crypto/bn/asm/s390x-gf2m.pl

   1 #!/usr/bin/env perl
   2 #
   3 # ====================================================================
   4 # Written by Andy Polyakov <appro@openssl.org> for the OpenSSL
   5 # project. The module is, however, dual licensed under OpenSSL and
   6 # CRYPTOGAMS licenses depending on where you obtain it. For further
   7 # details see http://www.openssl.org/~appro/cryptogams/.
   8 # ====================================================================
   9 #
  10 # May 2011
  11 #
  12 # The module implements bn_GF2m_mul_2x2 polynomial multiplication used
  13 # in bn_gf2m.c. It's kind of low-hanging mechanical port from C for
  14 # the time being... gcc 4.3 appeared to generate poor code, therefore
  15 # the effort. And indeed, the module delivers 55%-90%(*) improvement
  16 # on haviest ECDSA verify and ECDH benchmarks for 163- and 571-bit
  17 # key lengths on z990, 30%-55%(*) - on z10, and 70%-110%(*) - on z196.
  18 # This is for 64-bit build. In 32-bit "highgprs" case improvement is
  19 # even higher, for example on z990 it was measured 80%-150%. ECDSA
  20 # sign is modest 9%-12% faster. Keep in mind that these coefficients
  21 # are not ones for bn_GF2m_mul_2x2 itself, as not all CPU time is
  22 # burnt in it...
  23 #
  24 # (*)   gcc 4.1 was observed to deliver better results than gcc 4.3,
  25 #       so that improvement coefficients can vary from one specific
  26 #       setup to another.
  27
  28 $flavour = shift;
  29
  30 if ($flavour =~ /3[12]/) {
  31         $SIZE_T=4;
  32         $g="";
  33 } else {
  34         $SIZE_T=8;
  35         $g="g";
  36 }
  37
  38 while (($output=shift) && ($output!~/^\w[\w\-]*\.\w+$/)) {}
  39 open STDOUT,">$output";
  40
  41 $stdframe=16*$SIZE_T+4*8;
  42
  43 $rp="%r2";
  44 $a1="%r3";
  45 $a0="%r4";
  46 $b1="%r5";
  47 $b0="%r6";
  48
  49 $ra="%r14";
  50 $sp="%r15";
  51
  52 @T=("%r0","%r1");
  53 @i=("%r12","%r13");
  54
  55 ($a1,$a2,$a4,$a8,$a12,$a48)=map("%r$_",(6..11));
  56 ($lo,$hi,$b)=map("%r$_",(3..5)); $a=$lo; $mask=$a8;
  57
  58 $code.=<<___;
  59 .text
  60
  61 .type   _mul_1x1,\@function
  62 .align  16
  63 _mul_1x1:
  64         lgr     $a1,$a
  65         sllg    $a2,$a,1
  66         sllg    $a4,$a,2
  67         sllg    $a8,$a,3
  68
  69         srag    $lo,$a1,63                      # broadcast 63rd bit
  70         nihh    $a1,0x1fff
  71         srag    @i[0],$a2,63                    # broadcast 62nd bit
  72         nihh    $a2,0x3fff
  73         srag    @i[1],$a4,63                    # broadcast 61st bit
  74         nihh    $a4,0x7fff
  75         ngr     $lo,$b
  76         ngr     @i[0],$b
  77         ngr     @i[1],$b
  78
  79         lghi    @T[0],0
  80         lgr     $a12,$a1
  81         stg     @T[0],`$stdframe+0*8`($sp)      # tab[0]=0
  82         xgr     $a12,$a2
  83         stg     $a1,`$stdframe+1*8`($sp)        # tab[1]=a1
  84          lgr    $a48,$a4
  85         stg     $a2,`$stdframe+2*8`($sp)        # tab[2]=a2
  86          xgr    $a48,$a8
  87         stg     $a12,`$stdframe+3*8`($sp)       # tab[3]=a1^a2
  88          xgr    $a1,$a4
  89
  90         stg     $a4,`$stdframe+4*8`($sp)        # tab[4]=a4
  91         xgr     $a2,$a4
  92         stg     $a1,`$stdframe+5*8`($sp)        # tab[5]=a1^a4
  93         xgr     $a12,$a4
  94         stg     $a2,`$stdframe+6*8`($sp)        # tab[6]=a2^a4
  95          xgr    $a1,$a48
  96         stg     $a12,`$stdframe+7*8`($sp)       # tab[7]=a1^a2^a4
  97          xgr    $a2,$a48
  98
  99         stg     $a8,`$stdframe+8*8`($sp)        # tab[8]=a8
 100         xgr     $a12,$a48
 101         stg     $a1,`$stdframe+9*8`($sp)        # tab[9]=a1^a8
 102          xgr    $a1,$a4
 103         stg     $a2,`$stdframe+10*8`($sp)       # tab[10]=a2^a8
 104          xgr    $a2,$a4
 105         stg     $a12,`$stdframe+11*8`($sp)      # tab[11]=a1^a2^a8
 106
 107         xgr     $a12,$a4
 108         stg     $a48,`$stdframe+12*8`($sp)      # tab[12]=a4^a8
 109          srlg   $hi,$lo,1
 110         stg     $a1,`$stdframe+13*8`($sp)       # tab[13]=a1^a4^a8
 111          sllg   $lo,$lo,63
 112         stg     $a2,`$stdframe+14*8`($sp)       # tab[14]=a2^a4^a8
 113          srlg   @T[0],@i[0],2
 114         stg     $a12,`$stdframe+15*8`($sp)      # tab[15]=a1^a2^a4^a8
 115
 116         lghi    $mask,`0xf<<3`
 117         sllg    $a1,@i[0],62
 118          sllg   @i[0],$b,3
 119         srlg    @T[1],@i[1],3
 120          ngr    @i[0],$mask
 121         sllg    $a2,@i[1],61
 122          srlg   @i[1],$b,4-3
 123         xgr     $hi,@T[0]
 124          ngr    @i[1],$mask
 125         xgr     $lo,$a1
 126         xgr     $hi,@T[1]
 127         xgr     $lo,$a2
 128
 129         xg      $lo,$stdframe(@i[0],$sp)
 130         srlg    @i[0],$b,8-3
 131         ngr     @i[0],$mask
 132 ___
 133 for($n=1;$n<14;$n++) {
 134 $code.=<<___;
 135         lg      @T[1],$stdframe(@i[1],$sp)
 136         srlg    @i[1],$b,`($n+2)*4`-3
 137         sllg    @T[0],@T[1],`$n*4`
 138         ngr     @i[1],$mask
 139         srlg    @T[1],@T[1],`64-$n*4`
 140         xgr     $lo,@T[0]
 141         xgr     $hi,@T[1]
 142 ___
 143         push(@i,shift(@i)); push(@T,shift(@T));
 144 }
 145 $code.=<<___;
 146         lg      @T[1],$stdframe(@i[1],$sp)
 147         sllg    @T[0],@T[1],`$n*4`
 148         srlg    @T[1],@T[1],`64-$n*4`
 149         xgr     $lo,@T[0]
 150         xgr     $hi,@T[1]
 151
 152         lg      @T[0],$stdframe(@i[0],$sp)
 153         sllg    @T[1],@T[0],`($n+1)*4`
 154         srlg    @T[0],@T[0],`64-($n+1)*4`
 155         xgr     $lo,@T[1]
 156         xgr     $hi,@T[0]
 157
 158         br      $ra
 159 .size   _mul_1x1,.-_mul_1x1
 160
 161 .globl  bn_GF2m_mul_2x2
 162 .type   bn_GF2m_mul_2x2,\@function
 163 .align  16
 164 bn_GF2m_mul_2x2:
 165         stm${g} %r3,%r15,3*$SIZE_T($sp)
 166
 167         lghi    %r1,-$stdframe-128
 168         la      %r0,0($sp)
 169         la      $sp,0(%r1,$sp)                  # alloca
 170         st${g}  %r0,0($sp)                      # back chain
 171 ___
 172 if ($SIZE_T==8) {
 173 my @r=map("%r$_",(6..9));
 174 $code.=<<___;
 175         bras    $ra,_mul_1x1                    # a1·b1
 176         stmg    $lo,$hi,16($rp)
 177
 178         lg      $a,`$stdframe+128+4*$SIZE_T`($sp)
 179         lg      $b,`$stdframe+128+6*$SIZE_T`($sp)
 180         bras    $ra,_mul_1x1                    # a0·b0
 181         stmg    $lo,$hi,0($rp)
 182
 183         lg      $a,`$stdframe+128+3*$SIZE_T`($sp)
 184         lg      $b,`$stdframe+128+5*$SIZE_T`($sp)
 185         xg      $a,`$stdframe+128+4*$SIZE_T`($sp)
 186         xg      $b,`$stdframe+128+6*$SIZE_T`($sp)
 187         bras    $ra,_mul_1x1                    # (a0+a1)·(b0+b1)
 188         lmg     @r[0],@r[3],0($rp)
 189
 190         xgr     $lo,$hi
 191         xgr     $hi,@r[1]
 192         xgr     $lo,@r[0]
 193         xgr     $hi,@r[2]
 194         xgr     $lo,@r[3]
 195         xgr     $hi,@r[3]
 196         xgr     $lo,$hi
 197         stg     $hi,16($rp)
 198         stg     $lo,8($rp)
 199 ___
 200 } else {
 201 $code.=<<___;
 202         sllg    %r3,%r3,32
 203         sllg    %r5,%r5,32
 204         or      %r3,%r4
 205         or      %r5,%r6
 206         bras    $ra,_mul_1x1
 207         rllg    $lo,$lo,32
 208         rllg    $hi,$hi,32
 209         stmg    $lo,$hi,0($rp)
 210 ___
 211 }
 212 $code.=<<___;
 213         lm${g}  %r6,%r15,`$stdframe+128+6*$SIZE_T`($sp)
 214         br      $ra
 215 .size   bn_GF2m_mul_2x2,.-bn_GF2m_mul_2x2
 216 .string "GF(2^m) Multiplication for s390x, CRYPTOGAMS by <appro\@openssl.org>"
 217 ___
 218
 219 $code =~ s/\`([^\`]*)\`/eval($1)/gem;
 220 print $code;
 221 close STDOUT;