i965: Fix variable indexing of UBO arrays under non-uniform control flow.
[mesa.git] / src / mesa / drivers / dri / i965 / brw_fs_visitor.cpp
index 45c7570b3aca329c5581e8303a468ae47d6f1612..2128795c7ddc2c7942e6109281abee4a658f331f 100644 (file)
@@ -27,8 +27,6 @@
  * makes it easier to do backend-specific optimizations than doing so
  * in the GLSL IR or in the native code.
  */
-extern "C" {
-
 #include <sys/types.h>
 
 #include "main/macros.h"
@@ -37,16 +35,46 @@ extern "C" {
 #include "program/prog_print.h"
 #include "program/prog_optimize.h"
 #include "util/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 "brw_cs.h"
+#include "brw_vec4.h"
 #include "brw_fs.h"
 #include "main/uniforms.h"
 #include "glsl/glsl_types.h"
 #include "glsl/ir_optimization.h"
+#include "program/sampler.h"
+
+
+fs_reg *
+fs_visitor::emit_vs_system_value(int location)
+{
+   fs_reg *reg = new(this->mem_ctx)
+      fs_reg(ATTR, VERT_ATTRIB_MAX, BRW_REGISTER_TYPE_D);
+   brw_vs_prog_data *vs_prog_data = (brw_vs_prog_data *) prog_data;
+
+   switch (location) {
+   case SYSTEM_VALUE_BASE_VERTEX:
+      reg->reg_offset = 0;
+      vs_prog_data->uses_vertexid = true;
+      break;
+   case SYSTEM_VALUE_VERTEX_ID:
+   case SYSTEM_VALUE_VERTEX_ID_ZERO_BASE:
+      reg->reg_offset = 2;
+      vs_prog_data->uses_vertexid = true;
+      break;
+   case SYSTEM_VALUE_INSTANCE_ID:
+      reg->reg_offset = 3;
+      vs_prog_data->uses_instanceid = true;
+      break;
+   default:
+      unreachable("not reached");
+   }
+
+   return reg;
+}
 
 void
 fs_visitor::visit(ir_variable *ir)
@@ -57,20 +85,42 @@ fs_visitor::visit(ir_variable *ir)
       return;
 
    if (ir->data.mode == ir_var_shader_in) {
-      if (!strcmp(ir->name, "gl_FragCoord")) {
-        reg = emit_fragcoord_interpolation(ir);
-      } else if (!strcmp(ir->name, "gl_FrontFacing")) {
+      assert(ir->data.location != -1);
+      if (stage == MESA_SHADER_VERTEX) {
+         reg = new(this->mem_ctx)
+            fs_reg(ATTR, ir->data.location,
+                   brw_type_for_base_type(ir->type->get_scalar_type()));
+      } else if (ir->data.location == VARYING_SLOT_POS) {
+         reg = emit_fragcoord_interpolation(ir->data.pixel_center_integer,
+                                            ir->data.origin_upper_left);
+      } else if (ir->data.location == VARYING_SLOT_FACE) {
         reg = emit_frontfacing_interpolation();
       } else {
-        reg = emit_general_interpolation(ir);
+         reg = new(this->mem_ctx) fs_reg(vgrf(ir->type));
+         emit_general_interpolation(*reg, ir->name, ir->type,
+                                    (glsl_interp_qualifier) ir->data.interpolation,
+                                    ir->data.location, ir->data.centroid,
+                                    ir->data.sample);
       }
       assert(reg);
       hash_table_insert(this->variable_ht, reg, ir);
       return;
    } else if (ir->data.mode == ir_var_shader_out) {
-      reg = new(this->mem_ctx) fs_reg(this, ir->type);
+      reg = new(this->mem_ctx) fs_reg(vgrf(ir->type));
+
+      if (stage == MESA_SHADER_VERTEX) {
+        int vector_elements =
+           ir->type->is_array() ? ir->type->fields.array->vector_elements
+                                : ir->type->vector_elements;
+
+        for (int i = 0; i < (type_size(ir->type) + 3) / 4; i++) {
+           int output = ir->data.location + i;
+           this->outputs[output] = *reg;
+           this->outputs[output].reg_offset = i * 4;
+           this->output_components[output] = vector_elements;
+        }
 
-      if (ir->data.index > 0) {
+      } else if (ir->data.index > 0) {
         assert(ir->data.location == FRAG_RESULT_DATA0);
         assert(ir->data.index == 1);
         this->dual_src_output = *reg;
@@ -134,20 +184,30 @@ fs_visitor::visit(ir_variable *ir)
       reg->type = brw_type_for_base_type(ir->type);
 
    } else if (ir->data.mode == ir_var_system_value) {
-      if (ir->data.location == SYSTEM_VALUE_SAMPLE_POS) {
+      switch (ir->data.location) {
+      case SYSTEM_VALUE_BASE_VERTEX:
+      case SYSTEM_VALUE_VERTEX_ID:
+      case SYSTEM_VALUE_VERTEX_ID_ZERO_BASE:
+      case SYSTEM_VALUE_INSTANCE_ID:
+         reg = emit_vs_system_value(ir->data.location);
+         break;
+      case SYSTEM_VALUE_SAMPLE_POS:
         reg = emit_samplepos_setup();
-      } else if (ir->data.location == SYSTEM_VALUE_SAMPLE_ID) {
-        reg = emit_sampleid_setup(ir);
-      } else if (ir->data.location == SYSTEM_VALUE_SAMPLE_MASK_IN) {
-         assert(brw->gen >= 7);
+         break;
+      case SYSTEM_VALUE_SAMPLE_ID:
+        reg = emit_sampleid_setup();
+         break;
+      case SYSTEM_VALUE_SAMPLE_MASK_IN:
+         assert(devinfo->gen >= 7);
          reg = new(mem_ctx)
             fs_reg(retype(brw_vec8_grf(payload.sample_mask_in_reg, 0),
                           BRW_REGISTER_TYPE_D));
+         break;
       }
    }
 
    if (!reg)
-      reg = new(this->mem_ctx) fs_reg(this, ir->type);
+      reg = new(this->mem_ctx) fs_reg(vgrf(ir->type));
 
    hash_table_insert(this->variable_ht, reg, ir);
 }
@@ -196,8 +256,15 @@ fs_visitor::visit(ir_dereference_array *ir)
    src.type = brw_type_for_base_type(ir->type);
 
    if (constant_index) {
-      assert(src.file == UNIFORM || src.file == GRF || src.file == HW_REG);
-      src = offset(src, constant_index->value.i[0] * element_size);
+      if (src.file == ATTR) {
+         /* Attribute arrays get loaded as one vec4 per element.  In that case
+          * offset the source register.
+          */
+         src.reg += constant_index->value.i[0];
+      } else {
+         assert(src.file == UNIFORM || src.file == GRF || src.file == HW_REG);
+         src = offset(src, constant_index->value.i[0] * element_size);
+      }
    } else {
       /* Variable index array dereference.  We attach the variable index
        * component to the reg as a pointer to a register containing the
@@ -209,7 +276,7 @@ fs_visitor::visit(ir_dereference_array *ir)
       ir->array_index->accept(this);
 
       fs_reg index_reg;
-      index_reg = fs_reg(this, glsl_type::int_type);
+      index_reg = vgrf(glsl_type::int_type);
       emit(BRW_OPCODE_MUL, index_reg, this->result, fs_reg(element_size));
 
       if (src.reladdr) {
@@ -222,18 +289,15 @@ fs_visitor::visit(ir_dereference_array *ir)
    this->result = src;
 }
 
-void
+fs_inst *
 fs_visitor::emit_lrp(const fs_reg &dst, const fs_reg &x, const fs_reg &y,
                      const fs_reg &a)
 {
-   if (brw->gen < 6 ||
-       !x.is_valid_3src() ||
-       !y.is_valid_3src() ||
-       !a.is_valid_3src()) {
+   if (devinfo->gen < 6) {
       /* We can't use the LRP instruction.  Emit x*(1-a) + y*a. */
-      fs_reg y_times_a           = fs_reg(this, glsl_type::float_type);
-      fs_reg one_minus_a         = fs_reg(this, glsl_type::float_type);
-      fs_reg x_times_one_minus_a = fs_reg(this, glsl_type::float_type);
+      fs_reg y_times_a           = vgrf(glsl_type::float_type);
+      fs_reg one_minus_a         = vgrf(glsl_type::float_type);
+      fs_reg x_times_one_minus_a = vgrf(glsl_type::float_type);
 
       emit(MUL(y_times_a, y, a));
 
@@ -242,12 +306,12 @@ fs_visitor::emit_lrp(const fs_reg &dst, const fs_reg &x, const fs_reg &y,
       emit(ADD(one_minus_a, negative_a, fs_reg(1.0f)));
       emit(MUL(x_times_one_minus_a, x, one_minus_a));
 
-      emit(ADD(dst, x_times_one_minus_a, y_times_a));
+      return emit(ADD(dst, x_times_one_minus_a, y_times_a));
    } else {
       /* The LRP instruction actually does op1 * op0 + op2 * (1 - op0), so
        * we need to reorder the operands.
        */
-      emit(LRP(dst, a, y, x));
+      return emit(LRP(dst, a, y, x));
    }
 }
 
@@ -255,9 +319,12 @@ void
 fs_visitor::emit_minmax(enum brw_conditional_mod conditionalmod, const fs_reg &dst,
                         const fs_reg &src0, const fs_reg &src1)
 {
+   assert(conditionalmod == BRW_CONDITIONAL_GE ||
+          conditionalmod == BRW_CONDITIONAL_L);
+
    fs_inst *inst;
 
-   if (brw->gen >= 6) {
+   if (devinfo->gen >= 6) {
       inst = emit(BRW_OPCODE_SEL, dst, src0, src1);
       inst->conditional_mod = conditionalmod;
    } else {
@@ -268,6 +335,18 @@ fs_visitor::emit_minmax(enum brw_conditional_mod conditionalmod, const fs_reg &d
    }
 }
 
+void
+fs_visitor::emit_uniformize(const fs_reg &dst, const fs_reg &src)
+{
+   const fs_reg chan_index = vgrf(glsl_type::uint_type);
+
+   emit(SHADER_OPCODE_FIND_LIVE_CHANNEL, component(chan_index, 0))
+      ->force_writemask_all = true;
+   emit(SHADER_OPCODE_BROADCAST, component(dst, 0),
+        src, component(chan_index, 0))
+      ->force_writemask_all = true;
+}
+
 bool
 fs_visitor::try_emit_saturate(ir_expression *ir)
 {
@@ -298,13 +377,9 @@ fs_visitor::try_emit_saturate(ir_expression *ir)
 }
 
 bool
-fs_visitor::try_emit_mad(ir_expression *ir)
+fs_visitor::try_emit_line(ir_expression *ir)
 {
-   /* 3-src instructions were introduced in gen6. */
-   if (brw->gen < 6)
-      return false;
-
-   /* MAD can only handle floating-point data. */
+   /* LINE's src0 must be of type float. */
    if (ir->type != glsl_type::float_type)
       return false;
 
@@ -319,9 +394,76 @@ fs_visitor::try_emit_mad(ir_expression *ir)
          return false;
    }
 
-   if (nonmul->as_constant() ||
-       mul->operands[0]->as_constant() ||
-       mul->operands[1]->as_constant())
+   ir_constant *const_add = nonmul->as_constant();
+   if (!const_add)
+      return false;
+
+   int add_operand_vf = brw_float_to_vf(const_add->value.f[0]);
+   if (add_operand_vf == -1)
+      return false;
+
+   ir_rvalue *non_const_mul = mul->operands[1];
+   ir_constant *const_mul = mul->operands[0]->as_constant();
+   if (!const_mul) {
+      const_mul = mul->operands[1]->as_constant();
+
+      if (!const_mul)
+         return false;
+
+      non_const_mul = mul->operands[0];
+   }
+
+   int mul_operand_vf = brw_float_to_vf(const_mul->value.f[0]);
+   if (mul_operand_vf == -1)
+      return false;
+
+   non_const_mul->accept(this);
+   fs_reg src1 = this->result;
+
+   fs_reg src0 = vgrf(ir->type);
+   emit(BRW_OPCODE_MOV, src0,
+        fs_reg((uint8_t)mul_operand_vf, 0, 0, (uint8_t)add_operand_vf));
+
+   this->result = vgrf(ir->type);
+   emit(BRW_OPCODE_LINE, this->result, src0, src1);
+   return true;
+}
+
+bool
+fs_visitor::try_emit_mad(ir_expression *ir)
+{
+   /* 3-src instructions were introduced in gen6. */
+   if (devinfo->gen < 6)
+      return false;
+
+   /* MAD can only handle floating-point data. */
+   if (ir->type != glsl_type::float_type)
+      return false;
+
+   ir_rvalue *nonmul;
+   ir_expression *mul;
+   bool mul_negate, mul_abs;
+
+   for (int i = 0; i < 2; i++) {
+      mul_negate = false;
+      mul_abs = false;
+
+      mul = ir->operands[i]->as_expression();
+      nonmul = ir->operands[1 - i];
+
+      if (mul && mul->operation == ir_unop_abs) {
+         mul = mul->operands[0]->as_expression();
+         mul_abs = true;
+      } else if (mul && mul->operation == ir_unop_neg) {
+         mul = mul->operands[0]->as_expression();
+         mul_negate = true;
+      }
+
+      if (mul && mul->operation == ir_binop_mul)
+         break;
+   }
+
+   if (!mul || mul->operation != ir_binop_mul)
       return false;
 
    nonmul->accept(this);
@@ -329,16 +471,104 @@ fs_visitor::try_emit_mad(ir_expression *ir)
 
    mul->operands[0]->accept(this);
    fs_reg src1 = this->result;
+   src1.negate ^= mul_negate;
+   src1.abs = mul_abs;
+   if (mul_abs)
+      src1.negate = false;
 
    mul->operands[1]->accept(this);
    fs_reg src2 = this->result;
+   src2.abs = mul_abs;
+   if (mul_abs)
+      src2.negate = false;
 
-   this->result = fs_reg(this, ir->type);
+   this->result = vgrf(ir->type);
    emit(BRW_OPCODE_MAD, this->result, src0, src1, src2);
 
    return true;
 }
 
+bool
+fs_visitor::try_emit_b2f_of_comparison(ir_expression *ir)
+{
+   /* On platforms that do not natively generate 0u and ~0u for Boolean
+    * results, b2f expressions that look like
+    *
+    *     f = b2f(expr cmp 0)
+    *
+    * will generate better code by pretending the expression is
+    *
+    *     f = ir_triop_csel(0.0, 1.0, expr cmp 0)
+    *
+    * This is because the last instruction of "expr" can generate the
+    * condition code for the "cmp 0".  This avoids having to do the "-(b & 1)"
+    * trick to generate 0u or ~0u for the Boolean result.  This means code like
+    *
+    *     mov(16)         g16<1>F         1F
+    *     mul.ge.f0(16)   null            g6<8,8,1>F      g14<8,8,1>F
+    *     (+f0) sel(16)   m6<1>F          g16<8,8,1>F     0F
+    *
+    * will be generated instead of
+    *
+    *     mul(16)         g2<1>F          g12<8,8,1>F     g4<8,8,1>F
+    *     cmp.ge.f0(16)   g2<1>D          g4<8,8,1>F      0F
+    *     and(16)         g4<1>D          g2<8,8,1>D      1D
+    *     and(16)         m6<1>D          -g4<8,8,1>D     0x3f800000UD
+    *
+    * When the comparison is != 0.0 using the knowledge that the false case
+    * already results in zero would allow better code generation by possibly
+    * avoiding a load-immediate instruction.
+    */
+   ir_expression *cmp = ir->operands[0]->as_expression();
+   if (cmp == NULL)
+      return false;
+
+   if (cmp->operation == ir_binop_nequal) {
+      for (unsigned i = 0; i < 2; i++) {
+         ir_constant *c = cmp->operands[i]->as_constant();
+         if (c == NULL || !c->is_zero())
+            continue;
+
+         ir_expression *expr = cmp->operands[i ^ 1]->as_expression();
+         if (expr != NULL) {
+            fs_reg op[2];
+
+            for (unsigned j = 0; j < 2; j++) {
+               cmp->operands[j]->accept(this);
+               op[j] = this->result;
+
+               resolve_ud_negate(&op[j]);
+            }
+
+            emit_bool_to_cond_code_of_reg(cmp, op);
+
+            /* In this case we know when the condition is true, op[i ^ 1]
+             * contains zero.  Invert the predicate, use op[i ^ 1] as src0,
+             * and immediate 1.0f as src1.
+             */
+            this->result = vgrf(ir->type);
+            op[i ^ 1].type = BRW_REGISTER_TYPE_F;
+
+            fs_inst *inst = emit(SEL(this->result, op[i ^ 1], fs_reg(1.0f)));
+            inst->predicate = BRW_PREDICATE_NORMAL;
+            inst->predicate_inverse = true;
+            return true;
+         }
+      }
+   }
+
+   emit_bool_to_cond_code(cmp);
+
+   fs_reg temp = vgrf(ir->type);
+   emit(MOV(temp, fs_reg(1.0f)));
+
+   this->result = vgrf(ir->type);
+   fs_inst *inst = emit(SEL(this->result, temp, fs_reg(0.0f)));
+   inst->predicate = BRW_PREDICATE_NORMAL;
+
+   return true;
+}
+
 static int
 pack_pixel_offset(float x)
 {
@@ -376,20 +606,19 @@ fs_visitor::emit_interpolate_expression(ir_expression *ir)
 
    /* 1. collect interpolation factors */
 
-   fs_reg dst_x = fs_reg(this, glsl_type::get_instance(ir->type->base_type, 2, 1));
-   fs_reg dst_y = offset(dst_x, 1);
+   fs_reg dst_xy = vgrf(glsl_type::get_instance(ir->type->base_type, 2, 1));
 
    /* for most messages, we need one reg of ignored data; the hardware requires mlen==1
     * even when there is no payload. in the per-slot offset case, we'll replace this with
     * the proper source data. */
-   fs_reg src = fs_reg(this, glsl_type::float_type);
+   fs_reg src = vgrf(glsl_type::float_type);
    int mlen = 1;     /* one reg unless overriden */
    int reg_width = dispatch_width / 8;
    fs_inst *inst;
 
    switch (ir->operation) {
    case ir_unop_interpolate_at_centroid:
-      inst = emit(FS_OPCODE_INTERPOLATE_AT_CENTROID, dst_x, src, fs_reg(0u));
+      inst = emit(FS_OPCODE_INTERPOLATE_AT_CENTROID, dst_xy, src, fs_reg(0u));
       break;
 
    case ir_binop_interpolate_at_sample: {
@@ -397,7 +626,7 @@ fs_visitor::emit_interpolate_expression(ir_expression *ir)
       assert(sample_num || !"nonconstant sample number should have been lowered.");
 
       unsigned msg_data = sample_num->value.i[0] << 4;
-      inst = emit(FS_OPCODE_INTERPOLATE_AT_SAMPLE, dst_x, src, fs_reg(msg_data));
+      inst = emit(FS_OPCODE_INTERPOLATE_AT_SAMPLE, dst_xy, src, fs_reg(msg_data));
       break;
    }
 
@@ -406,15 +635,15 @@ fs_visitor::emit_interpolate_expression(ir_expression *ir)
       if (const_offset) {
          unsigned msg_data = pack_pixel_offset(const_offset->value.f[0]) |
                             (pack_pixel_offset(const_offset->value.f[1]) << 4);
-         inst = emit(FS_OPCODE_INTERPOLATE_AT_SHARED_OFFSET, dst_x, src,
+         inst = emit(FS_OPCODE_INTERPOLATE_AT_SHARED_OFFSET, dst_xy, src,
                      fs_reg(msg_data));
       } else {
          /* pack the operands: hw wants offsets as 4 bit signed ints */
          ir->operands[1]->accept(this);
-         src = fs_reg(this, glsl_type::ivec2_type);
+         src = vgrf(glsl_type::ivec2_type);
          fs_reg src2 = src;
          for (int i = 0; i < 2; i++) {
-            fs_reg temp = fs_reg(this, glsl_type::float_type);
+            fs_reg temp = vgrf(glsl_type::float_type);
             emit(MUL(temp, this->result, fs_reg(16.0f)));
             emit(MOV(src2, temp));  /* float to int */
 
@@ -439,7 +668,7 @@ fs_visitor::emit_interpolate_expression(ir_expression *ir)
          }
 
          mlen = 2 * reg_width;
-         inst = emit(FS_OPCODE_INTERPOLATE_AT_PER_SLOT_OFFSET, dst_x, src,
+         inst = emit(FS_OPCODE_INTERPOLATE_AT_PER_SLOT_OFFSET, dst_xy, src,
                      fs_reg(0u));
       }
       break;
@@ -456,13 +685,12 @@ fs_visitor::emit_interpolate_expression(ir_expression *ir)
 
    /* 2. emit linterp */
 
-   fs_reg res(this, ir->type);
+   fs_reg res = vgrf(ir->type);
    this->result = res;
 
    for (int i = 0; i < ir->type->vector_elements; i++) {
       int ch = swiz ? ((*(int *)&swiz->mask) >> 2*i) & 3 : i;
-      emit(FS_OPCODE_LINTERP, res,
-           dst_x, dst_y,
+      emit(FS_OPCODE_LINTERP, res, dst_xy,
            fs_reg(interp_reg(var->data.location, ch)));
       res = offset(res, 1);
    }
@@ -474,6 +702,7 @@ fs_visitor::visit(ir_expression *ir)
    unsigned int operand;
    fs_reg op[3], temp;
    fs_inst *inst;
+   struct brw_wm_prog_key *fs_key = (struct brw_wm_prog_key *) this->key;
 
    assert(ir->get_num_operands() <= 3);
 
@@ -483,10 +712,30 @@ fs_visitor::visit(ir_expression *ir)
    /* Deal with the real oddball stuff first */
    switch (ir->operation) {
    case ir_binop_add:
+      if (devinfo->gen <= 5 && try_emit_line(ir))
+         return;
       if (try_emit_mad(ir))
          return;
       break;
 
+   case ir_triop_csel:
+      ir->operands[1]->accept(this);
+      op[1] = this->result;
+      ir->operands[2]->accept(this);
+      op[2] = this->result;
+
+      emit_bool_to_cond_code(ir->operands[0]);
+
+      this->result = vgrf(ir->type);
+      inst = emit(SEL(this->result, op[1], op[2]));
+      inst->predicate = BRW_PREDICATE_NORMAL;
+      return;
+
+   case ir_unop_b2f:
+      if (devinfo->gen <= 5 && try_emit_b2f_of_comparison(ir))
+         return;
+      break;
+
    case ir_unop_interpolate_at_centroid:
    case ir_binop_interpolate_at_offset:
    case ir_binop_interpolate_at_sample:
@@ -504,7 +753,8 @@ fs_visitor::visit(ir_expression *ir)
         ir->operands[operand]->fprint(stderr);
          fprintf(stderr, "\n");
       }
-      assert(this->result.is_valid_3src());
+      assert(this->result.file == GRF ||
+             this->result.file == UNIFORM || this->result.file == ATTR);
       op[operand] = this->result;
 
       /* Matrix expression operands should have been broken down to vector
@@ -519,15 +769,11 @@ fs_visitor::visit(ir_expression *ir)
    /* Storage for our result.  If our result goes into an assignment, it will
     * just get copy-propagated out, so no worries.
     */
-   this->result = fs_reg(this, ir->type);
+   this->result = vgrf(ir->type);
 
    switch (ir->operation) {
    case ir_unop_logic_not:
-      if (ctx->Const.UniformBooleanTrue != 1) {
-         emit(NOT(this->result, op[0]));
-      } else {
-         emit(XOR(this->result, op[0], fs_reg(1)));
-      }
+      emit(NOT(this->result, op[0]));
       break;
    case ir_unop_neg:
       op[0].negate = !op[0].negate;
@@ -582,31 +828,42 @@ fs_visitor::visit(ir_expression *ir)
    case ir_unop_log:
       unreachable("not reached: should be handled by ir_explog_to_explog2");
    case ir_unop_sin:
-   case ir_unop_sin_reduced:
       emit_math(SHADER_OPCODE_SIN, this->result, op[0]);
       break;
    case ir_unop_cos:
-   case ir_unop_cos_reduced:
       emit_math(SHADER_OPCODE_COS, this->result, op[0]);
       break;
 
    case ir_unop_dFdx:
-      emit(FS_OPCODE_DDX, this->result, op[0], fs_reg(BRW_DERIVATIVE_BY_HINT));
+      /* Select one of the two opcodes based on the glHint value. */
+      if (fs_key->high_quality_derivatives)
+         emit(FS_OPCODE_DDX_FINE, this->result, op[0]);
+      else
+         emit(FS_OPCODE_DDX_COARSE, this->result, op[0]);
       break;
+
    case ir_unop_dFdx_coarse:
-      emit(FS_OPCODE_DDX, this->result, op[0], fs_reg(BRW_DERIVATIVE_COARSE));
+      emit(FS_OPCODE_DDX_COARSE, this->result, op[0]);
       break;
+
    case ir_unop_dFdx_fine:
-      emit(FS_OPCODE_DDX, this->result, op[0], fs_reg(BRW_DERIVATIVE_FINE));
+      emit(FS_OPCODE_DDX_FINE, this->result, op[0]);
       break;
+
    case ir_unop_dFdy:
-      emit(FS_OPCODE_DDY, this->result, op[0], fs_reg(BRW_DERIVATIVE_BY_HINT));
+      /* Select one of the two opcodes based on the glHint value. */
+      if (fs_key->high_quality_derivatives)
+         emit(FS_OPCODE_DDY_FINE, result, op[0], fs_reg(fs_key->render_to_fbo));
+      else
+         emit(FS_OPCODE_DDY_COARSE, result, op[0], fs_reg(fs_key->render_to_fbo));
       break;
+
    case ir_unop_dFdy_coarse:
-      emit(FS_OPCODE_DDY, this->result, op[0], fs_reg(BRW_DERIVATIVE_COARSE));
+      emit(FS_OPCODE_DDY_COARSE, result, op[0], fs_reg(fs_key->render_to_fbo));
       break;
+
    case ir_unop_dFdy_fine:
-      emit(FS_OPCODE_DDY, this->result, op[0], fs_reg(BRW_DERIVATIVE_FINE));
+      emit(FS_OPCODE_DDY_FINE, result, op[0], fs_reg(fs_key->render_to_fbo));
       break;
 
    case ir_binop_add:
@@ -616,24 +873,24 @@ fs_visitor::visit(ir_expression *ir)
       unreachable("not reached: should be handled by ir_sub_to_add_neg");
 
    case ir_binop_mul:
-      if (brw->gen < 8 && ir->type->is_integer()) {
+      if (devinfo->gen < 8 && ir->type->is_integer()) {
         /* For integer multiplication, the MUL uses the low 16 bits
          * of one of the operands (src0 on gen6, src1 on gen7).  The
          * MACH accumulates in the contribution of the upper 16 bits
          * of that operand.
           */
          if (ir->operands[0]->is_uint16_constant()) {
-            if (brw->gen < 7)
+            if (devinfo->gen < 7)
                emit(MUL(this->result, op[0], op[1]));
             else
                emit(MUL(this->result, op[1], op[0]));
          } else if (ir->operands[1]->is_uint16_constant()) {
-            if (brw->gen < 7)
+            if (devinfo->gen < 7)
                emit(MUL(this->result, op[1], op[0]));
             else
                emit(MUL(this->result, op[0], op[1]));
          } else {
-            if (brw->gen >= 7)
+            if (devinfo->gen >= 7)
                no16("SIMD16 explicit accumulator operands unsupported\n");
 
             struct brw_reg acc = retype(brw_acc_reg(dispatch_width),
@@ -648,7 +905,7 @@ fs_visitor::visit(ir_expression *ir)
       }
       break;
    case ir_binop_imul_high: {
-      if (brw->gen == 7)
+      if (devinfo->gen >= 7)
          no16("SIMD16 explicit accumulator operands unsupported\n");
 
       struct brw_reg acc = retype(brw_acc_reg(dispatch_width),
@@ -667,13 +924,15 @@ fs_visitor::visit(ir_expression *ir)
        *
        * FINISHME: Don't use source modifiers on src1.
        */
-      if (brw->gen >= 8) {
+      if (devinfo->gen >= 8) {
          assert(mul->src[1].type == BRW_REGISTER_TYPE_D ||
                 mul->src[1].type == BRW_REGISTER_TYPE_UD);
          if (mul->src[1].type == BRW_REGISTER_TYPE_D) {
             mul->src[1].type = BRW_REGISTER_TYPE_W;
+            mul->src[1].stride = 2;
          } else {
             mul->src[1].type = BRW_REGISTER_TYPE_UW;
+            mul->src[1].stride = 2;
          }
       }
 
@@ -685,7 +944,7 @@ fs_visitor::visit(ir_expression *ir)
       emit_math(SHADER_OPCODE_INT_QUOTIENT, this->result, op[0], op[1]);
       break;
    case ir_binop_carry: {
-      if (brw->gen == 7)
+      if (devinfo->gen >= 7)
          no16("SIMD16 explicit accumulator operands unsupported\n");
 
       struct brw_reg acc = retype(brw_acc_reg(dispatch_width),
@@ -696,7 +955,7 @@ fs_visitor::visit(ir_expression *ir)
       break;
    }
    case ir_binop_borrow: {
-      if (brw->gen == 7)
+      if (devinfo->gen >= 7)
          no16("SIMD16 explicit accumulator operands unsupported\n");
 
       struct brw_reg acc = retype(brw_acc_reg(dispatch_width),
@@ -707,7 +966,7 @@ fs_visitor::visit(ir_expression *ir)
       break;
    }
    case ir_binop_mod:
-      /* Floating point should be lowered by MOD_TO_FRACT in the compiler. */
+      /* Floating point should be lowered by MOD_TO_FLOOR in the compiler. */
       assert(ir->type->is_integer());
       emit_math(SHADER_OPCODE_INT_REMAINDER, this->result, op[0], op[1]);
       break;
@@ -720,7 +979,7 @@ fs_visitor::visit(ir_expression *ir)
    case ir_binop_all_equal:
    case ir_binop_nequal:
    case ir_binop_any_nequal:
-      if (ctx->Const.UniformBooleanTrue == 1) {
+      if (devinfo->gen <= 5) {
          resolve_bool_comparison(ir->operands[0], &op[0]);
          resolve_bool_comparison(ir->operands[1], &op[1]);
       }
@@ -794,16 +1053,13 @@ fs_visitor::visit(ir_expression *ir)
       emit(AND(this->result, op[0], fs_reg(1)));
       break;
    case ir_unop_b2f:
-      if (ctx->Const.UniformBooleanTrue != 1) {
-         op[0].type = BRW_REGISTER_TYPE_UD;
-         this->result.type = BRW_REGISTER_TYPE_UD;
-         emit(AND(this->result, op[0], fs_reg(0x3f800000u)));
-         this->result.type = BRW_REGISTER_TYPE_F;
-      } else {
-         temp = fs_reg(this, glsl_type::int_type);
-         emit(AND(temp, op[0], fs_reg(1)));
-         emit(MOV(this->result, temp));
+      if (devinfo->gen <= 5) {
+         resolve_bool_comparison(ir->operands[0], &op[0]);
       }
+      op[0].type = BRW_REGISTER_TYPE_D;
+      this->result.type = BRW_REGISTER_TYPE_D;
+      emit(AND(this->result, op[0], fs_reg(0x3f800000u)));
+      this->result.type = BRW_REGISTER_TYPE_F;
       break;
 
    case ir_unop_f2b:
@@ -816,10 +1072,13 @@ fs_visitor::visit(ir_expression *ir)
    case ir_unop_trunc:
       emit(RNDZ(this->result, op[0]));
       break;
-   case ir_unop_ceil:
-      op[0].negate = !op[0].negate;
-      emit(RNDD(this->result, op[0]));
-      this->result.negate = true;
+   case ir_unop_ceil: {
+         fs_reg tmp = vgrf(ir->type);
+         op[0].negate = !op[0].negate;
+         emit(RNDD(tmp, op[0]));
+         tmp.negate = true;
+         emit(MOV(this->result, tmp));
+      }
       break;
    case ir_unop_floor:
       emit(RNDD(this->result, op[0]));
@@ -867,7 +1126,7 @@ fs_visitor::visit(ir_expression *ir)
       emit(CBIT(this->result, op[0]));
       break;
    case ir_unop_find_msb:
-      temp = fs_reg(this, glsl_type::uint_type);
+      temp = vgrf(glsl_type::uint_type);
       emit(FBH(temp, op[0]));
 
       /* FBH counts from the MSB side, while GLSL's findMSB() wants the count
@@ -948,13 +1207,13 @@ fs_visitor::visit(ir_expression *ir)
                                  const_uniform_block->value.u[0]);
       } else {
          /* The block index is not a constant. Evaluate the index expression
-          * per-channel and add the base UBO index; the generator will select
-          * a value from any live channel.
+          * per-channel and add the base UBO index; we have to select a value
+          * from any live channel.
           */
-         surf_index = fs_reg(this, glsl_type::uint_type);
+         surf_index = vgrf(glsl_type::uint_type);
          emit(ADD(surf_index, op[0],
-                  fs_reg(stage_prog_data->binding_table.ubo_start)))
-            ->force_writemask_all = true;
+                  fs_reg(stage_prog_data->binding_table.ubo_start)));
+         emit_uniformize(surf_index, surf_index);
 
          /* Assume this may touch any UBO. It would be nice to provide
           * a tighter bound, but the array information is already lowered away.
@@ -965,7 +1224,7 @@ fs_visitor::visit(ir_expression *ir)
       }
 
       if (const_offset) {
-         fs_reg packed_consts = fs_reg(this, glsl_type::float_type);
+         fs_reg packed_consts = vgrf(glsl_type::float_type);
          packed_consts.type = result.type;
 
          fs_reg const_offset_reg = fs_reg(const_offset->value.u[0] & ~15);
@@ -993,7 +1252,7 @@ fs_visitor::visit(ir_expression *ir)
          }
       } else {
          /* Turn the byte offset into a dword offset. */
-         fs_reg base_offset = fs_reg(this, glsl_type::int_type);
+         fs_reg base_offset = vgrf(glsl_type::int_type);
          emit(SHR(base_offset, op[1], fs_reg(2)));
 
          for (int i = 0; i < ir->type->vector_elements; i++) {
@@ -1023,16 +1282,25 @@ fs_visitor::visit(ir_expression *ir)
       break;
 
    case ir_triop_csel:
-      emit(CMP(reg_null_d, op[0], fs_reg(0), BRW_CONDITIONAL_NZ));
-      inst = emit(BRW_OPCODE_SEL, this->result, op[1], op[2]);
-      inst->predicate = BRW_PREDICATE_NORMAL;
-      break;
-
    case ir_unop_interpolate_at_centroid:
    case ir_binop_interpolate_at_offset:
    case ir_binop_interpolate_at_sample:
       unreachable("already handled above");
       break;
+
+   case ir_unop_d2f:
+   case ir_unop_f2d:
+   case ir_unop_d2i:
+   case ir_unop_i2d:
+   case ir_unop_d2u:
+   case ir_unop_u2d:
+   case ir_unop_d2b:
+   case ir_unop_pack_double_2x32:
+   case ir_unop_unpack_double_2x32:
+   case ir_unop_frexp_sig:
+   case ir_unop_frexp_exp:
+      unreachable("fp64 todo");
+      break;
    }
 }
 
@@ -1076,6 +1344,7 @@ fs_visitor::emit_assignment_writes(fs_reg &l, fs_reg &r,
    case GLSL_TYPE_ATOMIC_UINT:
       break;
 
+   case GLSL_TYPE_DOUBLE:
    case GLSL_TYPE_VOID:
    case GLSL_TYPE_ERROR:
    case GLSL_TYPE_INTERFACE:
@@ -1113,7 +1382,7 @@ fs_visitor::try_rewrite_rhs_to_dst(ir_assignment *ir,
    /* If last_rhs_inst wrote a different number of components than our LHS,
     * we can't safely rewrite it.
     */
-   if (virtual_grf_sizes[dst.reg] != modify->regs_written)
+   if (alloc.sizes[dst.reg] != modify->regs_written)
       return false;
 
    /* Success!  Rewrite the instruction. */
@@ -1166,8 +1435,10 @@ fs_visitor::visit(ir_assignment *ir)
 }
 
 fs_inst *
-fs_visitor::emit_texture_gen4(ir_texture *ir, fs_reg dst, fs_reg coordinate,
-                              fs_reg shadow_c, fs_reg lod, fs_reg dPdy,
+fs_visitor::emit_texture_gen4(ir_texture_opcode op, fs_reg dst,
+                              fs_reg coordinate, int coord_components,
+                              fs_reg shadow_c,
+                              fs_reg lod, fs_reg dPdy, int grad_components,
                               uint32_t sampler)
 {
    int mlen;
@@ -1179,7 +1450,7 @@ fs_visitor::emit_texture_gen4(ir_texture *ir, fs_reg dst, fs_reg coordinate,
    mlen = 1;
 
    if (shadow_c.file != BAD_FILE) {
-      for (int i = 0; i < ir->coordinate->type->vector_elements; i++) {
+      for (int i = 0; i < coord_components; i++) {
         emit(MOV(fs_reg(MRF, base_mrf + mlen + i), coordinate));
         coordinate = offset(coordinate, 1);
       }
@@ -1187,18 +1458,18 @@ fs_visitor::emit_texture_gen4(ir_texture *ir, fs_reg dst, fs_reg coordinate,
       /* gen4's SIMD8 sampler always has the slots for u,v,r present.
        * the unused slots must be zeroed.
        */
-      for (int i = ir->coordinate->type->vector_elements; i < 3; i++) {
+      for (int i = coord_components; i < 3; i++) {
          emit(MOV(fs_reg(MRF, base_mrf + mlen + i), fs_reg(0.0f)));
       }
       mlen += 3;
 
-      if (ir->op == ir_tex) {
+      if (op == ir_tex) {
         /* There's no plain shadow compare message, so we use shadow
          * compare with a bias of 0.0.
          */
         emit(MOV(fs_reg(MRF, base_mrf + mlen), fs_reg(0.0f)));
         mlen++;
-      } else if (ir->op == ir_txb || ir->op == ir_txl) {
+      } else if (op == ir_txb || op == ir_txl) {
         emit(MOV(fs_reg(MRF, base_mrf + mlen), lod));
         mlen++;
       } else {
@@ -1207,26 +1478,26 @@ fs_visitor::emit_texture_gen4(ir_texture *ir, fs_reg dst, fs_reg coordinate,
 
       emit(MOV(fs_reg(MRF, base_mrf + mlen), shadow_c));
       mlen++;
-   } else if (ir->op == ir_tex) {
-      for (int i = 0; i < ir->coordinate->type->vector_elements; i++) {
+   } else if (op == ir_tex) {
+      for (int i = 0; i < coord_components; i++) {
         emit(MOV(fs_reg(MRF, base_mrf + mlen + i), coordinate));
         coordinate = offset(coordinate, 1);
       }
       /* zero the others. */
-      for (int i = ir->coordinate->type->vector_elements; i<3; i++) {
+      for (int i = coord_components; i<3; i++) {
          emit(MOV(fs_reg(MRF, base_mrf + mlen + i), fs_reg(0.0f)));
       }
       /* gen4's SIMD8 sampler always has the slots for u,v,r present. */
       mlen += 3;
-   } else if (ir->op == ir_txd) {
+   } else if (op == ir_txd) {
       fs_reg &dPdx = lod;
 
-      for (int i = 0; i < ir->coordinate->type->vector_elements; i++) {
+      for (int i = 0; i < coord_components; i++) {
         emit(MOV(fs_reg(MRF, base_mrf + mlen + i), coordinate));
         coordinate = offset(coordinate, 1);
       }
       /* the slots for u and v are always present, but r is optional */
-      mlen += MAX2(ir->coordinate->type->vector_elements, 2);
+      mlen += MAX2(coord_components, 2);
 
       /*  P   = u, v, r
        * dPdx = dudx, dvdx, drdx
@@ -1242,18 +1513,18 @@ fs_visitor::emit_texture_gen4(ir_texture *ir, fs_reg dst, fs_reg coordinate,
        *        dPdx.x dPdx.y dPdx.z dPdy.x dPdy.y dPdy.z
        *        m5     m6     m7     m8     m9     m10
        */
-      for (int i = 0; i < ir->lod_info.grad.dPdx->type->vector_elements; i++) {
+      for (int i = 0; i < grad_components; i++) {
         emit(MOV(fs_reg(MRF, base_mrf + mlen), dPdx));
         dPdx = offset(dPdx, 1);
       }
-      mlen += MAX2(ir->lod_info.grad.dPdx->type->vector_elements, 2);
+      mlen += MAX2(grad_components, 2);
 
-      for (int i = 0; i < ir->lod_info.grad.dPdy->type->vector_elements; i++) {
+      for (int i = 0; i < grad_components; i++) {
         emit(MOV(fs_reg(MRF, base_mrf + mlen), dPdy));
         dPdy = offset(dPdy, 1);
       }
-      mlen += MAX2(ir->lod_info.grad.dPdy->type->vector_elements, 2);
-   } else if (ir->op == ir_txs) {
+      mlen += MAX2(grad_components, 2);
+   } else if (op == ir_txs) {
       /* There's no SIMD8 resinfo message on Gen4.  Use SIMD16 instead. */
       simd16 = true;
       emit(MOV(fs_reg(MRF, base_mrf + mlen, BRW_REGISTER_TYPE_UD), lod));
@@ -1263,9 +1534,9 @@ fs_visitor::emit_texture_gen4(ir_texture *ir, fs_reg dst, fs_reg coordinate,
        * instructions.  We'll need to do SIMD16 here.
        */
       simd16 = true;
-      assert(ir->op == ir_txb || ir->op == ir_txl || ir->op == ir_txf);
+      assert(op == ir_txb || op == ir_txl || op == ir_txf);
 
-      for (int i = 0; i < ir->coordinate->type->vector_elements; i++) {
+      for (int i = 0; i < coord_components; i++) {
         emit(MOV(fs_reg(MRF, base_mrf + mlen + i * 2, coordinate.type),
                   coordinate));
         coordinate = offset(coordinate, 1);
@@ -1274,7 +1545,7 @@ fs_visitor::emit_texture_gen4(ir_texture *ir, fs_reg dst, fs_reg coordinate,
       /* Initialize the rest of u/v/r with 0.0.  Empirically, this seems to
        * be necessary for TXF (ld), but seems wise to do for all messages.
        */
-      for (int i = ir->coordinate->type->vector_elements; i < 3; i++) {
+      for (int i = coord_components; i < 3; i++) {
         emit(MOV(fs_reg(MRF, base_mrf + mlen + i * 2), fs_reg(0.0f)));
       }
 
@@ -1294,15 +1565,11 @@ fs_visitor::emit_texture_gen4(ir_texture *ir, fs_reg dst, fs_reg coordinate,
        * this weirdness around to the expected layout.
        */
       orig_dst = dst;
-      dst = fs_reg(GRF, virtual_grf_alloc(8),
-                   (brw->is_g4x ?
-                    brw_type_for_base_type(ir->type) :
-                    BRW_REGISTER_TYPE_F));
+      dst = fs_reg(GRF, alloc.allocate(8), orig_dst.type);
    }
 
    enum opcode opcode;
-
-   switch (ir->op) {
+   switch (op) {
    case ir_tex: opcode = SHADER_OPCODE_TEX; break;
    case ir_txb: opcode = FS_OPCODE_TXB; break;
    case ir_txl: opcode = SHADER_OPCODE_TXL; break;
@@ -1330,6 +1597,69 @@ fs_visitor::emit_texture_gen4(ir_texture *ir, fs_reg dst, fs_reg coordinate,
    return inst;
 }
 
+fs_inst *
+fs_visitor::emit_texture_gen4_simd16(ir_texture_opcode op, fs_reg dst,
+                                     fs_reg coordinate, int vector_elements,
+                                     fs_reg shadow_c, fs_reg lod,
+                                     uint32_t sampler)
+{
+   fs_reg message(MRF, 2, BRW_REGISTER_TYPE_F, dispatch_width);
+   bool has_lod = op == ir_txl || op == ir_txb || op == ir_txf;
+
+   if (has_lod && shadow_c.file != BAD_FILE)
+      no16("TXB and TXL with shadow comparison unsupported in SIMD16.");
+
+   if (op == ir_txd)
+      no16("textureGrad unsupported in SIMD16.");
+
+   /* Copy the coordinates. */
+   for (int i = 0; i < vector_elements; i++) {
+      emit(MOV(retype(offset(message, i), coordinate.type), coordinate));
+      coordinate = offset(coordinate, 1);
+   }
+
+   fs_reg msg_end = offset(message, vector_elements);
+
+   /* Messages other than sample and ld require all three components */
+   if (has_lod || shadow_c.file != BAD_FILE) {
+      for (int i = vector_elements; i < 3; i++) {
+         emit(MOV(offset(message, i), fs_reg(0.0f)));
+      }
+   }
+
+   if (has_lod) {
+      fs_reg msg_lod = retype(offset(message, 3), op == ir_txf ?
+                              BRW_REGISTER_TYPE_UD : BRW_REGISTER_TYPE_F);
+      emit(MOV(msg_lod, lod));
+      msg_end = offset(msg_lod, 1);
+   }
+
+   if (shadow_c.file != BAD_FILE) {
+      fs_reg msg_ref = offset(message, 3 + has_lod);
+      emit(MOV(msg_ref, shadow_c));
+      msg_end = offset(msg_ref, 1);
+   }
+
+   enum opcode opcode;
+   switch (op) {
+   case ir_tex: opcode = SHADER_OPCODE_TEX; break;
+   case ir_txb: opcode = FS_OPCODE_TXB;     break;
+   case ir_txd: opcode = SHADER_OPCODE_TXD; break;
+   case ir_txl: opcode = SHADER_OPCODE_TXL; break;
+   case ir_txs: opcode = SHADER_OPCODE_TXS; break;
+   case ir_txf: opcode = SHADER_OPCODE_TXF; break;
+   default: unreachable("not reached");
+   }
+
+   fs_inst *inst = emit(opcode, dst, reg_undef, fs_reg(sampler));
+   inst->base_mrf = message.reg - 1;
+   inst->mlen = msg_end.reg - inst->base_mrf;
+   inst->header_present = true;
+   inst->regs_written = 8;
+
+   return inst;
+}
+
 /* gen5's sampler has slots for u, v, r, array index, then optional
  * parameters like shadow comparitor or LOD bias.  If optional
  * parameters aren't present, those base slots are optional and don't
@@ -1339,15 +1669,15 @@ fs_visitor::emit_texture_gen4(ir_texture *ir, fs_reg dst, fs_reg coordinate,
  * surprising in the disassembly.
  */
 fs_inst *
-fs_visitor::emit_texture_gen5(ir_texture *ir, fs_reg dst, fs_reg coordinate,
-                              fs_reg shadow_c, fs_reg lod, fs_reg lod2,
+fs_visitor::emit_texture_gen5(ir_texture_opcode op, fs_reg dst,
+                              fs_reg coordinate, int vector_elements,
+                              fs_reg shadow_c,
+                              fs_reg lod, fs_reg lod2, int grad_components,
                               fs_reg sample_index, uint32_t sampler,
                               bool has_offset)
 {
    int reg_width = dispatch_width / 8;
    bool header_present = false;
-   const int vector_elements =
-      ir->coordinate ? ir->coordinate->type->vector_elements : 0;
 
    fs_reg message(MRF, 2, BRW_REGISTER_TYPE_F, dispatch_width);
    fs_reg msg_coords = message;
@@ -1375,7 +1705,7 @@ fs_visitor::emit_texture_gen5(ir_texture *ir, fs_reg dst, fs_reg coordinate,
    }
 
    enum opcode opcode;
-   switch (ir->op) {
+   switch (op) {
    case ir_tex:
       opcode = SHADER_OPCODE_TEX;
       break;
@@ -1402,7 +1732,7 @@ fs_visitor::emit_texture_gen5(ir_texture *ir, fs_reg dst, fs_reg coordinate,
        * - dPdx.x dPdy.x dPdx.y dPdy.y dPdx.z dPdy.z
        */
       msg_end = msg_lod;
-      for (int i = 0; i < ir->lod_info.grad.dPdx->type->vector_elements; i++) {
+      for (int i = 0; i < grad_components; i++) {
          emit(MOV(msg_end, lod));
          lod = offset(lod, 1);
          msg_end = offset(msg_end, 1);
@@ -1471,17 +1801,19 @@ fs_visitor::emit_texture_gen5(ir_texture *ir, fs_reg dst, fs_reg coordinate,
 }
 
 static bool
-is_high_sampler(struct brw_context *brw, fs_reg sampler)
+is_high_sampler(const struct brw_device_info *devinfo, fs_reg sampler)
 {
-   if (brw->gen < 8 && !brw->is_haswell)
+   if (devinfo->gen < 8 && !devinfo->is_haswell)
       return false;
 
    return sampler.file != IMM || sampler.fixed_hw_reg.dw1.ud >= 16;
 }
 
 fs_inst *
-fs_visitor::emit_texture_gen7(ir_texture *ir, fs_reg dst, fs_reg coordinate,
-                              fs_reg shadow_c, fs_reg lod, fs_reg lod2,
+fs_visitor::emit_texture_gen7(ir_texture_opcode op, fs_reg dst,
+                              fs_reg coordinate, int coord_components,
+                              fs_reg shadow_c,
+                              fs_reg lod, fs_reg lod2, int grad_components,
                               fs_reg sample_index, fs_reg mcs, fs_reg sampler,
                               fs_reg offset_value)
 {
@@ -1490,12 +1822,12 @@ fs_visitor::emit_texture_gen7(ir_texture *ir, fs_reg dst, fs_reg coordinate,
 
    fs_reg *sources = ralloc_array(mem_ctx, fs_reg, MAX_SAMPLER_MESSAGE_SIZE);
    for (int i = 0; i < MAX_SAMPLER_MESSAGE_SIZE; i++) {
-      sources[i] = fs_reg(this, glsl_type::float_type);
+      sources[i] = vgrf(glsl_type::float_type);
    }
    int length = 0;
 
-   if (ir->op == ir_tg4 || offset_value.file != BAD_FILE ||
-       is_high_sampler(brw, sampler)) {
+   if (op == ir_tg4 || offset_value.file != BAD_FILE ||
+       is_high_sampler(devinfo, sampler)) {
       /* For general texture offsets (no txf workaround), we need a header to
        * put them in.  Note that for SIMD16 we're making space for two actual
        * hardware registers here, so the emit will have to fix up for this.
@@ -1507,7 +1839,7 @@ fs_visitor::emit_texture_gen7(ir_texture *ir, fs_reg dst, fs_reg coordinate,
        * need to offset the Sampler State Pointer in the header.
        */
       header_present = true;
-      sources[0] = fs_reg(GRF, virtual_grf_alloc(1), BRW_REGISTER_TYPE_UD);
+      sources[0] = fs_reg(GRF, alloc.allocate(1), BRW_REGISTER_TYPE_UD);
       length++;
    }
 
@@ -1520,8 +1852,17 @@ fs_visitor::emit_texture_gen7(ir_texture *ir, fs_reg dst, fs_reg coordinate,
       offset_value.file != BAD_FILE && offset_value.file != IMM;
    bool coordinate_done = false;
 
+   /* The sampler can only meaningfully compute LOD for fragment shader
+    * messages. For all other stages, we change the opcode to ir_txl and
+    * hardcode the LOD to 0.
+    */
+   if (stage != MESA_SHADER_FRAGMENT && op == ir_tex) {
+      op = ir_txl;
+      lod = fs_reg(0.0f);
+   }
+
    /* Set up the LOD info */
-   switch (ir->op) {
+   switch (op) {
    case ir_tex:
    case ir_lod:
       break;
@@ -1539,7 +1880,7 @@ fs_visitor::emit_texture_gen7(ir_texture *ir, fs_reg dst, fs_reg coordinate,
       /* Load dPdx and the coordinate together:
        * [hdr], [ref], x, dPdx.x, dPdy.x, y, dPdx.y, dPdy.y, z, dPdx.z, dPdy.z
        */
-      for (int i = 0; i < ir->coordinate->type->vector_elements; i++) {
+      for (int i = 0; i < coord_components; i++) {
         emit(MOV(sources[length], coordinate));
         coordinate = offset(coordinate, 1);
         length++;
@@ -1547,7 +1888,7 @@ fs_visitor::emit_texture_gen7(ir_texture *ir, fs_reg dst, fs_reg coordinate,
          /* For cube map array, the coordinate is (u,v,r,ai) but there are
           * only derivatives for (u, v, r).
           */
-         if (i < ir->lod_info.grad.dPdx->type->vector_elements) {
+         if (i < grad_components) {
             emit(MOV(sources[length], lod));
             lod = offset(lod, 1);
             length++;
@@ -1570,15 +1911,26 @@ fs_visitor::emit_texture_gen7(ir_texture *ir, fs_reg dst, fs_reg coordinate,
       length++;
       break;
    case ir_txf:
-      /* Unfortunately, the parameters for LD are intermixed: u, lod, v, r. */
+      /* Unfortunately, the parameters for LD are intermixed: u, lod, v, r.
+       * On Gen9 they are u, v, lod, r
+       */
+
       emit(MOV(retype(sources[length], BRW_REGISTER_TYPE_D), coordinate));
       coordinate = offset(coordinate, 1);
       length++;
 
+      if (devinfo->gen >= 9) {
+         if (coord_components >= 2) {
+            emit(MOV(retype(sources[length], BRW_REGISTER_TYPE_D), coordinate));
+            coordinate = offset(coordinate, 1);
+         }
+         length++;
+      }
+
       emit(MOV(retype(sources[length], BRW_REGISTER_TYPE_D), lod));
       length++;
 
-      for (int i = 1; i < ir->coordinate->type->vector_elements; i++) {
+      for (int i = devinfo->gen >= 9 ? 2 : 1; i < coord_components; i++) {
         emit(MOV(retype(sources[length], BRW_REGISTER_TYPE_D), coordinate));
         coordinate = offset(coordinate, 1);
         length++;
@@ -1597,7 +1949,7 @@ fs_visitor::emit_texture_gen7(ir_texture *ir, fs_reg dst, fs_reg coordinate,
       /* there is no offsetting for this message; just copy in the integer
        * texture coordinates
        */
-      for (int i = 0; i < ir->coordinate->type->vector_elements; i++) {
+      for (int i = 0; i < coord_components; i++) {
          emit(MOV(retype(sources[length], BRW_REGISTER_TYPE_D), coordinate));
          coordinate = offset(coordinate, 1);
          length++;
@@ -1623,7 +1975,7 @@ fs_visitor::emit_texture_gen7(ir_texture *ir, fs_reg dst, fs_reg coordinate,
             length++;
          }
 
-         if (ir->coordinate->type->vector_elements == 3) { /* r if present */
+         if (coord_components == 3) { /* r if present */
             emit(MOV(sources[length], coordinate));
             coordinate = offset(coordinate, 1);
             length++;
@@ -1635,8 +1987,8 @@ fs_visitor::emit_texture_gen7(ir_texture *ir, fs_reg dst, fs_reg coordinate,
    }
 
    /* Set up the coordinate (except for cases where it was done above) */
-   if (ir->coordinate && !coordinate_done) {
-      for (int i = 0; i < ir->coordinate->type->vector_elements; i++) {
+   if (!coordinate_done) {
+      for (int i = 0; i < coord_components; i++) {
          emit(MOV(sources[length], coordinate));
          coordinate = offset(coordinate, 1);
          length++;
@@ -1649,13 +2001,13 @@ fs_visitor::emit_texture_gen7(ir_texture *ir, fs_reg dst, fs_reg coordinate,
    else
       mlen = length * reg_width;
 
-   fs_reg src_payload = fs_reg(GRF, virtual_grf_alloc(mlen),
+   fs_reg src_payload = fs_reg(GRF, alloc.allocate(mlen),
                                BRW_REGISTER_TYPE_F);
    emit(LOAD_PAYLOAD(src_payload, sources, length));
 
    /* Generate the SEND */
    enum opcode opcode;
-   switch (ir->op) {
+   switch (op) {
    case ir_tex: opcode = SHADER_OPCODE_TEX; break;
    case ir_txb: opcode = FS_OPCODE_TXB; break;
    case ir_txl: opcode = SHADER_OPCODE_TXL; break;
@@ -1689,25 +2041,21 @@ fs_visitor::emit_texture_gen7(ir_texture *ir, fs_reg dst, fs_reg coordinate,
 }
 
 fs_reg
-fs_visitor::rescale_texcoord(ir_texture *ir, fs_reg coordinate,
+fs_visitor::rescale_texcoord(fs_reg coordinate, int coord_components,
                              bool is_rect, uint32_t sampler, int texunit)
 {
    fs_inst *inst = NULL;
    bool needs_gl_clamp = true;
    fs_reg scale_x, scale_y;
-   const struct brw_sampler_prog_key_data *tex =
-      (stage == MESA_SHADER_FRAGMENT) ?
-      &((brw_wm_prog_key*) this->key)->tex : NULL;
-   assert(tex);
 
    /* The 965 requires the EU to do the normalization of GL rectangle
     * texture coordinates.  We use the program parameter state
     * tracking to get the scaling factor.
     */
    if (is_rect &&
-       (brw->gen < 6 ||
-        (brw->gen >= 6 && (tex->gl_clamp_mask[0] & (1 << sampler) ||
-                           tex->gl_clamp_mask[1] & (1 << sampler))))) {
+       (devinfo->gen < 6 ||
+        (devinfo->gen >= 6 && (key_tex->gl_clamp_mask[0] & (1 << sampler) ||
+                               key_tex->gl_clamp_mask[1] & (1 << sampler))))) {
       struct gl_program_parameter_list *params = prog->Parameters;
       int tokens[STATE_LENGTH] = {
         STATE_INTERNAL,
@@ -1750,8 +2098,8 @@ fs_visitor::rescale_texcoord(ir_texture *ir, fs_reg coordinate,
     * texture coordinates.  We use the program parameter state
     * tracking to get the scaling factor.
     */
-   if (brw->gen < 6 && is_rect) {
-      fs_reg dst = fs_reg(this, ir->coordinate->type);
+   if (devinfo->gen < 6 && is_rect) {
+      fs_reg dst = fs_reg(GRF, alloc.allocate(coord_components));
       fs_reg src = coordinate;
       coordinate = dst;
 
@@ -1768,12 +2116,12 @@ fs_visitor::rescale_texcoord(ir_texture *ir, fs_reg coordinate,
       needs_gl_clamp = false;
 
       for (int i = 0; i < 2; i++) {
-        if (tex->gl_clamp_mask[i] & (1 << sampler)) {
+        if (key_tex->gl_clamp_mask[i] & (1 << sampler)) {
            fs_reg chan = coordinate;
            chan = offset(chan, i);
 
            inst = emit(BRW_OPCODE_SEL, chan, chan, fs_reg(0.0f));
-           inst->conditional_mod = BRW_CONDITIONAL_G;
+           inst->conditional_mod = BRW_CONDITIONAL_GE;
 
            /* Our parameter comes in as 1.0/width or 1.0/height,
             * because that's what people normally want for doing
@@ -1781,7 +2129,7 @@ fs_visitor::rescale_texcoord(ir_texture *ir, fs_reg coordinate,
             * for clamping, but we don't care enough to make a new
             * parameter type, so just invert back.
             */
-           fs_reg limit = fs_reg(this, glsl_type::float_type);
+           fs_reg limit = vgrf(glsl_type::float_type);
            emit(MOV(limit, i == 0 ? scale_x : scale_y));
            emit(SHADER_OPCODE_RCP, limit, limit);
 
@@ -1791,10 +2139,9 @@ fs_visitor::rescale_texcoord(ir_texture *ir, fs_reg coordinate,
       }
    }
 
-   if (ir->coordinate && needs_gl_clamp) {
-      for (unsigned int i = 0;
-          i < MIN2(ir->coordinate->type->vector_elements, 3); i++) {
-        if (tex->gl_clamp_mask[i] & (1 << sampler)) {
+   if (coord_components > 0 && needs_gl_clamp) {
+      for (int i = 0; i < MIN2(coord_components, 3); i++) {
+        if (key_tex->gl_clamp_mask[i] & (1 << sampler)) {
            fs_reg chan = coordinate;
            chan = offset(chan, i);
 
@@ -1808,27 +2155,26 @@ fs_visitor::rescale_texcoord(ir_texture *ir, fs_reg coordinate,
 
 /* Sample from the MCS surface attached to this multisample texture. */
 fs_reg
-fs_visitor::emit_mcs_fetch(ir_texture *ir, fs_reg coordinate, fs_reg sampler)
+fs_visitor::emit_mcs_fetch(fs_reg coordinate, int components, fs_reg sampler)
 {
    int reg_width = dispatch_width / 8;
-   int length = ir->coordinate->type->vector_elements;
-   fs_reg payload = fs_reg(GRF, virtual_grf_alloc(length * reg_width),
+   fs_reg payload = fs_reg(GRF, alloc.allocate(components * reg_width),
                            BRW_REGISTER_TYPE_F);
-   fs_reg dest = fs_reg(this, glsl_type::uvec4_type);
-   fs_reg *sources = ralloc_array(mem_ctx, fs_reg, length);
+   fs_reg dest = vgrf(glsl_type::uvec4_type);
+   fs_reg *sources = ralloc_array(mem_ctx, fs_reg, components);
 
    /* parameters are: u, v, r; missing parameters are treated as zero */
-   for (int i = 0; i < length; i++) {
-      sources[i] = fs_reg(this, glsl_type::float_type);
+   for (int i = 0; i < components; i++) {
+      sources[i] = vgrf(glsl_type::float_type);
       emit(MOV(retype(sources[i], BRW_REGISTER_TYPE_D), coordinate));
       coordinate = offset(coordinate, 1);
    }
 
-   emit(LOAD_PAYLOAD(payload, sources, length));
+   emit(LOAD_PAYLOAD(payload, sources, components));
 
    fs_inst *inst = emit(SHADER_OPCODE_TXF_MCS, dest, payload, sampler);
    inst->base_mrf = -1;
-   inst->mlen = length * reg_width;
+   inst->mlen = components * reg_width;
    inst->header_present = false;
    inst->regs_written = 4 * reg_width; /* we only care about one reg of
                                         * response, but the sampler always
@@ -1839,14 +2185,110 @@ fs_visitor::emit_mcs_fetch(ir_texture *ir, fs_reg coordinate, fs_reg sampler)
 }
 
 void
-fs_visitor::visit(ir_texture *ir)
+fs_visitor::emit_texture(ir_texture_opcode op,
+                         const glsl_type *dest_type,
+                         fs_reg coordinate, int coord_components,
+                         fs_reg shadow_c,
+                         fs_reg lod, fs_reg lod2, int grad_components,
+                         fs_reg sample_index,
+                         fs_reg offset_value,
+                         fs_reg mcs,
+                         int gather_component,
+                         bool is_cube_array,
+                         bool is_rect,
+                         uint32_t sampler,
+                         fs_reg sampler_reg, int texunit)
 {
-   const struct brw_sampler_prog_key_data *tex =
-      (stage == MESA_SHADER_FRAGMENT) ?
-      &((brw_wm_prog_key*) this->key)->tex : NULL;
-   assert(tex);
    fs_inst *inst = NULL;
 
+   if (op == ir_tg4) {
+      /* When tg4 is used with the degenerate ZERO/ONE swizzles, don't bother
+       * emitting anything other than setting up the constant result.
+       */
+      int swiz = GET_SWZ(key_tex->swizzles[sampler], gather_component);
+      if (swiz == SWIZZLE_ZERO || swiz == SWIZZLE_ONE) {
+
+         fs_reg res = vgrf(glsl_type::vec4_type);
+         this->result = res;
+
+         for (int i=0; i<4; i++) {
+            emit(MOV(res, fs_reg(swiz == SWIZZLE_ZERO ? 0.0f : 1.0f)));
+            res = offset(res, 1);
+         }
+         return;
+      }
+   }
+
+   if (coordinate.file != BAD_FILE) {
+      /* FINISHME: Texture coordinate rescaling doesn't work with non-constant
+       * samplers.  This should only be a problem with GL_CLAMP on Gen7.
+       */
+      coordinate = rescale_texcoord(coordinate, coord_components, is_rect,
+                                    sampler, texunit);
+   }
+
+   /* Writemasking doesn't eliminate channels on SIMD8 texture
+    * samples, so don't worry about them.
+    */
+   fs_reg dst = vgrf(glsl_type::get_instance(dest_type->base_type, 4, 1));
+
+   if (devinfo->gen >= 7) {
+      inst = emit_texture_gen7(op, dst, coordinate, coord_components,
+                               shadow_c, lod, lod2, grad_components,
+                               sample_index, mcs, sampler_reg,
+                               offset_value);
+   } else if (devinfo->gen >= 5) {
+      inst = emit_texture_gen5(op, dst, coordinate, coord_components,
+                               shadow_c, lod, lod2, grad_components,
+                               sample_index, sampler,
+                               offset_value.file != BAD_FILE);
+   } else if (dispatch_width == 16) {
+      inst = emit_texture_gen4_simd16(op, dst, coordinate, coord_components,
+                                      shadow_c, lod, sampler);
+   } else {
+      inst = emit_texture_gen4(op, dst, coordinate, coord_components,
+                               shadow_c, lod, lod2, grad_components,
+                               sampler);
+   }
+
+   if (shadow_c.file != BAD_FILE)
+      inst->shadow_compare = true;
+
+   if (offset_value.file == IMM)
+      inst->offset = offset_value.fixed_hw_reg.dw1.ud;
+
+   if (op == ir_tg4) {
+      inst->offset |=
+         gather_channel(gather_component, sampler) << 16; /* M0.2:16-17 */
+
+      if (devinfo->gen == 6)
+         emit_gen6_gather_wa(key_tex->gen6_gather_wa[sampler], dst);
+   }
+
+   /* fixup #layers for cube map arrays */
+   if (op == ir_txs && is_cube_array) {
+      fs_reg depth = offset(dst, 2);
+      fs_reg fixed_depth = vgrf(glsl_type::int_type);
+      emit_math(SHADER_OPCODE_INT_QUOTIENT, fixed_depth, depth, fs_reg(6));
+
+      fs_reg *fixed_payload = ralloc_array(mem_ctx, fs_reg, inst->regs_written);
+      int components = inst->regs_written / (dst.width / 8);
+      for (int i = 0; i < components; i++) {
+         if (i == 2) {
+            fixed_payload[i] = fixed_depth;
+         } else {
+            fixed_payload[i] = offset(dst, i);
+         }
+      }
+      emit(LOAD_PAYLOAD(dst, fixed_payload, components));
+   }
+
+   swizzle_result(op, dest_type->vector_elements, dst, sampler);
+}
+
+void
+fs_visitor::visit(ir_texture *ir)
+{
    uint32_t sampler =
       _mesa_get_sampler_uniform_value(ir->sampler, shader_prog, prog);
 
@@ -1864,7 +2306,7 @@ fs_visitor::visit(ir_texture *ir)
          ->array->type->array_size();
 
       uint32_t max_used = sampler + array_size - 1;
-      if (ir->op == ir_tg4 && brw->gen < 8) {
+      if (ir->op == ir_tg4 && devinfo->gen < 8) {
          max_used += stage_prog_data->binding_table.gather_texture_start;
       } else {
          max_used += stage_prog_data->binding_table.texture_start;
@@ -1874,7 +2316,7 @@ fs_visitor::visit(ir_texture *ir)
 
       /* Emit code to evaluate the actual indexing expression */
       nonconst_sampler_index->accept(this);
-      fs_reg temp(this, glsl_type::uint_type);
+      fs_reg temp = vgrf(glsl_type::uint_type);
       emit(ADD(temp, this->result, fs_reg(sampler)))
             ->force_writemask_all = true;
       sampler_reg = temp;
@@ -1891,25 +2333,6 @@ fs_visitor::visit(ir_texture *ir)
     */
    int texunit = prog->SamplerUnits[sampler];
 
-   if (ir->op == ir_tg4) {
-      /* When tg4 is used with the degenerate ZERO/ONE swizzles, don't bother
-       * emitting anything other than setting up the constant result.
-       */
-      ir_constant *chan = ir->lod_info.component->as_constant();
-      int swiz = GET_SWZ(tex->swizzles[sampler], chan->value.i[0]);
-      if (swiz == SWIZZLE_ZERO || swiz == SWIZZLE_ONE) {
-
-         fs_reg res = fs_reg(this, glsl_type::vec4_type);
-         this->result = res;
-
-         for (int i=0; i<4; i++) {
-            emit(MOV(res, fs_reg(swiz == SWIZZLE_ZERO ? 0.0f : 1.0f)));
-            res = offset(res, 1);
-         }
-         return;
-      }
-   }
-
    /* Should be lowered by do_lower_texture_projection */
    assert(!ir->projector);
 
@@ -1921,13 +2344,11 @@ fs_visitor::visit(ir_texture *ir)
     * generating these values may involve SEND messages that need the MRFs.
     */
    fs_reg coordinate;
+   int coord_components = 0;
    if (ir->coordinate) {
+      coord_components = ir->coordinate->type->vector_elements;
       ir->coordinate->accept(this);
-
-      coordinate = rescale_texcoord(ir, this->result,
-                                    ir->sampler->type->sampler_dimensionality ==
-                                    GLSL_SAMPLER_DIM_RECT,
-                                    sampler, texunit);
+      coordinate = this->result;
    }
 
    fs_reg shadow_comparitor;
@@ -1944,7 +2365,9 @@ fs_visitor::visit(ir_texture *ir)
           * use offset_value.file to distinguish between no offset, a constant
           * offset, and a non-constant offset.
           */
-         offset_value = fs_reg(brw_texture_offset(ctx, const_offset));
+         offset_value =
+            fs_reg(brw_texture_offset(const_offset->value.i,
+                                      const_offset->type->vector_elements));
       } else {
          ir->offset->accept(this);
          offset_value = this->result;
@@ -1952,6 +2375,7 @@ fs_visitor::visit(ir_texture *ir)
    }
 
    fs_reg lod, lod2, sample_index, mcs;
+   int grad_components = 0;
    switch (ir->op) {
    case ir_tex:
    case ir_lod:
@@ -1968,6 +2392,8 @@ fs_visitor::visit(ir_texture *ir)
 
       ir->lod_info.grad.dPdy->accept(this);
       lod2 = this->result;
+
+      grad_components = ir->lod_info.grad.dPdx->type->vector_elements;
       break;
    case ir_txf:
    case ir_txl:
@@ -1979,69 +2405,34 @@ fs_visitor::visit(ir_texture *ir)
       ir->lod_info.sample_index->accept(this);
       sample_index = this->result;
 
-      if (brw->gen >= 7 && tex->compressed_multisample_layout_mask & (1<<sampler))
-         mcs = emit_mcs_fetch(ir, coordinate, sampler_reg);
-      else
+      if (devinfo->gen >= 7 &&
+          key_tex->compressed_multisample_layout_mask & (1 << sampler)) {
+         mcs = emit_mcs_fetch(coordinate, ir->coordinate->type->vector_elements,
+                              sampler_reg);
+      } else {
          mcs = fs_reg(0u);
+      }
       break;
    default:
       unreachable("Unrecognized texture opcode");
    };
 
-   /* Writemasking doesn't eliminate channels on SIMD8 texture
-    * samples, so don't worry about them.
-    */
-   fs_reg dst = fs_reg(this, glsl_type::get_instance(ir->type->base_type, 4, 1));
-
-   if (brw->gen >= 7) {
-      inst = emit_texture_gen7(ir, dst, coordinate, shadow_comparitor,
-                               lod, lod2, sample_index, mcs, sampler_reg,
-                               offset_value);
-   } else if (brw->gen >= 5) {
-      inst = emit_texture_gen5(ir, dst, coordinate, shadow_comparitor,
-                               lod, lod2, sample_index, sampler,
-                               ir->offset != NULL);
-   } else {
-      inst = emit_texture_gen4(ir, dst, coordinate, shadow_comparitor,
-                               lod, lod2, sampler);
-   }
-
-   if (offset_value.file == IMM)
-      inst->texture_offset = offset_value.fixed_hw_reg.dw1.ud;
-
+   int gather_component = 0;
    if (ir->op == ir_tg4)
-      inst->texture_offset |= gather_channel(ir, sampler) << 16; // M0.2:16-17
+      gather_component = ir->lod_info.component->as_constant()->value.i[0];
 
-   if (ir->shadow_comparitor)
-      inst->shadow_compare = true;
+   bool is_rect =
+      ir->sampler->type->sampler_dimensionality == GLSL_SAMPLER_DIM_RECT;
 
-   /* fixup #layers for cube map arrays */
-   if (ir->op == ir_txs) {
-      glsl_type const *type = ir->sampler->type;
-      if (type->sampler_dimensionality == GLSL_SAMPLER_DIM_CUBE &&
-          type->sampler_array) {
-         fs_reg depth = offset(dst, 2);
-         fs_reg fixed_depth = fs_reg(this, glsl_type::int_type);
-         emit_math(SHADER_OPCODE_INT_QUOTIENT, fixed_depth, depth, fs_reg(6));
-
-         fs_reg *fixed_payload = ralloc_array(mem_ctx, fs_reg, inst->regs_written);
-         int components = inst->regs_written / (dst.width / 8);
-         for (int i = 0; i < components; i++) {
-            if (i == 2) {
-               fixed_payload[i] = fixed_depth;
-            } else {
-               fixed_payload[i] = offset(dst, i);
-            }
-         }
-         emit(LOAD_PAYLOAD(dst, fixed_payload, components));
-      }
-   }
-
-   if (brw->gen == 6 && ir->op == ir_tg4) {
-      emit_gen6_gather_wa(tex->gen6_gather_wa[sampler], dst);
-   }
+   bool is_cube_array =
+      ir->sampler->type->sampler_dimensionality == GLSL_SAMPLER_DIM_CUBE &&
+      ir->sampler->type->sampler_array;
 
-   swizzle_result(ir, dst, sampler);
+   emit_texture(ir->op, ir->type, coordinate, coord_components,
+                shadow_comparitor, lod, lod2, grad_components,
+                sample_index, offset_value, mcs,
+                gather_component, is_cube_array, is_rect, sampler,
+                sampler_reg, texunit);
 }
 
 /**
@@ -2078,21 +2469,16 @@ fs_visitor::emit_gen6_gather_wa(uint8_t wa, fs_reg dst)
  * Set up the gather channel based on the swizzle, for gather4.
  */
 uint32_t
-fs_visitor::gather_channel(ir_texture *ir, uint32_t sampler)
-{
-   const struct brw_sampler_prog_key_data *tex =
-      (stage == MESA_SHADER_FRAGMENT) ?
-      &((brw_wm_prog_key*) this->key)->tex : NULL;
-   assert(tex);
-   ir_constant *chan = ir->lod_info.component->as_constant();
-   int swiz = GET_SWZ(tex->swizzles[sampler], chan->value.i[0]);
+fs_visitor::gather_channel(int orig_chan, uint32_t sampler)
+{
+   int swiz = GET_SWZ(key_tex->swizzles[sampler], orig_chan);
    switch (swiz) {
       case SWIZZLE_X: return 0;
       case SWIZZLE_Y:
          /* gather4 sampler is broken for green channel on RG32F --
           * we must ask for blue instead.
           */
-         if (tex->gather_channel_quirk_mask & (1<<sampler))
+         if (key_tex->gather_channel_quirk_mask & (1 << sampler))
             return 2;
          return 1;
       case SWIZZLE_Z: return 2;
@@ -2107,9 +2493,10 @@ fs_visitor::gather_channel(ir_texture *ir, uint32_t sampler)
  * EXT_texture_swizzle as well as DEPTH_TEXTURE_MODE for shadow comparisons.
  */
 void
-fs_visitor::swizzle_result(ir_texture *ir, fs_reg orig_val, uint32_t sampler)
+fs_visitor::swizzle_result(ir_texture_opcode op, int dest_components,
+                           fs_reg orig_val, uint32_t sampler)
 {
-   if (ir->op == ir_query_levels) {
+   if (op == ir_query_levels) {
       /* # levels is in .w */
       this->result = offset(orig_val, 3);
       return;
@@ -2120,22 +2507,17 @@ fs_visitor::swizzle_result(ir_texture *ir, fs_reg orig_val, uint32_t sampler)
    /* txs,lod don't actually sample the texture, so swizzling the result
     * makes no sense.
     */
-   if (ir->op == ir_txs || ir->op == ir_lod || ir->op == ir_tg4)
+   if (op == ir_txs || op == ir_lod || op == ir_tg4)
       return;
 
-   const struct brw_sampler_prog_key_data *tex =
-      (stage == MESA_SHADER_FRAGMENT) ?
-      &((brw_wm_prog_key*) this->key)->tex : NULL;
-   assert(tex);
-
-   if (ir->type == glsl_type::float_type) {
+   if (dest_components == 1) {
       /* Ignore DEPTH_TEXTURE_MODE swizzling. */
-      assert(ir->sampler->type->sampler_shadow);
-   } else if (tex->swizzles[sampler] != SWIZZLE_NOOP) {
-      fs_reg swizzled_result = fs_reg(this, glsl_type::vec4_type);
+   } else if (key_tex->swizzles[sampler] != SWIZZLE_NOOP) {
+      fs_reg swizzled_result = vgrf(glsl_type::vec4_type);
+      swizzled_result.type = orig_val.type;
 
       for (int i = 0; i < 4; i++) {
-        int swiz = GET_SWZ(tex->swizzles[sampler], i);
+        int swiz = GET_SWZ(key_tex->swizzles[sampler], i);
         fs_reg l = swizzled_result;
         l = offset(l, i);
 
@@ -2145,7 +2527,7 @@ fs_visitor::swizzle_result(ir_texture *ir, fs_reg orig_val, uint32_t sampler)
            emit(MOV(l, fs_reg(1.0f)));
         } else {
             emit(MOV(l, offset(orig_val,
-                               GET_SWZ(tex->swizzles[sampler], i))));
+                               GET_SWZ(key_tex->swizzles[sampler], i))));
         }
       }
       this->result = swizzled_result;
@@ -2163,7 +2545,7 @@ fs_visitor::visit(ir_swizzle *ir)
       return;
    }
 
-   fs_reg result = fs_reg(this, ir->type);
+   fs_reg result = vgrf(ir->type);
    this->result = result;
 
    for (unsigned int i = 0; i < ir->type->vector_elements; i++) {
@@ -2193,31 +2575,26 @@ fs_visitor::visit(ir_swizzle *ir)
 void
 fs_visitor::visit(ir_discard *ir)
 {
-   assert(ir->condition == NULL); /* FINISHME */
-
    /* We track our discarded pixels in f0.1.  By predicating on it, we can
-    * update just the flag bits that aren't yet discarded.  By emitting a
-    * CMP of g0 != g0, all our currently executing channels will get turned
-    * off.
+    * update just the flag bits that aren't yet discarded.  If there's no
+    * condition, we emit a CMP of g0 != g0, so all currently executing
+    * channels will get turned off.
     */
-   fs_reg some_reg = fs_reg(retype(brw_vec8_grf(0, 0),
-                                   BRW_REGISTER_TYPE_UW));
-   fs_inst *cmp = emit(CMP(reg_null_f, some_reg, some_reg,
-                           BRW_CONDITIONAL_NZ));
+   fs_inst *cmp;
+   if (ir->condition) {
+      emit_bool_to_cond_code(ir->condition);
+      cmp = (fs_inst *) this->instructions.get_tail();
+      cmp->conditional_mod = brw_negate_cmod(cmp->conditional_mod);
+   } else {
+      fs_reg some_reg = fs_reg(retype(brw_vec8_grf(0, 0),
+                                      BRW_REGISTER_TYPE_UW));
+      cmp = emit(CMP(reg_null_f, some_reg, some_reg, BRW_CONDITIONAL_NZ));
+   }
    cmp->predicate = BRW_PREDICATE_NORMAL;
    cmp->flag_subreg = 1;
 
-   if (brw->gen >= 6) {
-      /* For performance, after a discard, jump to the end of the shader.
-       * Only jump if all relevant channels have been discarded.
-       */
-      fs_inst *discard_jump = emit(FS_OPCODE_DISCARD_JUMP);
-      discard_jump->flag_subreg = 1;
-
-      discard_jump->predicate = (dispatch_width == 8)
-                                ? BRW_PREDICATE_ALIGN1_ANY8H
-                                : BRW_PREDICATE_ALIGN1_ANY16H;
-      discard_jump->predicate_inverse = true;
+   if (devinfo->gen >= 6) {
+      emit_discard_jump();
    }
 }
 
@@ -2231,7 +2608,7 @@ fs_visitor::visit(ir_constant *ir)
     * Make reg constant so that it doesn't get accidentally modified along the
     * way.  Yes, I actually had this problem. :(
     */
-   const fs_reg reg(this, ir->type);
+   const fs_reg reg = vgrf(ir->type);
    fs_reg dst_reg = reg;
 
    if (ir->type->is_array()) {
@@ -2277,9 +2654,7 @@ fs_visitor::visit(ir_constant *ir)
            emit(MOV(dst_reg, fs_reg(ir->value.i[i])));
            break;
         case GLSL_TYPE_BOOL:
-            emit(MOV(dst_reg,
-                     fs_reg(ir->value.b[i] != 0 ? ctx->Const.UniformBooleanTrue
-                                                : 0)));
+            emit(MOV(dst_reg, fs_reg(ir->value.b[i] != 0 ? ~0 : 0)));
            break;
         default:
            unreachable("Non-float/uint/int/bool constant");
@@ -2305,7 +2680,6 @@ fs_visitor::emit_bool_to_cond_code(ir_rvalue *ir)
    }
 
    fs_reg op[3];
-   fs_inst *inst;
 
    assert(expr->get_num_operands() <= 3);
    for (unsigned int i = 0; i < expr->get_num_operands(); i++) {
@@ -2317,6 +2691,14 @@ fs_visitor::emit_bool_to_cond_code(ir_rvalue *ir)
       resolve_ud_negate(&op[i]);
    }
 
+   emit_bool_to_cond_code_of_reg(expr, op);
+}
+
+void
+fs_visitor::emit_bool_to_cond_code_of_reg(ir_expression *expr, fs_reg op[3])
+{
+   fs_inst *inst;
+
    switch (expr->operation) {
    case ir_unop_logic_not:
       inst = emit(AND(reg_null_d, op[0], fs_reg(1)));
@@ -2324,43 +2706,40 @@ fs_visitor::emit_bool_to_cond_code(ir_rvalue *ir)
       break;
 
    case ir_binop_logic_xor:
-      if (ctx->Const.UniformBooleanTrue == 1) {
-         fs_reg dst = fs_reg(this, glsl_type::uint_type);
-         emit(XOR(dst, op[0], op[1]));
-         inst = emit(AND(reg_null_d, dst, fs_reg(1)));
-         inst->conditional_mod = BRW_CONDITIONAL_NZ;
+      if (devinfo->gen <= 5) {
+         fs_reg temp = vgrf(expr->type);
+         emit(XOR(temp, op[0], op[1]));
+         inst = emit(AND(reg_null_d, temp, fs_reg(1)));
       } else {
          inst = emit(XOR(reg_null_d, op[0], op[1]));
-         inst->conditional_mod = BRW_CONDITIONAL_NZ;
       }
+      inst->conditional_mod = BRW_CONDITIONAL_NZ;
       break;
 
    case ir_binop_logic_or:
-      if (ctx->Const.UniformBooleanTrue == 1) {
-         fs_reg dst = fs_reg(this, glsl_type::uint_type);
-         emit(OR(dst, op[0], op[1]));
-         inst = emit(AND(reg_null_d, dst, fs_reg(1)));
-         inst->conditional_mod = BRW_CONDITIONAL_NZ;
+      if (devinfo->gen <= 5) {
+         fs_reg temp = vgrf(expr->type);
+         emit(OR(temp, op[0], op[1]));
+         inst = emit(AND(reg_null_d, temp, fs_reg(1)));
       } else {
          inst = emit(OR(reg_null_d, op[0], op[1]));
-         inst->conditional_mod = BRW_CONDITIONAL_NZ;
       }
+      inst->conditional_mod = BRW_CONDITIONAL_NZ;
       break;
 
    case ir_binop_logic_and:
-      if (ctx->Const.UniformBooleanTrue == 1) {
-         fs_reg dst = fs_reg(this, glsl_type::uint_type);
-         emit(AND(dst, op[0], op[1]));
-         inst = emit(AND(reg_null_d, dst, fs_reg(1)));
-         inst->conditional_mod = BRW_CONDITIONAL_NZ;
+      if (devinfo->gen <= 5) {
+         fs_reg temp = vgrf(expr->type);
+         emit(AND(temp, op[0], op[1]));
+         inst = emit(AND(reg_null_d, temp, fs_reg(1)));
       } else {
          inst = emit(AND(reg_null_d, op[0], op[1]));
-         inst->conditional_mod = BRW_CONDITIONAL_NZ;
       }
+      inst->conditional_mod = BRW_CONDITIONAL_NZ;
       break;
 
    case ir_unop_f2b:
-      if (brw->gen >= 6) {
+      if (devinfo->gen >= 6) {
          emit(CMP(reg_null_d, op[0], fs_reg(0.0f), BRW_CONDITIONAL_NZ));
       } else {
          inst = emit(MOV(reg_null_f, op[0]));
@@ -2369,7 +2748,7 @@ fs_visitor::emit_bool_to_cond_code(ir_rvalue *ir)
       break;
 
    case ir_unop_i2b:
-      if (brw->gen >= 6) {
+      if (devinfo->gen >= 6) {
          emit(CMP(reg_null_d, op[0], fs_reg(0), BRW_CONDITIONAL_NZ));
       } else {
          inst = emit(MOV(reg_null_d, op[0]));
@@ -2385,7 +2764,7 @@ fs_visitor::emit_bool_to_cond_code(ir_rvalue *ir)
    case ir_binop_all_equal:
    case ir_binop_nequal:
    case ir_binop_any_nequal:
-      if (ctx->Const.UniformBooleanTrue == 1) {
+      if (devinfo->gen <= 5) {
          resolve_bool_comparison(expr->operands[0], &op[0]);
          resolve_bool_comparison(expr->operands[1], &op[1]);
       }
@@ -2400,7 +2779,7 @@ fs_visitor::emit_bool_to_cond_code(ir_rvalue *ir)
       inst->conditional_mod = BRW_CONDITIONAL_NZ;
 
       /* Select which boolean to return. */
-      fs_reg temp(this, expr->operands[1]->type);
+      fs_reg temp = vgrf(expr->operands[1]->type);
       inst = emit(SEL(temp, op[1], op[2]));
       inst->predicate = BRW_PREDICATE_NORMAL;
 
@@ -2447,13 +2826,13 @@ fs_visitor::emit_if_gen6(ir_if *ir)
          return;
 
       case ir_binop_logic_or:
-         temp = fs_reg(this, glsl_type::bool_type);
+         temp = vgrf(glsl_type::bool_type);
          emit(OR(temp, op[0], op[1]));
          emit(IF(temp, fs_reg(0), BRW_CONDITIONAL_NZ));
          return;
 
       case ir_binop_logic_and:
-         temp = fs_reg(this, glsl_type::bool_type);
+         temp = vgrf(glsl_type::bool_type);
          emit(AND(temp, op[0], op[1]));
          emit(IF(temp, fs_reg(0), BRW_CONDITIONAL_NZ));
          return;
@@ -2475,7 +2854,7 @@ fs_visitor::emit_if_gen6(ir_if *ir)
       case ir_binop_all_equal:
       case ir_binop_nequal:
       case ir_binop_any_nequal:
-         if (ctx->Const.UniformBooleanTrue == 1) {
+         if (devinfo->gen <= 5) {
             resolve_bool_comparison(expr->operands[0], &op[0]);
             resolve_bool_comparison(expr->operands[1], &op[1]);
          }
@@ -2490,7 +2869,7 @@ fs_visitor::emit_if_gen6(ir_if *ir)
          inst->conditional_mod = BRW_CONDITIONAL_NZ;
 
          /* Select which boolean to use as the result. */
-         fs_reg temp(this, expr->operands[1]->type);
+         fs_reg temp = vgrf(expr->operands[1]->type);
          inst = emit(SEL(temp, op[1], op[2]));
          inst->predicate = BRW_PREDICATE_NORMAL;
 
@@ -2507,6 +2886,97 @@ fs_visitor::emit_if_gen6(ir_if *ir)
    emit(IF(this->result, fs_reg(0), BRW_CONDITIONAL_NZ));
 }
 
+bool
+fs_visitor::try_opt_frontfacing_ternary(ir_if *ir)
+{
+   ir_dereference_variable *deref = ir->condition->as_dereference_variable();
+   if (!deref || strcmp(deref->var->name, "gl_FrontFacing") != 0)
+      return false;
+
+   if (ir->then_instructions.length() != 1 ||
+       ir->else_instructions.length() != 1)
+      return false;
+
+   ir_assignment *then_assign =
+         ((ir_instruction *)ir->then_instructions.head)->as_assignment();
+   ir_assignment *else_assign =
+         ((ir_instruction *)ir->else_instructions.head)->as_assignment();
+
+   if (!then_assign || then_assign->condition ||
+       !else_assign || else_assign->condition ||
+       then_assign->write_mask != else_assign->write_mask ||
+       !then_assign->lhs->equals(else_assign->lhs))
+      return false;
+
+   ir_constant *then_rhs = then_assign->rhs->as_constant();
+   ir_constant *else_rhs = else_assign->rhs->as_constant();
+
+   if (!then_rhs || !else_rhs)
+      return false;
+
+   if (then_rhs->type->base_type != GLSL_TYPE_FLOAT)
+      return false;
+
+   if ((then_rhs->is_one() && else_rhs->is_negative_one()) ||
+       (else_rhs->is_one() && then_rhs->is_negative_one())) {
+      then_assign->lhs->accept(this);
+      fs_reg dst = this->result;
+      dst.type = BRW_REGISTER_TYPE_D;
+      fs_reg tmp = vgrf(glsl_type::int_type);
+
+      if (devinfo->gen >= 6) {
+         /* Bit 15 of g0.0 is 0 if the polygon is front facing. */
+         fs_reg g0 = fs_reg(retype(brw_vec1_grf(0, 0), BRW_REGISTER_TYPE_W));
+
+         /* For (gl_FrontFacing ? 1.0 : -1.0), emit:
+          *
+          *    or(8)  tmp.1<2>W  g0.0<0,1,0>W  0x00003f80W
+          *    and(8) dst<1>D    tmp<8,8,1>D   0xbf800000D
+          *
+          * and negate g0.0<0,1,0>W for (gl_FrontFacing ? -1.0 : 1.0).
+          */
+
+         if (then_rhs->is_negative_one()) {
+            assert(else_rhs->is_one());
+            g0.negate = true;
+         }
+
+         tmp.type = BRW_REGISTER_TYPE_W;
+         tmp.subreg_offset = 2;
+         tmp.stride = 2;
+
+         fs_inst *or_inst = emit(OR(tmp, g0, fs_reg(0x3f80)));
+         or_inst->src[1].type = BRW_REGISTER_TYPE_UW;
+
+         tmp.type = BRW_REGISTER_TYPE_D;
+         tmp.subreg_offset = 0;
+         tmp.stride = 1;
+      } else {
+         /* Bit 31 of g1.6 is 0 if the polygon is front facing. */
+         fs_reg g1_6 = fs_reg(retype(brw_vec1_grf(1, 6), BRW_REGISTER_TYPE_D));
+
+         /* For (gl_FrontFacing ? 1.0 : -1.0), emit:
+          *
+          *    or(8)  tmp<1>D  g1.6<0,1,0>D  0x3f800000D
+          *    and(8) dst<1>D  tmp<8,8,1>D   0xbf800000D
+          *
+          * and negate g1.6<0,1,0>D for (gl_FrontFacing ? -1.0 : 1.0).
+          */
+
+         if (then_rhs->is_negative_one()) {
+            assert(else_rhs->is_one());
+            g1_6.negate = true;
+         }
+
+         emit(OR(tmp, g1_6, fs_reg(0x3f800000)));
+      }
+      emit(AND(dst, tmp, fs_reg(0xbf800000)));
+      return true;
+   }
+
+   return false;
+}
+
 /**
  * Try to replace IF/MOV/ELSE/MOV/ENDIF with SEL.
  *
@@ -2533,7 +3003,7 @@ fs_visitor::emit_if_gen6(ir_if *ir)
  *
  * If src0 is an immediate value, we promote it to a temporary GRF.
  */
-void
+bool
 fs_visitor::try_replace_with_sel()
 {
    fs_inst *endif_inst = (fs_inst *) instructions.get_tail();
@@ -2547,7 +3017,7 @@ fs_visitor::try_replace_with_sel()
    fs_inst *match = (fs_inst *) endif_inst->prev;
    for (int i = 0; i < 4; i++) {
       if (match->is_head_sentinel() || match->opcode != opcodes[4-i-1])
-         return;
+         return false;
       match = (fs_inst *) match->prev;
    }
 
@@ -2571,7 +3041,7 @@ fs_visitor::try_replace_with_sel()
        */
       fs_reg src0(then_mov->src[0]);
       if (src0.file == IMM) {
-         src0 = fs_reg(this, glsl_type::float_type);
+         src0 = vgrf(glsl_type::float_type);
          src0.type = then_mov->src[0].type;
          emit(MOV(src0, then_mov->src[0]));
       }
@@ -2589,22 +3059,25 @@ fs_visitor::try_replace_with_sel()
          sel->predicate = if_inst->predicate;
          sel->predicate_inverse = if_inst->predicate_inverse;
       }
+
+      return true;
    }
+
+   return false;
 }
 
 void
 fs_visitor::visit(ir_if *ir)
 {
-   if (brw->gen < 6) {
-      no16("Can't support (non-uniform) control flow on SIMD16\n");
-   }
+   if (try_opt_frontfacing_ternary(ir))
+      return;
 
    /* Don't point the annotation at the if statement, because then it plus
     * the then and else blocks get printed.
     */
    this->base_ir = ir->condition;
 
-   if (brw->gen == 6) {
+   if (devinfo->gen == 6) {
       emit_if_gen6(ir);
    } else {
       emit_bool_to_cond_code(ir->condition);
@@ -2628,13 +3101,15 @@ fs_visitor::visit(ir_if *ir)
 
    emit(BRW_OPCODE_ENDIF);
 
-   try_replace_with_sel();
+   if (!try_replace_with_sel() && devinfo->gen < 6) {
+      no16("Can't support (non-uniform) control flow on SIMD16\n");
+   }
 }
 
 void
 fs_visitor::visit(ir_loop *ir)
 {
-   if (brw->gen < 6) {
+   if (devinfo->gen < 6) {
       no16("Can't support (non-uniform) control flow on SIMD16\n");
    }
 
@@ -2673,13 +3148,13 @@ fs_visitor::visit_atomic_counter_intrinsic(ir_call *ir)
                           location->data.binding);
 
    /* Calculate the surface offset */
-   fs_reg offset(this, glsl_type::uint_type);
+   fs_reg offset = vgrf(glsl_type::uint_type);
    ir_dereference_array *deref_array = deref->as_dereference_array();
 
    if (deref_array) {
       deref_array->array_index->accept(this);
 
-      fs_reg tmp(this, glsl_type::uint_type);
+      fs_reg tmp = vgrf(glsl_type::uint_type);
       emit(MUL(tmp, this->result, fs_reg(ATOMIC_COUNTER_SIZE)));
       emit(ADD(offset, tmp, fs_reg(location->data.atomic.offset)));
    } else {
@@ -2768,55 +3243,63 @@ fs_visitor::emit_untyped_atomic(unsigned atomic_op, unsigned surf_index,
                                 fs_reg dst, fs_reg offset, fs_reg src0,
                                 fs_reg src1)
 {
-   bool uses_kill =
-      (stage == MESA_SHADER_FRAGMENT) &&
-      ((brw_wm_prog_data*) this->prog_data)->uses_kill;
    int reg_width = dispatch_width / 8;
    int length = 0;
 
    fs_reg *sources = ralloc_array(mem_ctx, fs_reg, 4);
 
-   sources[0] = fs_reg(GRF, virtual_grf_alloc(1), BRW_REGISTER_TYPE_UD);
+   sources[0] = fs_reg(GRF, alloc.allocate(1), BRW_REGISTER_TYPE_UD);
    /* Initialize the sample mask in the message header. */
    emit(MOV(sources[0], fs_reg(0u)))
       ->force_writemask_all = true;
 
-   if (uses_kill) {
-      emit(MOV(component(sources[0], 7), brw_flag_reg(0, 1)))
-         ->force_writemask_all = true;
+   if (stage == MESA_SHADER_FRAGMENT) {
+      if (((brw_wm_prog_data*)this->prog_data)->uses_kill) {
+         emit(MOV(component(sources[0], 7), brw_flag_reg(0, 1)))
+            ->force_writemask_all = true;
+      } else {
+         emit(MOV(component(sources[0], 7),
+                  retype(brw_vec1_grf(1, 7), BRW_REGISTER_TYPE_UD)))
+            ->force_writemask_all = true;
+      }
    } else {
+      /* The execution mask is part of the side-band information sent together with
+       * the message payload to the data port. It's implicitly ANDed with the sample
+       * mask sent in the header to compute the actual set of channels that execute
+       * the atomic operation.
+       */
+      assert(stage == MESA_SHADER_VERTEX || stage == MESA_SHADER_COMPUTE);
       emit(MOV(component(sources[0], 7),
-               retype(brw_vec1_grf(1, 7), BRW_REGISTER_TYPE_UD)))
-         ->force_writemask_all = true;
+               fs_reg(0xffffu)))->force_writemask_all = true;
    }
    length++;
 
    /* Set the atomic operation offset. */
-   sources[1] = fs_reg(this, glsl_type::uint_type);
+   sources[1] = vgrf(glsl_type::uint_type);
    emit(MOV(sources[1], offset));
    length++;
 
    /* Set the atomic operation arguments. */
    if (src0.file != BAD_FILE) {
-      sources[length] = fs_reg(this, glsl_type::uint_type);
+      sources[length] = vgrf(glsl_type::uint_type);
       emit(MOV(sources[length], src0));
       length++;
    }
 
    if (src1.file != BAD_FILE) {
-      sources[length] = fs_reg(this, glsl_type::uint_type);
+      sources[length] = vgrf(glsl_type::uint_type);
       emit(MOV(sources[length], src1));
       length++;
    }
 
    int mlen = 1 + (length - 1) * reg_width;
-   fs_reg src_payload = fs_reg(GRF, virtual_grf_alloc(mlen),
+   fs_reg src_payload = fs_reg(GRF, alloc.allocate(mlen),
                                BRW_REGISTER_TYPE_UD);
    emit(LOAD_PAYLOAD(src_payload, sources, length));
 
    /* Emit the instruction. */
    fs_inst *inst = emit(SHADER_OPCODE_UNTYPED_ATOMIC, dst, src_payload,
-                        fs_reg(atomic_op), fs_reg(surf_index));
+                        fs_reg(surf_index), fs_reg(atomic_op));
    inst->mlen = mlen;
 }
 
@@ -2824,48 +3307,53 @@ void
 fs_visitor::emit_untyped_surface_read(unsigned surf_index, fs_reg dst,
                                       fs_reg offset)
 {
-   bool uses_kill =
-      (stage == MESA_SHADER_FRAGMENT) &&
-      ((brw_wm_prog_data*) this->prog_data)->uses_kill;
    int reg_width = dispatch_width / 8;
 
    fs_reg *sources = ralloc_array(mem_ctx, fs_reg, 2);
 
-   sources[0] = fs_reg(GRF, virtual_grf_alloc(1), BRW_REGISTER_TYPE_UD);
+   sources[0] = fs_reg(GRF, alloc.allocate(1), BRW_REGISTER_TYPE_UD);
    /* Initialize the sample mask in the message header. */
    emit(MOV(sources[0], fs_reg(0u)))
       ->force_writemask_all = true;
 
-   if (uses_kill) {
-      emit(MOV(component(sources[0], 7), brw_flag_reg(0, 1)))
-         ->force_writemask_all = true;
+   if (stage == MESA_SHADER_FRAGMENT) {
+      if (((brw_wm_prog_data*)this->prog_data)->uses_kill) {
+         emit(MOV(component(sources[0], 7), brw_flag_reg(0, 1)))
+            ->force_writemask_all = true;
+      } else {
+         emit(MOV(component(sources[0], 7),
+                  retype(brw_vec1_grf(1, 7), BRW_REGISTER_TYPE_UD)))
+            ->force_writemask_all = true;
+      }
    } else {
+      /* The execution mask is part of the side-band information sent together with
+       * the message payload to the data port. It's implicitly ANDed with the sample
+       * mask sent in the header to compute the actual set of channels that execute
+       * the atomic operation.
+       */
+      assert(stage == MESA_SHADER_VERTEX || stage == MESA_SHADER_COMPUTE);
       emit(MOV(component(sources[0], 7),
-               retype(brw_vec1_grf(1, 7), BRW_REGISTER_TYPE_UD)))
-         ->force_writemask_all = true;
+               fs_reg(0xffffu)))->force_writemask_all = true;
    }
 
    /* Set the surface read offset. */
-   sources[1] = fs_reg(this, glsl_type::uint_type);
+   sources[1] = vgrf(glsl_type::uint_type);
    emit(MOV(sources[1], offset));
 
    int mlen = 1 + reg_width;
-   fs_reg src_payload = fs_reg(GRF, virtual_grf_alloc(mlen),
+   fs_reg src_payload = fs_reg(GRF, alloc.allocate(mlen),
                                BRW_REGISTER_TYPE_UD);
    fs_inst *inst = emit(LOAD_PAYLOAD(src_payload, sources, 2));
 
    /* Emit the instruction. */
    inst = emit(SHADER_OPCODE_UNTYPED_SURFACE_READ, dst, src_payload,
-               fs_reg(surf_index));
+               fs_reg(surf_index), fs_reg(1));
    inst->mlen = mlen;
 }
 
 fs_inst *
 fs_visitor::emit(fs_inst *inst)
 {
-   if (force_uncompressed_stack > 0)
-      inst->exec_size = 8;
-
    if (dispatch_width == 16 && inst->exec_size == 8)
       inst->force_uncompressed = true;
 
@@ -2893,16 +3381,41 @@ fs_visitor::emit_dummy_fs()
    int reg_width = dispatch_width / 8;
 
    /* Everyone's favorite color. */
-   emit(MOV(fs_reg(MRF, 2 + 0 * reg_width), fs_reg(1.0f)));
-   emit(MOV(fs_reg(MRF, 2 + 1 * reg_width), fs_reg(0.0f)));
-   emit(MOV(fs_reg(MRF, 2 + 2 * reg_width), fs_reg(1.0f)));
-   emit(MOV(fs_reg(MRF, 2 + 3 * reg_width), fs_reg(0.0f)));
+   const float color[4] = { 1.0, 0.0, 1.0, 0.0 };
+   for (int i = 0; i < 4; i++) {
+      emit(MOV(fs_reg(MRF, 2 + i * reg_width, BRW_REGISTER_TYPE_F,
+                      dispatch_width), fs_reg(color[i])));
+   }
 
    fs_inst *write;
-   write = emit(FS_OPCODE_FB_WRITE, fs_reg(0), fs_reg(0));
-   write->base_mrf = 2;
-   write->mlen = 4 * reg_width;
+   write = emit(FS_OPCODE_FB_WRITE);
    write->eot = true;
+   if (devinfo->gen >= 6) {
+      write->base_mrf = 2;
+      write->mlen = 4 * reg_width;
+   } else {
+      write->header_present = true;
+      write->base_mrf = 0;
+      write->mlen = 2 + 4 * reg_width;
+   }
+
+   /* Tell the SF we don't have any inputs.  Gen4-5 require at least one
+    * varying to avoid GPU hangs, so set that.
+    */
+   brw_wm_prog_data *wm_prog_data = (brw_wm_prog_data *) this->prog_data;
+   wm_prog_data->num_varying_inputs = devinfo->gen < 6 ? 1 : 0;
+   memset(wm_prog_data->urb_setup, -1,
+          sizeof(wm_prog_data->urb_setup[0]) * VARYING_SLOT_MAX);
+
+   /* We don't have any uniforms. */
+   stage_prog_data->nr_params = 0;
+   stage_prog_data->nr_pull_params = 0;
+   stage_prog_data->curb_read_length = 0;
+   stage_prog_data->dispatch_grf_start_reg = 2;
+   wm_prog_data->dispatch_grf_start_reg_16 = 2;
+   grf_used = 1; /* Gen4-5 don't allow zero GRF blocks */
+
+   calculate_cfg();
 }
 
 /* The register location here is relative to the start of the URB
@@ -2926,43 +3439,48 @@ fs_visitor::interp_reg(int location, int channel)
 void
 fs_visitor::emit_interpolation_setup_gen4()
 {
+   struct brw_reg g1_uw = retype(brw_vec1_grf(1, 0), BRW_REGISTER_TYPE_UW);
+
    this->current_annotation = "compute pixel centers";
-   this->pixel_x = fs_reg(this, glsl_type::uint_type);
-   this->pixel_y = fs_reg(this, glsl_type::uint_type);
+   this->pixel_x = vgrf(glsl_type::uint_type);
+   this->pixel_y = vgrf(glsl_type::uint_type);
    this->pixel_x.type = BRW_REGISTER_TYPE_UW;
    this->pixel_y.type = BRW_REGISTER_TYPE_UW;
-
-   emit(FS_OPCODE_PIXEL_X, this->pixel_x);
-   emit(FS_OPCODE_PIXEL_Y, this->pixel_y);
+   emit(ADD(this->pixel_x,
+            fs_reg(stride(suboffset(g1_uw, 4), 2, 4, 0)),
+            fs_reg(brw_imm_v(0x10101010))));
+   emit(ADD(this->pixel_y,
+            fs_reg(stride(suboffset(g1_uw, 5), 2, 4, 0)),
+            fs_reg(brw_imm_v(0x11001100))));
 
    this->current_annotation = "compute pixel deltas from v0";
-   if (brw->has_pln) {
-      this->delta_x[BRW_WM_PERSPECTIVE_PIXEL_BARYCENTRIC] =
-         fs_reg(this, glsl_type::vec2_type);
-      this->delta_y[BRW_WM_PERSPECTIVE_PIXEL_BARYCENTRIC] =
-         offset(this->delta_x[BRW_WM_PERSPECTIVE_PIXEL_BARYCENTRIC], 1);
+
+   this->delta_xy[BRW_WM_PERSPECTIVE_PIXEL_BARYCENTRIC] =
+      vgrf(glsl_type::vec2_type);
+   const fs_reg &delta_xy = this->delta_xy[BRW_WM_PERSPECTIVE_PIXEL_BARYCENTRIC];
+   const fs_reg xstart(negate(brw_vec1_grf(1, 0)));
+   const fs_reg ystart(negate(brw_vec1_grf(1, 1)));
+
+   if (devinfo->has_pln && dispatch_width == 16) {
+      emit(ADD(half(offset(delta_xy, 0), 0), half(this->pixel_x, 0), xstart));
+      emit(ADD(half(offset(delta_xy, 0), 1), half(this->pixel_y, 0), ystart));
+      emit(ADD(half(offset(delta_xy, 1), 0), half(this->pixel_x, 1), xstart))
+         ->force_sechalf = true;
+      emit(ADD(half(offset(delta_xy, 1), 1), half(this->pixel_y, 1), ystart))
+         ->force_sechalf = true;
    } else {
-      this->delta_x[BRW_WM_PERSPECTIVE_PIXEL_BARYCENTRIC] =
-         fs_reg(this, glsl_type::float_type);
-      this->delta_y[BRW_WM_PERSPECTIVE_PIXEL_BARYCENTRIC] =
-         fs_reg(this, glsl_type::float_type);
+      emit(ADD(offset(delta_xy, 0), this->pixel_x, xstart));
+      emit(ADD(offset(delta_xy, 1), this->pixel_y, ystart));
    }
-   emit(ADD(this->delta_x[BRW_WM_PERSPECTIVE_PIXEL_BARYCENTRIC],
-            this->pixel_x, fs_reg(negate(brw_vec1_grf(1, 0)))));
-   emit(ADD(this->delta_y[BRW_WM_PERSPECTIVE_PIXEL_BARYCENTRIC],
-            this->pixel_y, fs_reg(negate(brw_vec1_grf(1, 1)))));
 
    this->current_annotation = "compute pos.w and 1/pos.w";
    /* Compute wpos.w.  It's always in our setup, since it's needed to
     * interpolate the other attributes.
     */
-   this->wpos_w = fs_reg(this, glsl_type::float_type);
-   emit(FS_OPCODE_LINTERP, wpos_w,
-        this->delta_x[BRW_WM_PERSPECTIVE_PIXEL_BARYCENTRIC],
-        this->delta_y[BRW_WM_PERSPECTIVE_PIXEL_BARYCENTRIC],
-       interp_reg(VARYING_SLOT_POS, 3));
+   this->wpos_w = vgrf(glsl_type::float_type);
+   emit(FS_OPCODE_LINTERP, wpos_w, delta_xy, interp_reg(VARYING_SLOT_POS, 3));
    /* Compute the pixel 1/W value from wpos.w. */
-   this->pixel_w = fs_reg(this, glsl_type::float_type);
+   this->pixel_w = vgrf(glsl_type::float_type);
    emit_math(SHADER_OPCODE_RCP, this->pixel_w, wpos_w);
    this->current_annotation = NULL;
 }
@@ -2973,44 +3491,75 @@ fs_visitor::emit_interpolation_setup_gen6()
 {
    struct brw_reg g1_uw = retype(brw_vec1_grf(1, 0), BRW_REGISTER_TYPE_UW);
 
-   /* If the pixel centers end up used, the setup is the same as for gen4. */
    this->current_annotation = "compute pixel centers";
-   fs_reg int_pixel_x = fs_reg(this, glsl_type::uint_type);
-   fs_reg int_pixel_y = fs_reg(this, glsl_type::uint_type);
-   int_pixel_x.type = BRW_REGISTER_TYPE_UW;
-   int_pixel_y.type = BRW_REGISTER_TYPE_UW;
-   emit(ADD(int_pixel_x,
-            fs_reg(stride(suboffset(g1_uw, 4), 2, 4, 0)),
-            fs_reg(brw_imm_v(0x10101010))));
-   emit(ADD(int_pixel_y,
-            fs_reg(stride(suboffset(g1_uw, 5), 2, 4, 0)),
-            fs_reg(brw_imm_v(0x11001100))));
+   if (brw->gen >= 8 || dispatch_width == 8) {
+      /* The "Register Region Restrictions" page says for BDW (and newer,
+       * presumably):
+       *
+       *     "When destination spans two registers, the source may be one or
+       *      two registers. The destination elements must be evenly split
+       *      between the two registers."
+       *
+       * Thus we can do a single add(16) in SIMD8 or an add(32) in SIMD16 to
+       * compute our pixel centers.
+       */
+      fs_reg int_pixel_xy(GRF, alloc.allocate(dispatch_width / 8),
+                          BRW_REGISTER_TYPE_UW, dispatch_width * 2);
+      emit(ADD(int_pixel_xy,
+               fs_reg(stride(suboffset(g1_uw, 4), 1, 4, 0)),
+               fs_reg(brw_imm_v(0x11001010))))
+         ->force_writemask_all = true;
 
-   /* As of gen6, we can no longer mix float and int sources.  We have
-    * to turn the integer pixel centers into floats for their actual
-    * use.
-    */
-   this->pixel_x = fs_reg(this, glsl_type::float_type);
-   this->pixel_y = fs_reg(this, glsl_type::float_type);
-   emit(MOV(this->pixel_x, int_pixel_x));
-   emit(MOV(this->pixel_y, int_pixel_y));
+      this->pixel_x = vgrf(glsl_type::float_type);
+      this->pixel_y = vgrf(glsl_type::float_type);
+      emit(FS_OPCODE_PIXEL_X, this->pixel_x, int_pixel_xy);
+      emit(FS_OPCODE_PIXEL_Y, this->pixel_y, int_pixel_xy);
+   } else {
+      /* The "Register Region Restrictions" page says for SNB, IVB, HSW:
+       *
+       *     "When destination spans two registers, the source MUST span two
+       *      registers."
+       *
+       * Since the GRF source of the ADD will only read a single register, we
+       * must do two separate ADDs in SIMD16.
+       */
+      fs_reg int_pixel_x = vgrf(glsl_type::uint_type);
+      fs_reg int_pixel_y = vgrf(glsl_type::uint_type);
+      int_pixel_x.type = BRW_REGISTER_TYPE_UW;
+      int_pixel_y.type = BRW_REGISTER_TYPE_UW;
+      emit(ADD(int_pixel_x,
+               fs_reg(stride(suboffset(g1_uw, 4), 2, 4, 0)),
+               fs_reg(brw_imm_v(0x10101010))));
+      emit(ADD(int_pixel_y,
+               fs_reg(stride(suboffset(g1_uw, 5), 2, 4, 0)),
+               fs_reg(brw_imm_v(0x11001100))));
+
+      /* As of gen6, we can no longer mix float and int sources.  We have
+       * to turn the integer pixel centers into floats for their actual
+       * use.
+       */
+      this->pixel_x = vgrf(glsl_type::float_type);
+      this->pixel_y = vgrf(glsl_type::float_type);
+      emit(MOV(this->pixel_x, int_pixel_x));
+      emit(MOV(this->pixel_y, int_pixel_y));
+   }
 
    this->current_annotation = "compute pos.w";
    this->pixel_w = fs_reg(brw_vec8_grf(payload.source_w_reg, 0));
-   this->wpos_w = fs_reg(this, glsl_type::float_type);
+   this->wpos_w = vgrf(glsl_type::float_type);
    emit_math(SHADER_OPCODE_RCP, this->wpos_w, this->pixel_w);
 
    for (int i = 0; i < BRW_WM_BARYCENTRIC_INTERP_MODE_COUNT; ++i) {
       uint8_t reg = payload.barycentric_coord_reg[i];
-      this->delta_x[i] = fs_reg(brw_vec8_grf(reg, 0));
-      this->delta_y[i] = fs_reg(brw_vec8_grf(reg + 1, 0));
+      this->delta_xy[i] = fs_reg(brw_vec16_grf(reg, 0));
    }
 
    this->current_annotation = NULL;
 }
 
 int
-fs_visitor::setup_color_payload(fs_reg *dst, fs_reg color, unsigned components)
+fs_visitor::setup_color_payload(fs_reg *dst, fs_reg color, unsigned components,
+                                bool use_2nd_half)
 {
    brw_wm_prog_key *key = (brw_wm_prog_key*) this->key;
    fs_inst *inst;
@@ -3028,7 +3577,7 @@ fs_visitor::setup_color_payload(fs_reg *dst, fs_reg color, unsigned components)
       colors_enabled = (1 << components) - 1;
    }
 
-   if (dispatch_width == 8 || brw->gen >= 6) {
+   if (dispatch_width == 8 || (devinfo->gen >= 6 && !do_dual_src)) {
       /* SIMD8 write looks like:
        * m + 0: r0
        * m + 1: r1
@@ -3048,7 +3597,7 @@ fs_visitor::setup_color_payload(fs_reg *dst, fs_reg color, unsigned components)
       int len = 0;
       for (unsigned i = 0; i < 4; ++i) {
          if (colors_enabled & (1 << i)) {
-            dst[len] = fs_reg(GRF, virtual_grf_alloc(color.width / 8),
+            dst[len] = fs_reg(GRF, alloc.allocate(color.width / 8),
                               color.type, color.width);
             inst = emit(MOV(dst[len], offset(color, i)));
             inst->saturate = key->clamp_fragment_color;
@@ -3059,6 +3608,33 @@ fs_visitor::setup_color_payload(fs_reg *dst, fs_reg color, unsigned components)
          len++;
       }
       return len;
+   } else if (devinfo->gen >= 6 && do_dual_src) {
+      /* SIMD16 dual source blending for gen6+.
+       *
+       * From the SNB PRM, volume 4, part 1, page 193:
+       *
+       * "The dual source render target messages only have SIMD8 forms due to
+       *  maximum message length limitations. SIMD16 pixel shaders must send two
+       *  of these messages to cover all of the pixels. Each message contains
+       *  two colors (4 channels each) for each pixel in the message payload."
+       *
+       * So in SIMD16 dual source blending we will send 2 SIMD8 messages,
+       * each one will call this function twice (one for each color involved),
+       * so in each pass we only write 4 registers. Notice that the second
+       * SIMD8 message needs to read color data from the 2nd half of the color
+       * registers, so it needs to call this with use_2nd_half = true.
+       */
+      for (unsigned i = 0; i < 4; ++i) {
+         if (colors_enabled & (1 << i)) {
+            dst[i] = fs_reg(GRF, alloc.allocate(1), color.type);
+            inst = emit(MOV(dst[i], half(offset(color, i),
+                                         use_2nd_half ? 1 : 0)));
+            inst->saturate = key->clamp_fragment_color;
+            if (use_2nd_half)
+               inst->force_sechalf = true;
+         }
+      }
+      return 4;
    } else {
       /* pre-gen6 SIMD16 single source DP write looks like:
        * m + 0: r0
@@ -3072,11 +3648,11 @@ fs_visitor::setup_color_payload(fs_reg *dst, fs_reg color, unsigned components)
        */
       for (unsigned i = 0; i < 4; ++i) {
          if (colors_enabled & (1 << i)) {
-            dst[i] = fs_reg(GRF, virtual_grf_alloc(1), color.type);
+            dst[i] = fs_reg(GRF, alloc.allocate(1), color.type);
             inst = emit(MOV(dst[i], half(offset(color, i), 0)));
             inst->saturate = key->clamp_fragment_color;
 
-            dst[i + 4] = fs_reg(GRF, virtual_grf_alloc(1), color.type);
+            dst[i + 4] = fs_reg(GRF, alloc.allocate(1), color.type);
             inst = emit(MOV(dst[i + 4], half(offset(color, i), 1)));
             inst->saturate = key->clamp_fragment_color;
             inst->force_sechalf = true;
@@ -3142,7 +3718,8 @@ fs_visitor::emit_alpha_test()
 
 fs_inst *
 fs_visitor::emit_single_fb_write(fs_reg color0, fs_reg color1,
-                                 fs_reg src0_alpha, unsigned components)
+                                 fs_reg src0_alpha, unsigned components,
+                                 bool use_2nd_half)
 {
    assert(stage == MESA_SHADER_FRAGMENT);
    brw_wm_prog_data *prog_data = (brw_wm_prog_data*) this->prog_data;
@@ -3165,8 +3742,8 @@ fs_visitor::emit_single_fb_write(fs_reg color0, fs_reg color1,
     *      dispatched. This field is only required for the end-of-
     *      thread message and on all dual-source messages."
     */
-   if (brw->gen >= 6 &&
-       (brw->is_haswell || brw->gen >= 8 || !prog_data->uses_kill) &&
+   if (devinfo->gen >= 6 &&
+       (devinfo->is_haswell || devinfo->gen >= 8 || !prog_data->uses_kill) &&
        color1.file == BAD_FILE &&
        key->nr_color_regions == 1) {
       header_present = false;
@@ -3177,7 +3754,7 @@ fs_visitor::emit_single_fb_write(fs_reg color0, fs_reg color1,
       length += 2;
 
    if (payload.aa_dest_stencil_reg) {
-      sources[length] = fs_reg(GRF, virtual_grf_alloc(1));
+      sources[length] = fs_reg(GRF, alloc.allocate(1));
       emit(MOV(sources[length],
                fs_reg(brw_vec8_grf(payload.aa_dest_stencil_reg, 0))));
       length++;
@@ -3191,7 +3768,7 @@ fs_visitor::emit_single_fb_write(fs_reg color0, fs_reg color1,
       /* Hand over gl_SampleMask. Only lower 16 bits are relevant.  Since
        * it's unsinged single words, one vgrf is always 16-wide.
        */
-      sources[length] = fs_reg(GRF, virtual_grf_alloc(1),
+      sources[length] = fs_reg(GRF, alloc.allocate(1),
                                BRW_REGISTER_TYPE_UW, 16);
       emit(FS_OPCODE_SET_OMASK, sources[length], this->sample_mask);
       length++;
@@ -3202,24 +3779,28 @@ fs_visitor::emit_single_fb_write(fs_reg color0, fs_reg color1,
        * alpha out the pipeline to our null renderbuffer to support
        * alpha-testing, alpha-to-coverage, and so on.
        */
-      length += setup_color_payload(sources + length, this->outputs[0], 0);
+      length += setup_color_payload(sources + length, this->outputs[0], 0,
+                                    false);
    } else if (color1.file == BAD_FILE) {
       if (src0_alpha.file != BAD_FILE) {
-         sources[length] = fs_reg(GRF, virtual_grf_alloc(reg_size),
+         sources[length] = fs_reg(GRF, alloc.allocate(reg_size),
                                   src0_alpha.type, src0_alpha.width);
          fs_inst *inst = emit(MOV(sources[length], src0_alpha));
          inst->saturate = key->clamp_fragment_color;
          length++;
       }
 
-      length += setup_color_payload(sources + length, color0, components);
+      length += setup_color_payload(sources + length, color0, components,
+                                    false);
    } else {
-      length += setup_color_payload(sources + length, color0, components);
-      length += setup_color_payload(sources + length, color1, components);
+      length += setup_color_payload(sources + length, color0, components,
+                                    use_2nd_half);
+      length += setup_color_payload(sources + length, color1, components,
+                                    use_2nd_half);
    }
 
    if (source_depth_to_render_target) {
-      if (brw->gen == 6) {
+      if (devinfo->gen == 6) {
         /* For outputting oDepth on gen6, SIMD8 writes have to be
          * used.  This would require SIMD8 moves of each half to
          * message regs, kind of like pre-gen5 SIMD16 FB writes.
@@ -3228,7 +3809,7 @@ fs_visitor::emit_single_fb_write(fs_reg color0, fs_reg color1,
         no16("Missing support for simd16 depth writes on gen6\n");
       }
 
-      sources[length] = fs_reg(this, glsl_type::float_type);
+      sources[length] = vgrf(glsl_type::float_type);
       if (prog->OutputsWritten & BITFIELD64_BIT(FRAG_RESULT_DEPTH)) {
         /* Hand over gl_FragDepth. */
         assert(this->frag_depth.file != BAD_FILE);
@@ -3242,7 +3823,7 @@ fs_visitor::emit_single_fb_write(fs_reg color0, fs_reg color1,
    }
 
    if (payload.dest_depth_reg) {
-      sources[length] = fs_reg(this, glsl_type::float_type);
+      sources[length] = vgrf(glsl_type::float_type);
       emit(MOV(sources[length],
                fs_reg(brw_vec8_grf(payload.dest_depth_reg, 0))));
       length++;
@@ -3250,11 +3831,12 @@ fs_visitor::emit_single_fb_write(fs_reg color0, fs_reg color1,
 
    fs_inst *load;
    fs_inst *write;
-   if (brw->gen >= 7) {
+   if (devinfo->gen >= 7) {
       /* Send from the GRF */
       fs_reg payload = fs_reg(GRF, -1, BRW_REGISTER_TYPE_F);
       load = emit(LOAD_PAYLOAD(payload, sources, length));
-      payload.reg = virtual_grf_alloc(load->regs_written);
+      payload.reg = alloc.allocate(load->regs_written);
+      payload.width = dispatch_width;
       load->dst = payload;
       write = emit(FS_OPCODE_FB_WRITE, reg_undef, payload);
       write->base_mrf = -1;
@@ -3263,12 +3845,13 @@ fs_visitor::emit_single_fb_write(fs_reg color0, fs_reg color1,
       load = emit(LOAD_PAYLOAD(fs_reg(MRF, 1, BRW_REGISTER_TYPE_F),
                                sources, length));
       write = emit(FS_OPCODE_FB_WRITE);
+      write->exec_size = dispatch_width;
       write->base_mrf = 1;
    }
 
    write->mlen = load->regs_written;
    write->header_present = header_present;
-   if ((brw->gen >= 8 || brw->is_haswell) && prog_data->uses_kill) {
+   if (prog_data->uses_kill) {
       write->predicate = BRW_PREDICATE_NORMAL;
       write->flag_subreg = 1;
    }
@@ -3282,45 +3865,59 @@ fs_visitor::emit_fb_writes()
    brw_wm_prog_data *prog_data = (brw_wm_prog_data*) this->prog_data;
    brw_wm_prog_key *key = (brw_wm_prog_key*) this->key;
 
+   fs_inst *inst = NULL;
    if (do_dual_src) {
-      no16("GL_ARB_blend_func_extended not yet supported in SIMD16.");
-      if (dispatch_width == 16)
-         do_dual_src = false;
-   }
-
-   fs_inst *inst;
-   if (do_dual_src) {
-      if (INTEL_DEBUG & DEBUG_SHADER_TIME)
-         emit_shader_time_end();
-
       this->current_annotation = ralloc_asprintf(this->mem_ctx,
                                                 "FB dual-source write");
       inst = emit_single_fb_write(this->outputs[0], this->dual_src_output,
                                   reg_undef, 4);
       inst->target = 0;
+
+      /* SIMD16 dual source blending requires to send two SIMD8 dual source
+       * messages, where each message contains color data for 8 pixels. Color
+       * data for the first group of pixels is stored in the "lower" half of
+       * the color registers, so in SIMD16, the previous message did:
+       * m + 0: r0
+       * m + 1: g0
+       * m + 2: b0
+       * m + 3: a0
+       *
+       * Here goes the second message, which packs color data for the
+       * remaining 8 pixels. Color data for these pixels is stored in the
+       * "upper" half of the color registers, so we need to do:
+       * m + 0: r1
+       * m + 1: g1
+       * m + 2: b1
+       * m + 3: a1
+       */
+      if (dispatch_width == 16) {
+         inst = emit_single_fb_write(this->outputs[0], this->dual_src_output,
+                                     reg_undef, 4, true);
+         inst->target = 0;
+      }
+
       prog_data->dual_src_blend = true;
-   } else if (key->nr_color_regions > 0) {
+   } else {
       for (int target = 0; target < key->nr_color_regions; target++) {
+         /* Skip over outputs that weren't written. */
+         if (this->outputs[target].file == BAD_FILE)
+            continue;
+
          this->current_annotation = ralloc_asprintf(this->mem_ctx,
                                                     "FB write target %d",
                                                     target);
          fs_reg src0_alpha;
-         if (brw->gen >= 6 && key->replicate_alpha && target != 0)
+         if (devinfo->gen >= 6 && key->replicate_alpha && target != 0)
             src0_alpha = offset(outputs[0], 3);
 
-         if (target == key->nr_color_regions - 1 &&
-             (INTEL_DEBUG & DEBUG_SHADER_TIME))
-            emit_shader_time_end();
-
          inst = emit_single_fb_write(this->outputs[target], reg_undef,
                                      src0_alpha,
                                      this->output_components[target]);
          inst->target = target;
       }
-   } else {
-      if (INTEL_DEBUG & DEBUG_SHADER_TIME)
-         emit_shader_time_end();
+   }
 
+   if (inst == NULL) {
       /* Even if there's no color buffers enabled, we still need to send
        * alpha out the pipeline to our null renderbuffer to support
        * alpha-testing, alpha-to-coverage, and so on.
@@ -3333,6 +3930,233 @@ fs_visitor::emit_fb_writes()
    this->current_annotation = NULL;
 }
 
+void
+fs_visitor::setup_uniform_clipplane_values()
+{
+   gl_clip_plane *clip_planes = brw_select_clip_planes(ctx);
+   const struct brw_vue_prog_key *key =
+      (const struct brw_vue_prog_key *) this->key;
+
+   for (int i = 0; i < key->nr_userclip_plane_consts; i++) {
+      this->userplane[i] = fs_reg(UNIFORM, uniforms);
+      for (int j = 0; j < 4; ++j) {
+         stage_prog_data->param[uniforms + j] =
+            (gl_constant_value *) &clip_planes[i][j];
+      }
+      uniforms += 4;
+   }
+}
+
+void fs_visitor::compute_clip_distance()
+{
+   struct brw_vue_prog_data *vue_prog_data =
+      (struct brw_vue_prog_data *) prog_data;
+   const struct brw_vue_prog_key *key =
+      (const struct brw_vue_prog_key *) this->key;
+
+   /* From the GLSL 1.30 spec, section 7.1 (Vertex Shader Special Variables):
+    *
+    *     "If a linked set of shaders forming the vertex stage contains no
+    *     static write to gl_ClipVertex or gl_ClipDistance, but the
+    *     application has requested clipping against user clip planes through
+    *     the API, then the coordinate written to gl_Position is used for
+    *     comparison against the user clip planes."
+    *
+    * This function is only called if the shader didn't write to
+    * gl_ClipDistance.  Accordingly, we use gl_ClipVertex to perform clipping
+    * if the user wrote to it; otherwise we use gl_Position.
+    */
+
+   gl_varying_slot clip_vertex = VARYING_SLOT_CLIP_VERTEX;
+   if (!(vue_prog_data->vue_map.slots_valid & VARYING_BIT_CLIP_VERTEX))
+      clip_vertex = VARYING_SLOT_POS;
+
+   /* If the clip vertex isn't written, skip this.  Typically this means
+    * the GS will set up clipping. */
+   if (outputs[clip_vertex].file == BAD_FILE)
+      return;
+
+   setup_uniform_clipplane_values();
+
+   current_annotation = "user clip distances";
+
+   this->outputs[VARYING_SLOT_CLIP_DIST0] = vgrf(glsl_type::vec4_type);
+   this->outputs[VARYING_SLOT_CLIP_DIST1] = vgrf(glsl_type::vec4_type);
+
+   for (int i = 0; i < key->nr_userclip_plane_consts; i++) {
+      fs_reg u = userplane[i];
+      fs_reg output = outputs[VARYING_SLOT_CLIP_DIST0 + i / 4];
+      output.reg_offset = i & 3;
+
+      emit(MUL(output, outputs[clip_vertex], u));
+      for (int j = 1; j < 4; j++) {
+         u.reg = userplane[i].reg + j;
+         emit(MAD(output, output, offset(outputs[clip_vertex], j), u));
+      }
+   }
+}
+
+void
+fs_visitor::emit_urb_writes()
+{
+   int slot, urb_offset, length;
+   struct brw_vs_prog_data *vs_prog_data =
+      (struct brw_vs_prog_data *) prog_data;
+   const struct brw_vs_prog_key *key =
+      (const struct brw_vs_prog_key *) this->key;
+   const GLbitfield64 psiz_mask =
+      VARYING_BIT_LAYER | VARYING_BIT_VIEWPORT | VARYING_BIT_PSIZ;
+   const struct brw_vue_map *vue_map = &vs_prog_data->base.vue_map;
+   bool flush;
+   fs_reg sources[8];
+
+   /* Lower legacy ff and ClipVertex clipping to clip distances */
+   if (key->base.userclip_active && !prog->UsesClipDistanceOut)
+      compute_clip_distance();
+
+   /* If we don't have any valid slots to write, just do a minimal urb write
+    * send to terminate the shader. */
+   if (vue_map->slots_valid == 0) {
+
+      fs_reg payload = fs_reg(GRF, alloc.allocate(1), BRW_REGISTER_TYPE_UD);
+      fs_inst *inst = emit(MOV(payload, fs_reg(retype(brw_vec8_grf(1, 0),
+                                                      BRW_REGISTER_TYPE_UD))));
+      inst->force_writemask_all = true;
+
+      inst = emit(SHADER_OPCODE_URB_WRITE_SIMD8, reg_undef, payload);
+      inst->eot = true;
+      inst->mlen = 1;
+      inst->offset = 1;
+      return;
+   }
+
+   length = 0;
+   urb_offset = 0;
+   flush = false;
+   for (slot = 0; slot < vue_map->num_slots; slot++) {
+      fs_reg reg, src, zero;
+
+      int varying = vue_map->slot_to_varying[slot];
+      switch (varying) {
+      case VARYING_SLOT_PSIZ:
+
+         /* The point size varying slot is the vue header and is always in the
+          * vue map.  But often none of the special varyings that live there
+          * are written and in that case we can skip writing to the vue
+          * header, provided the corresponding state properly clamps the
+          * values further down the pipeline. */
+         if ((vue_map->slots_valid & psiz_mask) == 0) {
+            assert(length == 0);
+            urb_offset++;
+            break;
+         }
+
+         zero = fs_reg(GRF, alloc.allocate(1), BRW_REGISTER_TYPE_UD);
+         emit(MOV(zero, fs_reg(0u)));
+
+         sources[length++] = zero;
+         if (vue_map->slots_valid & VARYING_BIT_LAYER)
+            sources[length++] = this->outputs[VARYING_SLOT_LAYER];
+         else
+            sources[length++] = zero;
+
+         if (vue_map->slots_valid & VARYING_BIT_VIEWPORT)
+            sources[length++] = this->outputs[VARYING_SLOT_VIEWPORT];
+         else
+            sources[length++] = zero;
+
+         if (vue_map->slots_valid & VARYING_BIT_PSIZ)
+            sources[length++] = this->outputs[VARYING_SLOT_PSIZ];
+         else
+            sources[length++] = zero;
+         break;
+
+      case BRW_VARYING_SLOT_NDC:
+      case VARYING_SLOT_EDGE:
+         unreachable("unexpected scalar vs output");
+         break;
+
+      case BRW_VARYING_SLOT_PAD:
+         break;
+
+      default:
+         /* gl_Position is always in the vue map, but isn't always written by
+          * the shader.  Other varyings (clip distances) get added to the vue
+          * map but don't always get written.  In those cases, the
+          * corresponding this->output[] slot will be invalid we and can skip
+          * the urb write for the varying.  If we've already queued up a vue
+          * slot for writing we flush a mlen 5 urb write, otherwise we just
+          * advance the urb_offset.
+          */
+         if (this->outputs[varying].file == BAD_FILE) {
+            if (length > 0)
+               flush = true;
+            else
+               urb_offset++;
+            break;
+         }
+
+         if ((varying == VARYING_SLOT_COL0 ||
+              varying == VARYING_SLOT_COL1 ||
+              varying == VARYING_SLOT_BFC0 ||
+              varying == VARYING_SLOT_BFC1) &&
+             key->clamp_vertex_color) {
+            /* We need to clamp these guys, so do a saturating MOV into a
+             * temp register and use that for the payload.
+             */
+            for (int i = 0; i < 4; i++) {
+               reg = fs_reg(GRF, alloc.allocate(1), outputs[varying].type);
+               src = offset(this->outputs[varying], i);
+               fs_inst *inst = emit(MOV(reg, src));
+               inst->saturate = true;
+               sources[length++] = reg;
+            }
+         } else {
+            for (int i = 0; i < 4; i++)
+               sources[length++] = offset(this->outputs[varying], i);
+         }
+         break;
+      }
+
+      current_annotation = "URB write";
+
+      /* If we've queued up 8 registers of payload (2 VUE slots), if this is
+       * the last slot or if we need to flush (see BAD_FILE varying case
+       * above), emit a URB write send now to flush out the data.
+       */
+      int last = slot == vue_map->num_slots - 1;
+      if (length == 8 || last)
+         flush = true;
+      if (flush) {
+         fs_reg *payload_sources = ralloc_array(mem_ctx, fs_reg, length + 1);
+         fs_reg payload = fs_reg(GRF, alloc.allocate(length + 1),
+                                 BRW_REGISTER_TYPE_F);
+
+         /* We need WE_all on the MOV for the message header (the URB handles)
+          * so do a MOV to a dummy register and set force_writemask_all on the
+          * MOV.  LOAD_PAYLOAD will preserve that.
+          */
+         fs_reg dummy = fs_reg(GRF, alloc.allocate(1),
+                               BRW_REGISTER_TYPE_UD);
+         fs_inst *inst = emit(MOV(dummy, fs_reg(retype(brw_vec8_grf(1, 0),
+                                                       BRW_REGISTER_TYPE_UD))));
+         inst->force_writemask_all = true;
+         payload_sources[0] = dummy;
+
+         memcpy(&payload_sources[1], sources, length * sizeof sources[0]);
+         emit(LOAD_PAYLOAD(payload, payload_sources, length + 1));
+
+         inst = emit(SHADER_OPCODE_URB_WRITE_SIMD8, reg_undef, payload);
+         inst->eot = last;
+         inst->mlen = length + 1;
+         inst->offset = urb_offset;
+         urb_offset = slot + 1;
+         length = 0;
+         flush = false;
+      }
+   }
+}
+
 void
 fs_visitor::resolve_ud_negate(fs_reg *reg)
 {
@@ -3340,22 +4164,52 @@ fs_visitor::resolve_ud_negate(fs_reg *reg)
        !reg->negate)
       return;
 
-   fs_reg temp = fs_reg(this, glsl_type::uint_type);
+   fs_reg temp = vgrf(glsl_type::uint_type);
    emit(MOV(temp, *reg));
    *reg = temp;
 }
 
+void
+fs_visitor::emit_cs_terminate()
+{
+   assert(brw->gen >= 7);
+
+   /* We are getting the thread ID from the compute shader header */
+   assert(stage == MESA_SHADER_COMPUTE);
+
+   /* We can't directly send from g0, since sends with EOT have to use
+    * g112-127. So, copy it to a virtual register, The register allocator will
+    * make sure it uses the appropriate register range.
+    */
+   struct brw_reg g0 = retype(brw_vec8_grf(0, 0), BRW_REGISTER_TYPE_UD);
+   fs_reg payload = fs_reg(GRF, alloc.allocate(1), BRW_REGISTER_TYPE_UD);
+   fs_inst *inst = emit(MOV(payload, g0));
+   inst->force_writemask_all = true;
+
+   /* Send a message to the thread spawner to terminate the thread. */
+   inst = emit(CS_OPCODE_CS_TERMINATE, reg_undef, payload);
+   inst->eot = true;
+}
+
+/**
+ * Resolve the result of a Gen4-5 CMP instruction to a proper boolean.
+ *
+ * CMP on Gen4-5 only sets the LSB of the result; the rest are undefined.
+ * If we need a proper boolean value, we have to fix it up to be 0 or ~0.
+ */
 void
 fs_visitor::resolve_bool_comparison(ir_rvalue *rvalue, fs_reg *reg)
 {
-   assert(ctx->Const.UniformBooleanTrue == 1);
+   assert(devinfo->gen <= 5);
 
    if (rvalue->type != glsl_type::bool_type)
       return;
 
-   fs_reg temp = fs_reg(this, glsl_type::bool_type);
-   emit(AND(temp, *reg, fs_reg(1)));
-   *reg = temp;
+   fs_reg and_result = vgrf(glsl_type::bool_type);
+   fs_reg neg_result = vgrf(glsl_type::bool_type);
+   emit(AND(and_result, *reg, fs_reg(1)));
+   emit(MOV(neg_result, negate(and_result)));
+   *reg = neg_result;
 }
 
 fs_visitor::fs_visitor(struct brw_context *brw,
@@ -3371,6 +4225,44 @@ fs_visitor::fs_visitor(struct brw_context *brw,
      reg_null_d(retype(brw_null_vec(dispatch_width), BRW_REGISTER_TYPE_D)),
      reg_null_ud(retype(brw_null_vec(dispatch_width), BRW_REGISTER_TYPE_UD)),
      key(key), prog_data(&prog_data->base),
+     dispatch_width(dispatch_width), promoted_constants(0)
+{
+   this->mem_ctx = mem_ctx;
+   init();
+}
+
+fs_visitor::fs_visitor(struct brw_context *brw,
+                       void *mem_ctx,
+                       const struct brw_vs_prog_key *key,
+                       struct brw_vs_prog_data *prog_data,
+                       struct gl_shader_program *shader_prog,
+                       struct gl_vertex_program *cp,
+                       unsigned dispatch_width)
+   : backend_visitor(brw, shader_prog, &cp->Base, &prog_data->base.base,
+                     MESA_SHADER_VERTEX),
+     reg_null_f(retype(brw_null_vec(dispatch_width), BRW_REGISTER_TYPE_F)),
+     reg_null_d(retype(brw_null_vec(dispatch_width), BRW_REGISTER_TYPE_D)),
+     reg_null_ud(retype(brw_null_vec(dispatch_width), BRW_REGISTER_TYPE_UD)),
+     key(key), prog_data(&prog_data->base.base),
+     dispatch_width(dispatch_width), promoted_constants(0)
+{
+   this->mem_ctx = mem_ctx;
+   init();
+}
+
+fs_visitor::fs_visitor(struct brw_context *brw,
+                       void *mem_ctx,
+                       const struct brw_cs_prog_key *key,
+                       struct brw_cs_prog_data *prog_data,
+                       struct gl_shader_program *shader_prog,
+                       struct gl_compute_program *cp,
+                       unsigned dispatch_width)
+   : backend_visitor(brw, shader_prog, &cp->Base, &prog_data->base,
+                     MESA_SHADER_COMPUTE),
+     reg_null_f(retype(brw_null_vec(dispatch_width), BRW_REGISTER_TYPE_F)),
+     reg_null_d(retype(brw_null_vec(dispatch_width), BRW_REGISTER_TYPE_D)),
+     reg_null_ud(retype(brw_null_vec(dispatch_width), BRW_REGISTER_TYPE_UD)),
+     key(key), prog_data(&prog_data->base),
      dispatch_width(dispatch_width)
 {
    this->mem_ctx = mem_ctx;
@@ -3380,6 +4272,21 @@ fs_visitor::fs_visitor(struct brw_context *brw,
 void
 fs_visitor::init()
 {
+   switch (stage) {
+   case MESA_SHADER_FRAGMENT:
+      key_tex = &((const brw_wm_prog_key *) key)->tex;
+      break;
+   case MESA_SHADER_VERTEX:
+   case MESA_SHADER_GEOMETRY:
+      key_tex = &((const brw_vue_prog_key *) key)->tex;
+      break;
+   case MESA_SHADER_COMPUTE:
+      key_tex = &((const brw_cs_prog_key*) key)->tex;
+      break;
+   default:
+      unreachable("unhandled shader stage");
+   }
+
    this->failed = false;
    this->simd16_unsupported = false;
    this->no16_msg = NULL;
@@ -3387,20 +4294,20 @@ fs_visitor::init()
                                        hash_table_pointer_hash,
                                        hash_table_pointer_compare);
 
+   this->nir_locals = NULL;
+   this->nir_globals = NULL;
+
    memset(&this->payload, 0, sizeof(this->payload));
    memset(this->outputs, 0, sizeof(this->outputs));
    memset(this->output_components, 0, sizeof(this->output_components));
    this->source_depth_to_render_target = false;
    this->runtime_check_aads_emit = false;
    this->first_non_payload_grf = 0;
-   this->max_grf = brw->gen >= 7 ? GEN7_MRF_HACK_START : BRW_MAX_GRF;
+   this->max_grf = devinfo->gen >= 7 ? GEN7_MRF_HACK_START : BRW_MAX_GRF;
 
    this->current_annotation = NULL;
    this->base_ir = NULL;
 
-   this->virtual_grf_sizes = NULL;
-   this->virtual_grf_count = 0;
-   this->virtual_grf_array_size = 0;
    this->virtual_grf_start = NULL;
    this->virtual_grf_end = NULL;
    this->live_intervals = NULL;
@@ -3411,8 +4318,6 @@ fs_visitor::init()
    this->pull_constant_loc = NULL;
    this->push_constant_loc = NULL;
 
-   this->force_uncompressed_stack = 0;
-
    this->spilled_any_registers = false;
    this->do_dual_src = false;