crypto/camellia/asm/cmllt4-sparcv9.pl

   1 #! /usr/bin/env perl
   2 # Copyright 2012-2016 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 David S. Miller <davem@devemloft.net> and Andy Polyakov
  12 # <appro@openssl.org>. The module is licensed under 2-clause BSD
  13 # license. October 2012. All rights reserved.
  14 # ====================================================================
  15
  16 ######################################################################
  17 # Camellia for SPARC T4.
  18 #
  19 # As with AES below results [for aligned data] are virtually identical
  20 # to critical path lenths for 3-cycle instruction latency:
  21 #
  22 #               128-bit key     192/256-
  23 # CBC encrypt   4.14/4.21(*)    5.46/5.52
  24 #                        (*) numbers after slash are for
  25 #                            misaligned data.
  26 #
  27 # As with Intel AES-NI, question is if it's possible to improve
  28 # performance of parallelizeable modes by interleaving round
  29 # instructions. In Camellia every instruction is dependent on
  30 # previous, which means that there is place for 2 additional ones
  31 # in between two dependent. Can we expect 3x performance improvement?
  32 # At least one can argue that it should be possible to break 2x
  33 # barrier... For some reason not even 2x appears to be possible:
  34 #
  35 #               128-bit key     192/256-
  36 # CBC decrypt   2.21/2.74       2.99/3.40
  37 # CTR           2.15/2.68(*)    2.93/3.34
  38 #                        (*) numbers after slash are for
  39 #                            misaligned data.
  40 #
  41 # This is for 2x interleave. But compared to 1x interleave CBC decrypt
  42 # improved by ... 0% for 128-bit key, and 11% for 192/256-bit one.
  43 # So that out-of-order execution logic can take non-interleaved code
  44 # to 1.87x, but can't take 2x interleaved one any further. There
  45 # surely is some explanation... As result 3x interleave was not even
  46 # attempted. Instead an effort was made to share specific modes
  47 # implementations with AES module (therefore sparct4_modes.pl).
  48 #
  49 # To anchor to something else, software C implementation processes
  50 # one byte in 38 cycles with 128-bit key on same processor.
  51
  52 $0 =~ m/(.*[\/\\])[^\/\\]+$/; $dir=$1;
  53 push(@INC,"${dir}","${dir}../../perlasm");
  54 require "sparcv9_modes.pl";
  55
  56 $output = pop;
  57 open STDOUT,">$output";
  58
  59 $::evp=1;       # if $evp is set to 0, script generates module with
  60 # Camellia_[en|de]crypt, Camellia_set_key and Camellia_cbc_encrypt
  61 # entry points. These are fully compatible with openssl/camellia.h.
  62
  63 ######################################################################
  64 # single-round subroutines
  65 #
  66 {
  67 my ($inp,$out,$key,$rounds,$tmp,$mask)=map("%o$_",(0..5));
  68
  69 $code=<<___;
  70 #include "sparc_arch.h"
  71
  72 .text
  73
  74 .globl  cmll_t4_encrypt
  75 .align  32
  76 cmll_t4_encrypt:
  77         andcc           $inp, 7, %g1            ! is input aligned?
  78         andn            $inp, 7, $inp
  79
  80         ldx             [$key + 0], %g4
  81         ldx             [$key + 8], %g5
  82
  83         ldx             [$inp + 0], %o4
  84         bz,pt           %icc, 1f
  85         ldx             [$inp + 8], %o5
  86         ldx             [$inp + 16], $inp
  87         sll             %g1, 3, %g1
  88         sub             %g0, %g1, %o3
  89         sllx            %o4, %g1, %o4
  90         sllx            %o5, %g1, %g1
  91         srlx            %o5, %o3, %o5
  92         srlx            $inp, %o3, %o3
  93         or              %o5, %o4, %o4
  94         or              %o3, %g1, %o5
  95 1:
  96         ld              [$key + 272], $rounds   ! grandRounds, 3 or 4
  97         ldd             [$key + 16], %f12
  98         ldd             [$key + 24], %f14
  99         xor             %g4, %o4, %o4
 100         xor             %g5, %o5, %o5
 101         ldd             [$key + 32], %f16
 102         ldd             [$key + 40], %f18
 103         movxtod         %o4, %f0
 104         movxtod         %o5, %f2
 105         ldd             [$key + 48], %f20
 106         ldd             [$key + 56], %f22
 107         sub             $rounds, 1, $rounds
 108         ldd             [$key + 64], %f24
 109         ldd             [$key + 72], %f26
 110         add             $key, 80, $key
 111
 112 .Lenc:
 113         camellia_f      %f12, %f2, %f0, %f2
 114         ldd             [$key + 0], %f12
 115         sub             $rounds,1,$rounds
 116         camellia_f      %f14, %f0, %f2, %f0
 117         ldd             [$key + 8], %f14
 118         camellia_f      %f16, %f2, %f0, %f2
 119         ldd             [$key + 16], %f16
 120         camellia_f      %f18, %f0, %f2, %f0
 121         ldd             [$key + 24], %f18
 122         camellia_f      %f20, %f2, %f0, %f2
 123         ldd             [$key + 32], %f20
 124         camellia_f      %f22, %f0, %f2, %f0
 125         ldd             [$key + 40], %f22
 126         camellia_fl     %f24, %f0, %f0
 127         ldd             [$key + 48], %f24
 128         camellia_fli    %f26, %f2, %f2
 129         ldd             [$key + 56], %f26
 130         brnz,pt         $rounds, .Lenc
 131         add             $key, 64, $key
 132
 133         andcc           $out, 7, $tmp           ! is output aligned?
 134         camellia_f      %f12, %f2, %f0, %f2
 135         camellia_f      %f14, %f0, %f2, %f0
 136         camellia_f      %f16, %f2, %f0, %f2
 137         camellia_f      %f18, %f0, %f2, %f0
 138         camellia_f      %f20, %f2, %f0, %f4
 139         camellia_f      %f22, %f0, %f4, %f2
 140         fxor            %f24, %f4, %f0
 141         fxor            %f26, %f2, %f2
 142
 143         bnz,pn          %icc, 2f
 144         nop
 145
 146         std             %f0, [$out + 0]
 147         retl
 148         std             %f2, [$out + 8]
 149
 150 2:      alignaddrl      $out, %g0, $out
 151         mov             0xff, $mask
 152         srl             $mask, $tmp, $mask
 153
 154         faligndata      %f0, %f0, %f4
 155         faligndata      %f0, %f2, %f6
 156         faligndata      %f2, %f2, %f8
 157
 158         stda            %f4, [$out + $mask]0xc0 ! partial store
 159         std             %f6, [$out + 8]
 160         add             $out, 16, $out
 161         orn             %g0, $mask, $mask
 162         retl
 163         stda            %f8, [$out + $mask]0xc0 ! partial store
 164 .type   cmll_t4_encrypt,#function
 165 .size   cmll_t4_encrypt,.-cmll_t4_encrypt
 166
 167 .globl  cmll_t4_decrypt
 168 .align  32
 169 cmll_t4_decrypt:
 170         ld              [$key + 272], $rounds   ! grandRounds, 3 or 4
 171         andcc           $inp, 7, %g1            ! is input aligned?
 172         andn            $inp, 7, $inp
 173
 174         sll             $rounds, 6, $rounds
 175         add             $rounds, $key, $key
 176
 177         ldx             [$inp + 0], %o4
 178         bz,pt           %icc, 1f
 179         ldx             [$inp + 8], %o5
 180         ldx             [$inp + 16], $inp
 181         sll             %g1, 3, %g1
 182         sub             %g0, %g1, %g4
 183         sllx            %o4, %g1, %o4
 184         sllx            %o5, %g1, %g1
 185         srlx            %o5, %g4, %o5
 186         srlx            $inp, %g4, %g4
 187         or              %o5, %o4, %o4
 188         or              %g4, %g1, %o5
 189 1:
 190         ldx             [$key + 0], %g4
 191         ldx             [$key + 8], %g5
 192         ldd             [$key - 8], %f12
 193         ldd             [$key - 16], %f14
 194         xor             %g4, %o4, %o4
 195         xor             %g5, %o5, %o5
 196         ldd             [$key - 24], %f16
 197         ldd             [$key - 32], %f18
 198         movxtod         %o4, %f0
 199         movxtod         %o5, %f2
 200         ldd             [$key - 40], %f20
 201         ldd             [$key - 48], %f22
 202         sub             $rounds, 64, $rounds
 203         ldd             [$key - 56], %f24
 204         ldd             [$key - 64], %f26
 205         sub             $key, 64, $key
 206
 207 .Ldec:
 208         camellia_f      %f12, %f2, %f0, %f2
 209         ldd             [$key - 8], %f12
 210         sub             $rounds, 64, $rounds
 211         camellia_f      %f14, %f0, %f2, %f0
 212         ldd             [$key - 16], %f14
 213         camellia_f      %f16, %f2, %f0, %f2
 214         ldd             [$key - 24], %f16
 215         camellia_f      %f18, %f0, %f2, %f0
 216         ldd             [$key - 32], %f18
 217         camellia_f      %f20, %f2, %f0, %f2
 218         ldd             [$key - 40], %f20
 219         camellia_f      %f22, %f0, %f2, %f0
 220         ldd             [$key - 48], %f22
 221         camellia_fl     %f24, %f0, %f0
 222         ldd             [$key - 56], %f24
 223         camellia_fli    %f26, %f2, %f2
 224         ldd             [$key - 64], %f26
 225         brnz,pt         $rounds, .Ldec
 226         sub             $key, 64, $key
 227
 228         andcc           $out, 7, $tmp           ! is output aligned?
 229         camellia_f      %f12, %f2, %f0, %f2
 230         camellia_f      %f14, %f0, %f2, %f0
 231         camellia_f      %f16, %f2, %f0, %f2
 232         camellia_f      %f18, %f0, %f2, %f0
 233         camellia_f      %f20, %f2, %f0, %f4
 234         camellia_f      %f22, %f0, %f4, %f2
 235         fxor            %f26, %f4, %f0
 236         fxor            %f24, %f2, %f2
 237
 238         bnz,pn          %icc, 2f
 239         nop
 240
 241         std             %f0, [$out + 0]
 242         retl
 243         std             %f2, [$out + 8]
 244
 245 2:      alignaddrl      $out, %g0, $out
 246         mov             0xff, $mask
 247         srl             $mask, $tmp, $mask
 248
 249         faligndata      %f0, %f0, %f4
 250         faligndata      %f0, %f2, %f6
 251         faligndata      %f2, %f2, %f8
 252
 253         stda            %f4, [$out + $mask]0xc0 ! partial store
 254         std             %f6, [$out + 8]
 255         add             $out, 16, $out
 256         orn             %g0, $mask, $mask
 257         retl
 258         stda            %f8, [$out + $mask]0xc0 ! partial store
 259 .type   cmll_t4_decrypt,#function
 260 .size   cmll_t4_decrypt,.-cmll_t4_decrypt
 261 ___
 262 }
 263
 264 ######################################################################
 265 # key setup subroutines
 266 #
 267 {
 268 sub ROTL128 {
 269   my $rot = shift;
 270
 271         "srlx   %o4, 64-$rot, %g4\n\t".
 272         "sllx   %o4, $rot, %o4\n\t".
 273         "srlx   %o5, 64-$rot, %g5\n\t".
 274         "sllx   %o5, $rot, %o5\n\t".
 275         "or     %o4, %g5, %o4\n\t".
 276         "or     %o5, %g4, %o5";
 277 }
 278
 279 my ($inp,$bits,$out,$tmp)=map("%o$_",(0..5));
 280 $code.=<<___;
 281 .globl  cmll_t4_set_key
 282 .align  32
 283 cmll_t4_set_key:
 284         and             $inp, 7, $tmp
 285         alignaddr       $inp, %g0, $inp
 286         cmp             $bits, 192
 287         ldd             [$inp + 0], %f0
 288         bl,pt           %icc,.L128
 289         ldd             [$inp + 8], %f2
 290
 291         be,pt           %icc,.L192
 292         ldd             [$inp + 16], %f4
 293
 294         brz,pt          $tmp, .L256aligned
 295         ldd             [$inp + 24], %f6
 296
 297         ldd             [$inp + 32], %f8
 298         faligndata      %f0, %f2, %f0
 299         faligndata      %f2, %f4, %f2
 300         faligndata      %f4, %f6, %f4
 301         b               .L256aligned
 302         faligndata      %f6, %f8, %f6
 303
 304 .align  16
 305 .L192:
 306         brz,a,pt        $tmp, .L256aligned
 307         fnot2           %f4, %f6
 308
 309         ldd             [$inp + 24], %f6
 310         nop
 311         faligndata      %f0, %f2, %f0
 312         faligndata      %f2, %f4, %f2
 313         faligndata      %f4, %f6, %f4
 314         fnot2           %f4, %f6
 315
 316 .L256aligned:
 317         std             %f0, [$out + 0]         ! k[0, 1]
 318         fsrc2           %f0, %f28
 319         std             %f2, [$out + 8]         ! k[2, 3]
 320         fsrc2           %f2, %f30
 321         fxor            %f4, %f0, %f0
 322         b               .L128key
 323         fxor            %f6, %f2, %f2
 324
 325 .align  16
 326 .L128:
 327         brz,pt          $tmp, .L128aligned
 328         nop
 329
 330         ldd             [$inp + 16], %f4
 331         nop
 332         faligndata      %f0, %f2, %f0
 333         faligndata      %f2, %f4, %f2
 334
 335 .L128aligned:
 336         std             %f0, [$out + 0]         ! k[0, 1]
 337         fsrc2           %f0, %f28
 338         std             %f2, [$out + 8]         ! k[2, 3]
 339         fsrc2           %f2, %f30
 340
 341 .L128key:
 342         mov             %o7, %o5
 343 1:      call            .+8
 344         add             %o7, SIGMA-1b, %o4
 345         mov             %o5, %o7
 346
 347         ldd             [%o4 + 0], %f16
 348         ldd             [%o4 + 8], %f18
 349         ldd             [%o4 + 16], %f20
 350         ldd             [%o4 + 24], %f22
 351
 352         camellia_f      %f16, %f2, %f0, %f2
 353         camellia_f      %f18, %f0, %f2, %f0
 354         fxor            %f28, %f0, %f0
 355         fxor            %f30, %f2, %f2
 356         camellia_f      %f20, %f2, %f0, %f2
 357         camellia_f      %f22, %f0, %f2, %f0
 358
 359         bge,pn          %icc, .L256key
 360         nop
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 363
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 369         `&ROTL128(15)`
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 383
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 408
 409 .align  16
 410 .L256key:
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 413
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 421
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 466         stx     %o4, [$out + 0xe0]      ! k[56, 57]
 467         stx     %o5, [$out + 0xe8]      ! k[58, 59]
 468
 469         movdtox %f28, %o4               ! k[ 0,  1]
 470         movdtox %f30, %o5               ! k[ 2,  3]
 471         `&ROTL128(45)`
 472         stx     %o4, [$out + 0x60]      ! k[24, 25]
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 478         stx     %o4, [$out + 0xb0]      ! k[44, 45]
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 480         `&ROTL128(34)`
 481         stx     %o4, [$out + 0xf0]      ! k[60, 61]
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 483
 484         mov             4, $tmp
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 486         retl
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 490 .align  32
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 495 .type   SIGMA,#object
 496 .size   SIGMA,.-SIGMA
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 498 ___
 499 }
 500
 501 {{{
 502 my ($inp,$out,$len,$key,$ivec,$enc)=map("%i$_",(0..5));
 503 my ($ileft,$iright,$ooff,$omask,$ivoff)=map("%l$_",(1..7));
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 510 ___
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 512     $code.=<<___;
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 514 ___
 515 }
 516 $code.=<<___;
 517         retl
 518         nop
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 523 .align  32
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 528         add             $key, 64, $key
 529 _cmll128_load_deckey:
 530         ldd             [$key + 0], %f60
 531         ldd             [$key + 8], %f62
 532 .Load_deckey:
 533 ___
 534 for ($i=2; $i<24;$i++) {                        # load key schedule
 535     $code.=<<___;
 536         ldd             [$key + `8*$i`], %f`62-2*$i`
 537 ___
 538 }
 539 $code.=<<___;
 540         ldx             [$key + 192], %g4
 541         retl
 542         ldx             [$key + 200], %g5
 543 .type   _cmll256_load_deckey,#function
 544 .size   _cmll256_load_deckey,.-_cmll256_load_deckey
 545
 546 .align  32
 547 _cmll128_encrypt_1x:
 548 ___
 549 for ($i=0; $i<3; $i++) {
 550     $code.=<<___;
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 552         camellia_f      %f`16+16*$i+2`, %f0, %f2, %f0
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 555 ___
 556 $code.=<<___ if ($i<2);
 557         camellia_f      %f`16+16*$i+8`, %f2, %f0, %f2
 558         camellia_f      %f`16+16*$i+10`, %f0, %f2, %f0
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 561 ___
 562 }
 563 $code.=<<___;
 564         camellia_f      %f56, %f2, %f0, %f4
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 569 .type   _cmll128_encrypt_1x,#function
 570 .size   _cmll128_encrypt_1x,.-_cmll128_encrypt_1x
 571 _cmll128_decrypt_1x=_cmll128_encrypt_1x
 572
 573 .align  32
 574 _cmll128_encrypt_2x:
 575 ___
 576 for ($i=0; $i<3; $i++) {
 577     $code.=<<___;
 578         camellia_f      %f`16+16*$i+0`, %f2, %f0, %f2
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 586 ___
 587 $code.=<<___ if ($i<2);
 588         camellia_f      %f`16+16*$i+8`, %f2, %f0, %f2
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 596 ___
 597 }
 598 $code.=<<___;
 599         camellia_f      %f56, %f2, %f0, %f8
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 608 .type   _cmll128_encrypt_2x,#function
 609 .size   _cmll128_encrypt_2x,.-_cmll128_encrypt_2x
 610 _cmll128_decrypt_2x=_cmll128_encrypt_2x
 611
 612 .align  32
 613 _cmll256_encrypt_1x:
 614         camellia_f      %f16, %f2, %f0, %f2
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 620         ldd             [$key + 224], %f20
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 629         ldd             [$key + 264], %f30
 630 ___
 631 for ($i=1; $i<3; $i++) {
 632     $code.=<<___;
 633         camellia_f      %f`16+16*$i+0`, %f2, %f0, %f2
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 641 ___
 642 }
 643 $code.=<<___;
 644         camellia_f      %f16, %f2, %f0, %f2
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 663
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 690 ___
 691 for ($i=1; $i<3; $i++) {
 692     $code.=<<___;
 693         camellia_f      %f`16+16*$i+0`, %f2, %f0, %f2
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 709 ___
 710 }
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 758 ___
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 760     $code.=<<___;
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 769 ___
 770 }
 771 $code.=<<___;
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 792 .align  32
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 818 ___
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 820     $code.=<<___;
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 837 ___
 838 }
 839 $code.=<<___;
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 866 .size   _cmll256_decrypt_2x,.-_cmll256_decrypt_2x
 867 ___
 868
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 878 }
 879 }}}
 880
 881 if (!$::evp) {
 882 $code.=<<___;
 883 .global Camellia_encrypt
 884 Camellia_encrypt=cmll_t4_encrypt
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 886 Camellia_decrypt=cmll_t4_decrypt
 887 .global Camellia_set_key
 888 .align  32
 889 Camellia_set_key:
 890         andcc           %o2, 7, %g0             ! double-check alignment
 891         bnz,a,pn        %icc, 1f
 892         mov             -1, %o0
 893         brz,a,pn        %o0, 1f
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 897         andncc          %o1, 0x1c0, %g0
 898         bnz,a,pn        %icc, 1f
 899         mov             -2, %o0
 900         cmp             %o1, 128
 901         bl,a,pn         %icc, 1f
 902         mov             -2, %o0
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 904         nop
 905 1:      retl
 906         nop
 907 .type   Camellia_set_key,#function
 908 .size   Camellia_set_key,.-Camellia_set_key
 909 ___
 910
 911 my ($inp,$out,$len,$key,$ivec,$enc)=map("%o$_",(0..5));
 912
 913 $code.=<<___;
 914 .globl  Camellia_cbc_encrypt
 915 .align  32
 916 Camellia_cbc_encrypt:
 917         ld              [$key + 272], %g1
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 920         cmp             %g1, 3
 921
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 931         nop
 932 .type   Camellia_cbc_encrypt,#function
 933 .size   Camellia_cbc_encrypt,.-Camellia_cbc_encrypt
 934 ___
 935 }
 936
 937 &emit_assembler();
 938
 939 close STDOUT;