crypto/ec/curve448/word.h

   1 /*
   2  * Copyright 2017-2018 The OpenSSL Project Authors. All Rights Reserved.
   3  * Copyright 2014 Cryptography Research, Inc.
   4  *
   5  * Licensed under the OpenSSL license (the "License").  You may not use
   6  * this file except in compliance with the License.  You can obtain a copy
   7  * in the file LICENSE in the source distribution or at
   8  * https://www.openssl.org/source/license.html
   9  *
  10  * Originally written by Mike Hamburg
  11  */
  12
  13 #ifndef __WORD_H__
  14 # define __WORD_H__
  15
  16 # include <string.h>
  17
  18 # include <assert.h>
  19 # include <openssl/e_os2.h>
  20 # include "arch_intrinsics.h"
  21
  22 # include "curve448utils.h"
  23 # include <stdlib.h>
  24
  25 # if defined(__ARM_NEON__)
  26 #  include <arm_neon.h>
  27 # elif defined(__SSE2__)
  28 #  if !defined(__GNUC__) || defined(__clang__) || __GNUC__ >= 5 \
  29       || (__GNUC__==4 && __GNUC_MINOR__ >= 4)
  30 #   include <immintrin.h>
  31 #  else
  32 #   include <emmintrin.h>
  33 #  endif
  34 # endif
  35
  36 # if (ARCH_WORD_BITS == 64)
  37 typedef uint64_t word_t, mask_t;
  38 typedef __uint128_t dword_t;
  39 typedef int32_t hsword_t;
  40 typedef int64_t sword_t;
  41 typedef __int128_t dsword_t;
  42 # elif (ARCH_WORD_BITS == 32)
  43 typedef uint32_t word_t, mask_t;
  44 typedef uint64_t dword_t;
  45 typedef int16_t hsword_t;
  46 typedef int32_t sword_t;
  47 typedef int64_t dsword_t;
  48 # else
  49 #  error "For now, we only support 32- and 64-bit architectures."
  50 # endif
  51
  52 /*
  53  * Scalar limbs are keyed off of the API word size instead of the arch word
  54  * size.
  55  */
  56 # if C448_WORD_BITS == 64
  57 #  define SC_LIMB(x) (x)
  58 # elif C448_WORD_BITS == 32
  59 #  define SC_LIMB(x) ((uint32_t)x),(x>>32)
  60 # else
  61 #  error "For now we only support 32- and 64-bit architectures."
  62 # endif
  63
  64 # ifdef __ARM_NEON__
  65 typedef uint32x4_t vecmask_t;
  66 # elif defined(__clang__)
  67 typedef uint64_t uint64x2_t __attribute__ ((ext_vector_type(2)));
  68 typedef int64_t int64x2_t __attribute__ ((ext_vector_type(2)));
  69 typedef uint64_t uint64x4_t __attribute__ ((ext_vector_type(4)));
  70 typedef int64_t int64x4_t __attribute__ ((ext_vector_type(4)));
  71 typedef uint32_t uint32x4_t __attribute__ ((ext_vector_type(4)));
  72 typedef int32_t int32x4_t __attribute__ ((ext_vector_type(4)));
  73 typedef uint32_t uint32x2_t __attribute__ ((ext_vector_type(2)));
  74 typedef int32_t int32x2_t __attribute__ ((ext_vector_type(2)));
  75 typedef uint32_t uint32x8_t __attribute__ ((ext_vector_type(8)));
  76 typedef int32_t int32x8_t __attribute__ ((ext_vector_type(8)));
  77 typedef word_t vecmask_t __attribute__ ((ext_vector_type(4)));
  78 # elif defined(__GNUC__) \
  79        && (__GNUC__ >= 4 || (__GNUC__== 3 && __GNUC_MINOR__ >= 1))
  80 typedef uint64_t uint64x2_t __attribute__ ((vector_size(16)));
  81 typedef int64_t int64x2_t __attribute__ ((vector_size(16)));
  82 typedef uint64_t uint64x4_t __attribute__ ((vector_size(32)));
  83 typedef int64_t int64x4_t __attribute__ ((vector_size(32)));
  84 typedef uint32_t uint32x4_t __attribute__ ((vector_size(16)));
  85 typedef int32_t int32x4_t __attribute__ ((vector_size(16)));
  86 typedef uint32_t uint32x2_t __attribute__ ((vector_size(8)));
  87 typedef int32_t int32x2_t __attribute__ ((vector_size(8)));
  88 typedef uint32_t uint32x8_t __attribute__ ((vector_size(32)));
  89 typedef int32_t int32x8_t __attribute__ ((vector_size(32)));
  90 typedef word_t vecmask_t __attribute__ ((vector_size(32)));
  91 # endif
  92
  93 # if defined(__AVX2__)
  94 #  define VECTOR_ALIGNED __attribute__((aligned(32)))
  95 typedef uint64x4_t uint64xn_t;
  96 typedef uint32x8_t uint32xn_t;
  97 # elif defined(__SSE2__)
  98 #  define VECTOR_ALIGNED __attribute__((aligned(16)))
  99 typedef uint64x2_t uint64xn_t;
 100 typedef uint32x4_t uint32xn_t;
 101 # elif defined(__ARM_NEON__)
 102 #  define VECTOR_ALIGNED __attribute__((aligned(16)))
 103 typedef uint64x2_t uint64xn_t;
 104 typedef uint32x4_t uint32xn_t;
 105 # elif !defined(_MSC_VER) \
 106        && (defined(_WIN64) || defined(__amd64__) || defined(__X86_64__) \
 107            || defined(__aarch64__))
 108 #  define VECTOR_ALIGNED __attribute__((aligned(8)))
 109 typedef uint32_t uint32xn_t;
 110 # else
 111 #  ifdef __GNUC__
 112 #   define VECTOR_ALIGNED __attribute__((aligned(4)))
 113 #  else
 114 /*
 115  * This shouldn't be a problem because a big_register_t isn't actually a vector
 116  * type anyway in this case.
 117  */
 118 #   define VECTOR_ALIGNED
 119 #  endif
 120 typedef uint64_t uint64xn_t;
 121 typedef uint32_t uint32xn_t;
 122 # endif
 123
 124
 125 /* PERF: vectorize vs unroll */
 126 # ifdef __clang__
 127 #  if 100*__clang_major__ + __clang_minor__ > 305
 128 #   define UNROLL _Pragma("clang loop unroll(full)")
 129 #  endif
 130 # endif
 131
 132 # ifndef UNROLL
 133 #  define UNROLL
 134 # endif
 135
 136 /*
 137  * The plan on booleans: The external interface uses c448_bool_t, but this
 138  * might be a different size than our particular arch's word_t (and thus
 139  * mask_t).  Also, the caller isn't guaranteed to pass it as nonzero.  So
 140  * bool_to_mask converts word sizes and checks nonzero. On the flip side,
 141  * mask_t is always -1 or 0, but it might be a different size than
 142  * c448_bool_t. On the third hand, we have success vs boolean types, but
 143  * that's handled in common.h: it converts between c448_bool_t and
 144  * c448_error_t.
 145  */
 146 static ossl_inline c448_bool_t mask_to_bool(mask_t m)
 147 {
 148     return (c448_sword_t)(sword_t)m;
 149 }
 150
 151 static ossl_inline mask_t bool_to_mask(c448_bool_t m)
 152 {
 153     /* On most arches this will be optimized to a simple cast. */
 154     mask_t ret = 0;
 155     unsigned int i;
 156     unsigned int limit = sizeof(c448_bool_t) / sizeof(mask_t);
 157
 158     if (limit < 1)
 159         limit = 1;
 160     for (i = 0; i < limit; i++)
 161         ret |= ~word_is_zero(m >> (i * 8 * sizeof(word_t)));
 162
 163     return ret;
 164 }
 165
 166 static ossl_inline void ignore_result(c448_bool_t boo)
 167 {
 168     (void)boo;
 169 }
 170
 171 #endif                          /* __WORD_H__ */