x86_64 assembly pack: make Windows build more robust.
[openssl.git] / crypto / bn / asm / modexp512-x86_64.pl
1 #!/usr/bin/env perl
2 #
3 # Copyright (c) 2010-2011 Intel Corp.
4 #   Author: Vinodh.Gopal@intel.com
5 #           Jim Guilford
6 #           Erdinc.Ozturk@intel.com
7 #           Maxim.Perminov@intel.com
8 #
9 # More information about algorithm used can be found at:
10 #   http://www.cse.buffalo.edu/srds2009/escs2009_submission_Gopal.pdf
11 #
12 # ====================================================================
13 # Copyright (c) 2011 The OpenSSL Project.  All rights reserved.
14 #
15 # Redistribution and use in source and binary forms, with or without
16 # modification, are permitted provided that the following conditions
17 # are met:
18 #
19 # 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
20 #    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
21 #
22 # 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
23 #    notice, this list of conditions and the following disclaimer in
24 #    the documentation and/or other materials provided with the
25 #    distribution.
26 #
27 # 3. All advertising materials mentioning features or use of this
28 #    software must display the following acknowledgment:
29 #    "This product includes software developed by the OpenSSL Project
30 #    for use in the OpenSSL Toolkit. (http://www.OpenSSL.org/)"
31 #
32 # 4. The names "OpenSSL Toolkit" and "OpenSSL Project" must not be used to
33 #    endorse or promote products derived from this software without
34 #    prior written permission. For written permission, please contact
35 #    licensing@OpenSSL.org.
36 #
37 # 5. Products derived from this software may not be called "OpenSSL"
38 #    nor may "OpenSSL" appear in their names without prior written
39 #    permission of the OpenSSL Project.
40 #
41 # 6. Redistributions of any form whatsoever must retain the following
42 #    acknowledgment:
43 #    "This product includes software developed by the OpenSSL Project
44 #    for use in the OpenSSL Toolkit (http://www.OpenSSL.org/)"
45 #
46 # THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE OpenSSL PROJECT ``AS IS'' AND ANY
47 # EXPRESSED OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
48 # IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR
49 # PURPOSE ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE OpenSSL PROJECT OR
50 # ITS CONTRIBUTORS BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL,
51 # SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT
52 # NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES;
53 # LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
54 # HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT,
55 # STRICT LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE)
56 # ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED
57 # OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
58 # ====================================================================
59
60 $flavour = shift;
61 $output  = shift;
62 if ($flavour =~ /\./) { $output = $flavour; undef $flavour; }
63
64 my $win64=0; $win64=1 if ($flavour =~ /[nm]asm|mingw64/ || $output =~ /\.asm$/);
65
66 $0 =~ m/(.*[\/\\])[^\/\\]+$/; $dir=$1;
67 ( $xlate="${dir}x86_64-xlate.pl" and -f $xlate ) or
68 ( $xlate="${dir}../../perlasm/x86_64-xlate.pl" and -f $xlate) or
69 die "can't locate x86_64-xlate.pl";
70
71 open OUT,"| \"$^X\" $xlate $flavour $output";
72 *STDOUT=*OUT;
73
74 use strict;
75 my $code=".text\n\n";
76 my $m=0;
77
78 #
79 # Define x512 macros
80 #
81
82 #MULSTEP_512_ADD        MACRO   x7, x6, x5, x4, x3, x2, x1, x0, dst, src1, src2, add_src, tmp1, tmp2
83 #
84 # uses rax, rdx, and args
85 sub MULSTEP_512_ADD
86 {
87  my ($x, $DST, $SRC2, $ASRC, $OP, $TMP)=@_;
88  my @X=@$x;     # make a copy
89 $code.=<<___;
90          mov    (+8*0)($SRC2), %rax
91          mul    $OP                     # rdx:rax = %OP * [0]
92          mov    ($ASRC), $X[0]
93          add    %rax, $X[0]
94          adc    \$0, %rdx
95          mov    $X[0], $DST
96 ___
97 for(my $i=1;$i<8;$i++) {
98 $code.=<<___;
99          mov    %rdx, $TMP
100
101          mov    (+8*$i)($SRC2), %rax
102          mul    $OP                     # rdx:rax = %OP * [$i]
103          mov    (+8*$i)($ASRC), $X[$i]
104          add    %rax, $X[$i]
105          adc    \$0, %rdx
106          add    $TMP, $X[$i]
107          adc    \$0, %rdx
108 ___
109 }
110 $code.=<<___;
111          mov    %rdx, $X[0]
112 ___
113 }
114
115 #MULSTEP_512    MACRO   x7, x6, x5, x4, x3, x2, x1, x0, dst, src2, src1_val, tmp
116 #
117 # uses rax, rdx, and args
118 sub MULSTEP_512
119 {
120  my ($x, $DST, $SRC2, $OP, $TMP)=@_;
121  my @X=@$x;     # make a copy
122 $code.=<<___;
123          mov    (+8*0)($SRC2), %rax
124          mul    $OP                     # rdx:rax = %OP * [0]
125          add    %rax, $X[0]
126          adc    \$0, %rdx
127          mov    $X[0], $DST
128 ___
129 for(my $i=1;$i<8;$i++) {
130 $code.=<<___;
131          mov    %rdx, $TMP
132
133          mov    (+8*$i)($SRC2), %rax
134          mul    $OP                     # rdx:rax = %OP * [$i]
135          add    %rax, $X[$i]
136          adc    \$0, %rdx
137          add    $TMP, $X[$i]
138          adc    \$0, %rdx
139 ___
140 }
141 $code.=<<___;
142          mov    %rdx, $X[0]
143 ___
144 }
145
146 #
147 # Swizzle Macros
148 #
149
150 # macro to copy data from flat space to swizzled table
151 #MACRO swizzle  pDst, pSrc, tmp1, tmp2
152 # pDst and pSrc are modified
153 sub swizzle
154 {
155  my ($pDst, $pSrc, $cnt, $d0)=@_;
156 $code.=<<___;
157          mov    \$8, $cnt
158 loop_$m:
159          mov    ($pSrc), $d0
160          mov    $d0#w, ($pDst)
161          shr    \$16, $d0
162          mov    $d0#w, (+64*1)($pDst)
163          shr    \$16, $d0
164          mov    $d0#w, (+64*2)($pDst)
165          shr    \$16, $d0
166          mov    $d0#w, (+64*3)($pDst)
167          lea    8($pSrc), $pSrc
168          lea    64*4($pDst), $pDst
169          dec    $cnt
170          jnz    loop_$m
171 ___
172
173  $m++;
174 }
175
176 # macro to copy data from swizzled table to  flat space
177 #MACRO unswizzle        pDst, pSrc, tmp*3
178 sub unswizzle
179 {
180  my ($pDst, $pSrc, $cnt, $d0, $d1)=@_;
181 $code.=<<___;
182          mov    \$4, $cnt
183 loop_$m:
184          movzxw (+64*3+256*0)($pSrc), $d0
185          movzxw (+64*3+256*1)($pSrc), $d1
186          shl    \$16, $d0
187          shl    \$16, $d1
188          mov    (+64*2+256*0)($pSrc), $d0#w
189          mov    (+64*2+256*1)($pSrc), $d1#w
190          shl    \$16, $d0
191          shl    \$16, $d1
192          mov    (+64*1+256*0)($pSrc), $d0#w
193          mov    (+64*1+256*1)($pSrc), $d1#w
194          shl    \$16, $d0
195          shl    \$16, $d1
196          mov    (+64*0+256*0)($pSrc), $d0#w
197          mov    (+64*0+256*1)($pSrc), $d1#w
198          mov    $d0, (+8*0)($pDst)
199          mov    $d1, (+8*1)($pDst)
200          lea    256*2($pSrc), $pSrc
201          lea    8*2($pDst), $pDst
202          sub    \$1, $cnt
203          jnz    loop_$m
204 ___
205
206  $m++;
207 }
208
209 #
210 # Data Structures
211 #
212
213 # Reduce Data
214 #
215 #
216 # Offset  Value
217 # 0C0     Carries
218 # 0B8     X2[10]
219 # 0B0     X2[9]
220 # 0A8     X2[8]
221 # 0A0     X2[7]
222 # 098     X2[6]
223 # 090     X2[5]
224 # 088     X2[4]
225 # 080     X2[3]
226 # 078     X2[2]
227 # 070     X2[1]
228 # 068     X2[0]
229 # 060     X1[12]  P[10]
230 # 058     X1[11]  P[9]  Z[8]
231 # 050     X1[10]  P[8]  Z[7]
232 # 048     X1[9]   P[7]  Z[6]
233 # 040     X1[8]   P[6]  Z[5]
234 # 038     X1[7]   P[5]  Z[4]
235 # 030     X1[6]   P[4]  Z[3]
236 # 028     X1[5]   P[3]  Z[2]
237 # 020     X1[4]   P[2]  Z[1]
238 # 018     X1[3]   P[1]  Z[0]
239 # 010     X1[2]   P[0]  Y[2]
240 # 008     X1[1]   Q[1]  Y[1]
241 # 000     X1[0]   Q[0]  Y[0]
242
243 my $X1_offset           =  0;                   # 13 qwords
244 my $X2_offset           =  $X1_offset + 13*8;                   # 11 qwords
245 my $Carries_offset      =  $X2_offset + 11*8;                   # 1 qword
246 my $Q_offset            =  0;                   # 2 qwords
247 my $P_offset            =  $Q_offset + 2*8;                     # 11 qwords
248 my $Y_offset            =  0;                   # 3 qwords
249 my $Z_offset            =  $Y_offset + 3*8;                     # 9 qwords
250
251 my $Red_Data_Size       =  $Carries_offset + 1*8;                       # (25 qwords)
252
253 #
254 # Stack Frame
255 #
256 #
257 # offset        value
258 # ...           <old stack contents>
259 # ...
260 # 280           Garray
261
262 # 278           tmp16[15]
263 # ...           ...
264 # 200           tmp16[0]
265
266 # 1F8           tmp[7]
267 # ...           ...
268 # 1C0           tmp[0]
269
270 # 1B8           GT[7]
271 # ...           ...
272 # 180           GT[0]
273
274 # 178           Reduce Data
275 # ...           ...
276 # 0B8           Reduce Data
277 # 0B0           reserved
278 # 0A8           reserved
279 # 0A0           reserved
280 # 098           reserved
281 # 090           reserved
282 # 088           reduce result addr
283 # 080           exp[8]
284
285 # ...
286 # 048           exp[1]
287 # 040           exp[0]
288
289 # 038           reserved
290 # 030           loop_idx
291 # 028           pg
292 # 020           i
293 # 018           pData   ; arg 4
294 # 010           pG      ; arg 2
295 # 008           pResult ; arg 1
296 # 000           rsp     ; stack pointer before subtract
297
298 my $rsp_offset          =  0;
299 my $pResult_offset      =  8*1 + $rsp_offset;
300 my $pG_offset           =  8*1 + $pResult_offset;
301 my $pData_offset        =  8*1 + $pG_offset;
302 my $i_offset            =  8*1 + $pData_offset;
303 my $pg_offset           =  8*1 + $i_offset;
304 my $loop_idx_offset     =  8*1 + $pg_offset;
305 my $reserved1_offset    =  8*1 + $loop_idx_offset;
306 my $exp_offset          =  8*1 + $reserved1_offset;
307 my $red_result_addr_offset=  8*9 + $exp_offset;
308 my $reserved2_offset    =  8*1 + $red_result_addr_offset;
309 my $Reduce_Data_offset  =  8*5 + $reserved2_offset;
310 my $GT_offset           =  $Red_Data_Size + $Reduce_Data_offset;
311 my $tmp_offset          =  8*8 + $GT_offset;
312 my $tmp16_offset        =  8*8 + $tmp_offset;
313 my $garray_offset       =  8*16 + $tmp16_offset;
314 my $mem_size            =  8*8*32 + $garray_offset;
315
316 #
317 # Offsets within Reduce Data
318 #
319 #
320 #       struct MODF_2FOLD_MONT_512_C1_DATA {
321 #       UINT64 t[8][8];
322 #       UINT64 m[8];
323 #       UINT64 m1[8]; /* 2^768 % m */
324 #       UINT64 m2[8]; /* 2^640 % m */
325 #       UINT64 k1[2]; /* (- 1/m) % 2^128 */
326 #       };
327
328 my $T                   =  0;
329 my $M                   =  512;                 # = 8 * 8 * 8
330 my $M1                  =  576;                 # = 8 * 8 * 9 /* += 8 * 8 */
331 my $M2                  =  640;                 # = 8 * 8 * 10 /* += 8 * 8 */
332 my $K1                  =  704;                 # = 8 * 8 * 11 /* += 8 * 8 */
333
334 #
335 #   FUNCTIONS
336 #
337
338 {{{
339 #
340 # MULADD_128x512 : Function to multiply 128-bits (2 qwords) by 512-bits (8 qwords)
341 #                       and add 512-bits (8 qwords)
342 #                       to get 640 bits (10 qwords)
343 # Input: 128-bit mul source: [rdi+8*1], rbp
344 #        512-bit mul source: [rsi+8*n]
345 #        512-bit add source: r15, r14, ..., r9, r8
346 # Output: r9, r8, r15, r14, r13, r12, r11, r10, [rcx+8*1], [rcx+8*0]
347 # Clobbers all regs except: rcx, rsi, rdi
348 $code.=<<___;
349 .type   MULADD_128x512,\@abi-omnipotent
350 .align  16
351 MULADD_128x512:
352 ___
353         &MULSTEP_512([map("%r$_",(8..15))], "(+8*0)(%rcx)", "%rsi", "%rbp", "%rbx");
354 $code.=<<___;
355          mov    (+8*1)(%rdi), %rbp
356 ___
357         &MULSTEP_512([map("%r$_",(9..15,8))], "(+8*1)(%rcx)", "%rsi", "%rbp", "%rbx");
358 $code.=<<___;
359          ret
360 .size   MULADD_128x512,.-MULADD_128x512
361 ___
362 }}}
363
364 {{{
365 #MULADD_256x512 MACRO   pDst, pA, pB, OP, TMP, X7, X6, X5, X4, X3, X2, X1, X0
366 #
367 # Inputs: pDst: Destination  (768 bits, 12 qwords)
368 #         pA:   Multiplicand (1024 bits, 16 qwords)
369 #         pB:   Multiplicand (512 bits, 8 qwords)
370 # Dst = Ah * B + Al
371 # where Ah is (in qwords) A[15:12] (256 bits) and Al is A[7:0] (512 bits)
372 # Results in X3 X2 X1 X0 X7 X6 X5 X4 Dst[3:0]
373 # Uses registers: arguments, RAX, RDX
374 sub MULADD_256x512
375 {
376  my ($pDst, $pA, $pB, $OP, $TMP, $X)=@_;
377 $code.=<<___;
378         mov     (+8*12)($pA), $OP
379 ___
380         &MULSTEP_512_ADD($X, "(+8*0)($pDst)", $pB, $pA, $OP, $TMP);
381         push(@$X,shift(@$X));
382
383 $code.=<<___;
384          mov    (+8*13)($pA), $OP
385 ___
386         &MULSTEP_512($X, "(+8*1)($pDst)", $pB, $OP, $TMP);
387         push(@$X,shift(@$X));
388
389 $code.=<<___;
390          mov    (+8*14)($pA), $OP
391 ___
392         &MULSTEP_512($X, "(+8*2)($pDst)", $pB, $OP, $TMP);
393         push(@$X,shift(@$X));
394
395 $code.=<<___;
396          mov    (+8*15)($pA), $OP
397 ___
398         &MULSTEP_512($X, "(+8*3)($pDst)", $pB, $OP, $TMP);
399         push(@$X,shift(@$X));
400 }
401
402 #
403 # mont_reduce(UINT64 *x,  /* 1024 bits, 16 qwords */
404 #              UINT64 *m,  /*  512 bits,  8 qwords */
405 #              MODF_2FOLD_MONT_512_C1_DATA *data,
406 #             UINT64 *r)  /*  512 bits,  8 qwords */
407 # Input:  x (number to be reduced): tmp16 (Implicit)
408 #         m (modulus):              [pM]  (Implicit)
409 #         data (reduce data):       [pData] (Implicit)
410 # Output: r (result):                Address in [red_res_addr]
411 #         result also in: r9, r8, r15, r14, r13, r12, r11, r10
412
413 my @X=map("%r$_",(8..15));
414
415 $code.=<<___;
416 .type   mont_reduce,\@abi-omnipotent
417 .align  16
418 mont_reduce:
419 ___
420
421 my $STACK_DEPTH         =  8;
422         #
423         # X1 = Xh * M1 + Xl
424 $code.=<<___;
425          lea    (+$Reduce_Data_offset+$X1_offset+$STACK_DEPTH)(%rsp), %rdi                      # pX1 (Dst) 769 bits, 13 qwords
426          mov    (+$pData_offset+$STACK_DEPTH)(%rsp), %rsi                       # pM1 (Bsrc) 512 bits, 8 qwords
427          add    \$$M1, %rsi
428          lea    (+$tmp16_offset+$STACK_DEPTH)(%rsp), %rcx                       # X (Asrc) 1024 bits, 16 qwords
429
430 ___
431
432         &MULADD_256x512("%rdi", "%rcx", "%rsi", "%rbp", "%rbx", \@X);   # rotates @X 4 times
433         # results in r11, r10, r9, r8, r15, r14, r13, r12, X1[3:0]
434
435 $code.=<<___;
436          xor    %rax, %rax
437         # X1 += xl
438          add    (+8*8)(%rcx), $X[4]
439          adc    (+8*9)(%rcx), $X[5]
440          adc    (+8*10)(%rcx), $X[6]
441          adc    (+8*11)(%rcx), $X[7]
442          adc    \$0, %rax
443         # X1 is now rax, r11-r8, r15-r12, tmp16[3:0]
444
445         #
446         # check for carry ;; carry stored in rax
447          mov    $X[4], (+8*8)(%rdi)                     # rdi points to X1
448          mov    $X[5], (+8*9)(%rdi)
449          mov    $X[6], %rbp
450          mov    $X[7], (+8*11)(%rdi)
451
452          mov    %rax, (+$Reduce_Data_offset+$Carries_offset+$STACK_DEPTH)(%rsp)
453
454          mov    (+8*0)(%rdi), $X[4]
455          mov    (+8*1)(%rdi), $X[5]
456          mov    (+8*2)(%rdi), $X[6]
457          mov    (+8*3)(%rdi), $X[7]
458
459         # X1 is now stored in: X1[11], rbp, X1[9:8], r15-r8
460         # rdi -> X1
461         # rsi -> M1
462
463         #
464         # X2 = Xh * M2 + Xl
465         # do first part (X2 = Xh * M2)
466          add    \$8*10, %rdi                    # rdi -> pXh ; 128 bits, 2 qwords
467                                 #        Xh is actually { [rdi+8*1], rbp }
468          add    \$`$M2-$M1`, %rsi                       # rsi -> M2
469          lea    (+$Reduce_Data_offset+$X2_offset+$STACK_DEPTH)(%rsp), %rcx                      # rcx -> pX2 ; 641 bits, 11 qwords
470 ___
471         unshift(@X,pop(@X));    unshift(@X,pop(@X));
472 $code.=<<___;
473
474          call   MULADD_128x512                  # args in rcx, rdi / rbp, rsi, r15-r8
475         # result in r9, r8, r15, r14, r13, r12, r11, r10, X2[1:0]
476          mov    (+$Reduce_Data_offset+$Carries_offset+$STACK_DEPTH)(%rsp), %rax
477
478         # X2 += Xl
479          add    (+8*8-8*10)(%rdi), $X[6]                # (-8*10) is to adjust rdi -> Xh to Xl
480          adc    (+8*9-8*10)(%rdi), $X[7]
481          mov    $X[6], (+8*8)(%rcx)
482          mov    $X[7], (+8*9)(%rcx)
483
484          adc    %rax, %rax
485          mov    %rax, (+$Reduce_Data_offset+$Carries_offset+$STACK_DEPTH)(%rsp)
486
487          lea    (+$Reduce_Data_offset+$Q_offset+$STACK_DEPTH)(%rsp), %rdi                       # rdi -> pQ ; 128 bits, 2 qwords
488          add    \$`$K1-$M2`, %rsi                       # rsi -> pK1 ; 128 bits, 2 qwords
489
490         # MUL_128x128t128       rdi, rcx, rsi   ; Q = X2 * K1 (bottom half)
491         # B1:B0 = rsi[1:0] = K1[1:0]
492         # A1:A0 = rcx[1:0] = X2[1:0]
493         # Result = rdi[1],rbp = Q[1],rbp
494          mov    (%rsi), %r8                     # B0
495          mov    (+8*1)(%rsi), %rbx                      # B1
496
497          mov    (%rcx), %rax                    # A0
498          mul    %r8                     # B0
499          mov    %rax, %rbp
500          mov    %rdx, %r9
501
502          mov    (+8*1)(%rcx), %rax                      # A1
503          mul    %r8                     # B0
504          add    %rax, %r9
505
506          mov    (%rcx), %rax                    # A0
507          mul    %rbx                    # B1
508          add    %rax, %r9
509
510          mov    %r9, (+8*1)(%rdi)
511         # end MUL_128x128t128
512
513          sub    \$`$K1-$M`, %rsi
514
515          mov    (%rcx), $X[6]
516          mov    (+8*1)(%rcx), $X[7]                     # r9:r8 = X2[1:0]
517
518          call   MULADD_128x512                  # args in rcx, rdi / rbp, rsi, r15-r8
519         # result in r9, r8, r15, r14, r13, r12, r11, r10, X2[1:0]
520
521         # load first half of m to rdx, rdi, rbx, rax
522         # moved this here for efficiency
523          mov    (+8*0)(%rsi), %rax
524          mov    (+8*1)(%rsi), %rbx
525          mov    (+8*2)(%rsi), %rdi
526          mov    (+8*3)(%rsi), %rdx
527
528         # continue with reduction
529          mov    (+$Reduce_Data_offset+$Carries_offset+$STACK_DEPTH)(%rsp), %rbp
530
531          add    (+8*8)(%rcx), $X[6]
532          adc    (+8*9)(%rcx), $X[7]
533
534         #accumulate the final carry to rbp
535          adc    %rbp, %rbp
536
537         # Add in overflow corrections: R = (X2>>128) += T[overflow]
538         # R = {r9, r8, r15, r14, ..., r10}
539          shl    \$3, %rbp
540          mov    (+$pData_offset+$STACK_DEPTH)(%rsp), %rcx                       # rsi -> Data (and points to T)
541          add    %rcx, %rbp                      # pT ; 512 bits, 8 qwords, spread out
542
543         # rsi will be used to generate a mask after the addition
544          xor    %rsi, %rsi
545
546          add    (+8*8*0)(%rbp), $X[0]
547          adc    (+8*8*1)(%rbp), $X[1]
548          adc    (+8*8*2)(%rbp), $X[2]
549          adc    (+8*8*3)(%rbp), $X[3]
550          adc    (+8*8*4)(%rbp), $X[4]
551          adc    (+8*8*5)(%rbp), $X[5]
552          adc    (+8*8*6)(%rbp), $X[6]
553          adc    (+8*8*7)(%rbp), $X[7]
554
555         # if there is a carry:  rsi = 0xFFFFFFFFFFFFFFFF
556         # if carry is clear:    rsi = 0x0000000000000000
557          sbb    \$0, %rsi
558
559         # if carry is clear, subtract 0. Otherwise, subtract 256 bits of m
560          and    %rsi, %rax
561          and    %rsi, %rbx
562          and    %rsi, %rdi
563          and    %rsi, %rdx
564
565          mov    \$1, %rbp
566          sub    %rax, $X[0]
567          sbb    %rbx, $X[1]
568          sbb    %rdi, $X[2]
569          sbb    %rdx, $X[3]
570
571         # if there is a borrow:         rbp = 0
572         # if there is no borrow:        rbp = 1
573         # this is used to save the borrows in between the first half and the 2nd half of the subtraction of m
574          sbb    \$0, %rbp
575
576         #load second half of m to rdx, rdi, rbx, rax
577
578          add    \$$M, %rcx
579          mov    (+8*4)(%rcx), %rax
580          mov    (+8*5)(%rcx), %rbx
581          mov    (+8*6)(%rcx), %rdi
582          mov    (+8*7)(%rcx), %rdx
583
584         # use the rsi mask as before
585         # if carry is clear, subtract 0. Otherwise, subtract 256 bits of m
586          and    %rsi, %rax
587          and    %rsi, %rbx
588          and    %rsi, %rdi
589          and    %rsi, %rdx
590
591         # if rbp = 0, there was a borrow before, it is moved to the carry flag
592         # if rbp = 1, there was not a borrow before, carry flag is cleared
593          sub    \$1, %rbp
594
595          sbb    %rax, $X[4]
596          sbb    %rbx, $X[5]
597          sbb    %rdi, $X[6]
598          sbb    %rdx, $X[7]
599
600         # write R back to memory
601
602          mov    (+$red_result_addr_offset+$STACK_DEPTH)(%rsp), %rsi
603          mov    $X[0], (+8*0)(%rsi)
604          mov    $X[1], (+8*1)(%rsi)
605          mov    $X[2], (+8*2)(%rsi)
606          mov    $X[3], (+8*3)(%rsi)
607          mov    $X[4], (+8*4)(%rsi)
608          mov    $X[5], (+8*5)(%rsi)
609          mov    $X[6], (+8*6)(%rsi)
610          mov    $X[7], (+8*7)(%rsi)
611
612          ret
613 .size   mont_reduce,.-mont_reduce
614 ___
615 }}}
616
617 {{{
618 #MUL_512x512    MACRO   pDst, pA, pB, x7, x6, x5, x4, x3, x2, x1, x0, tmp*2
619 #
620 # Inputs: pDst: Destination  (1024 bits, 16 qwords)
621 #         pA:   Multiplicand (512 bits, 8 qwords)
622 #         pB:   Multiplicand (512 bits, 8 qwords)
623 # Uses registers rax, rdx, args
624 #   B operand in [pB] and also in x7...x0
625 sub MUL_512x512
626 {
627  my ($pDst, $pA, $pB, $x, $OP, $TMP, $pDst_o)=@_;
628  my ($pDst,  $pDst_o) = ($pDst =~ m/([^+]*)\+?(.*)?/);
629  my @X=@$x;     # make a copy
630
631 $code.=<<___;
632          mov    (+8*0)($pA), $OP
633
634          mov    $X[0], %rax
635          mul    $OP                     # rdx:rax = %OP * [0]
636          mov    %rax, (+$pDst_o+8*0)($pDst)
637          mov    %rdx, $X[0]
638 ___
639 for(my $i=1;$i<8;$i++) {
640 $code.=<<___;
641          mov    $X[$i], %rax
642          mul    $OP                     # rdx:rax = %OP * [$i]
643          add    %rax, $X[$i-1]
644          adc    \$0, %rdx
645          mov    %rdx, $X[$i]
646 ___
647 }
648
649 for(my $i=1;$i<8;$i++) {
650 $code.=<<___;
651          mov    (+8*$i)($pA), $OP
652 ___
653
654         &MULSTEP_512(\@X, "(+$pDst_o+8*$i)($pDst)", $pB, $OP, $TMP);
655         push(@X,shift(@X));
656 }
657
658 $code.=<<___;
659          mov    $X[0], (+$pDst_o+8*8)($pDst)
660          mov    $X[1], (+$pDst_o+8*9)($pDst)
661          mov    $X[2], (+$pDst_o+8*10)($pDst)
662          mov    $X[3], (+$pDst_o+8*11)($pDst)
663          mov    $X[4], (+$pDst_o+8*12)($pDst)
664          mov    $X[5], (+$pDst_o+8*13)($pDst)
665          mov    $X[6], (+$pDst_o+8*14)($pDst)
666          mov    $X[7], (+$pDst_o+8*15)($pDst)
667 ___
668 }
669
670 #
671 # mont_mul_a3b : subroutine to compute (Src1 * Src2) % M (all 512-bits)
672 # Input:  src1: Address of source 1: rdi
673 #         src2: Address of source 2: rsi
674 # Output: dst:  Address of destination: [red_res_addr]
675 #    src2 and result also in: r9, r8, r15, r14, r13, r12, r11, r10
676 # Temp:   Clobbers [tmp16], all registers
677 $code.=<<___;
678 .type   mont_mul_a3b,\@abi-omnipotent
679 .align  16
680 mont_mul_a3b:
681         #
682         # multiply tmp = src1 * src2
683         # For multiply: dst = rcx, src1 = rdi, src2 = rsi
684         # stack depth is extra 8 from call
685 ___
686         &MUL_512x512("%rsp+$tmp16_offset+8", "%rdi", "%rsi", [map("%r$_",(10..15,8..9))], "%rbp", "%rbx");
687 $code.=<<___;
688         #
689         # Dst = tmp % m
690         # Call reduce(tmp, m, data, dst)
691
692         # tail recursion optimization: jmp to mont_reduce and return from there
693          jmp    mont_reduce
694         # call  mont_reduce
695         # ret
696 .size   mont_mul_a3b,.-mont_mul_a3b
697 ___
698 }}}
699
700 {{{
701 #SQR_512 MACRO pDest, pA, x7, x6, x5, x4, x3, x2, x1, x0, tmp*4
702 #
703 # Input in memory [pA] and also in x7...x0
704 # Uses all argument registers plus rax and rdx
705 #
706 # This version computes all of the off-diagonal terms into memory,
707 # and then it adds in the diagonal terms
708
709 sub SQR_512
710 {
711  my ($pDst, $pA, $x, $A, $tmp, $x7, $x6, $pDst_o)=@_;
712  my ($pDst,  $pDst_o) = ($pDst =~ m/([^+]*)\+?(.*)?/);
713  my @X=@$x;     # make a copy
714 $code.=<<___;
715         # ------------------
716         # first pass 01...07
717         # ------------------
718          mov    $X[0], $A
719
720          mov    $X[1],%rax
721          mul    $A
722          mov    %rax, (+$pDst_o+8*1)($pDst)
723 ___
724 for(my $i=2;$i<8;$i++) {
725 $code.=<<___;
726          mov    %rdx, $X[$i-2]
727          mov    $X[$i],%rax
728          mul    $A
729          add    %rax, $X[$i-2]
730          adc    \$0, %rdx
731 ___
732 }
733 $code.=<<___;
734          mov    %rdx, $x7
735
736          mov    $X[0], (+$pDst_o+8*2)($pDst)
737
738         # ------------------
739         # second pass 12...17
740         # ------------------
741
742          mov    (+8*1)($pA), $A
743
744          mov    (+8*2)($pA),%rax
745          mul    $A
746          add    %rax, $X[1]
747          adc    \$0, %rdx
748          mov    $X[1], (+$pDst_o+8*3)($pDst)
749
750          mov    %rdx, $X[0]
751          mov    (+8*3)($pA),%rax
752          mul    $A
753          add    %rax, $X[2]
754          adc    \$0, %rdx
755          add    $X[0], $X[2]
756          adc    \$0, %rdx
757          mov    $X[2], (+$pDst_o+8*4)($pDst)
758
759          mov    %rdx, $X[0]
760          mov    (+8*4)($pA),%rax
761          mul    $A
762          add    %rax, $X[3]
763          adc    \$0, %rdx
764          add    $X[0], $X[3]
765          adc    \$0, %rdx
766
767          mov    %rdx, $X[0]
768          mov    (+8*5)($pA),%rax
769          mul    $A
770          add    %rax, $X[4]
771          adc    \$0, %rdx
772          add    $X[0], $X[4]
773          adc    \$0, %rdx
774
775          mov    %rdx, $X[0]
776          mov    $X[6],%rax
777          mul    $A
778          add    %rax, $X[5]
779          adc    \$0, %rdx
780          add    $X[0], $X[5]
781          adc    \$0, %rdx
782
783          mov    %rdx, $X[0]
784          mov    $X[7],%rax
785          mul    $A
786          add    %rax, $x7
787          adc    \$0, %rdx
788          add    $X[0], $x7
789          adc    \$0, %rdx
790
791          mov    %rdx, $X[1]
792
793         # ------------------
794         # third pass 23...27
795         # ------------------
796          mov    (+8*2)($pA), $A
797
798          mov    (+8*3)($pA),%rax
799          mul    $A
800          add    %rax, $X[3]
801          adc    \$0, %rdx
802          mov    $X[3], (+$pDst_o+8*5)($pDst)
803
804          mov    %rdx, $X[0]
805          mov    (+8*4)($pA),%rax
806          mul    $A
807          add    %rax, $X[4]
808          adc    \$0, %rdx
809          add    $X[0], $X[4]
810          adc    \$0, %rdx
811          mov    $X[4], (+$pDst_o+8*6)($pDst)
812
813          mov    %rdx, $X[0]
814          mov    (+8*5)($pA),%rax
815          mul    $A
816          add    %rax, $X[5]
817          adc    \$0, %rdx
818          add    $X[0], $X[5]
819          adc    \$0, %rdx
820
821          mov    %rdx, $X[0]
822          mov    $X[6],%rax
823          mul    $A
824          add    %rax, $x7
825          adc    \$0, %rdx
826          add    $X[0], $x7
827          adc    \$0, %rdx
828
829          mov    %rdx, $X[0]
830          mov    $X[7],%rax
831          mul    $A
832          add    %rax, $X[1]
833          adc    \$0, %rdx
834          add    $X[0], $X[1]
835          adc    \$0, %rdx
836
837          mov    %rdx, $X[2]
838
839         # ------------------
840         # fourth pass 34...37
841         # ------------------
842
843          mov    (+8*3)($pA), $A
844
845          mov    (+8*4)($pA),%rax
846          mul    $A
847          add    %rax, $X[5]
848          adc    \$0, %rdx
849          mov    $X[5], (+$pDst_o+8*7)($pDst)
850
851          mov    %rdx, $X[0]
852          mov    (+8*5)($pA),%rax
853          mul    $A
854          add    %rax, $x7
855          adc    \$0, %rdx
856          add    $X[0], $x7
857          adc    \$0, %rdx
858          mov    $x7, (+$pDst_o+8*8)($pDst)
859
860          mov    %rdx, $X[0]
861          mov    $X[6],%rax
862          mul    $A
863          add    %rax, $X[1]
864          adc    \$0, %rdx
865          add    $X[0], $X[1]
866          adc    \$0, %rdx
867
868          mov    %rdx, $X[0]
869          mov    $X[7],%rax
870          mul    $A
871          add    %rax, $X[2]
872          adc    \$0, %rdx
873          add    $X[0], $X[2]
874          adc    \$0, %rdx
875
876          mov    %rdx, $X[5]
877
878         # ------------------
879         # fifth pass 45...47
880         # ------------------
881          mov    (+8*4)($pA), $A
882
883          mov    (+8*5)($pA),%rax
884          mul    $A
885          add    %rax, $X[1]
886          adc    \$0, %rdx
887          mov    $X[1], (+$pDst_o+8*9)($pDst)
888
889          mov    %rdx, $X[0]
890          mov    $X[6],%rax
891          mul    $A
892          add    %rax, $X[2]
893          adc    \$0, %rdx
894          add    $X[0], $X[2]
895          adc    \$0, %rdx
896          mov    $X[2], (+$pDst_o+8*10)($pDst)
897
898          mov    %rdx, $X[0]
899          mov    $X[7],%rax
900          mul    $A
901          add    %rax, $X[5]
902          adc    \$0, %rdx
903          add    $X[0], $X[5]
904          adc    \$0, %rdx
905
906          mov    %rdx, $X[1]
907
908         # ------------------
909         # sixth pass 56...57
910         # ------------------
911          mov    (+8*5)($pA), $A
912
913          mov    $X[6],%rax
914          mul    $A
915          add    %rax, $X[5]
916          adc    \$0, %rdx
917          mov    $X[5], (+$pDst_o+8*11)($pDst)
918
919          mov    %rdx, $X[0]
920          mov    $X[7],%rax
921          mul    $A
922          add    %rax, $X[1]
923          adc    \$0, %rdx
924          add    $X[0], $X[1]
925          adc    \$0, %rdx
926          mov    $X[1], (+$pDst_o+8*12)($pDst)
927
928          mov    %rdx, $X[2]
929
930         # ------------------
931         # seventh pass 67
932         # ------------------
933          mov    $X[6], $A
934
935          mov    $X[7],%rax
936          mul    $A
937          add    %rax, $X[2]
938          adc    \$0, %rdx
939          mov    $X[2], (+$pDst_o+8*13)($pDst)
940
941          mov    %rdx, (+$pDst_o+8*14)($pDst)
942
943         # start finalize (add   in squares, and double off-terms)
944          mov    (+$pDst_o+8*1)($pDst), $X[0]
945          mov    (+$pDst_o+8*2)($pDst), $X[1]
946          mov    (+$pDst_o+8*3)($pDst), $X[2]
947          mov    (+$pDst_o+8*4)($pDst), $X[3]
948          mov    (+$pDst_o+8*5)($pDst), $X[4]
949          mov    (+$pDst_o+8*6)($pDst), $X[5]
950
951          mov    (+8*3)($pA), %rax
952          mul    %rax
953          mov    %rax, $x6
954          mov    %rdx, $X[6]
955
956          add    $X[0], $X[0]
957          adc    $X[1], $X[1]
958          adc    $X[2], $X[2]
959          adc    $X[3], $X[3]
960          adc    $X[4], $X[4]
961          adc    $X[5], $X[5]
962          adc    \$0, $X[6]
963
964          mov    (+8*0)($pA), %rax
965          mul    %rax
966          mov    %rax, (+$pDst_o+8*0)($pDst)
967          mov    %rdx, $A
968
969          mov    (+8*1)($pA), %rax
970          mul    %rax
971
972          add    $A, $X[0]
973          adc    %rax, $X[1]
974          adc    \$0, %rdx
975
976          mov    %rdx, $A
977          mov    $X[0], (+$pDst_o+8*1)($pDst)
978          mov    $X[1], (+$pDst_o+8*2)($pDst)
979
980          mov    (+8*2)($pA), %rax
981          mul    %rax
982
983          add    $A, $X[2]
984          adc    %rax, $X[3]
985          adc    \$0, %rdx
986
987          mov    %rdx, $A
988
989          mov    $X[2], (+$pDst_o+8*3)($pDst)
990          mov    $X[3], (+$pDst_o+8*4)($pDst)
991
992          xor    $tmp, $tmp
993          add    $A, $X[4]
994          adc    $x6, $X[5]
995          adc    \$0, $tmp
996
997          mov    $X[4], (+$pDst_o+8*5)($pDst)
998          mov    $X[5], (+$pDst_o+8*6)($pDst)
999
1000         # %%tmp has 0/1 in column 7
1001         # %%A6 has a full value in column 7
1002
1003          mov    (+$pDst_o+8*7)($pDst), $X[0]
1004          mov    (+$pDst_o+8*8)($pDst), $X[1]
1005          mov    (+$pDst_o+8*9)($pDst), $X[2]
1006          mov    (+$pDst_o+8*10)($pDst), $X[3]
1007          mov    (+$pDst_o+8*11)($pDst), $X[4]
1008          mov    (+$pDst_o+8*12)($pDst), $X[5]
1009          mov    (+$pDst_o+8*13)($pDst), $x6
1010          mov    (+$pDst_o+8*14)($pDst), $x7
1011
1012          mov    $X[7], %rax
1013          mul    %rax
1014          mov    %rax, $X[7]
1015          mov    %rdx, $A
1016
1017          add    $X[0], $X[0]
1018          adc    $X[1], $X[1]
1019          adc    $X[2], $X[2]
1020          adc    $X[3], $X[3]
1021          adc    $X[4], $X[4]
1022          adc    $X[5], $X[5]
1023          adc    $x6, $x6
1024          adc    $x7, $x7
1025          adc    \$0, $A
1026
1027          add    $tmp, $X[0]
1028
1029          mov    (+8*4)($pA), %rax
1030          mul    %rax
1031
1032          add    $X[6], $X[0]
1033          adc    %rax, $X[1]
1034          adc    \$0, %rdx
1035
1036          mov    %rdx, $tmp
1037
1038          mov    $X[0], (+$pDst_o+8*7)($pDst)
1039          mov    $X[1], (+$pDst_o+8*8)($pDst)
1040
1041          mov    (+8*5)($pA), %rax
1042          mul    %rax
1043
1044          add    $tmp, $X[2]
1045          adc    %rax, $X[3]
1046          adc    \$0, %rdx
1047
1048          mov    %rdx, $tmp
1049
1050          mov    $X[2], (+$pDst_o+8*9)($pDst)
1051          mov    $X[3], (+$pDst_o+8*10)($pDst)
1052
1053          mov    (+8*6)($pA), %rax
1054          mul    %rax
1055
1056          add    $tmp, $X[4]
1057          adc    %rax, $X[5]
1058          adc    \$0, %rdx
1059
1060          mov    $X[4], (+$pDst_o+8*11)($pDst)
1061          mov    $X[5], (+$pDst_o+8*12)($pDst)
1062
1063          add    %rdx, $x6
1064          adc    $X[7], $x7
1065          adc    \$0, $A
1066
1067          mov    $x6, (+$pDst_o+8*13)($pDst)
1068          mov    $x7, (+$pDst_o+8*14)($pDst)
1069          mov    $A, (+$pDst_o+8*15)($pDst)
1070 ___
1071 }
1072
1073 #
1074 # sqr_reduce: subroutine to compute Result = reduce(Result * Result)
1075 #
1076 # input and result also in: r9, r8, r15, r14, r13, r12, r11, r10
1077 #
1078 $code.=<<___;
1079 .type   sqr_reduce,\@abi-omnipotent
1080 .align  16
1081 sqr_reduce:
1082          mov    (+$pResult_offset+8)(%rsp), %rcx
1083 ___
1084         &SQR_512("%rsp+$tmp16_offset+8", "%rcx", [map("%r$_",(10..15,8..9))], "%rbx", "%rbp", "%rsi", "%rdi");
1085 $code.=<<___;
1086         # tail recursion optimization: jmp to mont_reduce and return from there
1087          jmp    mont_reduce
1088         # call  mont_reduce
1089         # ret
1090 .size   sqr_reduce,.-sqr_reduce
1091 ___
1092 }}}
1093
1094 #
1095 # MAIN FUNCTION
1096 #
1097
1098 #mod_exp_512(UINT64 *result, /* 512 bits, 8 qwords */
1099 #           UINT64 *g,   /* 512 bits, 8 qwords */
1100 #           UINT64 *exp, /* 512 bits, 8 qwords */
1101 #           struct mod_ctx_512 *data)
1102
1103 # window size = 5
1104 # table size = 2^5 = 32
1105 #table_entries  equ     32
1106 #table_size     equ     table_entries * 8
1107 $code.=<<___;
1108 .globl  mod_exp_512
1109 .type   mod_exp_512,\@function,4
1110 mod_exp_512:
1111          push   %rbp
1112          push   %rbx
1113          push   %r12
1114          push   %r13
1115          push   %r14
1116          push   %r15
1117
1118         # adjust stack down and then align it with cache boundary
1119          mov    %rsp, %r8
1120          sub    \$$mem_size, %rsp
1121          and    \$-64, %rsp
1122
1123         # store previous stack pointer and arguments
1124          mov    %r8, (+$rsp_offset)(%rsp)
1125          mov    %rdi, (+$pResult_offset)(%rsp)
1126          mov    %rsi, (+$pG_offset)(%rsp)
1127          mov    %rcx, (+$pData_offset)(%rsp)
1128 .Lbody:
1129         # transform g into montgomery space
1130         # GT = reduce(g * C2) = reduce(g * (2^256))
1131         # reduce expects to have the input in [tmp16]
1132          pxor   %xmm4, %xmm4
1133          movdqu (+16*0)(%rsi), %xmm0
1134          movdqu (+16*1)(%rsi), %xmm1
1135          movdqu (+16*2)(%rsi), %xmm2
1136          movdqu (+16*3)(%rsi), %xmm3
1137          movdqa %xmm4, (+$tmp16_offset+16*0)(%rsp)
1138          movdqa %xmm4, (+$tmp16_offset+16*1)(%rsp)
1139          movdqa %xmm4, (+$tmp16_offset+16*6)(%rsp)
1140          movdqa %xmm4, (+$tmp16_offset+16*7)(%rsp)
1141          movdqa %xmm0, (+$tmp16_offset+16*2)(%rsp)
1142          movdqa %xmm1, (+$tmp16_offset+16*3)(%rsp)
1143          movdqa %xmm2, (+$tmp16_offset+16*4)(%rsp)
1144          movdqa %xmm3, (+$tmp16_offset+16*5)(%rsp)
1145
1146         # load pExp before rdx gets blown away
1147          movdqu (+16*0)(%rdx), %xmm0
1148          movdqu (+16*1)(%rdx), %xmm1
1149          movdqu (+16*2)(%rdx), %xmm2
1150          movdqu (+16*3)(%rdx), %xmm3
1151
1152          lea    (+$GT_offset)(%rsp), %rbx
1153          mov    %rbx, (+$red_result_addr_offset)(%rsp)
1154          call   mont_reduce
1155
1156         # Initialize tmp = C
1157          lea    (+$tmp_offset)(%rsp), %rcx
1158          xor    %rax, %rax
1159          mov    %rax, (+8*0)(%rcx)
1160          mov    %rax, (+8*1)(%rcx)
1161          mov    %rax, (+8*3)(%rcx)
1162          mov    %rax, (+8*4)(%rcx)
1163          mov    %rax, (+8*5)(%rcx)
1164          mov    %rax, (+8*6)(%rcx)
1165          mov    %rax, (+8*7)(%rcx)
1166          mov    %rax, (+$exp_offset+8*8)(%rsp)
1167          movq   \$1, (+8*2)(%rcx)
1168
1169          lea    (+$garray_offset)(%rsp), %rbp
1170          mov    %rcx, %rsi                      # pTmp
1171          mov    %rbp, %rdi                      # Garray[][0]
1172 ___
1173
1174         &swizzle("%rdi", "%rcx", "%rax", "%rbx");
1175
1176         # for (rax = 31; rax != 0; rax--) {
1177         #     tmp = reduce(tmp * G)
1178         #     swizzle(pg, tmp);
1179         #     pg += 2; }
1180 $code.=<<___;
1181          mov    \$31, %rax
1182          mov    %rax, (+$i_offset)(%rsp)
1183          mov    %rbp, (+$pg_offset)(%rsp)
1184         # rsi -> pTmp
1185          mov    %rsi, (+$red_result_addr_offset)(%rsp)
1186          mov    (+8*0)(%rsi), %r10
1187          mov    (+8*1)(%rsi), %r11
1188          mov    (+8*2)(%rsi), %r12
1189          mov    (+8*3)(%rsi), %r13
1190          mov    (+8*4)(%rsi), %r14
1191          mov    (+8*5)(%rsi), %r15
1192          mov    (+8*6)(%rsi), %r8
1193          mov    (+8*7)(%rsi), %r9
1194 init_loop:
1195          lea    (+$GT_offset)(%rsp), %rdi
1196          call   mont_mul_a3b
1197          lea    (+$tmp_offset)(%rsp), %rsi
1198          mov    (+$pg_offset)(%rsp), %rbp
1199          add    \$2, %rbp
1200          mov    %rbp, (+$pg_offset)(%rsp)
1201          mov    %rsi, %rcx                      # rcx = rsi = addr of tmp
1202 ___
1203
1204         &swizzle("%rbp", "%rcx", "%rax", "%rbx");
1205 $code.=<<___;
1206          mov    (+$i_offset)(%rsp), %rax
1207          sub    \$1, %rax
1208          mov    %rax, (+$i_offset)(%rsp)
1209          jne    init_loop
1210
1211         #
1212         # Copy exponent onto stack
1213          movdqa %xmm0, (+$exp_offset+16*0)(%rsp)
1214          movdqa %xmm1, (+$exp_offset+16*1)(%rsp)
1215          movdqa %xmm2, (+$exp_offset+16*2)(%rsp)
1216          movdqa %xmm3, (+$exp_offset+16*3)(%rsp)
1217
1218
1219         #
1220         # Do exponentiation
1221         # Initialize result to G[exp{511:507}]
1222          mov    (+$exp_offset+62)(%rsp), %eax
1223          mov    %rax, %rdx
1224          shr    \$11, %rax
1225          and    \$0x07FF, %edx
1226          mov    %edx, (+$exp_offset+62)(%rsp)
1227          lea    (+$garray_offset)(%rsp,%rax,2), %rsi
1228          mov    (+$pResult_offset)(%rsp), %rdx
1229 ___
1230
1231         &unswizzle("%rdx", "%rsi", "%rbp", "%rbx", "%rax");
1232
1233         #
1234         # Loop variables
1235         # rcx = [loop_idx] = index: 510-5 to 0 by 5
1236 $code.=<<___;
1237          movq   \$505, (+$loop_idx_offset)(%rsp)
1238
1239          mov    (+$pResult_offset)(%rsp), %rcx
1240          mov    %rcx, (+$red_result_addr_offset)(%rsp)
1241          mov    (+8*0)(%rcx), %r10
1242          mov    (+8*1)(%rcx), %r11
1243          mov    (+8*2)(%rcx), %r12
1244          mov    (+8*3)(%rcx), %r13
1245          mov    (+8*4)(%rcx), %r14
1246          mov    (+8*5)(%rcx), %r15
1247          mov    (+8*6)(%rcx), %r8
1248          mov    (+8*7)(%rcx), %r9
1249          jmp    sqr_2
1250
1251 main_loop_a3b:
1252          call   sqr_reduce
1253          call   sqr_reduce
1254          call   sqr_reduce
1255 sqr_2:
1256          call   sqr_reduce
1257          call   sqr_reduce
1258
1259         #
1260         # Do multiply, first look up proper value in Garray
1261          mov    (+$loop_idx_offset)(%rsp), %rcx                 # bit index
1262          mov    %rcx, %rax
1263          shr    \$4, %rax                       # rax is word pointer
1264          mov    (+$exp_offset)(%rsp,%rax,2), %edx
1265          and    \$15, %rcx
1266          shrq   %cl, %rdx
1267          and    \$0x1F, %rdx
1268
1269          lea    (+$garray_offset)(%rsp,%rdx,2), %rsi
1270          lea    (+$tmp_offset)(%rsp), %rdx
1271          mov    %rdx, %rdi
1272 ___
1273
1274         &unswizzle("%rdx", "%rsi", "%rbp", "%rbx", "%rax");
1275         # rdi = tmp = pG
1276
1277         #
1278         # Call mod_mul_a1(pDst,  pSrc1, pSrc2, pM, pData)
1279         #                 result result pG     M   Data
1280 $code.=<<___;
1281          mov    (+$pResult_offset)(%rsp), %rsi
1282          call   mont_mul_a3b
1283
1284         #
1285         # finish loop
1286          mov    (+$loop_idx_offset)(%rsp), %rcx
1287          sub    \$5, %rcx
1288          mov    %rcx, (+$loop_idx_offset)(%rsp)
1289          jge    main_loop_a3b
1290
1291         #
1292
1293 end_main_loop_a3b:
1294         # transform result out of Montgomery space
1295         # result = reduce(result)
1296          mov    (+$pResult_offset)(%rsp), %rdx
1297          pxor   %xmm4, %xmm4
1298          movdqu (+16*0)(%rdx), %xmm0
1299          movdqu (+16*1)(%rdx), %xmm1
1300          movdqu (+16*2)(%rdx), %xmm2
1301          movdqu (+16*3)(%rdx), %xmm3
1302          movdqa %xmm4, (+$tmp16_offset+16*4)(%rsp)
1303          movdqa %xmm4, (+$tmp16_offset+16*5)(%rsp)
1304          movdqa %xmm4, (+$tmp16_offset+16*6)(%rsp)
1305          movdqa %xmm4, (+$tmp16_offset+16*7)(%rsp)
1306          movdqa %xmm0, (+$tmp16_offset+16*0)(%rsp)
1307          movdqa %xmm1, (+$tmp16_offset+16*1)(%rsp)
1308          movdqa %xmm2, (+$tmp16_offset+16*2)(%rsp)
1309          movdqa %xmm3, (+$tmp16_offset+16*3)(%rsp)
1310          call   mont_reduce
1311
1312         # If result > m, subract m
1313         # load result into r15:r8
1314          mov    (+$pResult_offset)(%rsp), %rax
1315          mov    (+8*0)(%rax), %r8
1316          mov    (+8*1)(%rax), %r9
1317          mov    (+8*2)(%rax), %r10
1318          mov    (+8*3)(%rax), %r11
1319          mov    (+8*4)(%rax), %r12
1320          mov    (+8*5)(%rax), %r13
1321          mov    (+8*6)(%rax), %r14
1322          mov    (+8*7)(%rax), %r15
1323
1324         # subtract m
1325          mov    (+$pData_offset)(%rsp), %rbx
1326          add    \$$M, %rbx
1327
1328          sub    (+8*0)(%rbx), %r8
1329          sbb    (+8*1)(%rbx), %r9
1330          sbb    (+8*2)(%rbx), %r10
1331          sbb    (+8*3)(%rbx), %r11
1332          sbb    (+8*4)(%rbx), %r12
1333          sbb    (+8*5)(%rbx), %r13
1334          sbb    (+8*6)(%rbx), %r14
1335          sbb    (+8*7)(%rbx), %r15
1336
1337         # if Carry is clear, replace result with difference
1338          mov    (+8*0)(%rax), %rsi
1339          mov    (+8*1)(%rax), %rdi
1340          mov    (+8*2)(%rax), %rcx
1341          mov    (+8*3)(%rax), %rdx
1342          cmovnc %r8, %rsi
1343          cmovnc %r9, %rdi
1344          cmovnc %r10, %rcx
1345          cmovnc %r11, %rdx
1346          mov    %rsi, (+8*0)(%rax)
1347          mov    %rdi, (+8*1)(%rax)
1348          mov    %rcx, (+8*2)(%rax)
1349          mov    %rdx, (+8*3)(%rax)
1350
1351          mov    (+8*4)(%rax), %rsi
1352          mov    (+8*5)(%rax), %rdi
1353          mov    (+8*6)(%rax), %rcx
1354          mov    (+8*7)(%rax), %rdx
1355          cmovnc %r12, %rsi
1356          cmovnc %r13, %rdi
1357          cmovnc %r14, %rcx
1358          cmovnc %r15, %rdx
1359          mov    %rsi, (+8*4)(%rax)
1360          mov    %rdi, (+8*5)(%rax)
1361          mov    %rcx, (+8*6)(%rax)
1362          mov    %rdx, (+8*7)(%rax)
1363
1364          mov    (+$rsp_offset)(%rsp), %rsi
1365          mov    0(%rsi),%r15
1366          mov    8(%rsi),%r14
1367          mov    16(%rsi),%r13
1368          mov    24(%rsi),%r12
1369          mov    32(%rsi),%rbx
1370          mov    40(%rsi),%rbp
1371          lea    48(%rsi),%rsp
1372 .Lepilogue:
1373          ret
1374 .size mod_exp_512, . - mod_exp_512
1375 ___
1376
1377 if ($win64) {
1378 # EXCEPTION_DISPOSITION handler (EXCEPTION_RECORD *rec,ULONG64 frame,
1379 #               CONTEXT *context,DISPATCHER_CONTEXT *disp)
1380 my $rec="%rcx";
1381 my $frame="%rdx";
1382 my $context="%r8";
1383 my $disp="%r9";
1384
1385 $code.=<<___;
1386 .extern __imp_RtlVirtualUnwind
1387 .type   mod_exp_512_se_handler,\@abi-omnipotent
1388 .align  16
1389 mod_exp_512_se_handler:
1390         push    %rsi
1391         push    %rdi
1392         push    %rbx
1393         push    %rbp
1394         push    %r12
1395         push    %r13
1396         push    %r14
1397         push    %r15
1398         pushfq
1399         sub     \$64,%rsp
1400
1401         mov     120($context),%rax      # pull context->Rax
1402         mov     248($context),%rbx      # pull context->Rip
1403
1404         lea     .Lbody(%rip),%r10
1405         cmp     %r10,%rbx               # context->Rip<prologue label
1406         jb      .Lin_prologue
1407
1408         mov     152($context),%rax      # pull context->Rsp
1409
1410         lea     .Lepilogue(%rip),%r10
1411         cmp     %r10,%rbx               # context->Rip>=epilogue label
1412         jae     .Lin_prologue
1413
1414         mov     $rsp_offset(%rax),%rax  # pull saved Rsp
1415
1416         mov     32(%rax),%rbx
1417         mov     40(%rax),%rbp
1418         mov     24(%rax),%r12
1419         mov     16(%rax),%r13
1420         mov     8(%rax),%r14
1421         mov     0(%rax),%r15
1422         lea     48(%rax),%rax
1423         mov     %rbx,144($context)      # restore context->Rbx
1424         mov     %rbp,160($context)      # restore context->Rbp
1425         mov     %r12,216($context)      # restore context->R12
1426         mov     %r13,224($context)      # restore context->R13
1427         mov     %r14,232($context)      # restore context->R14
1428         mov     %r15,240($context)      # restore context->R15
1429
1430 .Lin_prologue:
1431         mov     8(%rax),%rdi
1432         mov     16(%rax),%rsi
1433         mov     %rax,152($context)      # restore context->Rsp
1434         mov     %rsi,168($context)      # restore context->Rsi
1435         mov     %rdi,176($context)      # restore context->Rdi
1436
1437         mov     40($disp),%rdi          # disp->ContextRecord
1438         mov     $context,%rsi           # context
1439         mov     \$154,%ecx              # sizeof(CONTEXT)
1440         .long   0xa548f3fc              # cld; rep movsq
1441
1442         mov     $disp,%rsi
1443         xor     %rcx,%rcx               # arg1, UNW_FLAG_NHANDLER
1444         mov     8(%rsi),%rdx            # arg2, disp->ImageBase
1445         mov     0(%rsi),%r8             # arg3, disp->ControlPc
1446         mov     16(%rsi),%r9            # arg4, disp->FunctionEntry
1447         mov     40(%rsi),%r10           # disp->ContextRecord
1448         lea     56(%rsi),%r11           # &disp->HandlerData
1449         lea     24(%rsi),%r12           # &disp->EstablisherFrame
1450         mov     %r10,32(%rsp)           # arg5
1451         mov     %r11,40(%rsp)           # arg6
1452         mov     %r12,48(%rsp)           # arg7
1453         mov     %rcx,56(%rsp)           # arg8, (NULL)
1454         call    *__imp_RtlVirtualUnwind(%rip)
1455
1456         mov     \$1,%eax                # ExceptionContinueSearch
1457         add     \$64,%rsp
1458         popfq
1459         pop     %r15
1460         pop     %r14
1461         pop     %r13
1462         pop     %r12
1463         pop     %rbp
1464         pop     %rbx
1465         pop     %rdi
1466         pop     %rsi
1467         ret
1468 .size   mod_exp_512_se_handler,.-mod_exp_512_se_handler
1469
1470 .section        .pdata
1471 .align  4
1472         .rva    .LSEH_begin_mod_exp_512
1473         .rva    .LSEH_end_mod_exp_512
1474         .rva    .LSEH_info_mod_exp_512
1475
1476 .section        .xdata
1477 .align  8
1478 .LSEH_info_mod_exp_512:
1479         .byte   9,0,0,0
1480         .rva    mod_exp_512_se_handler
1481 ___
1482 }
1483
1484 sub reg_part {
1485 my ($reg,$conv)=@_;
1486     if ($reg =~ /%r[0-9]+/)     { $reg .= $conv; }
1487     elsif ($conv eq "b")        { $reg =~ s/%[er]([^x]+)x?/%$1l/;       }
1488     elsif ($conv eq "w")        { $reg =~ s/%[er](.+)/%$1/;             }
1489     elsif ($conv eq "d")        { $reg =~ s/%[er](.+)/%e$1/;            }
1490     return $reg;
1491 }
1492
1493 $code =~ s/(%[a-z0-9]+)#([bwd])/reg_part($1,$2)/gem;
1494 $code =~ s/\`([^\`]*)\`/eval $1/gem;
1495 $code =~ s/(\(\+[^)]+\))/eval $1/gem;
1496 print $code;
1497 close STDOUT;