i965/fs: Use offset a lot more places
[mesa.git] / src / mesa / drivers / dri / i965 / brw_fs_reg_allocate.cpp
index 078a349abdf1466c7d397a72c6f89264f91b86d8..a627b64d328b27a48be6373a0b83025dccdefc55 100644 (file)
  *
  */
 
-extern "C" {
-
-#include <sys/types.h>
-
-#include "main/macros.h"
-#include "main/shaderobj.h"
-#include "main/uniforms.h"
-#include "program/prog_parameter.h"
-#include "program/prog_print.h"
-#include "program/prog_optimize.h"
-#include "program/register_allocate.h"
-#include "program/sampler.h"
-#include "program/hash_table.h"
-#include "brw_context.h"
-#include "brw_eu.h"
-#include "brw_wm.h"
-#include "talloc.h"
-}
 #include "brw_fs.h"
-#include "../glsl/glsl_types.h"
-#include "../glsl/ir_optimization.h"
-#include "../glsl/ir_print_visitor.h"
+#include "brw_cfg.h"
+#include "glsl/glsl_types.h"
+#include "glsl/ir_optimization.h"
 
 static void
-assign_reg(int *reg_hw_locations, fs_reg *reg)
+assign_reg(int *reg_hw_locations, fs_reg *reg, int reg_width)
 {
-   if (reg->file == GRF && reg->reg != 0) {
+   if (reg->file == GRF) {
       assert(reg->reg_offset >= 0);
-      reg->hw_reg = reg_hw_locations[reg->reg] + reg->reg_offset;
-      reg->reg = 0;
+      reg->reg = reg_hw_locations[reg->reg] + reg->reg_offset * reg_width;
+      reg->reg_offset = 0;
    }
 }
 
 void
 fs_visitor::assign_regs_trivial()
 {
-   int last_grf = 0;
-   int hw_reg_mapping[this->virtual_grf_next];
+   int hw_reg_mapping[this->virtual_grf_count + 1];
    int i;
+   int reg_width = dispatch_width / 8;
 
-   hw_reg_mapping[0] = 0;
-   hw_reg_mapping[1] = this->first_non_payload_grf;
-   for (i = 2; i < this->virtual_grf_next; i++) {
+   /* 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++) {
       hw_reg_mapping[i] = (hw_reg_mapping[i - 1] +
-                          this->virtual_grf_sizes[i - 1]);
+                          this->virtual_grf_sizes[i - 1] * reg_width);
    }
-   last_grf = hw_reg_mapping[i - 1] + this->virtual_grf_sizes[i - 1];
+   this->grf_used = hw_reg_mapping[this->virtual_grf_count];
 
-   foreach_iter(exec_list_iterator, iter, this->instructions) {
-      fs_inst *inst = (fs_inst *)iter.get();
+   foreach_block_and_inst(block, fs_inst, inst, cfg) {
+      assign_reg(hw_reg_mapping, &inst->dst, reg_width);
+      for (i = 0; i < inst->sources; i++) {
+         assign_reg(hw_reg_mapping, &inst->src[i], reg_width);
+      }
+   }
 
-      assign_reg(hw_reg_mapping, &inst->dst);
-      assign_reg(hw_reg_mapping, &inst->src[0]);
-      assign_reg(hw_reg_mapping, &inst->src[1]);
+   if (this->grf_used >= max_grf) {
+      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->grf_used = last_grf + 1;
 }
 
-bool
-fs_visitor::assign_regs()
+static void
+brw_alloc_reg_set(struct intel_screen *screen, int reg_width)
 {
-   int last_grf = 0;
-   int hw_reg_mapping[this->virtual_grf_next + 1];
-   int base_reg_count = BRW_MAX_GRF - this->first_non_payload_grf;
-   int class_sizes[base_reg_count];
-   int class_count = 0;
-   int aligned_pair_class = -1;
-
-   calculate_live_intervals();
-
-   /* Set up the register classes.
+   const struct brw_device_info *devinfo = screen->devinfo;
+   int base_reg_count = BRW_MAX_GRF / reg_width;
+   int index = reg_width - 1;
+
+   /* 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
+    * case of SIMD16, which is handled by dividing base_reg_count by 2 and
+    * multiplying allocated register numbers by 2).  Things that were
+    * aggregates of scalar values at the GLSL level were split to scalar
+    * values by split_virtual_grfs().
     *
-    * The base registers store a scalar value.  For texture samples,
-    * we get virtual GRFs composed of 4 contiguous hw register.  For
-    * structures and arrays, we store them as contiguous larger things
-    * than that, though we should be able to do better most of the
-    * time.
+    * However, texture SEND messages return a series of contiguous registers
+    * to write into.  We currently always ask for 4 registers, but we may
+    * convert that to use less some day.
+    *
+    * 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).
     */
-   class_sizes[class_count++] = 1;
-   if (brw->has_pln && intel->gen < 6) {
-      /* Always set up the (unaligned) pairs for gen5, so we can find
-       * them for making the aligned pair class.
-       */
-      class_sizes[class_count++] = 2;
-   }
-   for (int r = 1; r < this->virtual_grf_next; r++) {
-      int i;
-
-      for (i = 0; i < class_count; i++) {
-        if (class_sizes[i] == this->virtual_grf_sizes[r])
-           break;
-      }
-      if (i == class_count) {
-        if (this->virtual_grf_sizes[r] >= base_reg_count) {
-           fprintf(stderr, "Object too large to register allocate.\n");
-           this->fail = true;
-        }
-
-        class_sizes[class_count++] = this->virtual_grf_sizes[r];
-      }
+   int class_count;
+   int class_sizes[BRW_MAX_MRF];
+
+   if (devinfo->gen >= 7) {
+      for (class_count = 0; class_count < MAX_SAMPLER_MESSAGE_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;
    }
 
+   /* Compute the total number of registers across all classes. */
    int ra_reg_count = 0;
-   int class_base_reg[class_count];
-   int class_reg_count[class_count];
-   int classes[class_count + 1];
-
    for (int i = 0; i < class_count; i++) {
-      class_base_reg[i] = ra_reg_count;
-      class_reg_count[i] = base_reg_count - (class_sizes[i] - 1);
-      ra_reg_count += class_reg_count[i];
+      ra_reg_count += base_reg_count - (class_sizes[i] - 1);
    }
 
-   struct ra_regs *regs = ra_alloc_reg_set(ra_reg_count);
+   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);
+   if (devinfo->gen >= 6)
+      ra_set_allocate_round_robin(regs);
+   int *classes = ralloc_array(screen, int, class_count);
+   int aligned_pairs_class = -1;
+
+   /* Now, add the registers to their classes, and add the conflicts
+    * between them and the base GRF registers (and also each other).
+    */
+   int reg = 0;
+   int pairs_base_reg = 0;
+   int pairs_reg_count = 0;
    for (int i = 0; i < class_count; i++) {
+      int class_reg_count = base_reg_count - (class_sizes[i] - 1);
       classes[i] = ra_alloc_reg_class(regs);
 
-      for (int i_r = 0; i_r < class_reg_count[i]; i_r++) {
-        ra_class_add_reg(regs, classes[i], class_base_reg[i] + i_r);
+      /* Save this off for the aligned pair class at the end. */
+      if (class_sizes[i] == 2) {
+        pairs_base_reg = reg;
+        pairs_reg_count = class_reg_count;
       }
 
-      /* Add conflicts between our contiguous registers aliasing
-       * base regs and other register classes' contiguous registers
-       * that alias base regs, or the base regs themselves for classes[0].
-       */
-      for (int c = 0; c <= i; c++) {
-        for (int i_r = 0; i_r < class_reg_count[i]; i_r++) {
-           for (int c_r = MAX2(0, i_r - (class_sizes[c] - 1));
-                c_r < MIN2(class_reg_count[c], i_r + class_sizes[i]);
-                c_r++) {
-
-              if (0) {
-                 printf("%d/%d conflicts %d/%d\n",
-                        class_sizes[i], this->first_non_payload_grf + i_r,
-                        class_sizes[c], this->first_non_payload_grf + c_r);
-              }
-
-              ra_add_reg_conflict(regs,
-                                  class_base_reg[i] + i_r,
-                                  class_base_reg[c] + c_r);
-           }
+      for (int j = 0; j < class_reg_count; j++) {
+        ra_class_add_reg(regs, classes[i], reg);
+
+        ra_reg_to_grf[reg] = j;
+
+        for (int base_reg = j;
+             base_reg < j + class_sizes[i];
+             base_reg++) {
+           ra_add_transitive_reg_conflict(regs, base_reg, reg);
         }
+
+        reg++;
       }
    }
+   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.
     */
-   if (brw->has_pln && intel->gen < 6) {
-      int reg_count = (base_reg_count - 1) / 2;
-      int unaligned_pair_class = 1;
-      assert(class_sizes[unaligned_pair_class] == 2);
-
-      aligned_pair_class = class_count;
-      classes[aligned_pair_class] = ra_alloc_reg_class(regs);
-      class_sizes[aligned_pair_class] = 2;
-      class_base_reg[aligned_pair_class] = 0;
-      class_reg_count[aligned_pair_class] = 0;
-      int start = (this->first_non_payload_grf & 1) ? 1 : 0;
-
-      for (int i = 0; i < reg_count; i++) {
-        ra_class_add_reg(regs, classes[aligned_pair_class],
-                         class_base_reg[unaligned_pair_class] + i * 2 + start);
+   if (devinfo->has_pln && reg_width == 1 && devinfo->gen < 6) {
+      aligned_pairs_class = ra_alloc_reg_class(regs);
+
+      for (int i = 0; i < pairs_reg_count; i++) {
+        if ((ra_reg_to_grf[pairs_base_reg + i] & 1) == 0) {
+           ra_class_add_reg(regs, aligned_pairs_class, pairs_base_reg + i);
+        }
       }
-      class_count++;
    }
 
-   ra_set_finalize(regs);
+   ra_set_finalize(regs, NULL);
+
+   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;
+   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;
+}
+
+void
+brw_fs_alloc_reg_sets(struct intel_screen *screen)
+{
+   brw_alloc_reg_set(screen, 1);
+   brw_alloc_reg_set(screen, 2);
+}
+
+static int
+count_to_loop_end(const bblock_t *block)
+{
+   if (block->end()->opcode == BRW_OPCODE_WHILE)
+      return block->end_ip;
 
-   struct ra_graph *g = ra_alloc_interference_graph(regs,
-                                                   this->virtual_grf_next);
-   /* Node 0 is just a placeholder to keep virtual_grf[] mapping 1:1
-    * with nodes.
+   int depth = 1;
+   /* Skip the first block, since we don't want to count the do the calling
+    * function found.
     */
-   ra_set_node_class(g, 0, classes[0]);
-
-   for (int i = 1; i < this->virtual_grf_next; i++) {
-      for (int c = 0; c < class_count; c++) {
-        if (class_sizes[c] == this->virtual_grf_sizes[i]) {
-           if (aligned_pair_class >= 0 &&
-               this->delta_x.reg == i) {
-              ra_set_node_class(g, i, classes[aligned_pair_class]);
-           } else {
-              ra_set_node_class(g, i, classes[c]);
-           }
-           break;
-        }
+   for (block = block->next();
+        depth > 0;
+        block = block->next()) {
+      if (block->start()->opcode == BRW_OPCODE_DO)
+         depth++;
+      if (block->end()->opcode == BRW_OPCODE_WHILE) {
+         depth--;
+         if (depth == 0)
+            return block->end_ip;
+      }
+   }
+   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)
+{
+   int reg_width = dispatch_width / 8;
+   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));
+   int ip = 0;
+   foreach_block_and_inst(block, fs_inst, inst, cfg) {
+      switch (inst->opcode) {
+      case BRW_OPCODE_DO:
+         loop_depth++;
+
+         /* Since payload regs are deffed only at the start of the shader
+          * execution, any uses of the payload within a loop mean the live
+          * interval extends to the end of the outermost loop.  Find the ip of
+          * the end now.
+          */
+         if (loop_depth == 1)
+            loop_end_ip = count_to_loop_end(block);
+         break;
+      case BRW_OPCODE_WHILE:
+         loop_depth--;
+         break;
+      default:
+         break;
+      }
+
+      int use_ip;
+      if (loop_depth > 0)
+         use_ip = loop_end_ip;
+      else
+         use_ip = ip;
+
+      /* Note that UNIFORM args have been turned into FIXED_HW_REG 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 / reg_width;
+            if (node_nr >= payload_node_count)
+               continue;
+
+            payload_last_use_ip[node_nr] = use_ip;
+         }
+      }
+
+      /* Special case instructions which have extra implied registers used. */
+      switch (inst->opcode) {
+      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.
+          */
+         payload_last_use_ip[0 / reg_width] = use_ip;
+         payload_last_use_ip[1 / reg_width] = use_ip;
+         break;
+
+      case FS_OPCODE_LINTERP:
+         /* On gen6+ in SIMD16, there are 4 adjacent registers (so 2 nodes)
+          * used by PLN's sourcing of the deltas, while we list only the first
+          * two in the arguments (1 node).  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) {
+               int sechalf_node = (inst->src[delta_x_arg].fixed_hw_reg.nr /
+                                   reg_width) + 1;
+               assert(sechalf_node < payload_node_count);
+               payload_last_use_ip[sechalf_node] = use_ip;
+            }
+         }
+         break;
+
+      default:
+         break;
+      }
+
+      ip++;
+   }
+
+   for (int i = 0; i < payload_node_count; i++) {
+      /* 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++) {
+         /* 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().
+          */
+         if (this->virtual_grf_start[j] <= payload_last_use_ip[i]) {
+            ra_add_node_interference(g, first_payload_node + i, j);
+         }
       }
+   }
 
-      for (int j = 1; j < i; j++) {
+   for (int i = 0; i < payload_node_count; i++) {
+      /* Mark each payload node as being allocated to its physical register.
+       *
+       * The alternative would be to have per-physical-register classes, which
+       * would just be silly.
+       */
+      ra_set_node_reg(g, first_payload_node + i, i);
+   }
+}
+
+/**
+ * Sets the mrf_used array to indicate which MRFs are used by the shader IR
+ *
+ * This is used in assign_regs() to decide which of the GRFs that we use as
+ * MRFs on gen7 get normally register allocated, and in register spilling to
+ * see if we can actually use MRFs to do spills without overwriting normal MRF
+ * contents.
+ */
+void
+fs_visitor::get_used_mrfs(bool *mrf_used)
+{
+   int reg_width = dispatch_width / 8;
+
+   memset(mrf_used, 0, BRW_MAX_MRF * sizeof(bool));
+
+   foreach_block_and_inst(block, fs_inst, inst, cfg) {
+      if (inst->dst.file == MRF) {
+         int reg = inst->dst.reg & ~BRW_MRF_COMPR4;
+         mrf_used[reg] = true;
+         if (reg_width == 2) {
+            if (inst->dst.reg & BRW_MRF_COMPR4) {
+               mrf_used[reg + 4] = true;
+            } else {
+               mrf_used[reg + 1] = true;
+            }
+         }
+      }
+
+      if (inst->mlen > 0) {
+        for (int i = 0; i < implied_mrf_writes(inst); i++) {
+            mrf_used[inst->base_mrf + i] = true;
+         }
+      }
+   }
+}
+
+/**
+ * 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)
+{
+   int reg_width = dispatch_width / 8;
+
+   bool mrf_used[BRW_MAX_MRF];
+   get_used_mrfs(mrf_used);
+
+   for (int i = 0; i < BRW_MAX_MRF; i++) {
+      /* Mark each MRF reg node as being allocated to its physical register.
+       *
+       * The alternative would be to have per-physical-register classes, which
+       * would just be silly.
+       */
+      ra_set_node_reg(g, first_mrf_node + i,
+                      (GEN7_MRF_HACK_START + i) / reg_width);
+
+      /* Since we don't have any live/dead analysis on the MRFs, just mark all
+       * that are used as conflicting with all virtual GRFs.
+       */
+      if (mrf_used[i]) {
+         for (int j = 0; j < this->virtual_grf_count; j++) {
+            ra_add_node_interference(g, first_mrf_node + i, j);
+         }
+      }
+   }
+}
+
+bool
+fs_visitor::assign_regs(bool allow_spilling)
+{
+   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
+    * registers it's allocating be contiguous physical pairs of regs
+    * for reg_width == 2.
+    */
+   int reg_width = dispatch_width / 8;
+   int hw_reg_mapping[this->virtual_grf_count];
+   int payload_node_count = (ALIGN(this->first_non_payload_grf, reg_width) /
+                            reg_width);
+   int rsi = reg_width - 1; /* Which screen->wm_reg_sets[] to use */
+   calculate_live_intervals();
+
+   int node_count = this->virtual_grf_count;
+   int first_payload_node = node_count;
+   node_count += payload_node_count;
+   int first_mrf_hack_node = node_count;
+   if (brw->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);
+
+   for (int i = 0; i < this->virtual_grf_count; i++) {
+      unsigned size = this->virtual_grf_sizes[i];
+      int c;
+
+      assert(size <= ARRAY_SIZE(screen->wm_reg_sets[rsi].classes) &&
+             "Register allocation relies on split_virtual_grfs()");
+      c = screen->wm_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
+       * 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;
+      }
+
+      ra_set_node_class(g, i, c);
+
+      for (int j = 0; j < i; j++) {
         if (virtual_grf_interferes(i, j)) {
            ra_add_node_interference(g, i, j);
         }
       }
    }
 
-   if (!ra_allocate_no_spills(g)) {
+   setup_payload_interference(g, payload_node_count, first_payload_node);
+   if (brw->gen >= 7)
+      setup_mrf_hack_interference(g, first_mrf_hack_node);
+
+   /* Debug of register spilling: Go spill everything. */
+   if (0) {
+      int reg = choose_spill_reg(g);
+
+      if (reg != -1) {
+         spill_reg(reg);
+         ralloc_free(g);
+         return false;
+      }
+   }
+
+   if (!ra_allocate(g)) {
       /* Failed to allocate registers.  Spill a reg, and the caller will
        * loop back into here to try again.
        */
       int reg = choose_spill_reg(g);
-      if (reg == -1 || intel->gen >= 6) {
-        this->fail = true;
-      } else {
-        spill_reg(reg);
-      }
 
+      if (reg == -1) {
+         fail("no register to spill:\n");
+         dump_instructions(NULL);
+      } else if (allow_spilling) {
+         spill_reg(reg);
+      }
 
-      talloc_free(g);
-      talloc_free(regs);
+      ralloc_free(g);
 
       return false;
    }
@@ -244,61 +511,55 @@ fs_visitor::assign_regs()
     * regs in the register classes back down to real hardware reg
     * numbers.
     */
-   hw_reg_mapping[0] = 0; /* unused */
-   for (int i = 1; i < this->virtual_grf_next; i++) {
+   this->grf_used = payload_node_count * reg_width;
+   for (int i = 0; i < this->virtual_grf_count; i++) {
       int reg = ra_get_node_reg(g, i);
-      int hw_reg = -1;
-
-      for (int c = 0; c < class_count; c++) {
-        if (reg >= class_base_reg[c] &&
-            reg < class_base_reg[c] + class_reg_count[c]) {
-           hw_reg = reg - class_base_reg[c];
-           break;
-        }
-      }
 
-      assert(hw_reg >= 0);
-      hw_reg_mapping[i] = this->first_non_payload_grf + hw_reg;
-      last_grf = MAX2(last_grf,
-                     hw_reg_mapping[i] + this->virtual_grf_sizes[i] - 1);
+      hw_reg_mapping[i] = screen->wm_reg_sets[rsi].ra_reg_to_grf[reg] * reg_width;
+      this->grf_used = MAX2(this->grf_used,
+                           hw_reg_mapping[i] + this->virtual_grf_sizes[i] *
+                           reg_width);
    }
 
-   foreach_iter(exec_list_iterator, iter, this->instructions) {
-      fs_inst *inst = (fs_inst *)iter.get();
-
-      assign_reg(hw_reg_mapping, &inst->dst);
-      assign_reg(hw_reg_mapping, &inst->src[0]);
-      assign_reg(hw_reg_mapping, &inst->src[1]);
+   foreach_block_and_inst(block, fs_inst, inst, cfg) {
+      assign_reg(hw_reg_mapping, &inst->dst, reg_width);
+      for (int i = 0; i < inst->sources; i++) {
+         assign_reg(hw_reg_mapping, &inst->src[i], reg_width);
+      }
    }
 
-   this->grf_used = last_grf + 1;
+   this->virtual_grf_count = this->grf_used;
 
-   talloc_free(g);
-   talloc_free(regs);
+   ralloc_free(g);
 
    return true;
 }
 
 void
-fs_visitor::emit_unspill(fs_inst *inst, fs_reg dst, uint32_t spill_offset)
+fs_visitor::emit_unspill(bblock_t *block, fs_inst *inst, fs_reg dst,
+                         uint32_t spill_offset, int count)
 {
-   int size = virtual_grf_sizes[dst.reg];
-   dst.reg_offset = 0;
-
-   for (int chan = 0; chan < size; chan++) {
-      fs_inst *unspill_inst = new(mem_ctx) fs_inst(FS_OPCODE_UNSPILL,
-                                                  dst);
-      dst.reg_offset++;
-      unspill_inst->offset = spill_offset + chan * REG_SIZE;
+   for (int i = 0; i < count; i++) {
+      /* The gen7 descriptor-based offset is 12 bits of HWORD units. */
+      bool gen7_read = brw->gen >= 7 && spill_offset < (1 << 12) * REG_SIZE;
+
+      fs_inst *unspill_inst =
+         new(mem_ctx) fs_inst(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;
 
-      /* Choose a MRF that won't conflict with an MRF that's live across the
-       * spill.  Nothing else will make it up to MRF 14/15.
-       */
-      unspill_inst->base_mrf = 14;
-      unspill_inst->mlen = 1; /* header contains offset */
-      inst->insert_before(unspill_inst);
+      if (!gen7_read) {
+         unspill_inst->base_mrf = 14;
+         unspill_inst->mlen = 1; /* header contains offset */
+      }
+      inst->insert_before(block, unspill_inst);
+
+      dst = offset(dst, 1);
+      spill_offset += dispatch_width * sizeof(float);
    }
 }
 
@@ -306,10 +567,10 @@ int
 fs_visitor::choose_spill_reg(struct ra_graph *g)
 {
    float loop_scale = 1.0;
-   float spill_costs[this->virtual_grf_next];
-   bool no_spill[this->virtual_grf_next];
+   float spill_costs[this->virtual_grf_count];
+   bool no_spill[this->virtual_grf_count];
 
-   for (int i = 0; i < this->virtual_grf_next; i++) {
+   for (int i = 0; i < this->virtual_grf_count; i++) {
       spill_costs[i] = 0.0;
       no_spill[i] = false;
    }
@@ -318,19 +579,30 @@ fs_visitor::choose_spill_reg(struct ra_graph *g)
     * spill/unspill we'll have to do, and guess that the insides of
     * loops run 10 times.
     */
-   foreach_iter(exec_list_iterator, iter, this->instructions) {
-      fs_inst *inst = (fs_inst *)iter.get();
-
-      for (unsigned int i = 0; i < 3; i++) {
+   foreach_block_and_inst(block, fs_inst, inst, cfg) {
+      for (unsigned int i = 0; i < inst->sources; i++) {
         if (inst->src[i].file == GRF) {
-           int size = virtual_grf_sizes[inst->src[i].reg];
-           spill_costs[inst->src[i].reg] += size * loop_scale;
+           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->dst.file == GRF) {
-        int size = virtual_grf_sizes[inst->dst.reg];
-        spill_costs[inst->dst.reg] += size * loop_scale;
+        spill_costs[inst->dst.reg] += inst->regs_written * loop_scale;
+
+         if (!inst->dst.is_contiguous()) {
+            no_spill[inst->dst.reg] = true;
+         }
       }
 
       switch (inst->opcode) {
@@ -343,19 +615,23 @@ fs_visitor::choose_spill_reg(struct ra_graph *g)
         loop_scale /= 10;
         break;
 
-      case FS_OPCODE_SPILL:
+      case SHADER_OPCODE_GEN4_SCRATCH_WRITE:
         if (inst->src[0].file == GRF)
            no_spill[inst->src[0].reg] = true;
         break;
 
-      case FS_OPCODE_UNSPILL:
+      case SHADER_OPCODE_GEN4_SCRATCH_READ:
+      case SHADER_OPCODE_GEN7_SCRATCH_READ:
         if (inst->dst.file == GRF)
            no_spill[inst->dst.reg] = true;
         break;
+
+      default:
+        break;
       }
    }
 
-   for (int i = 0; i < this->virtual_grf_next; i++) {
+   for (int i = 0; i < this->virtual_grf_count; i++) {
       if (!no_spill[i])
         ra_set_node_spill_cost(g, i, spill_costs[i]);
    }
@@ -366,58 +642,90 @@ fs_visitor::choose_spill_reg(struct ra_graph *g)
 void
 fs_visitor::spill_reg(int spill_reg)
 {
+   int reg_size = dispatch_width * sizeof(float);
    int size = virtual_grf_sizes[spill_reg];
-   unsigned int spill_offset = c->last_scratch;
+   unsigned int spill_offset = last_scratch;
    assert(ALIGN(spill_offset, 16) == spill_offset); /* oword read/write req. */
-   c->last_scratch += size * REG_SIZE;
+   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
+    * up to m13 (gen6+ simd16: 2 header + 8 color + 2 src0alpha + 2 omask) or
+    * m15 (gen4-5 simd16: 2 header + 8 color + 1 aads + 2 src depth + 2 dst
+    * depth), starting from m1.  In summary: We may not be able to spill in
+    * SIMD16 mode, because we'd stomp the FB writes.
+    */
+   if (!spilled_any_registers) {
+      bool mrf_used[BRW_MAX_MRF];
+      get_used_mrfs(mrf_used);
+
+      for (int i = spill_base_mrf; i < BRW_MAX_MRF; i++) {
+         if (mrf_used[i]) {
+            fail("Register spilling not supported with m%d used", i);
+          return;
+         }
+      }
+
+      spilled_any_registers = true;
+   }
+
+   last_scratch += size * reg_size;
 
    /* Generate spill/unspill instructions for the objects being
     * spilled.  Right now, we spill or unspill the whole thing to a
     * virtual grf of the same size.  For most instructions, though, we
     * could just spill/unspill the GRF being accessed.
     */
-   foreach_iter(exec_list_iterator, iter, this->instructions) {
-      fs_inst *inst = (fs_inst *)iter.get();
-
-      for (unsigned int i = 0; i < 3; i++) {
+   foreach_block_and_inst (block, fs_inst, inst, cfg) {
+      for (unsigned int i = 0; i < inst->sources; i++) {
         if (inst->src[i].file == GRF &&
             inst->src[i].reg == spill_reg) {
-           inst->src[i].reg = virtual_grf_alloc(size);
-           emit_unspill(inst, inst->src[i], spill_offset);
+            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->dst.file == GRF &&
          inst->dst.reg == spill_reg) {
-        inst->dst.reg = virtual_grf_alloc(size);
+         int subset_spill_offset = (spill_offset +
+                                    reg_size * inst->dst.reg_offset);
+         fs_reg spill_src(GRF, virtual_grf_alloc(inst->regs_written));
+
+         inst->dst.reg = spill_src.reg;
+         inst->dst.reg_offset = 0;
 
-        /* Since we spill/unspill the whole thing even if we access
-         * just a component, we may need to unspill before the
-         * instruction we're spilling for.
+        /* 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().
          */
-        if (size != 1 || inst->predicated) {
-           emit_unspill(inst, inst->dst, spill_offset);
+        if (inst->predicate || inst->force_uncompressed ||
+             inst->force_sechalf || inst->dst.subreg_offset) {
+            emit_unspill(block, inst, spill_src, subset_spill_offset,
+                         inst->regs_written);
         }
 
-        fs_reg spill_src = inst->dst;
-        spill_src.reg_offset = 0;
-        spill_src.abs = false;
-        spill_src.negate = false;
-        spill_src.smear = -1;
-
-        for (int chan = 0; chan < size; chan++) {
-           fs_inst *spill_inst = new(mem_ctx) fs_inst(FS_OPCODE_SPILL,
-                                                      reg_null_f, spill_src);
-           spill_src.reg_offset++;
-           spill_inst->offset = spill_offset + chan * REG_SIZE;
+        for (int chan = 0; chan < inst->regs_written; chan++) {
+           fs_inst *spill_inst =
+               new(mem_ctx) fs_inst(SHADER_OPCODE_GEN4_SCRATCH_WRITE,
+                                    reg_null_f, spill_src);
+           spill_src = offset(spill_src, 1);
+           spill_inst->offset = subset_spill_offset + chan * reg_size;
            spill_inst->ir = inst->ir;
            spill_inst->annotation = inst->annotation;
-           spill_inst->base_mrf = 14;
-           spill_inst->mlen = 2; /* header, value */
-           inst->insert_after(spill_inst);
+           spill_inst->mlen = 1 + dispatch_width / 8; /* header, value */
+           spill_inst->base_mrf = spill_base_mrf;
+           inst->insert_after(block, spill_inst);
         }
       }
    }
 
-   this->live_intervals_valid = false;
+   invalidate_live_intervals();
 }