtValue())))
+      return TCC_Free;
+    break;
+  }
+  return X86TTI::getIntImmCost(Imm, Ty);
+}