crypto/sha/asm/sha1-armv4-large.pl

   1 #!/usr/bin/env perl
   2
   3 # ====================================================================
   4 # Written by Andy Polyakov <appro@fy.chalmers.se> 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 # sha1_block procedure for ARMv4.
  11 #
  12 # January 2007.
  13
  14 # Size/performance trade-off
  15 # ====================================================================
  16 # impl          size in bytes   comp cycles[*]  measured performance
  17 # ====================================================================
  18 # thumb         304             3212            4420
  19 # armv4-small   392/+29%        1958/+64%       2250/+96%
  20 # armv4-compact 740/+89%        1552/+26%       1840/+22%
  21 # armv4-large   1420/+92%       1307/+19%       1500/+23%
  22 # full unroll   ~5100/+260%     ~1260/+4%       ~1500/+0%
  23 # ====================================================================
  24 # thumb         = same as 'small' but in Thumb instructions[**] and
  25 #                 with recurring code in two private functions;
  26 # small         = detached Xload/update, loops are folded;
  27 # compact       = detached Xload/update, 5x unroll;
  28 # large         = interleaved Xload/update, 5x unroll;
  29 # full unroll   = interleaved Xload/update, full unroll, estimated[!];
  30 #
  31 # [*]   Manually counted instructions in "grand" loop body. Measured
  32 #       performance is affected by prologue and epilogue overhead,
  33 #       i-cache availability, branch penalties, etc.
  34 # [**]  While each Thumb instruction is twice smaller, they are not as
  35 #       diverse as ARM ones: e.g., there are only two arithmetic
  36 #       instructions with 3 arguments, no [fixed] rotate, addressing
  37 #       modes are limited. As result it takes more instructions to do
  38 #       the same job in Thumb, therefore the code is never twice as
  39 #       small and always slower.
  40
  41 $output=shift;
  42 open STDOUT,">$output";
  43
  44 $ctx="r0";
  45 $inp="r1";
  46 $len="r2";
  47 $a="r3";
  48 $b="r4";
  49 $c="r5";
  50 $d="r6";
  51 $e="r7";
  52 $K="r8";
  53 $t0="r10";
  54 $t1="r11";
  55 $t2="r12";
  56 $Xi="r14";
  57 @V=($a,$b,$c,$d,$e);
  58
  59 # One can optimize this for aligned access on big-endian architecture,
  60 # but code's endian neutrality makes it too pretty:-)
  61 sub Xload {
  62 my ($a,$b,$c,$d,$e)=@_;
  63 $code.=<<___;
  64         ldrb    $t0,[$inp],#4
  65         ldrb    $t1,[$inp,#-3]
  66         ldrb    $t2,[$inp,#-2]
  67         add     $e,$K,$e,ror#2                  @ E+=K_00_19
  68         orr     $t0,$t1,$t0,lsl#8
  69         ldrb    $t1,[$inp,#-1]
  70         orr     $t0,$t2,$t0,lsl#8
  71         add     $e,$e,$a,ror#27                 @ E+=ROR(A,27)
  72         orr     $t0,$t1,$t0,lsl#8
  73         add     $e,$e,$t0                       @ E+=X[i]
  74         eor     $t1,$c,$d                       @ F_xx_xx
  75         str     $t0,[$Xi,#-4]!
  76 ___
  77 }
  78 sub Xupdate {
  79 my ($a,$b,$c,$d,$e,$flag)=@_;
  80 $code.=<<___;
  81         ldr     $t0,[$Xi,#15*4]
  82         ldr     $t1,[$Xi,#13*4]
  83         ldr     $t2,[$Xi,#7*4]
  84         add     $e,$K,$e,ror#2                  @ E+=K_xx_xx
  85         eor     $t0,$t0,$t1
  86         ldr     $t1,[$Xi,#2*4]
  87         add     $e,$e,$a,ror#27                 @ E+=ROR(A,27)
  88         eor     $t0,$t0,$t2
  89         eor     $t0,$t0,$t1
  90 ___
  91 $code.=<<___ if (!defined($flag));
  92         eor     $t1,$c,$d                       @ F_xx_xx, but not in 40_59
  93 ___
  94 $code.=<<___;
  95         mov     $t0,$t0,ror#31
  96         add     $e,$e,$t0                       @ E+=X[i]
  97         str     $t0,[$Xi,#-4]!
  98 ___
  99 }
 100
 101 sub BODY_00_15 {
 102 my ($a,$b,$c,$d,$e)=@_;
 103         &Xload(@_);
 104 $code.=<<___;
 105         and     $t1,$b,$t1,ror#2
 106         eor     $t1,$t1,$d,ror#2                @ F_00_19(B,C,D)
 107         add     $e,$e,$t1                       @ E+=F_00_19(B,C,D)
 108 ___
 109 }
 110
 111 sub BODY_16_19 {
 112 my ($a,$b,$c,$d,$e)=@_;
 113         &Xupdate(@_);
 114 $code.=<<___;
 115         and     $t1,$b,$t1,ror#2
 116         eor     $t1,$t1,$d,ror#2                @ F_00_19(B,C,D)
 117         add     $e,$e,$t1                       @ E+=F_00_19(B,C,D)
 118 ___
 119 }
 120
 121 sub BODY_20_39 {
 122 my ($a,$b,$c,$d,$e)=@_;
 123         &Xupdate(@_);
 124 $code.=<<___;
 125         eor     $t1,$b,$t1,ror#2                @ F_20_39(B,C,D)
 126         add     $e,$e,$t1                       @ E+=F_20_39(B,C,D)
 127 ___
 128 }
 129
 130 sub BODY_40_59 {
 131 my ($a,$b,$c,$d,$e)=@_;
 132         &Xupdate(@_,1);
 133 $code.=<<___;
 134         and     $t1,$b,$c,ror#2
 135         orr     $t2,$b,$c,ror#2
 136         and     $t2,$t2,$d,ror#2
 137         orr     $t1,$t1,$t2                     @ F_40_59(B,C,D)
 138         add     $e,$e,$t1                       @ E+=F_40_59(B,C,D)
 139 ___
 140 }
 141
 142 $code=<<___;
 143 .text
 144
 145 .global sha1_block_data_order
 146 .type   sha1_block_data_order,%function
 147
 148 .align  2
 149 sha1_block_data_order:
 150         stmdb   sp!,{r4-r12,lr}
 151         add     $len,$inp,$len,lsl#6    @ $len to point at the end of $inp
 152         ldmia   $ctx,{$a,$b,$c,$d,$e}
 153 .Lloop:
 154         ldr     $K,.LK_00_19
 155         mov     $Xi,sp
 156         sub     sp,sp,#15*4
 157         mov     $c,$c,ror#30
 158         mov     $d,$d,ror#30
 159         mov     $e,$e,ror#30            @ [6]
 160 .L_00_15:
 161 ___
 162 for($i=0;$i<5;$i++) {
 163         &BODY_00_15(@V);        unshift(@V,pop(@V));
 164 }
 165 $code.=<<___;
 166         teq     $Xi,sp
 167         bne     .L_00_15                @ [((11+4)*5+2)*3]
 168 ___
 169         &BODY_00_15(@V);        unshift(@V,pop(@V));
 170         &BODY_16_19(@V);        unshift(@V,pop(@V));
 171         &BODY_16_19(@V);        unshift(@V,pop(@V));
 172         &BODY_16_19(@V);        unshift(@V,pop(@V));
 173         &BODY_16_19(@V);        unshift(@V,pop(@V));
 174 $code.=<<___;
 175
 176         ldr     $K,.LK_20_39            @ [+15+16*4]
 177         sub     sp,sp,#25*4
 178         cmn     sp,#0                   @ [+3], clear carry to denote 20_39
 179 .L_20_39_or_60_79:
 180 ___
 181 for($i=0;$i<5;$i++) {
 182         &BODY_20_39(@V);        unshift(@V,pop(@V));
 183 }
 184 $code.=<<___;
 185         teq     $Xi,sp                  @ preserve carry
 186         bne     .L_20_39_or_60_79       @ [+((12+3)*5+2)*4]
 187         bcs     .L_done                 @ [+((12+3)*5+2)*4], spare 300 bytes
 188
 189         ldr     $K,.LK_40_59
 190         sub     sp,sp,#20*4             @ [+2]
 191 .L_40_59:
 192 ___
 193 for($i=0;$i<5;$i++) {
 194         &BODY_40_59(@V);        unshift(@V,pop(@V));
 195 }
 196 $code.=<<___;
 197         teq     $Xi,sp
 198         bne     .L_40_59                @ [+((12+5)*5+2)*4]
 199
 200         ldr     $K,.LK_60_79
 201         sub     sp,sp,#20*4
 202         cmp     sp,#0                   @ set carry to denote 60_79
 203         b       .L_20_39_or_60_79       @ [+4], spare 300 bytes
 204 .L_done:
 205         add     sp,sp,#80*4             @ "deallocate" stack frame
 206         ldmia   $ctx,{$K,$t0,$t1,$t2,$Xi}
 207         add     $a,$K,$a
 208         add     $b,$t0,$b
 209         add     $c,$t1,$c,ror#2
 210         add     $d,$t2,$d,ror#2
 211         add     $e,$Xi,$e,ror#2
 212         stmia   $ctx,{$a,$b,$c,$d,$e}
 213         teq     $inp,$len
 214         bne     .Lloop                  @ [+18], total 1307
 215
 216         ldmia   sp!,{r4-r12,lr}
 217         tst     lr,#1
 218         moveq   pc,lr                   @ be binary compatible with V4, yet
 219         bx      lr                      @ interoperable with Thumb ISA:-)
 220 .align  2
 221 .LK_00_19:      .word   0x5a827999
 222 .LK_20_39:      .word   0x6ed9eba1
 223 .LK_40_59:      .word   0x8f1bbcdc
 224 .LK_60_79:      .word   0xca62c1d6
 225 .size   sha1_block_data_order,.-sha1_block_data_order
 226 .asciz  "SHA1 block transform for ARMv4, CRYPTOGAMS by <appro\@openssl.org>"
 227 ___
 228
 229 print $code;
 230 close STDOUT; # enforce flush