Parameterise the RegM monad on the FreeRegs type
[ghc-hetmet.git] / compiler / nativeGen / RegAlloc / Linear / Main.hs
index c838301..ba8cdce 100644 (file)
@@ -1,4 +1,3 @@
-{-# OPTIONS -fno-warn-missing-signatures #-}
 -----------------------------------------------------------------------------
 --
 -- The register allocator
@@ -9,82 +8,82 @@
 
 {-
 The algorithm is roughly:
+
   1) Compute strongly connected components of the basic block list.
 
   2) Compute liveness (mapping from pseudo register to
      point(s) of death?).
 
   3) Walk instructions in each basic block.  We keep track of
-       (a) Free real registers (a bitmap?)
-       (b) Current assignment of temporaries to machine registers and/or
-           spill slots (call this the "assignment").
-       (c) Partial mapping from basic block ids to a virt-to-loc mapping.
-           When we first encounter a branch to a basic block,
-           we fill in its entry in this table with the current mapping.
+        (a) Free real registers (a bitmap?)
+        (b) Current assignment of temporaries to machine registers and/or
+            spill slots (call this the "assignment").
+        (c) Partial mapping from basic block ids to a virt-to-loc mapping.
+            When we first encounter a branch to a basic block,
+            we fill in its entry in this table with the current mapping.
 
      For each instruction:
-       (a) For each real register clobbered by this instruction:
-           If a temporary resides in it,
-               If the temporary is live after this instruction,
-                   Move the temporary to another (non-clobbered & free) reg,
-                   or spill it to memory.  Mark the temporary as residing
-                   in both memory and a register if it was spilled (it might
-                   need to be read by this instruction).
-           (ToDo: this is wrong for jump instructions?)
-
-       (b) For each temporary *read* by the instruction:
-           If the temporary does not have a real register allocation:
-               - Allocate a real register from the free list.  If
-                 the list is empty:
-                 - Find a temporary to spill.  Pick one that is
-                   not used in this instruction (ToDo: not
-                   used for a while...)
-                 - generate a spill instruction
-               - If the temporary was previously spilled,
-                 generate an instruction to read the temp from its spill loc.
-           (optimisation: if we can see that a real register is going to
+        (a) For each real register clobbered by this instruction:
+            If a temporary resides in it,
+                If the temporary is live after this instruction,
+                    Move the temporary to another (non-clobbered & free) reg,
+                    or spill it to memory.  Mark the temporary as residing
+                    in both memory and a register if it was spilled (it might
+                    need to be read by this instruction).
+            (ToDo: this is wrong for jump instructions?)
+
+        (b) For each temporary *read* by the instruction:
+            If the temporary does not have a real register allocation:
+                - Allocate a real register from the free list.  If
+                  the list is empty:
+                  - Find a temporary to spill.  Pick one that is
+                    not used in this instruction (ToDo: not
+                    used for a while...)
+                  - generate a spill instruction
+                - If the temporary was previously spilled,
+                  generate an instruction to read the temp from its spill loc.
+            (optimisation: if we can see that a real register is going to
             be used soon, then don't use it for allocation).
 
-       (c) Update the current assignment
+        (c) Update the current assignment
 
-       (d) If the intstruction is a branch:
-             if the destination block already has a register assignment,
-               Generate a new block with fixup code and redirect the
-               jump to the new block.
-             else,
-               Update the block id->assignment mapping with the current
-               assignment.
+        (d) If the instruction is a branch:
+              if the destination block already has a register assignment,
+                Generate a new block with fixup code and redirect the
+                jump to the new block.
+              else,
+                Update the block id->assignment mapping with the current
+                assignment.
 
-       (e) Delete all register assignments for temps which are read
-           (only) and die here.  Update the free register list.
+        (e) Delete all register assignments for temps which are read
+            (only) and die here.  Update the free register list.
 
-       (f) Mark all registers clobbered by this instruction as not free,
-           and mark temporaries which have been spilled due to clobbering
-           as in memory (step (a) marks then as in both mem & reg).
+        (f) Mark all registers clobbered by this instruction as not free,
+            and mark temporaries which have been spilled due to clobbering
+            as in memory (step (a) marks then as in both mem & reg).
 
-       (g) For each temporary *written* by this instruction:
-           Allocate a real register as for (b), spilling something
-           else if necessary.
-               - except when updating the assignment, drop any memory
-                 locations that the temporary was previously in, since
-                 they will be no longer valid after this instruction.
+        (g) For each temporary *written* by this instruction:
+            Allocate a real register as for (b), spilling something
+            else if necessary.
+                - except when updating the assignment, drop any memory
+                  locations that the temporary was previously in, since
+                  they will be no longer valid after this instruction.
 
-       (h) Delete all register assignments for temps which are
-           written and die here (there should rarely be any).  Update
-           the free register list.
+        (h) Delete all register assignments for temps which are
+            written and die here (there should rarely be any).  Update
+            the free register list.
 
-       (i) Rewrite the instruction with the new mapping.
+        (i) Rewrite the instruction with the new mapping.
 
-       (j) For each spilled reg known to be now dead, re-add its stack slot
-           to the free list.
+        (j) For each spilled reg known to be now dead, re-add its stack slot
+            to the free list.
 
 -}
 
 module RegAlloc.Linear.Main (
-       regAlloc,
-       module  RegAlloc.Linear.Base,
-       module  RegAlloc.Linear.Stats
+        regAlloc,
+        module  RegAlloc.Linear.Base,
+        module  RegAlloc.Linear.Stats
   ) where
 
 #include "HsVersions.h"
@@ -96,15 +95,13 @@ import RegAlloc.Linear.StackMap
 import RegAlloc.Linear.FreeRegs
 import RegAlloc.Linear.Stats
 import RegAlloc.Linear.JoinToTargets
+import TargetReg
 import RegAlloc.Liveness
-
--- import PprMach
+import Instruction
+import Reg
 
 import BlockId
-import Regs
-import Instrs
-import RegAllocInfo
-import Cmm hiding (RegSet)
+import OldCmm hiding (RegSet)
 
 import Digraph
 import Unique
@@ -112,54 +109,50 @@ import UniqSet
 import UniqFM
 import UniqSupply
 import Outputable
-import FastString
 
 import Data.Maybe
 import Data.List
 import Control.Monad
 
-#include "../includes/MachRegs.h"
+#include "../includes/stg/MachRegs.h"
 
 
 -- -----------------------------------------------------------------------------
 -- Top level of the register allocator
 
 -- Allocate registers
-regAlloc 
-       :: LiveCmmTop
-       -> UniqSM (NatCmmTop, Maybe RegAllocStats)
-
-regAlloc (CmmData sec d) 
-       = return
-               ( CmmData sec d
-               , Nothing )
-       
-regAlloc (CmmProc (LiveInfo info _ _) lbl params (ListGraph []))
-       = return ( CmmProc info lbl params (ListGraph [])
-                , Nothing )
-       
-regAlloc (CmmProc static lbl params (ListGraph comps))
-       | LiveInfo info (Just first_id) block_live      <- static
-       = do    
-               -- do register allocation on each component.
-               (final_blocks, stats)
-                       <- linearRegAlloc first_id block_live 
-                       $ map (\b -> case b of 
-                                       BasicBlock _ [b]        -> AcyclicSCC b
-                                       BasicBlock _ bs         -> CyclicSCC  bs)
-                       $ comps
-
-               -- make sure the block that was first in the input list
-               --      stays at the front of the output
-               let ((first':_), rest')
-                               = partition ((== first_id) . blockId) final_blocks
-
-               return  ( CmmProc info lbl params (ListGraph (first' : rest'))
-                       , Just stats)
-       
+regAlloc
+        :: (Outputable instr, Instruction instr)
+        => LiveCmmTop instr
+        -> UniqSM (NatCmmTop instr, Maybe RegAllocStats)
+
+regAlloc (CmmData sec d)
+        = return
+                ( CmmData sec d
+                , Nothing )
+
+regAlloc (CmmProc (LiveInfo info _ _ _) lbl [])
+        = return ( CmmProc info lbl (ListGraph [])
+                 , Nothing )
+
+regAlloc (CmmProc static lbl sccs)
+        | LiveInfo info (Just first_id) (Just block_live) _     <- static
+        = do
+                -- do register allocation on each component.
+                (final_blocks, stats)
+                        <- linearRegAlloc first_id block_live sccs
+
+                -- make sure the block that was first in the input list
+                --      stays at the front of the output
+                let ((first':_), rest')
+                                = partition ((== first_id) . blockId) final_blocks
+
+                return  ( CmmProc info lbl (ListGraph (first' : rest'))
+                        , Just stats)
+
 -- bogus. to make non-exhaustive match warning go away.
-regAlloc (CmmProc _ _ _ _)
-       = panic "RegAllocLinear.regAlloc: no match"
+regAlloc (CmmProc _ _ _)
+        = panic "RegAllocLinear.regAlloc: no match"
 
 
 -- -----------------------------------------------------------------------------
@@ -171,121 +164,181 @@ regAlloc (CmmProc _ _ _ _)
 --   an entry in the block map or it is the first block.
 --
 linearRegAlloc
-       :: BlockId                      -- ^ the first block
-        -> BlockMap RegSet             -- ^ live regs on entry to each basic block
-       -> [SCC LiveBasicBlock]         -- ^ instructions annotated with "deaths"
-       -> UniqSM ([NatBasicBlock], RegAllocStats)
+        :: (Outputable instr, Instruction instr)
+        => BlockId                      -- ^ the first block
+        -> BlockMap RegSet              -- ^ live regs on entry to each basic block
+        -> [SCC (LiveBasicBlock instr)] -- ^ instructions annotated with "deaths"
+        -> UniqSM ([NatBasicBlock instr], RegAllocStats)
 
 linearRegAlloc first_id block_live sccs
- = do  us      <- getUs
-       let (_, _, stats, blocks) =
-               runR emptyBlockMap initFreeRegs emptyRegMap emptyStackMap us
-                       $ linearRA_SCCs first_id block_live [] sccs
+ = do   us      <- getUs
+        let (_, _, stats, blocks) =
+                runR emptyBlockMap initFreeRegs emptyRegMap emptyStackMap us
+                        $ linearRA_SCCs first_id block_live [] sccs
+
+        return  (blocks, stats)
 
-       return  (blocks, stats)
+linearRA_SCCs :: (Instruction instr, Outputable instr)
+              => BlockId
+              -> BlockMap RegSet
+              -> [NatBasicBlock instr]
+              -> [SCC (LiveBasicBlock instr)]
+              -> RegM FreeRegs [NatBasicBlock instr]
 
 linearRA_SCCs _ _ blocksAcc []
-       = return $ reverse blocksAcc
-
-linearRA_SCCs first_id block_live blocksAcc (AcyclicSCC block : sccs) 
- = do  blocks' <- processBlock block_live block
-       linearRA_SCCs first_id block_live 
-               ((reverse blocks') ++ blocksAcc)
-               sccs
-
-linearRA_SCCs first_id block_live blocksAcc (CyclicSCC blocks : sccs) 
- = do  let process [] []         accum = return $ reverse accum
-            process [] next_round accum = process next_round [] accum
-            process (b@(BasicBlock id _) : blocks) next_round accum =
-              do block_assig <- getBlockAssigR
-                 if isJust (lookupBlockEnv block_assig id) || id == first_id
-                  then do b'  <- processBlock block_live b
-                          process blocks next_round (b' : accum)
-                  else process blocks (b : next_round) accum
-        blockss' <- process blocks [] (return [])
-       linearRA_SCCs first_id block_live
-               (reverse (concat blockss') ++ blocksAcc)
-               sccs
-               
+        = return $ reverse blocksAcc
+
+linearRA_SCCs first_id block_live blocksAcc (AcyclicSCC block : sccs)
+ = do   blocks' <- processBlock block_live block
+        linearRA_SCCs first_id block_live
+                ((reverse blocks') ++ blocksAcc)
+                sccs
+
+linearRA_SCCs first_id block_live blocksAcc (CyclicSCC blocks : sccs)
+ = do
+        blockss' <- process first_id block_live blocks [] (return []) False
+        linearRA_SCCs first_id block_live
+                (reverse (concat blockss') ++ blocksAcc)
+                sccs
+
+{- from John Dias's patch 2008/10/16:
+   The linear-scan allocator sometimes allocates a block
+   before allocating one of its predecessors, which could lead to
+   inconsistent allocations. Make it so a block is only allocated
+   if a predecessor has set the "incoming" assignments for the block, or
+   if it's the procedure's entry block.
+
+   BL 2009/02: Careful. If the assignment for a block doesn't get set for
+   some reason then this function will loop. We should probably do some
+   more sanity checking to guard against this eventuality.
+-}
+
+process :: (Instruction instr, Outputable instr)
+        => BlockId
+        -> BlockMap RegSet
+        -> [GenBasicBlock (LiveInstr instr)]
+        -> [GenBasicBlock (LiveInstr instr)]
+        -> [[NatBasicBlock instr]]
+        -> Bool
+        -> RegM FreeRegs [[NatBasicBlock instr]]
+
+process _ _ [] []         accum _
+        = return $ reverse accum
+
+process first_id block_live [] next_round accum madeProgress
+        | not madeProgress
+
+          {- BUGS: There are so many unreachable blocks in the code the warnings are overwhelming.
+             pprTrace "RegAlloc.Linear.Main.process: no progress made, bailing out."
+                (  text "Unreachable blocks:"
+                $$ vcat (map ppr next_round)) -}
+        = return $ reverse accum
+
+        | otherwise
+        = process first_id block_live
+                  next_round [] accum False
+
+process first_id block_live (b@(BasicBlock id _) : blocks)
+        next_round accum madeProgress
+ = do
+        block_assig <- getBlockAssigR
+
+        if isJust (mapLookup id block_assig)
+             || id == first_id
+         then do
+                b'  <- processBlock block_live b
+                process first_id block_live blocks
+                        next_round (b' : accum) True
+
+         else   process first_id block_live blocks
+                        (b : next_round) accum madeProgress
+
 
 -- | Do register allocation on this basic block
 --
 processBlock
-       :: BlockMap RegSet              -- ^ live regs on entry to each basic block
-       -> LiveBasicBlock               -- ^ block to do register allocation on
-       -> RegM [NatBasicBlock]         -- ^ block with registers allocated
+        :: (Outputable instr, Instruction instr)
+        => BlockMap RegSet              -- ^ live regs on entry to each basic block
+        -> LiveBasicBlock instr         -- ^ block to do register allocation on
+        -> RegM FreeRegs [NatBasicBlock instr]   -- ^ block with registers allocated
 
 processBlock block_live (BasicBlock id instrs)
- = do  initBlock id
-       (instrs', fixups)
-               <- linearRA block_live [] [] id instrs
-
-       return  $ BasicBlock id instrs' : fixups
+ = do   initBlock id
+        (instrs', fixups)
+                <- linearRA block_live [] [] id instrs
+        return  $ BasicBlock id instrs' : fixups
 
 
 -- | Load the freeregs and current reg assignment into the RegM state
---     for the basic block with this BlockId.
-initBlock :: BlockId -> RegM ()
+--      for the basic block with this BlockId.
+initBlock :: BlockId -> RegM FreeRegs ()
 initBlock id
- = do  block_assig     <- getBlockAssigR
-       case lookupBlockEnv block_assig id of
-               -- no prior info about this block: assume everything is
-               -- free and the assignment is empty.
-               Nothing
-                -> do  setFreeRegsR    initFreeRegs
-                       setAssigR       emptyRegMap
+ = do   block_assig     <- getBlockAssigR
+        case mapLookup id block_assig of
+                -- no prior info about this block: assume everything is
+                -- free and the assignment is empty.
+                Nothing
+                 -> do  -- pprTrace "initFreeRegs" (text $ show initFreeRegs) (return ())
+
+                        setFreeRegsR    initFreeRegs
+                        setAssigR       emptyRegMap
 
-               -- load info about register assignments leading into this block.
-               Just (freeregs, assig)
-                -> do  setFreeRegsR    freeregs
-                       setAssigR       assig
+                -- load info about register assignments leading into this block.
+                Just (freeregs, assig)
+                 -> do  setFreeRegsR    freeregs
+                        setAssigR       assig
 
 
 -- | Do allocation for a sequence of instructions.
 linearRA
-       :: BlockMap RegSet              -- ^ map of what vregs are live on entry to each block.
-       -> [Instr]                      -- ^ accumulator for instructions already processed.
-       -> [NatBasicBlock]              -- ^ accumulator for blocks of fixup code.
-       -> BlockId                      -- ^ id of the current block, for debugging.
-       -> [LiveInstr]                  -- ^ liveness annotated instructions in this block.
+        :: (Outputable instr, Instruction instr)
+        => BlockMap RegSet                      -- ^ map of what vregs are live on entry to each block.
+        -> [instr]                              -- ^ accumulator for instructions already processed.
+        -> [NatBasicBlock instr]                -- ^ accumulator for blocks of fixup code.
+        -> BlockId                              -- ^ id of the current block, for debugging.
+        -> [LiveInstr instr]                    -- ^ liveness annotated instructions in this block.
 
-       -> RegM ( [Instr]               --   instructions after register allocation
-               , [NatBasicBlock])      --   fresh blocks of fixup code.
+        -> RegM FreeRegs
+                ( [instr]                       --   instructions after register allocation
+                , [NatBasicBlock instr])        --   fresh blocks of fixup code.
 
 
 linearRA _          accInstr accFixup _ []
-       = return 
-               ( reverse accInstr      -- instrs need to be returned in the correct order.
-               , accFixup)             -- it doesn't matter what order the fixup blocks are returned in.
+        = return
+                ( reverse accInstr              -- instrs need to be returned in the correct order.
+                , accFixup)                     -- it doesn't matter what order the fixup blocks are returned in.
 
 
 linearRA block_live accInstr accFixups id (instr:instrs)
  = do
-       (accInstr', new_fixups) 
-               <- raInsn block_live accInstr id instr
+        (accInstr', new_fixups)
+                <- raInsn block_live accInstr id instr
 
-       linearRA block_live accInstr' (new_fixups ++ accFixups) id instrs
+        linearRA block_live accInstr' (new_fixups ++ accFixups) id instrs
 
 
 -- | Do allocation for a single instruction.
-raInsn  
-       :: BlockMap RegSet              -- ^ map of what vregs are love on entry to each block.
-       -> [Instr]                      -- ^ accumulator for instructions already processed.
-       -> BlockId                      -- ^ the id of the current block, for debugging
-       -> LiveInstr                    -- ^ the instr to have its regs allocated, with liveness info.
-       -> RegM 
-               ( [Instr]               -- new instructions
-               , [NatBasicBlock])      -- extra fixup blocks
-
-raInsn _     new_instrs _ (Instr (COMMENT _) Nothing)
- = return (new_instrs, [])
-
-raInsn _     new_instrs _ (Instr (DELTA n) Nothing)  
- = do
-    setDeltaR n
-    return (new_instrs, [])
-
-raInsn block_live new_instrs id (Instr instr (Just live))
+raInsn
+        :: (Outputable instr, Instruction instr)
+        => BlockMap RegSet                      -- ^ map of what vregs are love on entry to each block.
+        -> [instr]                              -- ^ accumulator for instructions already processed.
+        -> BlockId                              -- ^ the id of the current block, for debugging
+        -> LiveInstr instr                      -- ^ the instr to have its regs allocated, with liveness info.
+        -> RegM FreeRegs
+                ( [instr]                       -- new instructions
+                , [NatBasicBlock instr])        -- extra fixup blocks
+
+raInsn _     new_instrs _ (LiveInstr ii Nothing)
+        | Just n        <- takeDeltaInstr ii
+        = do    setDeltaR n
+                return (new_instrs, [])
+
+raInsn _     new_instrs _ (LiveInstr ii Nothing)
+        | isMetaInstr ii
+        = return (new_instrs, [])
+
+
+raInsn block_live new_instrs id (LiveInstr (Instr instr) (Just live))
  = do
     assig    <- getAssigR
 
@@ -294,78 +347,88 @@ raInsn block_live new_instrs id (Instr instr (Just live))
     -- register does not already have an assignment,
     -- and the source register is assigned to a register, not to a spill slot,
     -- then we can eliminate the instruction.
-    -- (we can't eliminitate it if the source register is on the stack, because
+    -- (we can't eliminate it if the source register is on the stack, because
     --  we do not want to use one spill slot for different virtual registers)
-    case isRegRegMove instr of
-       Just (src,dst)  | src `elementOfUniqSet` (liveDieRead live), 
-                         isVirtualReg dst,
-                         not (dst `elemUFM` assig),
-                         Just (InReg _) <- (lookupUFM assig src) -> do
-          case src of
-             RealReg i -> setAssigR (addToUFM assig dst (InReg i))
-               -- if src is a fixed reg, then we just map dest to this
-               -- reg in the assignment.  src must be an allocatable reg,
-               -- otherwise it wouldn't be in r_dying.
-             _virt -> case lookupUFM assig src of
-                        Nothing -> panic "raInsn"
-                        Just loc ->
-                          setAssigR (addToUFM (delFromUFM assig src) dst loc)
-
-          -- we have eliminated this instruction
+    case takeRegRegMoveInstr instr of
+        Just (src,dst)  | src `elementOfUniqSet` (liveDieRead live),
+                          isVirtualReg dst,
+                          not (dst `elemUFM` assig),
+                          Just (InReg _) <- (lookupUFM assig src) -> do
+           case src of
+              (RegReal rr) -> setAssigR (addToUFM assig dst (InReg rr))
+                -- if src is a fixed reg, then we just map dest to this
+                -- reg in the assignment.  src must be an allocatable reg,
+                -- otherwise it wouldn't be in r_dying.
+              _virt -> case lookupUFM assig src of
+                         Nothing -> panic "raInsn"
+                         Just loc ->
+                           setAssigR (addToUFM (delFromUFM assig src) dst loc)
+
+           -- we have eliminated this instruction
           {-
-         freeregs <- getFreeRegsR
-         assig <- getAssigR
-          pprTrace "raInsn" (text "ELIMINATED: " <> docToSDoc (pprInstr instr) 
-                       $$ ppr r_dying <+> ppr w_dying $$ text (show freeregs) $$ ppr assig) $ do
+          freeregs <- getFreeRegsR
+          assig <- getAssigR
+          pprTrace "raInsn" (text "ELIMINATED: " <> docToSDoc (pprInstr instr)
+                        $$ ppr r_dying <+> ppr w_dying $$ text (show freeregs) $$ ppr assig) $ do
           -}
-          return (new_instrs, [])
+           return (new_instrs, [])
 
-       _ -> genRaInsn block_live new_instrs id instr 
-                       (uniqSetToList $ liveDieRead live) 
-                       (uniqSetToList $ liveDieWrite live)
+        _ -> genRaInsn block_live new_instrs id instr
+                        (uniqSetToList $ liveDieRead live)
+                        (uniqSetToList $ liveDieWrite live)
 
 
 raInsn _ _ _ instr
-       = pprPanic "raInsn" (text "no match for:" <> ppr instr)
-
+        = pprPanic "raInsn" (text "no match for:" <> ppr instr)
 
 
+genRaInsn :: (Instruction instr, Outputable instr)
+          => BlockMap RegSet
+          -> [instr]
+          -> BlockId
+          -> instr
+          -> [Reg]
+          -> [Reg]
+          -> RegM FreeRegs ([instr], [NatBasicBlock instr])
 
 genRaInsn block_live new_instrs block_id instr r_dying w_dying =
-    case regUsage instr              of { RU read written ->
-    case partition isRealReg written of { (real_written1,virt_written) ->
+    case regUsageOfInstr instr              of { RU read written ->
     do
-    let 
-       real_written = [ r | RealReg r <- real_written1 ]
+    let real_written    = [ rr  | (RegReal     rr) <- written ]
+    let virt_written    = [ vr  | (RegVirtual  vr) <- written ]
 
-       -- we don't need to do anything with real registers that are
-       -- only read by this instr.  (the list is typically ~2 elements,
-       -- so using nub isn't a problem).
-       virt_read = nub (filter isVirtualReg read)
-    -- in
+    -- we don't need to do anything with real registers that are
+    -- only read by this instr.  (the list is typically ~2 elements,
+    -- so using nub isn't a problem).
+    let virt_read       = nub [ vr      | (RegVirtual vr) <- read ]
 
     -- (a) save any temporaries which will be clobbered by this instruction
-    clobber_saves <- saveClobberedTemps real_written r_dying
-
+    clobber_saves       <- saveClobberedTemps real_written r_dying
 
-{-  freeregs <- getFreeRegsR
-    assig <- getAssigR
-    pprTrace "raInsn" 
-       (docToSDoc (pprInstr instr) $$ ppr r_dying <+> ppr w_dying $$ ppr virt_read <+> ppr virt_written 
-               $$ text (show freeregs) $$ ppr assig) 
-               $ do
+    -- debugging
+{-    freeregs <- getFreeRegsR
+    assig    <- getAssigR
+    pprTrace "genRaInsn"
+        (ppr instr
+                $$ text "r_dying      = " <+> ppr r_dying
+                $$ text "w_dying      = " <+> ppr w_dying
+                $$ text "virt_read    = " <+> ppr virt_read
+                $$ text "virt_written = " <+> ppr virt_written
+                $$ text "freeregs     = " <+> text (show freeregs)
+                $$ text "assig        = " <+> ppr assig)
+        $ do
 -}
 
     -- (b), (c) allocate real regs for all regs read by this instruction.
-    (r_spills, r_allocd) <- 
-       allocateRegsAndSpill True{-reading-} virt_read [] [] virt_read
+    (r_spills, r_allocd) <-
+        allocateRegsAndSpill True{-reading-} virt_read [] [] virt_read
 
     -- (d) Update block map for new destinations
     -- NB. do this before removing dead regs from the assignment, because
     -- these dead regs might in fact be live in the jump targets (they're
     -- only dead in the code that follows in the current basic block).
     (fixup_blocks, adjusted_instr)
-       <- joinToTargets block_live block_id instr
+        <- joinToTargets block_live block_id instr
 
     -- (e) Delete all register assignments for temps which are read
     --     (only) and die here.  Update the free register list.
@@ -375,129 +438,173 @@ genRaInsn block_live new_instrs block_id instr r_dying w_dying =
     clobberRegs real_written
 
     -- (g) Allocate registers for temporaries *written* (only)
-    (w_spills, w_allocd) <- 
-       allocateRegsAndSpill False{-writing-} virt_written [] [] virt_written
+    (w_spills, w_allocd) <-
+        allocateRegsAndSpill False{-writing-} virt_written [] [] virt_written
 
     -- (h) Release registers for temps which are written here and not
     -- used again.
     releaseRegs w_dying
 
     let
-       -- (i) Patch the instruction
-       patch_map = listToUFM   [ (t,RealReg r) | 
-                                 (t,r) <- zip virt_read r_allocd
-                                         ++ zip virt_written w_allocd ]
+        -- (i) Patch the instruction
+        patch_map
+                = listToUFM
+                        [ (t, RegReal r)
+                                | (t, r) <- zip virt_read    r_allocd
+                                         ++ zip virt_written w_allocd ]
+
+        patched_instr
+                = patchRegsOfInstr adjusted_instr patchLookup
 
-       patched_instr = patchRegs adjusted_instr patchLookup
-       patchLookup x = case lookupUFM patch_map x of
-                               Nothing -> x
-                               Just y  -> y
-    -- in
+        patchLookup x
+                = case lookupUFM patch_map x of
+                        Nothing -> x
+                        Just y  -> y
 
-    -- pprTrace "patched" (docToSDoc (pprInstr patched_instr)) $ do
 
     -- (j) free up stack slots for dead spilled regs
     -- TODO (can't be bothered right now)
 
     -- erase reg->reg moves where the source and destination are the same.
-    -- If the src temp didn't die in this instr but happened to be allocated
-    -- to the same real reg as the destination, then we can erase the move anyway.
-       squashed_instr  = case isRegRegMove patched_instr of
-                               Just (src, dst)
-                                | src == dst   -> []
-                               _               -> [patched_instr]
-
-    return (squashed_instr ++ w_spills ++ reverse r_spills
-                ++ clobber_saves ++ new_instrs,
-           fixup_blocks)
-  }}
+    --  If the src temp didn't die in this instr but happened to be allocated
+    --  to the same real reg as the destination, then we can erase the move anyway.
+    let squashed_instr  = case takeRegRegMoveInstr patched_instr of
+                                Just (src, dst)
+                                 | src == dst   -> []
+                                _               -> [patched_instr]
+
+    let code = squashed_instr ++ w_spills ++ reverse r_spills
+                ++ clobber_saves ++ new_instrs
+
+--    pprTrace "patched-code" ((vcat $ map (docToSDoc . pprInstr) code)) $ do
+--    pprTrace "pached-fixup" ((ppr fixup_blocks)) $ do
+
+    return (code, fixup_blocks)
+
+  }
 
 -- -----------------------------------------------------------------------------
 -- releaseRegs
 
+releaseRegs :: [Reg] -> RegM FreeRegs ()
 releaseRegs regs = do
   assig <- getAssigR
   free <- getFreeRegsR
-  loop assig free regs 
+  loop assig free regs
  where
   loop _     free _ | free `seq` False = undefined
   loop assig free [] = do setAssigR assig; setFreeRegsR free; return ()
-  loop assig free (RealReg r : rs) = loop assig (releaseReg r free) rs
-  loop assig free (r:rs) = 
+  loop assig free (RegReal rr : rs) = loop assig (releaseReg rr free) rs
+  loop assig free (r:rs) =
      case lookupUFM assig r of
-       Just (InBoth real _) -> loop (delFromUFM assig r) (releaseReg real free) rs
-       Just (InReg real) -> loop (delFromUFM assig r) (releaseReg real free) rs
-       _other            -> loop (delFromUFM assig r) free rs
+        Just (InBoth real _) -> loop (delFromUFM assig r) (releaseReg real free) rs
+        Just (InReg real) -> loop (delFromUFM assig r) (releaseReg real free) rs
+        _other            -> loop (delFromUFM assig r) free rs
+
 
 -- -----------------------------------------------------------------------------
 -- Clobber real registers
 
-{-
-For each temp in a register that is going to be clobbered:
-  - if the temp dies after this instruction, do nothing
-  - otherwise, put it somewhere safe (another reg if possible,
-    otherwise spill and record InBoth in the assignment).
-
-for allocateRegs on the temps *read*,
-  - clobbered regs are allocatable.
+-- For each temp in a register that is going to be clobbered:
+--      - if the temp dies after this instruction, do nothing
+--      - otherwise, put it somewhere safe (another reg if possible,
+--              otherwise spill and record InBoth in the assignment).
+--      - for allocateRegs on the temps *read*,
+--      - clobbered regs are allocatable.
+--
+--      for allocateRegs on the temps *written*,
+--        - clobbered regs are not allocatable.
+--
+--      TODO:   instead of spilling, try to copy clobbered
+--              temps to another register if possible.
+--
 
-for allocateRegs on the temps *written*, 
-  - clobbered regs are not allocatable.
--}
 
 saveClobberedTemps
-   :: [RegNo]             -- real registers clobbered by this instruction
-   -> [Reg]               -- registers which are no longer live after this insn
-   -> RegM [Instr]        -- return: instructions to spill any temps that will
-                          -- be clobbered.
+        :: (Outputable instr, Instruction instr)
+        => [RealReg]            -- real registers clobbered by this instruction
+        -> [Reg]                -- registers which are no longer live after this insn
+        -> RegM FreeRegs [instr]         -- return: instructions to spill any temps that will
+                                -- be clobbered.
 
-saveClobberedTemps [] _ = return [] -- common case
-saveClobberedTemps clobbered dying =  do
-  assig <- getAssigR
-  let
-       to_spill  = [ (temp,reg) | (temp, InReg reg) <- ufmToList assig,
-                                  reg `elem` clobbered,
-                                  temp `notElem` map getUnique dying  ]
-  -- in
-  (instrs,assig') <- clobber assig [] to_spill
-  setAssigR assig'
-  return instrs
- where
-  clobber assig instrs [] = return (instrs,assig)
-  clobber assig instrs ((temp,reg):rest)
-    = do
-       --ToDo: copy it to another register if possible
-       (spill,slot) <- spillR (RealReg reg) temp
-       recordSpill (SpillClobber temp)
-
-       let new_assign  = addToUFM assig temp (InBoth reg slot)
-       clobber new_assign (spill : COMMENT (fsLit "spill clobber") : instrs) rest
-
-clobberRegs :: [RegNo] -> RegM ()
-clobberRegs [] = return () -- common case
-clobberRegs clobbered = do
-  freeregs <- getFreeRegsR
---  setFreeRegsR $! foldr grabReg freeregs clobbered
-  setFreeRegsR $! foldr allocateReg freeregs clobbered
+saveClobberedTemps [] _
+        = return []
+
+saveClobberedTemps clobbered dying
+ = do
+        assig   <- getAssigR
+        let to_spill
+                = [ (temp,reg)
+                        | (temp, InReg reg) <- ufmToList assig
+                        , any (realRegsAlias reg) clobbered
+                        , temp `notElem` map getUnique dying  ]
+
+        (instrs,assig') <- clobber assig [] to_spill
+        setAssigR assig'
+        return instrs
+
+   where
+        clobber assig instrs []
+                = return (instrs, assig)
+
+        clobber assig instrs ((temp, reg) : rest)
+         = do
+                (spill, slot)   <- spillR (RegReal reg) temp
+
+                -- record why this reg was spilled for profiling
+                recordSpill (SpillClobber temp)
+
+                let new_assign  = addToUFM assig temp (InBoth reg slot)
+
+                clobber new_assign (spill : instrs) rest
 
-  assig <- getAssigR
-  setAssigR $! clobber assig (ufmToList assig)
- where
-    -- if the temp was InReg and clobbered, then we will have
-    -- saved it in saveClobberedTemps above.  So the only case
-    -- we have to worry about here is InBoth.  Note that this
-    -- also catches temps which were loaded up during allocation
-    -- of read registers, not just those saved in saveClobberedTemps.
-  clobber assig [] = assig
-  clobber assig ((temp, InBoth reg slot) : rest)
-       | reg `elem` clobbered
-       = clobber (addToUFM assig temp (InMem slot)) rest
-  clobber assig (_:rest)
-       = clobber assig rest 
+
+
+-- | Mark all these real regs as allocated,
+--      and kick out their vreg assignments.
+--
+clobberRegs :: [RealReg] -> RegM FreeRegs ()
+clobberRegs []
+        = return ()
+
+clobberRegs clobbered
+ = do
+        freeregs        <- getFreeRegsR
+        setFreeRegsR $! foldr allocateReg freeregs clobbered
+
+        assig           <- getAssigR
+        setAssigR $! clobber assig (ufmToList assig)
+
+   where
+        -- if the temp was InReg and clobbered, then we will have
+        -- saved it in saveClobberedTemps above.  So the only case
+        -- we have to worry about here is InBoth.  Note that this
+        -- also catches temps which were loaded up during allocation
+        -- of read registers, not just those saved in saveClobberedTemps.
+
+        clobber assig []
+                = assig
+
+        clobber assig ((temp, InBoth reg slot) : rest)
+                | any (realRegsAlias reg) clobbered
+                = clobber (addToUFM assig temp (InMem slot)) rest
+
+        clobber assig (_:rest)
+                = clobber assig rest
 
 -- -----------------------------------------------------------------------------
 -- allocateRegsAndSpill
 
+-- Why are we performing a spill?
+data SpillLoc = ReadMem StackSlot  -- reading from register only in memory
+              | WriteNew           -- writing to a new variable
+              | WriteMem           -- writing to register only in memory
+-- Note that ReadNew is not valid, since you don't want to be reading
+-- from an uninitialized register.  We also don't need the location of
+-- the register in memory, since that will be invalidated by the write.
+-- Technically, we could coalesce WriteNew and WriteMem into a single
+-- entry as well. -- EZY
+
 -- This function does several things:
 --   For each temporary referred to by this instruction,
 --   we allocate a real register (spilling another temporary if necessary).
@@ -506,129 +613,168 @@ clobberRegs clobbered = do
 --   the list of free registers and free stack slots.
 
 allocateRegsAndSpill
-       :: Bool                 -- True <=> reading (load up spilled regs)
-       -> [Reg]                -- don't push these out
-       -> [Instr]              -- spill insns
-       -> [RegNo]              -- real registers allocated (accum.)
-       -> [Reg]                -- temps to allocate
-       -> RegM ([Instr], [RegNo])
+        :: (Outputable instr, Instruction instr)
+        => Bool                 -- True <=> reading (load up spilled regs)
+        -> [VirtualReg]         -- don't push these out
+        -> [instr]              -- spill insns
+        -> [RealReg]            -- real registers allocated (accum.)
+        -> [VirtualReg]         -- temps to allocate
+        -> RegM FreeRegs ( [instr] , [RealReg])
 
 allocateRegsAndSpill _       _    spills alloc []
-  = return (spills,reverse alloc)
-
-allocateRegsAndSpill reading keep spills alloc (r:rs) = do
-  assig <- getAssigR
-  case lookupUFM assig r of
-  -- case (1a): already in a register
-     Just (InReg my_reg) ->
-       allocateRegsAndSpill reading keep spills (my_reg:alloc) rs
-
-  -- case (1b): already in a register (and memory)
-  -- NB1. if we're writing this register, update its assignemnt to be
-  -- InReg, because the memory value is no longer valid.
-  -- NB2. This is why we must process written registers here, even if they
-  -- are also read by the same instruction.
-     Just (InBoth my_reg _) -> do
-       when (not reading) (setAssigR (addToUFM assig r (InReg my_reg)))
-       allocateRegsAndSpill reading keep spills (my_reg:alloc) rs
-
-  -- Not already in a register, so we need to find a free one...
-     loc -> do
-       freeregs <- getFreeRegsR
-
-        case getFreeRegs (regClass r) freeregs of
-
-       -- case (2): we have a free register
-         my_reg:_ -> {- pprTrace "alloc" (ppr r <+> ppr my_reg <+> ppr freeClass) $ -}
-           do
-           spills'   <- loadTemp reading r loc my_reg spills
-           let new_loc 
-                | Just (InMem slot) <- loc, reading = InBoth my_reg slot
-                | otherwise                         = InReg my_reg
-           setAssigR (addToUFM assig r $! new_loc)
-           setFreeRegsR $ allocateReg my_reg freeregs
-           allocateRegsAndSpill reading keep spills' (my_reg:alloc) rs
-
-        -- case (3): we need to push something out to free up a register
-          [] -> do
-           let
-             keep' = map getUnique keep
-             candidates1 = [ (temp,reg,mem)
-                           | (temp, InBoth reg mem) <- ufmToList assig,
-                             temp `notElem` keep', regClass (RealReg reg) == regClass r ]
-             candidates2 = [ (temp,reg)
-                           | (temp, InReg reg) <- ufmToList assig,
-                             temp `notElem` keep', regClass (RealReg reg) == regClass r  ]
-           -- in
-           ASSERT2(not (null candidates1 && null candidates2), 
-                   text (show freeregs) <+> ppr r <+> ppr assig) do
-
-           case candidates1 of
-
-            -- we have a temporary that is in both register and mem,
-            -- just free up its register for use.
-            -- 
-            (temp,my_reg,slot):_ -> do
-               spills' <- loadTemp reading r loc my_reg spills
-               let     
-                 assig1  = addToUFM assig temp (InMem slot)
-                 assig2  = addToUFM assig1 r (InReg my_reg)
-               -- in
-               setAssigR assig2
-               allocateRegsAndSpill reading keep spills' (my_reg:alloc) rs
-
-            -- otherwise, we need to spill a temporary that currently
-            -- resides in a register.
-
-
-            [] -> do
-
-               -- TODO: plenty of room for optimisation in choosing which temp
-               -- to spill.  We just pick the first one that isn't used in 
-               -- the current instruction for now.
-
-               let (temp_to_push_out, my_reg) 
-                       = case candidates2 of
-                               []      -> panic $ "RegAllocLinear.allocRegsAndSpill: no spill candidates"
-                                       ++ "assignment: " ++ show (ufmToList assig) ++ "\n"
-                               (x:_)   -> x
-                               
-               (spill_insn, slot) <- spillR (RealReg my_reg) temp_to_push_out
-               let spill_store  = (if reading then id else reverse)
-                                       [ COMMENT (fsLit "spill alloc") 
-                                       , spill_insn ]
-
-               -- record that this temp was spilled
-               recordSpill (SpillAlloc temp_to_push_out)
-
-               -- update the register assignment
-               let assig1  = addToUFM assig temp_to_push_out   (InMem slot)
-               let assig2  = addToUFM assig1 r                 (InReg my_reg)
-               setAssigR assig2
-
-               -- if need be, load up a spilled temp into the reg we've just freed up.
-               spills' <- loadTemp reading r loc my_reg spills
-
-               allocateRegsAndSpill reading keep
-                       (spill_store ++ spills')
-                       (my_reg:alloc) rs
-
-
--- | Load up a spilled temporary if we need to.
+        = return (spills, reverse alloc)
+
+allocateRegsAndSpill reading keep spills alloc (r:rs)
+ = do   assig <- getAssigR
+        let doSpill = allocRegsAndSpill_spill reading keep spills alloc r rs assig
+        case lookupUFM assig r of
+                -- case (1a): already in a register
+                Just (InReg my_reg) ->
+                        allocateRegsAndSpill reading keep spills (my_reg:alloc) rs
+
+                -- case (1b): already in a register (and memory)
+                -- NB1. if we're writing this register, update its assignment to be
+                -- InReg, because the memory value is no longer valid.
+                -- NB2. This is why we must process written registers here, even if they
+                -- are also read by the same instruction.
+                Just (InBoth my_reg _)
+                 -> do  when (not reading) (setAssigR (addToUFM assig r (InReg my_reg)))
+                        allocateRegsAndSpill reading keep spills (my_reg:alloc) rs
+
+                -- Not already in a register, so we need to find a free one...
+                Just (InMem slot) | reading   -> doSpill (ReadMem slot)
+                                  | otherwise -> doSpill WriteMem
+                Nothing | reading   ->
+                   -- pprPanic "allocateRegsAndSpill: Cannot read from uninitialized register" (ppr r)
+                   -- ToDo: This case should be a panic, but we
+                   -- sometimes see an unreachable basic block which
+                   -- triggers this because the register allocator
+                   -- will start with an empty assignment.
+                   doSpill WriteNew
+
+                        | otherwise -> doSpill WriteNew
+
+
+-- reading is redundant with reason, but we keep it around because it's
+-- convenient and it maintains the recursive structure of the allocator. -- EZY
+allocRegsAndSpill_spill :: (Instruction instr, Outputable instr)
+                        => Bool
+                        -> [VirtualReg]
+                        -> [instr]
+                        -> [RealReg]
+                        -> VirtualReg
+                        -> [VirtualReg]
+                        -> UniqFM Loc
+                        -> SpillLoc
+                        -> RegM FreeRegs ([instr], [RealReg])
+allocRegsAndSpill_spill reading keep spills alloc r rs assig spill_loc
+ = do
+        freeRegs                <- getFreeRegsR
+        let freeRegs_thisClass  = getFreeRegs (classOfVirtualReg r) freeRegs
+
+        case freeRegs_thisClass of
+
+         -- case (2): we have a free register
+         (my_reg : _) ->
+           do   spills'   <- loadTemp r spill_loc my_reg spills
+
+                setAssigR       (addToUFM assig r $! newLocation spill_loc my_reg)
+                setFreeRegsR $  allocateReg my_reg freeRegs
+
+                allocateRegsAndSpill reading keep spills' (my_reg : alloc) rs
+
+
+          -- case (3): we need to push something out to free up a register
+         [] ->
+           do   let keep' = map getUnique keep
+
+                -- the vregs we could kick out that are already in a slot
+                let candidates_inBoth
+                        = [ (temp, reg, mem)
+                                | (temp, InBoth reg mem) <- ufmToList assig
+                                , temp `notElem` keep'
+                                , targetClassOfRealReg reg == classOfVirtualReg r ]
+
+                -- the vregs we could kick out that are only in a reg
+                --      this would require writing the reg to a new slot before using it.
+                let candidates_inReg
+                        = [ (temp, reg)
+                                | (temp, InReg reg)     <- ufmToList assig
+                                , temp `notElem` keep'
+                                , targetClassOfRealReg reg == classOfVirtualReg r ]
+
+                let result
+
+                        -- we have a temporary that is in both register and mem,
+                        -- just free up its register for use.
+                        | (temp, my_reg, slot) : _      <- candidates_inBoth
+                        = do    spills' <- loadTemp r spill_loc my_reg spills
+                                let assig1  = addToUFM assig temp (InMem slot)
+                                let assig2  = addToUFM assig1 r $! newLocation spill_loc my_reg
+
+                                setAssigR assig2
+                                allocateRegsAndSpill reading keep spills' (my_reg:alloc) rs
+
+                        -- otherwise, we need to spill a temporary that currently
+                        -- resides in a register.
+                        | (temp_to_push_out, (my_reg :: RealReg)) : _
+                                        <- candidates_inReg
+                        = do
+                                (spill_insn, slot) <- spillR (RegReal my_reg) temp_to_push_out
+                                let spill_store  = (if reading then id else reverse)
+                                                        [ -- COMMENT (fsLit "spill alloc")
+                                                           spill_insn ]
+
+                                -- record that this temp was spilled
+                                recordSpill (SpillAlloc temp_to_push_out)
+
+                                -- update the register assignment
+                                let assig1  = addToUFM assig temp_to_push_out   (InMem slot)
+                                let assig2  = addToUFM assig1 r                 $! newLocation spill_loc my_reg
+                                setAssigR assig2
+
+                                -- if need be, load up a spilled temp into the reg we've just freed up.
+                                spills' <- loadTemp r spill_loc my_reg spills
+
+                                allocateRegsAndSpill reading keep
+                                        (spill_store ++ spills')
+                                        (my_reg:alloc) rs
+
+
+                        -- there wasn't anything to spill, so we're screwed.
+                        | otherwise
+                        = pprPanic ("RegAllocLinear.allocRegsAndSpill: no spill candidates\n")
+                        $ vcat
+                                [ text "allocating vreg:  " <> text (show r)
+                                , text "assignment:       " <> text (show $ ufmToList assig)
+                                , text "freeRegs:         " <> text (show freeRegs)
+                                , text "initFreeRegs:     " <> text (show initFreeRegs) ]
+
+                result
+
+
+-- | Calculate a new location after a register has been loaded.
+newLocation :: SpillLoc -> RealReg -> Loc
+-- if the tmp was read from a slot, then now its in a reg as well
+newLocation (ReadMem slot) my_reg = InBoth my_reg slot
+-- writes will always result in only the register being available
+newLocation _ my_reg = InReg my_reg
+
+-- | Load up a spilled temporary if we need to (read from memory).
 loadTemp
-       :: Bool
-       -> Reg          -- the temp being loaded
-       -> Maybe Loc    -- the current location of this temp
-       -> RegNo        -- the hreg to load the temp into
-       -> [Instr]
-       -> RegM [Instr]
-
-loadTemp True vreg (Just (InMem slot)) hreg spills
+        :: (Outputable instr, Instruction instr)
+        => VirtualReg   -- the temp being loaded
+        -> SpillLoc     -- the current location of this temp
+        -> RealReg      -- the hreg to load the temp into
+        -> [instr]
+        -> RegM FreeRegs [instr]
+
+loadTemp vreg (ReadMem slot) hreg spills
  = do
-       insn <- loadR (RealReg hreg) slot
-       recordSpill (SpillLoad $ getUnique vreg)
-       return  $  COMMENT (fsLit "spill load") : insn : spills
+        insn <- loadR (RegReal hreg) slot
+        recordSpill (SpillLoad $ getUnique vreg)
+        return  $  {- COMMENT (fsLit "spill load") : -} insn : spills
 
-loadTemp _ _ _ _ spills =
+loadTemp _ _ _ spills =
    return spills