x86_64 assembly pack: tolerate spaces in source directory name.
[openssl.git] / crypto / bn / asm / x86_64-gf2m.pl
1 #! /usr/bin/env perl
2 # Copyright 2011-2016 The OpenSSL Project Authors. All Rights Reserved.
3 #
4 # Licensed under the OpenSSL license (the "License").  You may not use
5 # this file except in compliance with the License.  You can obtain a copy
6 # in the file LICENSE in the source distribution or at
7 # https://www.openssl.org/source/license.html
8
9 #
10 # ====================================================================
11 # Written by Andy Polyakov <appro@openssl.org> for the OpenSSL
12 # project. The module is, however, dual licensed under OpenSSL and
13 # CRYPTOGAMS licenses depending on where you obtain it. For further
14 # details see http://www.openssl.org/~appro/cryptogams/.
15 # ====================================================================
16 #
17 # May 2011
18 #
19 # The module implements bn_GF2m_mul_2x2 polynomial multiplication used
20 # in bn_gf2m.c. It's kind of low-hanging mechanical port from C for
21 # the time being... Except that it has two code paths: code suitable
22 # for any x86_64 CPU and PCLMULQDQ one suitable for Westmere and
23 # later. Improvement varies from one benchmark and µ-arch to another.
24 # Vanilla code path is at most 20% faster than compiler-generated code
25 # [not very impressive], while PCLMULQDQ - whole 85%-160% better on
26 # 163- and 571-bit ECDH benchmarks on Intel CPUs. Keep in mind that
27 # these coefficients are not ones for bn_GF2m_mul_2x2 itself, as not
28 # all CPU time is burnt in it...
29
30 $flavour = shift;
31 $output  = shift;
32 if ($flavour =~ /\./) { $output = $flavour; undef $flavour; }
33
34 $win64=0; $win64=1 if ($flavour =~ /[nm]asm|mingw64/ || $output =~ /\.asm$/);
35
36 $0 =~ m/(.*[\/\\])[^\/\\]+$/; $dir=$1;
37 ( $xlate="${dir}x86_64-xlate.pl" and -f $xlate ) or
38 ( $xlate="${dir}../../perlasm/x86_64-xlate.pl" and -f $xlate) or
39 die "can't locate x86_64-xlate.pl";
40
41 open OUT,"| \"$^X\" \"$xlate\" $flavour \"$output\"";
42 *STDOUT=*OUT;
43
44 ($lo,$hi)=("%rax","%rdx");      $a=$lo;
45 ($i0,$i1)=("%rsi","%rdi");
46 ($t0,$t1)=("%rbx","%rcx");
47 ($b,$mask)=("%rbp","%r8");
48 ($a1,$a2,$a4,$a8,$a12,$a48)=map("%r$_",(9..15));
49 ($R,$Tx)=("%xmm0","%xmm1");
50
51 $code.=<<___;
52 .text
53
54 .type   _mul_1x1,\@abi-omnipotent
55 .align  16
56 _mul_1x1:
57         sub     \$128+8,%rsp
58         mov     \$-1,$a1
59         lea     ($a,$a),$i0
60         shr     \$3,$a1
61         lea     (,$a,4),$i1
62         and     $a,$a1                  # a1=a&0x1fffffffffffffff
63         lea     (,$a,8),$a8
64         sar     \$63,$a                 # broadcast 63rd bit
65         lea     ($a1,$a1),$a2
66         sar     \$63,$i0                # broadcast 62nd bit
67         lea     (,$a1,4),$a4
68         and     $b,$a
69         sar     \$63,$i1                # boardcast 61st bit
70         mov     $a,$hi                  # $a is $lo
71         shl     \$63,$lo
72         and     $b,$i0
73         shr     \$1,$hi
74         mov     $i0,$t1
75         shl     \$62,$i0
76         and     $b,$i1
77         shr     \$2,$t1
78         xor     $i0,$lo
79         mov     $i1,$t0
80         shl     \$61,$i1
81         xor     $t1,$hi
82         shr     \$3,$t0
83         xor     $i1,$lo
84         xor     $t0,$hi
85
86         mov     $a1,$a12
87         movq    \$0,0(%rsp)             # tab[0]=0
88         xor     $a2,$a12                # a1^a2
89         mov     $a1,8(%rsp)             # tab[1]=a1
90          mov    $a4,$a48
91         mov     $a2,16(%rsp)            # tab[2]=a2
92          xor    $a8,$a48                # a4^a8
93         mov     $a12,24(%rsp)           # tab[3]=a1^a2
94
95         xor     $a4,$a1
96         mov     $a4,32(%rsp)            # tab[4]=a4
97         xor     $a4,$a2
98         mov     $a1,40(%rsp)            # tab[5]=a1^a4
99         xor     $a4,$a12
100         mov     $a2,48(%rsp)            # tab[6]=a2^a4
101          xor    $a48,$a1                # a1^a4^a4^a8=a1^a8
102         mov     $a12,56(%rsp)           # tab[7]=a1^a2^a4
103          xor    $a48,$a2                # a2^a4^a4^a8=a1^a8
104
105         mov     $a8,64(%rsp)            # tab[8]=a8
106         xor     $a48,$a12               # a1^a2^a4^a4^a8=a1^a2^a8
107         mov     $a1,72(%rsp)            # tab[9]=a1^a8
108          xor    $a4,$a1                 # a1^a8^a4
109         mov     $a2,80(%rsp)            # tab[10]=a2^a8
110          xor    $a4,$a2                 # a2^a8^a4
111         mov     $a12,88(%rsp)           # tab[11]=a1^a2^a8
112
113         xor     $a4,$a12                # a1^a2^a8^a4
114         mov     $a48,96(%rsp)           # tab[12]=a4^a8
115          mov    $mask,$i0
116         mov     $a1,104(%rsp)           # tab[13]=a1^a4^a8
117          and    $b,$i0
118         mov     $a2,112(%rsp)           # tab[14]=a2^a4^a8
119          shr    \$4,$b
120         mov     $a12,120(%rsp)          # tab[15]=a1^a2^a4^a8
121          mov    $mask,$i1
122          and    $b,$i1
123          shr    \$4,$b
124
125         movq    (%rsp,$i0,8),$R         # half of calculations is done in SSE2
126         mov     $mask,$i0
127         and     $b,$i0
128         shr     \$4,$b
129 ___
130     for ($n=1;$n<8;$n++) {
131         $code.=<<___;
132         mov     (%rsp,$i1,8),$t1
133         mov     $mask,$i1
134         mov     $t1,$t0
135         shl     \$`8*$n-4`,$t1
136         and     $b,$i1
137          movq   (%rsp,$i0,8),$Tx
138         shr     \$`64-(8*$n-4)`,$t0
139         xor     $t1,$lo
140          pslldq \$$n,$Tx
141          mov    $mask,$i0
142         shr     \$4,$b
143         xor     $t0,$hi
144          and    $b,$i0
145          shr    \$4,$b
146          pxor   $Tx,$R
147 ___
148     }
149 $code.=<<___;
150         mov     (%rsp,$i1,8),$t1
151         mov     $t1,$t0
152         shl     \$`8*$n-4`,$t1
153         movq    $R,$i0
154         shr     \$`64-(8*$n-4)`,$t0
155         xor     $t1,$lo
156         psrldq  \$8,$R
157         xor     $t0,$hi
158         movq    $R,$i1
159         xor     $i0,$lo
160         xor     $i1,$hi
161
162         add     \$128+8,%rsp
163         ret
164 .Lend_mul_1x1:
165 .size   _mul_1x1,.-_mul_1x1
166 ___
167
168 ($rp,$a1,$a0,$b1,$b0) = $win64? ("%rcx","%rdx","%r8", "%r9","%r10") :   # Win64 order
169                                 ("%rdi","%rsi","%rdx","%rcx","%r8");    # Unix order
170
171 $code.=<<___;
172 .extern OPENSSL_ia32cap_P
173 .globl  bn_GF2m_mul_2x2
174 .type   bn_GF2m_mul_2x2,\@abi-omnipotent
175 .align  16
176 bn_GF2m_mul_2x2:
177         mov     OPENSSL_ia32cap_P(%rip),%rax
178         bt      \$33,%rax
179         jnc     .Lvanilla_mul_2x2
180
181         movq            $a1,%xmm0
182         movq            $b1,%xmm1
183         movq            $a0,%xmm2
184 ___
185 $code.=<<___ if ($win64);
186         movq            40(%rsp),%xmm3
187 ___
188 $code.=<<___ if (!$win64);
189         movq            $b0,%xmm3
190 ___
191 $code.=<<___;
192         movdqa          %xmm0,%xmm4
193         movdqa          %xmm1,%xmm5
194         pclmulqdq       \$0,%xmm1,%xmm0 # a1·b1
195         pxor            %xmm2,%xmm4
196         pxor            %xmm3,%xmm5
197         pclmulqdq       \$0,%xmm3,%xmm2 # a0·b0
198         pclmulqdq       \$0,%xmm5,%xmm4 # (a0+a1)·(b0+b1)
199         xorps           %xmm0,%xmm4
200         xorps           %xmm2,%xmm4     # (a0+a1)·(b0+b1)-a0·b0-a1·b1
201         movdqa          %xmm4,%xmm5
202         pslldq          \$8,%xmm4
203         psrldq          \$8,%xmm5
204         pxor            %xmm4,%xmm2
205         pxor            %xmm5,%xmm0
206         movdqu          %xmm2,0($rp)
207         movdqu          %xmm0,16($rp)
208         ret
209
210 .align  16
211 .Lvanilla_mul_2x2:
212         lea     -8*17(%rsp),%rsp
213 ___
214 $code.=<<___ if ($win64);
215         mov     `8*17+40`(%rsp),$b0
216         mov     %rdi,8*15(%rsp)
217         mov     %rsi,8*16(%rsp)
218 ___
219 $code.=<<___;
220         mov     %r14,8*10(%rsp)
221         mov     %r13,8*11(%rsp)
222         mov     %r12,8*12(%rsp)
223         mov     %rbp,8*13(%rsp)
224         mov     %rbx,8*14(%rsp)
225 .Lbody_mul_2x2:
226         mov     $rp,32(%rsp)            # save the arguments
227         mov     $a1,40(%rsp)
228         mov     $a0,48(%rsp)
229         mov     $b1,56(%rsp)
230         mov     $b0,64(%rsp)
231
232         mov     \$0xf,$mask
233         mov     $a1,$a
234         mov     $b1,$b
235         call    _mul_1x1                # a1·b1
236         mov     $lo,16(%rsp)
237         mov     $hi,24(%rsp)
238
239         mov     48(%rsp),$a
240         mov     64(%rsp),$b
241         call    _mul_1x1                # a0·b0
242         mov     $lo,0(%rsp)
243         mov     $hi,8(%rsp)
244
245         mov     40(%rsp),$a
246         mov     56(%rsp),$b
247         xor     48(%rsp),$a
248         xor     64(%rsp),$b
249         call    _mul_1x1                # (a0+a1)·(b0+b1)
250 ___
251         @r=("%rbx","%rcx","%rdi","%rsi");
252 $code.=<<___;
253         mov     0(%rsp),@r[0]
254         mov     8(%rsp),@r[1]
255         mov     16(%rsp),@r[2]
256         mov     24(%rsp),@r[3]
257         mov     32(%rsp),%rbp
258
259         xor     $hi,$lo
260         xor     @r[1],$hi
261         xor     @r[0],$lo
262         mov     @r[0],0(%rbp)
263         xor     @r[2],$hi
264         mov     @r[3],24(%rbp)
265         xor     @r[3],$lo
266         xor     @r[3],$hi
267         xor     $hi,$lo
268         mov     $hi,16(%rbp)
269         mov     $lo,8(%rbp)
270
271         mov     8*10(%rsp),%r14
272         mov     8*11(%rsp),%r13
273         mov     8*12(%rsp),%r12
274         mov     8*13(%rsp),%rbp
275         mov     8*14(%rsp),%rbx
276 ___
277 $code.=<<___ if ($win64);
278         mov     8*15(%rsp),%rdi
279         mov     8*16(%rsp),%rsi
280 ___
281 $code.=<<___;
282         lea     8*17(%rsp),%rsp
283         ret
284 .Lend_mul_2x2:
285 .size   bn_GF2m_mul_2x2,.-bn_GF2m_mul_2x2
286 .asciz  "GF(2^m) Multiplication for x86_64, CRYPTOGAMS by <appro\@openssl.org>"
287 .align  16
288 ___
289
290 # EXCEPTION_DISPOSITION handler (EXCEPTION_RECORD *rec,ULONG64 frame,
291 #               CONTEXT *context,DISPATCHER_CONTEXT *disp)
292 if ($win64) {
293 $rec="%rcx";
294 $frame="%rdx";
295 $context="%r8";
296 $disp="%r9";
297
298 $code.=<<___;
299 .extern __imp_RtlVirtualUnwind
300
301 .type   se_handler,\@abi-omnipotent
302 .align  16
303 se_handler:
304         push    %rsi
305         push    %rdi
306         push    %rbx
307         push    %rbp
308         push    %r12
309         push    %r13
310         push    %r14
311         push    %r15
312         pushfq
313         sub     \$64,%rsp
314
315         mov     152($context),%rax      # pull context->Rsp
316         mov     248($context),%rbx      # pull context->Rip
317
318         lea     .Lbody_mul_2x2(%rip),%r10
319         cmp     %r10,%rbx               # context->Rip<"prologue" label
320         jb      .Lin_prologue
321
322         mov     8*10(%rax),%r14         # mimic epilogue
323         mov     8*11(%rax),%r13
324         mov     8*12(%rax),%r12
325         mov     8*13(%rax),%rbp
326         mov     8*14(%rax),%rbx
327         mov     8*15(%rax),%rdi
328         mov     8*16(%rax),%rsi
329
330         mov     %rbx,144($context)      # restore context->Rbx
331         mov     %rbp,160($context)      # restore context->Rbp
332         mov     %rsi,168($context)      # restore context->Rsi
333         mov     %rdi,176($context)      # restore context->Rdi
334         mov     %r12,216($context)      # restore context->R12
335         mov     %r13,224($context)      # restore context->R13
336         mov     %r14,232($context)      # restore context->R14
337
338 .Lin_prologue:
339         lea     8*17(%rax),%rax
340         mov     %rax,152($context)      # restore context->Rsp
341
342         mov     40($disp),%rdi          # disp->ContextRecord
343         mov     $context,%rsi           # context
344         mov     \$154,%ecx              # sizeof(CONTEXT)
345         .long   0xa548f3fc              # cld; rep movsq
346
347         mov     $disp,%rsi
348         xor     %rcx,%rcx               # arg1, UNW_FLAG_NHANDLER
349         mov     8(%rsi),%rdx            # arg2, disp->ImageBase
350         mov     0(%rsi),%r8             # arg3, disp->ControlPc
351         mov     16(%rsi),%r9            # arg4, disp->FunctionEntry
352         mov     40(%rsi),%r10           # disp->ContextRecord
353         lea     56(%rsi),%r11           # &disp->HandlerData
354         lea     24(%rsi),%r12           # &disp->EstablisherFrame
355         mov     %r10,32(%rsp)           # arg5
356         mov     %r11,40(%rsp)           # arg6
357         mov     %r12,48(%rsp)           # arg7
358         mov     %rcx,56(%rsp)           # arg8, (NULL)
359         call    *__imp_RtlVirtualUnwind(%rip)
360
361         mov     \$1,%eax                # ExceptionContinueSearch
362         add     \$64,%rsp
363         popfq
364         pop     %r15
365         pop     %r14
366         pop     %r13
367         pop     %r12
368         pop     %rbp
369         pop     %rbx
370         pop     %rdi
371         pop     %rsi
372         ret
373 .size   se_handler,.-se_handler
374
375 .section        .pdata
376 .align  4
377         .rva    _mul_1x1
378         .rva    .Lend_mul_1x1
379         .rva    .LSEH_info_1x1
380
381         .rva    .Lvanilla_mul_2x2
382         .rva    .Lend_mul_2x2
383         .rva    .LSEH_info_2x2
384 .section        .xdata
385 .align  8
386 .LSEH_info_1x1:
387         .byte   0x01,0x07,0x02,0x00
388         .byte   0x07,0x01,0x11,0x00     # sub rsp,128+8
389 .LSEH_info_2x2:
390         .byte   9,0,0,0
391         .rva    se_handler
392 ___
393 }
394
395 $code =~ s/\`([^\`]*)\`/eval($1)/gem;
396 print $code;
397 close STDOUT;