9df9af4c9a978b0e10c90f67b38c542f185fe805
[openssl.git] / 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 precedure 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%       2290/+93%
20 # armv4-compact 740/+89%        1552/+26%       1910/+20%
21 # armv4-large   1420/+92%       1307/+19%       1630/+17%
22 # full unroll   ~5100/+260%     ~1260/+4%       ~1600/+2%
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 $ctx="r0";
42 $inp="r1";
43 $len="r2";
44 $a="r3";
45 $b="r4";
46 $c="r5";
47 $d="r6";
48 $e="r7";
49 $K="r8";
50 $t0="r10";
51 $t1="r11";
52 $t2="r12";
53 $Xi="r14";
54 @V=($a,$b,$c,$d,$e);
55
56 # One can optimize this for aligned access on big-endian architecture,
57 # but code's endian neutrality makes it too pretty:-)
58 sub Xload {
59 my ($a,$b,$c,$d,$e)=@_;
60 $code.=<<___;
61         ldrb    $t0,[$inp],#4
62         ldrb    $t1,[$inp,#-3]
63         ldrb    $t2,[$inp,#-2]
64         add     $e,$K,$e,ror#2                  @ E+=K_00_19
65         orr     $t0,$t1,$t0,lsl#8
66         ldrb    $t1,[$inp,#-1]
67         add     $e,$e,$a,ror#27                 @ E+=ROR(A,27)
68         orr     $t0,$t2,$t0,lsl#8
69         orr     $t0,$t1,$t0,lsl#8
70         add     $e,$e,$t0                       @ E+=X[i]
71         str     $t0,[$Xi,#-4]!
72 ___
73 }
74 sub Xupdate {
75 my ($a,$b,$c,$d,$e)=@_;
76 $code.=<<___;
77         ldr     $t0,[$Xi,#15*4]
78         ldr     $t1,[$Xi,#13*4]
79         ldr     $t2,[$Xi,#7*4]
80         add     $e,$K,$e,ror#2                  @ E+=K_xx_xx
81         eor     $t0,$t0,$t1
82         ldr     $t1,[$Xi,#2*4]
83         add     $e,$e,$a,ror#27                 @ E+=ROR(A,27)
84         eor     $t0,$t0,$t2
85         eor     $t0,$t0,$t1
86         mov     $t0,$t0,ror#31
87         add     $e,$e,$t0                       @ E+=X[i]
88         str     $t0,[$Xi,#-4]!
89 ___
90 }
91
92 sub BODY_00_15 {
93 my ($a,$b,$c,$d,$e)=@_;
94         &Xload(@_);
95 $code.=<<___;
96         eor     $t1,$c,$d
97         and     $t1,$b,$t1,ror#2
98         eor     $t1,$t1,$d,ror#2                @ F_00_19(B,C,D)
99         add     $e,$e,$t1                       @ E+=F_00_19(B,C,D)
100 ___
101 }
102
103 sub BODY_16_19 {
104 my ($a,$b,$c,$d,$e)=@_;
105         &Xupdate(@_);
106 $code.=<<___;
107         eor     $t1,$c,$d
108         and     $t1,$b,$t1,ror#2
109         eor     $t1,$t1,$d,ror#2                @ F_00_19(B,C,D)
110         add     $e,$e,$t1                       @ E+=F_00_19(B,C,D)
111 ___
112 }
113
114 sub BODY_20_39 {
115 my ($a,$b,$c,$d,$e)=@_;
116         &Xupdate(@_);
117 $code.=<<___;
118         eor     $t1,$c,$d
119         eor     $t1,$b,$t1,ror#2                @ F_20_39(B,C,D)
120         add     $e,$e,$t1                       @ E+=F_20_39(B,C,D)
121 ___
122 }
123
124 sub BODY_40_59 {
125 my ($a,$b,$c,$d,$e)=@_;
126         &Xupdate(@_);
127 $code.=<<___;
128         and     $t1,$b,$c,ror#2
129         orr     $t2,$b,$c,ror#2
130         and     $t2,$t2,$d,ror#2
131         orr     $t1,$t1,$t2                     @ F_40_59(B,C,D)
132         add     $e,$e,$t1                       @ E+=F_40_59(B,C,D)
133 ___
134 }
135
136 $code=<<___;
137 .text
138
139 .global sha1_block_data_order
140 .type   sha1_block_data_order,%function
141
142 .align  2
143 sha1_block_data_order:
144         stmdb   sp!,{r4-r12,lr}
145         add     $len,$inp,$len,lsl#6    @ $len to point at the end of $inp
146         ldmia   $ctx,{$a,$b,$c,$d,$e}
147 .Lloop:
148         ldr     $K,.LK_00_19
149         mov     $Xi,sp
150         sub     sp,sp,#15*4
151         mov     $c,$c,ror#30
152         mov     $d,$d,ror#30
153         mov     $e,$e,ror#30            @ [6]
154 .L_00_15:
155 ___
156 for($i=0;$i<5;$i++) {
157         &BODY_00_15(@V);        unshift(@V,pop(@V));
158 }
159 $code.=<<___;
160         teq     $Xi,sp
161         bne     .L_00_15                @ [((11+4)*5+2)*3]
162 ___
163         &BODY_00_15(@V);        unshift(@V,pop(@V));
164         &BODY_16_19(@V);        unshift(@V,pop(@V));
165         &BODY_16_19(@V);        unshift(@V,pop(@V));
166         &BODY_16_19(@V);        unshift(@V,pop(@V));
167         &BODY_16_19(@V);        unshift(@V,pop(@V));
168 $code.=<<___;
169
170         ldr     $K,.LK_20_39            @ [+15+16*4]
171         sub     sp,sp,#25*4
172         cmn     sp,#0                   @ [+3], clear carry to denote 20_39
173 .L_20_39_or_60_79:
174 ___
175 for($i=0;$i<5;$i++) {
176         &BODY_20_39(@V);        unshift(@V,pop(@V));
177 }
178 $code.=<<___;
179         teq     $Xi,sp                  @ preserve carry
180         bne     .L_20_39_or_60_79       @ [+((12+3)*5+2)*4]
181         bcs     .L_done                 @ [+((12+3)*5+2)*4], spare 300 bytes
182
183         ldr     $K,.LK_40_59
184         sub     sp,sp,#20*4             @ [+2]
185 .L_40_59:
186 ___
187 for($i=0;$i<5;$i++) {
188         &BODY_40_59(@V);        unshift(@V,pop(@V));
189 }
190 $code.=<<___;
191         teq     $Xi,sp
192         bne     .L_40_59                @ [+((12+5)*5+2)*4]
193
194         ldr     $K,.LK_60_79
195         sub     sp,sp,#20*4
196         cmp     sp,#0                   @ set carry to denote 60_79
197         b       .L_20_39_or_60_79       @ [+4], spare 300 bytes
198 .L_done:
199         add     sp,sp,#80*4             @ "deallocate" stack frame
200         ldmia   $ctx,{$K,$t0,$t1,$t2,$Xi}
201         add     $a,$K,$a
202         add     $b,$t0,$b
203         add     $c,$t1,$c,ror#2
204         add     $d,$t2,$d,ror#2
205         add     $e,$Xi,$e,ror#2
206         stmia   $ctx,{$a,$b,$c,$d,$e}
207         teq     $inp,$len
208         bne     .Lloop                  @ [+18], total 1307
209
210         ldmia   sp!,{r4-r12,lr}
211         tst     lr,#1
212         moveq   pc,lr                   @ be binary compatible with V4, yet
213         bx      lr                      @ interoperable with Thumb ISA:-)
214 .align  2
215 .LK_00_19:      .word   0x5a827999
216 .LK_20_39:      .word   0x6ed9eba1
217 .LK_40_59:      .word   0x8f1bbcdc
218 .LK_60_79:      .word   0xca62c1d6
219 .size   sha1_block_data_order,.-sha1_block_data_order
220 .asciz  "SHA1 block transform for ARMv4, CRYPTOGAMS by <appro\@openssl.org>"
221 ___
222
223 print $code;