i965: split EU defines to brw_eu_defines.h
[mesa.git] / src / mesa / drivers / dri / i965 / brw_fs_reg_allocate.cpp
index eba2fdd0816fdd8d05c1376701a9d38e8a037097..5c6f3d490f01185e94f1aafd9ce39c17c2e89708 100644 (file)
  *
  */
 
+#include "brw_eu.h"
 #include "brw_fs.h"
 #include "brw_cfg.h"
-#include "glsl/glsl_types.h"
-#include "glsl/ir_optimization.h"
+#include "util/register_allocate.h"
+
+using namespace brw;
 
 static void
-assign_reg(int *reg_hw_locations, fs_reg *reg)
+assign_reg(unsigned *reg_hw_locations, fs_reg *reg)
 {
-   if (reg->file == GRF) {
-      assert(reg->reg_offset >= 0);
-      reg->reg = reg_hw_locations[reg->reg] + reg->reg_offset;
-      reg->reg_offset = 0;
+   if (reg->file == VGRF) {
+      reg->nr = reg_hw_locations[reg->nr] + reg->offset / REG_SIZE;
+      reg->offset %= REG_SIZE;
    }
 }
 
 void
 fs_visitor::assign_regs_trivial()
 {
-   int hw_reg_mapping[this->virtual_grf_count + 1];
-   int i;
+   unsigned hw_reg_mapping[this->alloc.count + 1];
+   unsigned i;
    int reg_width = dispatch_width / 8;
 
    /* Note that compressed instructions require alignment to 2 registers. */
    hw_reg_mapping[0] = ALIGN(this->first_non_payload_grf, reg_width);
-   for (i = 1; i <= this->virtual_grf_count; i++) {
+   for (i = 1; i <= this->alloc.count; i++) {
       hw_reg_mapping[i] = (hw_reg_mapping[i - 1] +
-                          this->virtual_grf_sizes[i - 1]);
+                          this->alloc.sizes[i - 1]);
    }
-   this->grf_used = hw_reg_mapping[this->virtual_grf_count];
+   this->grf_used = hw_reg_mapping[this->alloc.count];
 
    foreach_block_and_inst(block, fs_inst, inst, cfg) {
       assign_reg(hw_reg_mapping, &inst->dst);
@@ -66,17 +67,26 @@ fs_visitor::assign_regs_trivial()
       fail("Ran out of regs on trivial allocator (%d/%d)\n",
           this->grf_used, max_grf);
    } else {
-      this->virtual_grf_count = this->grf_used;
+      this->alloc.count = this->grf_used;
    }
 
 }
 
 static void
-brw_alloc_reg_set(struct intel_screen *screen, int reg_width)
+brw_alloc_reg_set(struct brw_compiler *compiler, int dispatch_width)
 {
-   const struct brw_device_info *devinfo = screen->devinfo;
+   const struct gen_device_info *devinfo = compiler->devinfo;
    int base_reg_count = BRW_MAX_GRF;
-   int index = reg_width - 1;
+   const int index = _mesa_logbase2(dispatch_width / 8);
+
+   if (dispatch_width > 8 && devinfo->gen >= 7) {
+      /* For IVB+, we don't need the PLN hacks or the even-reg alignment in
+       * SIMD16.  Therefore, we can use the exact same register sets for
+       * SIMD16 as we do for SIMD8 and we don't need to recalculate them.
+       */
+      compiler->fs_reg_sets[index] = compiler->fs_reg_sets[0];
+      return;
+   }
 
    /* The registers used to make up almost all values handled in the compiler
     * are a scalar value occupying a single register (or 2 registers in the
@@ -92,35 +102,20 @@ brw_alloc_reg_set(struct intel_screen *screen, int reg_width)
     * Additionally, on gen5 we need aligned pairs of registers for the PLN
     * instruction, and on gen4 we need 8 contiguous regs for workaround simd16
     * texturing.
-    *
-    * So we have a need for classes for 1, 2, 4, and 8 registers currently,
-    * and we add in '3' to make indexing the array easier for the common case
-    * (since we'll probably want it for texturing later).
-    *
-    * And, on gen7 and newer, we do texturing SEND messages from GRFs, which
-    * means that we may need any size up to the sampler message size limit (11
-    * regs).
     */
-   int class_count;
+   const int class_count = MAX_VGRF_SIZE;
    int class_sizes[MAX_VGRF_SIZE];
+   for (unsigned i = 0; i < MAX_VGRF_SIZE; i++)
+      class_sizes[i] = i + 1;
 
-   if (devinfo->gen >= 7) {
-      for (class_count = 0; class_count < MAX_VGRF_SIZE; class_count++)
-         class_sizes[class_count] = class_count + 1;
-   } else {
-      for (class_count = 0; class_count < 4; class_count++)
-         class_sizes[class_count] = class_count + 1;
-      class_sizes[class_count++] = 8;
-   }
-
-   memset(screen->wm_reg_sets[index].class_to_ra_reg_range, 0,
-          sizeof(screen->wm_reg_sets[index].class_to_ra_reg_range));
-   int *class_to_ra_reg_range = screen->wm_reg_sets[index].class_to_ra_reg_range;
+   memset(compiler->fs_reg_sets[index].class_to_ra_reg_range, 0,
+          sizeof(compiler->fs_reg_sets[index].class_to_ra_reg_range));
+   int *class_to_ra_reg_range = compiler->fs_reg_sets[index].class_to_ra_reg_range;
 
    /* Compute the total number of registers across all classes. */
    int ra_reg_count = 0;
    for (int i = 0; i < class_count; i++) {
-      if (devinfo->gen <= 5 && reg_width == 2) {
+      if (devinfo->gen <= 5 && dispatch_width >= 16) {
          /* From the G45 PRM:
           *
           * In order to reduce the hardware complexity, the following
@@ -145,16 +140,16 @@ brw_alloc_reg_set(struct intel_screen *screen, int reg_width)
          class_to_ra_reg_range[i] = class_to_ra_reg_range[i-1];
    }
 
-   uint8_t *ra_reg_to_grf = ralloc_array(screen, uint8_t, ra_reg_count);
-   struct ra_regs *regs = ra_alloc_reg_set(screen, ra_reg_count);
+   uint8_t *ra_reg_to_grf = ralloc_array(compiler, uint8_t, ra_reg_count);
+   struct ra_regs *regs = ra_alloc_reg_set(compiler, ra_reg_count, false);
    if (devinfo->gen >= 6)
       ra_set_allocate_round_robin(regs);
-   int *classes = ralloc_array(screen, int, class_count);
+   int *classes = ralloc_array(compiler, int, class_count);
    int aligned_pairs_class = -1;
 
    /* Allocate space for q values.  We allocate class_count + 1 because we
     * want to leave room for the aligned pairs class if we have it. */
-   unsigned int **q_values = ralloc_array(screen, unsigned int *,
+   unsigned int **q_values = ralloc_array(compiler, unsigned int *,
                                           class_count + 1);
    for (int i = 0; i < class_count + 1; ++i)
       q_values[i] = ralloc_array(q_values, unsigned int, class_count + 1);
@@ -167,7 +162,7 @@ brw_alloc_reg_set(struct intel_screen *screen, int reg_width)
    int pairs_reg_count = 0;
    for (int i = 0; i < class_count; i++) {
       int class_reg_count;
-      if (devinfo->gen <= 5 && reg_width == 2) {
+      if (devinfo->gen <= 5 && dispatch_width >= 16) {
          class_reg_count = (base_reg_count - (class_sizes[i] - 1)) / 2;
 
          /* See comment below.  The only difference here is that we are
@@ -213,7 +208,7 @@ brw_alloc_reg_set(struct intel_screen *screen, int reg_width)
          pairs_reg_count = class_reg_count;
       }
 
-      if (devinfo->gen <= 5 && reg_width == 2) {
+      if (devinfo->gen <= 5 && dispatch_width >= 16) {
          for (int j = 0; j < class_reg_count; j++) {
             ra_class_add_reg(regs, classes[i], reg);
 
@@ -222,7 +217,7 @@ brw_alloc_reg_set(struct intel_screen *screen, int reg_width)
             for (int base_reg = j;
                  base_reg < j + (class_sizes[i] + 1) / 2;
                  base_reg++) {
-               ra_add_transitive_reg_conflict(regs, base_reg, reg);
+               ra_add_reg_conflict(regs, base_reg, reg);
             }
 
             reg++;
@@ -236,7 +231,7 @@ brw_alloc_reg_set(struct intel_screen *screen, int reg_width)
             for (int base_reg = j;
                  base_reg < j + class_sizes[i];
                  base_reg++) {
-               ra_add_transitive_reg_conflict(regs, base_reg, reg);
+               ra_add_reg_conflict(regs, base_reg, reg);
             }
 
             reg++;
@@ -245,10 +240,16 @@ brw_alloc_reg_set(struct intel_screen *screen, int reg_width)
    }
    assert(reg == ra_reg_count);
 
-   /* Add a special class for aligned pairs, which we'll put delta_x/y
-    * in on gen5 so that we can do PLN.
+   /* Applying transitivity to all of the base registers gives us the
+    * appropreate register conflict relationships everywhere.
+    */
+   for (int reg = 0; reg < base_reg_count; reg++)
+      ra_make_reg_conflicts_transitive(regs, reg);
+
+   /* Add a special class for aligned pairs, which we'll put delta_xy
+    * in on Gen <= 6 so that we can do PLN.
     */
-   if (devinfo->has_pln && reg_width == 1 && devinfo->gen < 6) {
+   if (devinfo->has_pln && dispatch_width == 8 && devinfo->gen <= 6) {
       aligned_pairs_class = ra_alloc_reg_class(regs);
 
       for (int i = 0; i < pairs_reg_count; i++) {
@@ -274,20 +275,21 @@ brw_alloc_reg_set(struct intel_screen *screen, int reg_width)
 
    ralloc_free(q_values);
 
-   screen->wm_reg_sets[index].regs = regs;
-   for (unsigned i = 0; i < ARRAY_SIZE(screen->wm_reg_sets[index].classes); i++)
-      screen->wm_reg_sets[index].classes[i] = -1;
+   compiler->fs_reg_sets[index].regs = regs;
+   for (unsigned i = 0; i < ARRAY_SIZE(compiler->fs_reg_sets[index].classes); i++)
+      compiler->fs_reg_sets[index].classes[i] = -1;
    for (int i = 0; i < class_count; i++)
-      screen->wm_reg_sets[index].classes[class_sizes[i] - 1] = classes[i];
-   screen->wm_reg_sets[index].ra_reg_to_grf = ra_reg_to_grf;
-   screen->wm_reg_sets[index].aligned_pairs_class = aligned_pairs_class;
+      compiler->fs_reg_sets[index].classes[class_sizes[i] - 1] = classes[i];
+   compiler->fs_reg_sets[index].ra_reg_to_grf = ra_reg_to_grf;
+   compiler->fs_reg_sets[index].aligned_pairs_class = aligned_pairs_class;
 }
 
 void
-brw_fs_alloc_reg_sets(struct intel_screen *screen)
+brw_fs_alloc_reg_sets(struct brw_compiler *compiler)
 {
-   brw_alloc_reg_set(screen, 1);
-   brw_alloc_reg_set(screen, 2);
+   brw_alloc_reg_set(compiler, 8);
+   brw_alloc_reg_set(compiler, 16);
+   brw_alloc_reg_set(compiler, 32);
 }
 
 static int
@@ -314,33 +316,15 @@ count_to_loop_end(const bblock_t *block)
    unreachable("not reached");
 }
 
-/**
- * Sets up interference between thread payload registers and the virtual GRFs
- * to be allocated for program temporaries.
- *
- * We want to be able to reallocate the payload for our virtual GRFs, notably
- * because the setup coefficients for a full set of 16 FS inputs takes up 8 of
- * our 128 registers.
- *
- * The layout of the payload registers is:
- *
- * 0..payload.num_regs-1: fixed function setup (including bary coordinates).
- * payload.num_regs..payload.num_regs+curb_read_lengh-1: uniform data
- * payload.num_regs+curb_read_lengh..first_non_payload_grf-1: setup coefficients.
- *
- * And we have payload_node_count nodes covering these registers in order
- * (note that in SIMD16, a node is two registers).
- */
-void
-fs_visitor::setup_payload_interference(struct ra_graph *g,
-                                       int payload_node_count,
-                                       int first_payload_node)
+void fs_visitor::calculate_payload_ranges(int payload_node_count,
+                                          int *payload_last_use_ip)
 {
    int loop_depth = 0;
    int loop_end_ip = 0;
 
-   int payload_last_use_ip[payload_node_count];
-   memset(payload_last_use_ip, 0, sizeof(payload_last_use_ip));
+   for (int i = 0; i < payload_node_count; i++)
+      payload_last_use_ip[i] = -1;
+
    int ip = 0;
    foreach_block_and_inst(block, fs_inst, inst, cfg) {
       switch (inst->opcode) {
@@ -368,67 +352,82 @@ fs_visitor::setup_payload_interference(struct ra_graph *g,
       else
          use_ip = ip;
 
-      /* Note that UNIFORM args have been turned into FIXED_HW_REG by
+      /* Note that UNIFORM args have been turned into FIXED_GRF by
        * assign_curbe_setup(), and interpolation uses fixed hardware regs from
        * the start (see interp_reg()).
        */
       for (int i = 0; i < inst->sources; i++) {
-         if (inst->src[i].file == HW_REG &&
-             inst->src[i].fixed_hw_reg.file == BRW_GENERAL_REGISTER_FILE) {
-            int node_nr = inst->src[i].fixed_hw_reg.nr;
+         if (inst->src[i].file == FIXED_GRF) {
+            int node_nr = inst->src[i].nr;
             if (node_nr >= payload_node_count)
                continue;
 
-            payload_last_use_ip[node_nr] = use_ip;
+            for (unsigned j = 0; j < regs_read(inst, i); j++) {
+               payload_last_use_ip[node_nr + j] = use_ip;
+               assert(node_nr + j < unsigned(payload_node_count));
+            }
          }
       }
 
       /* Special case instructions which have extra implied registers used. */
       switch (inst->opcode) {
-      case SHADER_OPCODE_URB_WRITE_SIMD8:
-      case FS_OPCODE_FB_WRITE:
-         /* We could omit this for the !inst->header_present case, except that
-          * the simulator apparently incorrectly reads from g0/g1 instead of
-          * sideband.  It also really freaks out driver developers to see g0
-          * used in unusual places, so just always reserve it.
-          */
+      case CS_OPCODE_CS_TERMINATE:
          payload_last_use_ip[0] = use_ip;
-         payload_last_use_ip[1] = use_ip;
-         break;
-
-      case FS_OPCODE_LINTERP:
-         /* On gen6+ in SIMD16, there are 4 adjacent registers used by
-          * PLN's sourcing of the deltas, while we list only the first one
-          * in the arguments.  Pre-gen6, the deltas are computed in normal
-          * VGRFs.
-          */
-         if (brw->gen >= 6) {
-            int delta_x_arg = 0;
-            if (inst->src[delta_x_arg].file == HW_REG &&
-                inst->src[delta_x_arg].fixed_hw_reg.file ==
-                BRW_GENERAL_REGISTER_FILE) {
-               for (int i = 1; i < 4; ++i) {
-                  int node = inst->src[delta_x_arg].fixed_hw_reg.nr + i;
-                  assert(node < payload_node_count);
-                  payload_last_use_ip[node] = use_ip;
-               }
-            }
-         }
          break;
 
       default:
+         if (inst->eot) {
+            /* We could omit this for the !inst->header_present case, except
+             * that the simulator apparently incorrectly reads from g0/g1
+             * instead of sideband.  It also really freaks out driver
+             * developers to see g0 used in unusual places, so just always
+             * reserve it.
+             */
+            payload_last_use_ip[0] = use_ip;
+            payload_last_use_ip[1] = use_ip;
+         }
          break;
       }
 
       ip++;
    }
+}
+
+
+/**
+ * Sets up interference between thread payload registers and the virtual GRFs
+ * to be allocated for program temporaries.
+ *
+ * We want to be able to reallocate the payload for our virtual GRFs, notably
+ * because the setup coefficients for a full set of 16 FS inputs takes up 8 of
+ * our 128 registers.
+ *
+ * The layout of the payload registers is:
+ *
+ * 0..payload.num_regs-1: fixed function setup (including bary coordinates).
+ * payload.num_regs..payload.num_regs+curb_read_lengh-1: uniform data
+ * payload.num_regs+curb_read_lengh..first_non_payload_grf-1: setup coefficients.
+ *
+ * And we have payload_node_count nodes covering these registers in order
+ * (note that in SIMD16, a node is two registers).
+ */
+void
+fs_visitor::setup_payload_interference(struct ra_graph *g,
+                                       int payload_node_count,
+                                       int first_payload_node)
+{
+   int payload_last_use_ip[payload_node_count];
+   calculate_payload_ranges(payload_node_count, payload_last_use_ip);
 
    for (int i = 0; i < payload_node_count; i++) {
+      if (payload_last_use_ip[i] == -1)
+         continue;
+
       /* Mark the payload node as interfering with any virtual grf that is
        * live between the start of the program and our last use of the payload
        * node.
        */
-      for (int j = 0; j < this->virtual_grf_count; j++) {
+      for (unsigned j = 0; j < this->alloc.count; j++) {
          /* Note that we use a <= comparison, unlike virtual_grf_interferes(),
           * in order to not have to worry about the uniform issue described in
           * calculate_live_intervals().
@@ -445,7 +444,7 @@ fs_visitor::setup_payload_interference(struct ra_graph *g,
        * The alternative would be to have per-physical-register classes, which
        * would just be silly.
        */
-      if (brw->intelScreen->devinfo->gen <= 5 && dispatch_width == 16) {
+      if (devinfo->gen <= 5 && dispatch_width >= 16) {
          /* We have to divide by 2 here because we only have even numbered
           * registers.  Some of the payload registers will be odd, but
           * that's ok because their physical register numbers have already
@@ -466,19 +465,19 @@ fs_visitor::setup_payload_interference(struct ra_graph *g,
  * see if we can actually use MRFs to do spills without overwriting normal MRF
  * contents.
  */
-void
-fs_visitor::get_used_mrfs(bool *mrf_used)
+static void
+get_used_mrfs(fs_visitor *v, bool *mrf_used)
 {
-   int reg_width = dispatch_width / 8;
+   int reg_width = v->dispatch_width / 8;
 
-   memset(mrf_used, 0, BRW_MAX_MRF * sizeof(bool));
+   memset(mrf_used, 0, BRW_MAX_MRF(v->devinfo->gen) * sizeof(bool));
 
-   foreach_block_and_inst(block, fs_inst, inst, cfg) {
+   foreach_block_and_inst(block, fs_inst, inst, v->cfg) {
       if (inst->dst.file == MRF) {
-         int reg = inst->dst.reg & ~BRW_MRF_COMPR4;
+         int reg = inst->dst.nr & ~BRW_MRF_COMPR4;
          mrf_used[reg] = true;
          if (reg_width == 2) {
-            if (inst->dst.reg & BRW_MRF_COMPR4) {
+            if (inst->dst.nr & BRW_MRF_COMPR4) {
                mrf_used[reg + 4] = true;
             } else {
                mrf_used[reg + 1] = true;
@@ -487,7 +486,7 @@ fs_visitor::get_used_mrfs(bool *mrf_used)
       }
 
       if (inst->mlen > 0) {
-        for (int i = 0; i < implied_mrf_writes(inst); i++) {
+        for (int i = 0; i < v->implied_mrf_writes(inst); i++) {
             mrf_used[inst->base_mrf + i] = true;
          }
       }
@@ -498,13 +497,15 @@ fs_visitor::get_used_mrfs(bool *mrf_used)
  * Sets interference between virtual GRFs and usage of the high GRFs for SEND
  * messages (treated as MRFs in code generation).
  */
-void
-fs_visitor::setup_mrf_hack_interference(struct ra_graph *g, int first_mrf_node)
+static void
+setup_mrf_hack_interference(fs_visitor *v, struct ra_graph *g,
+                            int first_mrf_node, int *first_used_mrf)
 {
-   bool mrf_used[BRW_MAX_MRF];
-   get_used_mrfs(mrf_used);
+   bool mrf_used[BRW_MAX_MRF(v->devinfo->gen)];
+   get_used_mrfs(v, mrf_used);
 
-   for (int i = 0; i < BRW_MAX_MRF; i++) {
+   *first_used_mrf = BRW_MAX_MRF(v->devinfo->gen);
+   for (int i = 0; i < BRW_MAX_MRF(v->devinfo->gen); i++) {
       /* Mark each MRF reg node as being allocated to its physical register.
        *
        * The alternative would be to have per-physical-register classes, which
@@ -516,30 +517,19 @@ fs_visitor::setup_mrf_hack_interference(struct ra_graph *g, int first_mrf_node)
        * that are used as conflicting with all virtual GRFs.
        */
       if (mrf_used[i]) {
-         for (int j = 0; j < this->virtual_grf_count; j++) {
+         if (i < *first_used_mrf)
+            *first_used_mrf = i;
+
+         for (unsigned j = 0; j < v->alloc.count; j++) {
             ra_add_node_interference(g, first_mrf_node + i, j);
          }
       }
    }
 }
 
-static bool
-is_last_send(fs_inst *inst)
-{
-   switch (inst->opcode) {
-   case SHADER_OPCODE_URB_WRITE_SIMD8:
-   case FS_OPCODE_FB_WRITE:
-      return inst->eot;
-   default:
-      assert(!inst->eot);
-      return false;
-   }
-}
-
 bool
-fs_visitor::assign_regs(bool allow_spilling)
+fs_visitor::assign_regs(bool allow_spilling, bool spill_all)
 {
-   struct intel_screen *screen = brw->intelScreen;
    /* Most of this allocation was written for a reg_width of 1
     * (dispatch_width == 8).  In extending to SIMD16, the code was
     * left in place and it was converted to have the hardware
@@ -547,55 +537,70 @@ fs_visitor::assign_regs(bool allow_spilling)
     * for reg_width == 2.
     */
    int reg_width = dispatch_width / 8;
-   int hw_reg_mapping[this->virtual_grf_count];
+   unsigned hw_reg_mapping[this->alloc.count];
    int payload_node_count = ALIGN(this->first_non_payload_grf, reg_width);
-   int rsi = reg_width - 1; /* Which screen->wm_reg_sets[] to use */
+   int rsi = _mesa_logbase2(reg_width); /* Which compiler->fs_reg_sets[] to use */
    calculate_live_intervals();
 
-   int node_count = this->virtual_grf_count;
+   int node_count = this->alloc.count;
    int first_payload_node = node_count;
    node_count += payload_node_count;
    int first_mrf_hack_node = node_count;
-   if (brw->gen >= 7)
+   if (devinfo->gen >= 7)
       node_count += BRW_MAX_GRF - GEN7_MRF_HACK_START;
    struct ra_graph *g =
-      ra_alloc_interference_graph(screen->wm_reg_sets[rsi].regs, node_count);
+      ra_alloc_interference_graph(compiler->fs_reg_sets[rsi].regs, node_count);
 
-   for (int i = 0; i < this->virtual_grf_count; i++) {
-      unsigned size = this->virtual_grf_sizes[i];
+   for (unsigned i = 0; i < this->alloc.count; i++) {
+      unsigned size = this->alloc.sizes[i];
       int c;
 
-      assert(size <= ARRAY_SIZE(screen->wm_reg_sets[rsi].classes) &&
+      assert(size <= ARRAY_SIZE(compiler->fs_reg_sets[rsi].classes) &&
              "Register allocation relies on split_virtual_grfs()");
-      c = screen->wm_reg_sets[rsi].classes[size - 1];
+      c = compiler->fs_reg_sets[rsi].classes[size - 1];
 
       /* Special case: on pre-GEN6 hardware that supports PLN, the
        * second operand of a PLN instruction needs to be an
        * even-numbered register, so we have a special register class
        * wm_aligned_pairs_class to handle this case.  pre-GEN6 always
-       * uses this->delta_x[BRW_WM_PERSPECTIVE_PIXEL_BARYCENTRIC] as the
+       * uses this->delta_xy[BRW_BARYCENTRIC_PERSPECTIVE_PIXEL] as the
        * second operand of a PLN instruction (since it doesn't support
        * any other interpolation modes).  So all we need to do is find
        * that register and set it to the appropriate class.
        */
-      if (screen->wm_reg_sets[rsi].aligned_pairs_class >= 0 &&
-          this->delta_x[BRW_WM_PERSPECTIVE_PIXEL_BARYCENTRIC].file == GRF &&
-          this->delta_x[BRW_WM_PERSPECTIVE_PIXEL_BARYCENTRIC].reg == i) {
-         c = screen->wm_reg_sets[rsi].aligned_pairs_class;
+      if (compiler->fs_reg_sets[rsi].aligned_pairs_class >= 0 &&
+          this->delta_xy[BRW_BARYCENTRIC_PERSPECTIVE_PIXEL].file == VGRF &&
+          this->delta_xy[BRW_BARYCENTRIC_PERSPECTIVE_PIXEL].nr == i) {
+         c = compiler->fs_reg_sets[rsi].aligned_pairs_class;
       }
 
       ra_set_node_class(g, i, c);
 
-      for (int j = 0; j < i; j++) {
+      for (unsigned j = 0; j < i; j++) {
         if (virtual_grf_interferes(i, j)) {
            ra_add_node_interference(g, i, j);
         }
       }
    }
 
+   /* Certain instructions can't safely use the same register for their
+    * sources and destination.  Add interference.
+    */
+   foreach_block_and_inst(block, fs_inst, inst, cfg) {
+      if (inst->dst.file == VGRF && inst->has_source_and_destination_hazard()) {
+         for (unsigned i = 0; i < 3; i++) {
+            if (inst->src[i].file == VGRF) {
+               ra_add_node_interference(g, inst->dst.nr, inst->src[i].nr);
+            }
+         }
+      }
+   }
+
    setup_payload_interference(g, payload_node_count, first_payload_node);
-   if (brw->gen >= 7) {
-      setup_mrf_hack_interference(g, first_mrf_hack_node);
+   if (devinfo->gen >= 7) {
+      int first_used_mrf = BRW_MAX_MRF(devinfo->gen);
+      setup_mrf_hack_interference(this, g, first_mrf_hack_node,
+                                  &first_used_mrf);
 
       foreach_block_and_inst(block, fs_inst, inst, cfg) {
          /* When we do send-from-GRF for FB writes, we need to ensure that
@@ -608,10 +613,17 @@ fs_visitor::assign_regs(bool allow_spilling)
           * We could just do "something high".  Instead, we just pick the
           * highest register that works.
           */
-         if (is_last_send(inst)) {
-            int size = virtual_grf_sizes[inst->src[0].reg];
-            int reg = screen->wm_reg_sets[rsi].class_to_ra_reg_range[size] - 1;
-            ra_set_node_reg(g, inst->src[0].reg, reg);
+         if (inst->eot) {
+            int size = alloc.sizes[inst->src[0].nr];
+            int reg = compiler->fs_reg_sets[rsi].class_to_ra_reg_range[size] - 1;
+
+            /* If something happened to spill, we want to push the EOT send
+             * register early enough in the register file that we don't
+             * conflict with any used MRF hack registers.
+             */
+            reg -= BRW_MAX_MRF(devinfo->gen) - first_used_mrf;
+
+            ra_set_node_reg(g, inst->src[0].nr, reg);
             break;
          }
       }
@@ -630,19 +642,19 @@ fs_visitor::assign_regs(bool allow_spilling)
        * destination interfere.
        */
       foreach_block_and_inst(block, fs_inst, inst, cfg) {
-         if (inst->dst.file != GRF)
+         if (inst->dst.file != VGRF)
             continue;
 
          for (int i = 0; i < inst->sources; ++i) {
-            if (inst->src[i].file == GRF) {
-               ra_add_node_interference(g, inst->dst.reg, inst->src[i].reg);
+            if (inst->src[i].file == VGRF) {
+               ra_add_node_interference(g, inst->dst.nr, inst->src[i].nr);
             }
          }
       }
    }
 
    /* Debug of register spilling: Go spill everything. */
-   if (0) {
+   if (unlikely(spill_all)) {
       int reg = choose_spill_reg(g);
 
       if (reg != -1) {
@@ -675,12 +687,12 @@ fs_visitor::assign_regs(bool allow_spilling)
     * numbers.
     */
    this->grf_used = payload_node_count;
-   for (int i = 0; i < this->virtual_grf_count; i++) {
+   for (unsigned i = 0; i < this->alloc.count; i++) {
       int reg = ra_get_node_reg(g, i);
 
-      hw_reg_mapping[i] = screen->wm_reg_sets[rsi].ra_reg_to_grf[reg];
+      hw_reg_mapping[i] = compiler->fs_reg_sets[rsi].ra_reg_to_grf[reg];
       this->grf_used = MAX2(this->grf_used,
-                           hw_reg_mapping[i] + this->virtual_grf_sizes[i]);
+                           hw_reg_mapping[i] + this->alloc.sizes[i]);
    }
 
    foreach_block_and_inst(block, fs_inst, inst, cfg) {
@@ -690,70 +702,104 @@ fs_visitor::assign_regs(bool allow_spilling)
       }
    }
 
-   this->virtual_grf_count = this->grf_used;
+   this->alloc.count = this->grf_used;
 
    ralloc_free(g);
 
    return true;
 }
 
-void
-fs_visitor::emit_unspill(bblock_t *block, fs_inst *inst, fs_reg dst,
-                         uint32_t spill_offset, int count)
-{
-   int reg_size = 1;
-   if (dispatch_width == 16 && count % 2 == 0) {
-      reg_size = 2;
-      dst.width = 16;
+namespace {
+   /**
+    * Maximum spill block size we expect to encounter in 32B units.
+    *
+    * This is somewhat arbitrary and doesn't necessarily limit the maximum
+    * variable size that can be spilled -- A higher value will allow a
+    * variable of a given size to be spilled more efficiently with a smaller
+    * number of scratch messages, but will increase the likelihood of a
+    * collision between the MRFs reserved for spilling and other MRFs used by
+    * the program (and possibly increase GRF register pressure on platforms
+    * without hardware MRFs), what could cause register allocation to fail.
+    *
+    * For the moment reserve just enough space so a register of 32 bit
+    * component type and natural region width can be spilled without splitting
+    * into multiple (force_writemask_all) scratch messages.
+    */
+   unsigned
+   spill_max_size(const backend_shader *s)
+   {
+      /* FINISHME - On Gen7+ it should be possible to avoid this limit
+       *            altogether by spilling directly from the temporary GRF
+       *            allocated to hold the result of the instruction (and the
+       *            scratch write header).
+       */
+      /* FINISHME - The shader's dispatch width probably belongs in
+       *            backend_shader (or some nonexistent fs_shader class?)
+       *            rather than in the visitor class.
+       */
+      return static_cast<const fs_visitor *>(s)->dispatch_width / 8;
    }
 
-   for (int i = 0; i < count / reg_size; i++) {
-      /* The gen7 descriptor-based offset is 12 bits of HWORD units. */
-      bool gen7_read = brw->gen >= 7 && spill_offset < (1 << 12) * REG_SIZE;
+   /**
+    * First MRF register available for spilling.
+    */
+   unsigned
+   spill_base_mrf(const backend_shader *s)
+   {
+      return BRW_MAX_MRF(s->devinfo->gen) - spill_max_size(s) - 1;
+   }
+}
 
-      fs_inst *unspill_inst =
-         new(mem_ctx) fs_inst(gen7_read ?
-                              SHADER_OPCODE_GEN7_SCRATCH_READ :
-                              SHADER_OPCODE_GEN4_SCRATCH_READ,
-                              dst);
+static void
+emit_unspill(const fs_builder &bld, fs_reg dst,
+             uint32_t spill_offset, unsigned count)
+{
+   const gen_device_info *devinfo = bld.shader->devinfo;
+   const unsigned reg_size = dst.component_size(bld.dispatch_width()) /
+                             REG_SIZE;
+   assert(count % reg_size == 0);
+
+   for (unsigned i = 0; i < count / reg_size; i++) {
+      /* The Gen7 descriptor-based offset is 12 bits of HWORD units.  Because
+       * the Gen7-style scratch block read is hardwired to BTI 255, on Gen9+
+       * it would cause the DC to do an IA-coherent read, what largely
+       * outweighs the slight advantage from not having to provide the address
+       * as part of the message header, so we're better off using plain old
+       * oword block reads.
+       */
+      bool gen7_read = (devinfo->gen >= 7 && devinfo->gen < 9 &&
+                        spill_offset < (1 << 12) * REG_SIZE);
+      fs_inst *unspill_inst = bld.emit(gen7_read ?
+                                       SHADER_OPCODE_GEN7_SCRATCH_READ :
+                                       SHADER_OPCODE_GEN4_SCRATCH_READ,
+                                       dst);
       unspill_inst->offset = spill_offset;
-      unspill_inst->ir = inst->ir;
-      unspill_inst->annotation = inst->annotation;
-      unspill_inst->regs_written = reg_size;
 
       if (!gen7_read) {
-         unspill_inst->base_mrf = 14;
+         unspill_inst->base_mrf = spill_base_mrf(bld.shader);
          unspill_inst->mlen = 1; /* header contains offset */
       }
-      inst->insert_before(block, unspill_inst);
 
-      dst.reg_offset += reg_size;
+      dst.offset += reg_size * REG_SIZE;
       spill_offset += reg_size * REG_SIZE;
    }
 }
 
-void
-fs_visitor::emit_spill(bblock_t *block, fs_inst *inst, fs_reg src,
-                       uint32_t spill_offset, int count)
+static void
+emit_spill(const fs_builder &bld, fs_reg src,
+           uint32_t spill_offset, unsigned count)
 {
-   int reg_size = 1;
-   int spill_base_mrf = 14;
-   if (dispatch_width == 16 && count % 2 == 0) {
-      spill_base_mrf = 13;
-      reg_size = 2;
-   }
+   const unsigned reg_size = src.component_size(bld.dispatch_width()) /
+                             REG_SIZE;
+   assert(count % reg_size == 0);
 
-   for (int i = 0; i < count / reg_size; i++) {
+   for (unsigned i = 0; i < count / reg_size; i++) {
       fs_inst *spill_inst =
-         new(mem_ctx) fs_inst(SHADER_OPCODE_GEN4_SCRATCH_WRITE,
-                              reg_size * 8, reg_null_f, src);
-      src.reg_offset += reg_size;
+         bld.emit(SHADER_OPCODE_GEN4_SCRATCH_WRITE, bld.null_reg_f(), src);
+      src.offset += reg_size * REG_SIZE;
       spill_inst->offset = spill_offset + i * reg_size * REG_SIZE;
-      spill_inst->ir = inst->ir;
-      spill_inst->annotation = inst->annotation;
       spill_inst->mlen = 1 + reg_size; /* header, value */
-      spill_inst->base_mrf = spill_base_mrf;
-      inst->insert_after(block, spill_inst);
+      spill_inst->base_mrf = spill_base_mrf(bld.shader);
    }
 }
 
@@ -761,10 +807,10 @@ int
 fs_visitor::choose_spill_reg(struct ra_graph *g)
 {
    float loop_scale = 1.0;
-   float spill_costs[this->virtual_grf_count];
-   bool no_spill[this->virtual_grf_count];
+   float spill_costs[this->alloc.count];
+   bool no_spill[this->alloc.count];
 
-   for (int i = 0; i < this->virtual_grf_count; i++) {
+   for (unsigned i = 0; i < this->alloc.count; i++) {
       spill_costs[i] = 0.0;
       no_spill[i] = false;
    }
@@ -775,29 +821,13 @@ fs_visitor::choose_spill_reg(struct ra_graph *g)
     */
    foreach_block_and_inst(block, fs_inst, inst, cfg) {
       for (unsigned int i = 0; i < inst->sources; i++) {
-        if (inst->src[i].file == GRF) {
-           spill_costs[inst->src[i].reg] += loop_scale;
-
-            /* Register spilling logic assumes full-width registers; smeared
-             * registers have a width of 1 so if we try to spill them we'll
-             * generate invalid assembly.  This shouldn't be a problem because
-             * smeared registers are only used as short-term temporaries when
-             * loading pull constants, so spilling them is unlikely to reduce
-             * register pressure anyhow.
-             */
-            if (!inst->src[i].is_contiguous()) {
-               no_spill[inst->src[i].reg] = true;
-            }
-        }
+        if (inst->src[i].file == VGRF)
+            spill_costs[inst->src[i].nr] += loop_scale;
       }
 
-      if (inst->dst.file == GRF) {
-        spill_costs[inst->dst.reg] += inst->regs_written * loop_scale;
-
-         if (!inst->dst.is_contiguous()) {
-            no_spill[inst->dst.reg] = true;
-         }
-      }
+      if (inst->dst.file == VGRF)
+         spill_costs[inst->dst.nr] += DIV_ROUND_UP(inst->size_written, REG_SIZE)
+                                      * loop_scale;
 
       switch (inst->opcode) {
 
@@ -810,14 +840,14 @@ fs_visitor::choose_spill_reg(struct ra_graph *g)
         break;
 
       case SHADER_OPCODE_GEN4_SCRATCH_WRITE:
-        if (inst->src[0].file == GRF)
-           no_spill[inst->src[0].reg] = true;
+        if (inst->src[0].file == VGRF)
+            no_spill[inst->src[0].nr] = true;
         break;
 
       case SHADER_OPCODE_GEN4_SCRATCH_READ:
       case SHADER_OPCODE_GEN7_SCRATCH_READ:
-        if (inst->dst.file == GRF)
-           no_spill[inst->dst.reg] = true;
+        if (inst->dst.file == VGRF)
+            no_spill[inst->dst.nr] = true;
         break;
 
       default:
@@ -825,7 +855,7 @@ fs_visitor::choose_spill_reg(struct ra_graph *g)
       }
    }
 
-   for (int i = 0; i < this->virtual_grf_count; i++) {
+   for (unsigned i = 0; i < this->alloc.count; i++) {
       if (!no_spill[i])
         ra_set_node_spill_cost(g, i, spill_costs[i]);
    }
@@ -836,10 +866,9 @@ fs_visitor::choose_spill_reg(struct ra_graph *g)
 void
 fs_visitor::spill_reg(int spill_reg)
 {
-   int size = virtual_grf_sizes[spill_reg];
+   int size = alloc.sizes[spill_reg];
    unsigned int spill_offset = last_scratch;
    assert(ALIGN(spill_offset, 16) == spill_offset); /* oword read/write req. */
-   int spill_base_mrf = dispatch_width > 8 ? 13 : 14;
 
    /* Spills may use MRFs 13-15 in the SIMD16 case.  Our texturing is done
     * using up to 11 MRFs starting from either m1 or m2, and fb writes can use
@@ -849,10 +878,10 @@ fs_visitor::spill_reg(int spill_reg)
     * SIMD16 mode, because we'd stomp the FB writes.
     */
    if (!spilled_any_registers) {
-      bool mrf_used[BRW_MAX_MRF];
-      get_used_mrfs(mrf_used);
+      bool mrf_used[BRW_MAX_MRF(devinfo->gen)];
+      get_used_mrfs(this, mrf_used);
 
-      for (int i = spill_base_mrf; i < BRW_MAX_MRF; i++) {
+      for (int i = spill_base_mrf(this); i < BRW_MAX_MRF(devinfo->gen); i++) {
          if (mrf_used[i]) {
             fail("Register spilling not supported with m%d used", i);
           return;
@@ -870,30 +899,46 @@ fs_visitor::spill_reg(int spill_reg)
     * could just spill/unspill the GRF being accessed.
     */
    foreach_block_and_inst (block, fs_inst, inst, cfg) {
+      const fs_builder ibld = fs_builder(this, block, inst);
+
       for (unsigned int i = 0; i < inst->sources; i++) {
-        if (inst->src[i].file == GRF &&
-            inst->src[i].reg == spill_reg) {
-            int regs_read = inst->regs_read(this, i);
-            int subset_spill_offset = (spill_offset +
-                                       REG_SIZE * inst->src[i].reg_offset);
-            fs_reg unspill_dst(GRF, virtual_grf_alloc(regs_read));
-
-            inst->src[i].reg = unspill_dst.reg;
-            inst->src[i].reg_offset = 0;
-
-            emit_unspill(block, inst, unspill_dst, subset_spill_offset,
-                         regs_read);
+        if (inst->src[i].file == VGRF &&
+             inst->src[i].nr == spill_reg) {
+            int count = regs_read(inst, i);
+            int subset_spill_offset = spill_offset +
+               ROUND_DOWN_TO(inst->src[i].offset, REG_SIZE);
+            fs_reg unspill_dst(VGRF, alloc.allocate(count));
+
+            inst->src[i].nr = unspill_dst.nr;
+            inst->src[i].offset %= REG_SIZE;
+
+            /* We read the largest power-of-two divisor of the register count
+             * (because only POT scratch read blocks are allowed by the
+             * hardware) up to the maximum supported block size.
+             */
+            const unsigned width =
+               MIN2(32, 1u << (ffs(MAX2(1, count) * 8) - 1));
+
+            /* Set exec_all() on unspill messages under the (rather
+             * pessimistic) assumption that there is no one-to-one
+             * correspondence between channels of the spilled variable in
+             * scratch space and the scratch read message, which operates on
+             * 32 bit channels.  It shouldn't hurt in any case because the
+             * unspill destination is a block-local temporary.
+             */
+            emit_unspill(ibld.exec_all().group(width, 0),
+                         unspill_dst, subset_spill_offset, count);
         }
       }
 
-      if (inst->dst.file == GRF &&
-         inst->dst.reg == spill_reg) {
-         int subset_spill_offset = (spill_offset +
-                                    REG_SIZE * inst->dst.reg_offset);
-         fs_reg spill_src(GRF, virtual_grf_alloc(inst->regs_written));
+      if (inst->dst.file == VGRF &&
+          inst->dst.nr == spill_reg) {
+         int subset_spill_offset = spill_offset +
+            ROUND_DOWN_TO(inst->dst.offset, REG_SIZE);
+         fs_reg spill_src(VGRF, alloc.allocate(regs_written(inst)));
 
-         inst->dst.reg = spill_src.reg;
-         inst->dst.reg_offset = 0;
+         inst->dst.nr = spill_src.nr;
+         inst->dst.offset %= REG_SIZE;
 
          /* If we're immediately spilling the register, we should not use
           * destination dependency hints.  Doing so will cause the GPU do
@@ -903,16 +948,43 @@ fs_visitor::spill_reg(int spill_reg)
          inst->no_dd_clear = false;
          inst->no_dd_check = false;
 
+         /* Calculate the execution width of the scratch messages (which work
+          * in terms of 32 bit components so we have a fixed number of eight
+          * channels per spilled register).  We attempt to write one
+          * exec_size-wide component of the variable at a time without
+          * exceeding the maximum number of (fake) MRF registers reserved for
+          * spills.
+          */
+         const unsigned width = 8 * MIN2(
+            DIV_ROUND_UP(inst->dst.component_size(inst->exec_size), REG_SIZE),
+            spill_max_size(this));
+
+         /* Spills should only write data initialized by the instruction for
+          * whichever channels are enabled in the excution mask.  If that's
+          * not possible we'll have to emit a matching unspill before the
+          * instruction and set force_writemask_all on the spill.
+          */
+         const bool per_channel =
+            inst->dst.is_contiguous() && type_sz(inst->dst.type) == 4 &&
+            inst->exec_size == width;
+
+         /* Builder used to emit the scratch messages. */
+         const fs_builder ubld = ibld.exec_all(!per_channel).group(width, 0);
+
         /* If our write is going to affect just part of the
-          * inst->regs_written(), then we need to unspill the destination
-          * since we write back out all of the regs_written().
+          * regs_written(inst), then we need to unspill the destination since
+          * we write back out all of the regs_written().  If the original
+          * instruction had force_writemask_all set and is not a partial
+          * write, there should be no need for the unspill since the
+          * instruction will be overwriting the whole destination in any case.
          */
-        if (inst->is_partial_write())
-            emit_unspill(block, inst, spill_src, subset_spill_offset,
-                         inst->regs_written);
+         if (inst->is_partial_write() ||
+             (!inst->force_writemask_all && !per_channel))
+            emit_unspill(ubld, spill_src, subset_spill_offset,
+                         regs_written(inst));
 
-         emit_spill(block, inst, spill_src, subset_spill_offset,
-                    inst->regs_written);
+         emit_spill(ubld.at(block, inst->next), spill_src,
+                    subset_spill_offset, regs_written(inst));
       }
    }