4330eddb1718c5e162612f904b89a91bc2d9b8d0
[openssl.git] / crypto / md5 / asm / md5-x86_64.pl
1 #!/usr/bin/perl -w
2 #
3 # MD5 optimized for AMD64.
4 #
5 # Author: Marc Bevand <bevand_m (at) epita.fr>
6 # Licence: I hereby disclaim the copyright on this code and place it
7 # in the public domain.
8 #
9
10 use strict;
11
12 my $code;
13
14 # round1_step() does:
15 #   dst = x + ((dst + F(x,y,z) + X[k] + T_i) <<< s)
16 #   %r10d = X[k_next]
17 #   %r11d = z' (copy of z for the next step)
18 # Each round1_step() takes about 5.3 clocks (9 instructions, 1.7 IPC)
19 sub round1_step
20 {
21     my ($pos, $dst, $x, $y, $z, $k_next, $T_i, $s) = @_;
22     $code .= " mov      0*4(%rsi),      %r10d           /* (NEXT STEP) X[0] */\n" if ($pos == -1);
23     $code .= " mov      %edx,           %r11d           /* (NEXT STEP) z' = %edx */\n" if ($pos == -1);
24     $code .= <<EOF;
25         xor     $y,             %r11d           /* y ^ ... */
26         lea     $T_i($dst,%r10d),$dst           /* Const + dst + ... */
27         and     $x,             %r11d           /* x & ... */
28         xor     $z,             %r11d           /* z ^ ... */
29         mov     $k_next*4(%rsi),%r10d           /* (NEXT STEP) X[$k_next] */
30         add     %r11d,          $dst            /* dst += ... */
31         rol     \$$s,           $dst            /* dst <<< s */
32         mov     $y,             %r11d           /* (NEXT STEP) z' = $y */
33         add     $x,             $dst            /* dst += x */
34 EOF
35 }
36
37 # round2_step() does:
38 #   dst = x + ((dst + G(x,y,z) + X[k] + T_i) <<< s)
39 #   %r10d = X[k_next]
40 #   %r11d = z' (copy of z for the next step)
41 #   %r12d = z' (copy of z for the next step)
42 # Each round2_step() takes about 5.4 clocks (11 instructions, 2.0 IPC)
43 sub round2_step
44 {
45     my ($pos, $dst, $x, $y, $z, $k_next, $T_i, $s) = @_;
46     $code .= " mov      1*4(%rsi),      %r10d           /* (NEXT STEP) X[1] */\n" if ($pos == -1);
47     $code .= " mov      %edx,           %r11d           /* (NEXT STEP) z' = %edx */\n" if ($pos == -1);
48     $code .= " mov      %edx,           %r12d           /* (NEXT STEP) z' = %edx */\n" if ($pos == -1);
49     $code .= <<EOF;
50         not     %r11d                           /* not z */
51         lea     $T_i($dst,%r10d),$dst           /* Const + dst + ... */
52         and     $x,             %r12d           /* x & z */
53         and     $y,             %r11d           /* y & (not z) */
54         mov     $k_next*4(%rsi),%r10d           /* (NEXT STEP) X[$k_next] */
55         or      %r11d,          %r12d           /* (y & (not z)) | (x & z) */
56         mov     $y,             %r11d           /* (NEXT STEP) z' = $y */
57         add     %r12d,          $dst            /* dst += ... */
58         mov     $y,             %r12d           /* (NEXT STEP) z' = $y */
59         rol     \$$s,           $dst            /* dst <<< s */
60         add     $x,             $dst            /* dst += x */
61 EOF
62 }
63
64 # round3_step() does:
65 #   dst = x + ((dst + H(x,y,z) + X[k] + T_i) <<< s)
66 #   %r10d = X[k_next]
67 #   %r11d = y' (copy of y for the next step)
68 # Each round3_step() takes about 4.2 clocks (8 instructions, 1.9 IPC)
69 sub round3_step
70 {
71     my ($pos, $dst, $x, $y, $z, $k_next, $T_i, $s) = @_;
72     $code .= " mov      5*4(%rsi),      %r10d           /* (NEXT STEP) X[5] */\n" if ($pos == -1);
73     $code .= " mov      %ecx,           %r11d           /* (NEXT STEP) y' = %ecx */\n" if ($pos == -1);
74     $code .= <<EOF;
75         lea     $T_i($dst,%r10d),$dst           /* Const + dst + ... */
76         mov     $k_next*4(%rsi),%r10d           /* (NEXT STEP) X[$k_next] */
77         xor     $z,             %r11d           /* z ^ ... */
78         xor     $x,             %r11d           /* x ^ ... */
79         add     %r11d,          $dst            /* dst += ... */
80         rol     \$$s,           $dst            /* dst <<< s */
81         mov     $x,             %r11d           /* (NEXT STEP) y' = $x */
82         add     $x,             $dst            /* dst += x */
83 EOF
84 }
85
86 # round4_step() does:
87 #   dst = x + ((dst + I(x,y,z) + X[k] + T_i) <<< s)
88 #   %r10d = X[k_next]
89 #   %r11d = not z' (copy of not z for the next step)
90 # Each round4_step() takes about 5.2 clocks (9 instructions, 1.7 IPC)
91 sub round4_step
92 {
93     my ($pos, $dst, $x, $y, $z, $k_next, $T_i, $s) = @_;
94     $code .= " mov      0*4(%rsi),      %r10d           /* (NEXT STEP) X[0] */\n" if ($pos == -1);
95     $code .= " mov      \$0xffffffff,   %r11d\n" if ($pos == -1);
96     $code .= " xor      %edx,           %r11d           /* (NEXT STEP) not z' = not %edx*/\n"
97     if ($pos == -1);
98     $code .= <<EOF;
99         lea     $T_i($dst,%r10d),$dst           /* Const + dst + ... */
100         or      $x,             %r11d           /* x | ... */
101         xor     $y,             %r11d           /* y ^ ... */
102         add     %r11d,          $dst            /* dst += ... */
103         mov     $k_next*4(%rsi),%r10d           /* (NEXT STEP) X[$k_next] */
104         mov     \$0xffffffff,   %r11d
105         rol     \$$s,           $dst            /* dst <<< s */
106         xor     $y,             %r11d           /* (NEXT STEP) not z' = not $y */
107         add     $x,             $dst            /* dst += x */
108 EOF
109 }
110
111 my $output = shift;
112 open STDOUT,"| $^X ../perlasm/x86_64-xlate.pl $output";
113
114 $code .= <<EOF;
115 .text
116 .align 16
117
118 .globl md5_block_asm_data_order
119 .type md5_block_asm_data_order,\@function,3
120 md5_block_asm_data_order:
121         push    %rbp
122         push    %rbx
123         push    %r12
124         push    %r14
125         push    %r15
126
127         # rdi = arg #1 (ctx, MD5_CTX pointer)
128         # rsi = arg #2 (ptr, data pointer)
129         # rdx = arg #3 (nbr, number of 16-word blocks to process)
130         mov     %rdi,           %rbp    # rbp = ctx
131         shl     \$6,            %rdx    # rdx = nbr in bytes
132         lea     (%rsi,%rdx),    %rdi    # rdi = end
133         mov     0*4(%rbp),      %eax    # eax = ctx->A
134         mov     1*4(%rbp),      %ebx    # ebx = ctx->B
135         mov     2*4(%rbp),      %ecx    # ecx = ctx->C
136         mov     3*4(%rbp),      %edx    # edx = ctx->D
137         # end is 'rdi'
138         # ptr is 'rsi'
139         # A is 'eax'
140         # B is 'ebx'
141         # C is 'ecx'
142         # D is 'edx'
143
144         cmp     %rdi,           %rsi            # cmp end with ptr
145         je      .Lend                           # jmp if ptr == end
146
147         # BEGIN of loop over 16-word blocks
148 .Lloop: # save old values of A, B, C, D
149         mov     %eax,           %r8d
150         mov     %ebx,           %r9d
151         mov     %ecx,           %r14d
152         mov     %edx,           %r15d
153 EOF
154 round1_step(-1,'%eax','%ebx','%ecx','%edx', '1','0xd76aa478', '7');
155 round1_step( 0,'%edx','%eax','%ebx','%ecx', '2','0xe8c7b756','12');
156 round1_step( 0,'%ecx','%edx','%eax','%ebx', '3','0x242070db','17');
157 round1_step( 0,'%ebx','%ecx','%edx','%eax', '4','0xc1bdceee','22');
158 round1_step( 0,'%eax','%ebx','%ecx','%edx', '5','0xf57c0faf', '7');
159 round1_step( 0,'%edx','%eax','%ebx','%ecx', '6','0x4787c62a','12');
160 round1_step( 0,'%ecx','%edx','%eax','%ebx', '7','0xa8304613','17');
161 round1_step( 0,'%ebx','%ecx','%edx','%eax', '8','0xfd469501','22');
162 round1_step( 0,'%eax','%ebx','%ecx','%edx', '9','0x698098d8', '7');
163 round1_step( 0,'%edx','%eax','%ebx','%ecx','10','0x8b44f7af','12');
164 round1_step( 0,'%ecx','%edx','%eax','%ebx','11','0xffff5bb1','17');
165 round1_step( 0,'%ebx','%ecx','%edx','%eax','12','0x895cd7be','22');
166 round1_step( 0,'%eax','%ebx','%ecx','%edx','13','0x6b901122', '7');
167 round1_step( 0,'%edx','%eax','%ebx','%ecx','14','0xfd987193','12');
168 round1_step( 0,'%ecx','%edx','%eax','%ebx','15','0xa679438e','17');
169 round1_step( 1,'%ebx','%ecx','%edx','%eax', '0','0x49b40821','22');
170
171 round2_step(-1,'%eax','%ebx','%ecx','%edx', '6','0xf61e2562', '5');
172 round2_step( 0,'%edx','%eax','%ebx','%ecx','11','0xc040b340', '9');
173 round2_step( 0,'%ecx','%edx','%eax','%ebx', '0','0x265e5a51','14');
174 round2_step( 0,'%ebx','%ecx','%edx','%eax', '5','0xe9b6c7aa','20');
175 round2_step( 0,'%eax','%ebx','%ecx','%edx','10','0xd62f105d', '5');
176 round2_step( 0,'%edx','%eax','%ebx','%ecx','15', '0x2441453', '9');
177 round2_step( 0,'%ecx','%edx','%eax','%ebx', '4','0xd8a1e681','14');
178 round2_step( 0,'%ebx','%ecx','%edx','%eax', '9','0xe7d3fbc8','20');
179 round2_step( 0,'%eax','%ebx','%ecx','%edx','14','0x21e1cde6', '5');
180 round2_step( 0,'%edx','%eax','%ebx','%ecx', '3','0xc33707d6', '9');
181 round2_step( 0,'%ecx','%edx','%eax','%ebx', '8','0xf4d50d87','14');
182 round2_step( 0,'%ebx','%ecx','%edx','%eax','13','0x455a14ed','20');
183 round2_step( 0,'%eax','%ebx','%ecx','%edx', '2','0xa9e3e905', '5');
184 round2_step( 0,'%edx','%eax','%ebx','%ecx', '7','0xfcefa3f8', '9');
185 round2_step( 0,'%ecx','%edx','%eax','%ebx','12','0x676f02d9','14');
186 round2_step( 1,'%ebx','%ecx','%edx','%eax', '0','0x8d2a4c8a','20');
187
188 round3_step(-1,'%eax','%ebx','%ecx','%edx', '8','0xfffa3942', '4');
189 round3_step( 0,'%edx','%eax','%ebx','%ecx','11','0x8771f681','11');
190 round3_step( 0,'%ecx','%edx','%eax','%ebx','14','0x6d9d6122','16');
191 round3_step( 0,'%ebx','%ecx','%edx','%eax', '1','0xfde5380c','23');
192 round3_step( 0,'%eax','%ebx','%ecx','%edx', '4','0xa4beea44', '4');
193 round3_step( 0,'%edx','%eax','%ebx','%ecx', '7','0x4bdecfa9','11');
194 round3_step( 0,'%ecx','%edx','%eax','%ebx','10','0xf6bb4b60','16');
195 round3_step( 0,'%ebx','%ecx','%edx','%eax','13','0xbebfbc70','23');
196 round3_step( 0,'%eax','%ebx','%ecx','%edx', '0','0x289b7ec6', '4');
197 round3_step( 0,'%edx','%eax','%ebx','%ecx', '3','0xeaa127fa','11');
198 round3_step( 0,'%ecx','%edx','%eax','%ebx', '6','0xd4ef3085','16');
199 round3_step( 0,'%ebx','%ecx','%edx','%eax', '9', '0x4881d05','23');
200 round3_step( 0,'%eax','%ebx','%ecx','%edx','12','0xd9d4d039', '4');
201 round3_step( 0,'%edx','%eax','%ebx','%ecx','15','0xe6db99e5','11');
202 round3_step( 0,'%ecx','%edx','%eax','%ebx', '2','0x1fa27cf8','16');
203 round3_step( 1,'%ebx','%ecx','%edx','%eax', '0','0xc4ac5665','23');
204
205 round4_step(-1,'%eax','%ebx','%ecx','%edx', '7','0xf4292244', '6');
206 round4_step( 0,'%edx','%eax','%ebx','%ecx','14','0x432aff97','10');
207 round4_step( 0,'%ecx','%edx','%eax','%ebx', '5','0xab9423a7','15');
208 round4_step( 0,'%ebx','%ecx','%edx','%eax','12','0xfc93a039','21');
209 round4_step( 0,'%eax','%ebx','%ecx','%edx', '3','0x655b59c3', '6');
210 round4_step( 0,'%edx','%eax','%ebx','%ecx','10','0x8f0ccc92','10');
211 round4_step( 0,'%ecx','%edx','%eax','%ebx', '1','0xffeff47d','15');
212 round4_step( 0,'%ebx','%ecx','%edx','%eax', '8','0x85845dd1','21');
213 round4_step( 0,'%eax','%ebx','%ecx','%edx','15','0x6fa87e4f', '6');
214 round4_step( 0,'%edx','%eax','%ebx','%ecx', '6','0xfe2ce6e0','10');
215 round4_step( 0,'%ecx','%edx','%eax','%ebx','13','0xa3014314','15');
216 round4_step( 0,'%ebx','%ecx','%edx','%eax', '4','0x4e0811a1','21');
217 round4_step( 0,'%eax','%ebx','%ecx','%edx','11','0xf7537e82', '6');
218 round4_step( 0,'%edx','%eax','%ebx','%ecx', '2','0xbd3af235','10');
219 round4_step( 0,'%ecx','%edx','%eax','%ebx', '9','0x2ad7d2bb','15');
220 round4_step( 1,'%ebx','%ecx','%edx','%eax', '0','0xeb86d391','21');
221 $code .= <<EOF;
222         # add old values of A, B, C, D
223         add     %r8d,   %eax
224         add     %r9d,   %ebx
225         add     %r14d,  %ecx
226         add     %r15d,  %edx
227
228         # loop control
229         add     \$64,           %rsi            # ptr += 64
230         cmp     %rdi,           %rsi            # cmp end with ptr
231         jb      .Lloop                          # jmp if ptr < end
232         # END of loop over 16-word blocks
233
234 .Lend:
235         mov     %eax,           0*4(%rbp)       # ctx->A = A
236         mov     %ebx,           1*4(%rbp)       # ctx->B = B
237         mov     %ecx,           2*4(%rbp)       # ctx->C = C
238         mov     %edx,           3*4(%rbp)       # ctx->D = D
239
240         pop     %r15
241         pop     %r14
242         pop     %r12
243         pop     %rbx
244         pop     %rbp
245         ret
246 .size md5_block_asm_data_order,.-md5_block_asm_data_order
247 EOF
248
249 print $code;
250
251 close STDOUT;