crypto/sha/asm/sha1-sparcv9.pl

   1 #! /usr/bin/env perl
   2 # Copyright 2007-2020 The OpenSSL Project Authors. All Rights Reserved.
   3 #
   4 # Licensed under the Apache License 2.0 (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 Andy Polyakov <appro@openssl.org> for the OpenSSL
  12 # project. The module is, however, dual licensed under OpenSSL and
  13 # CRYPTOGAMS licenses depending on where you obtain it. For further
  14 # details see http://www.openssl.org/~appro/cryptogams/.
  15 #
  16 # Hardware SPARC T4 support by David S. Miller
  17 # ====================================================================
  18
  19 # Performance improvement is not really impressive on pre-T1 CPU: +8%
  20 # over Sun C and +25% over gcc [3.3]. While on T1, a.k.a. Niagara, it
  21 # turned to be 40% faster than 64-bit code generated by Sun C 5.8 and
  22 # >2x than 64-bit code generated by gcc 3.4. And there is a gimmick.
  23 # X[16] vector is packed to 8 64-bit registers and as result nothing
  24 # is spilled on stack. In addition input data is loaded in compact
  25 # instruction sequence, thus minimizing the window when the code is
  26 # subject to [inter-thread] cache-thrashing hazard. The goal is to
  27 # ensure scalability on UltraSPARC T1, or rather to avoid decay when
  28 # amount of active threads exceeds the number of physical cores.
  29
  30 # SPARC T4 SHA1 hardware achieves 3.72 cycles per byte, which is 3.1x
  31 # faster than software. Multi-process benchmark saturates at 11x
  32 # single-process result on 8-core processor, or ~9GBps per 2.85GHz
  33 # socket.
  34
  35 $output=pop and open STDOUT,">$output";
  36
  37 @X=("%o0","%o1","%o2","%o3","%o4","%o5","%g1","%o7");
  38 $rot1m="%g2";
  39 $tmp64="%g3";
  40 $Xi="%g4";
  41 $A="%l0";
  42 $B="%l1";
  43 $C="%l2";
  44 $D="%l3";
  45 $E="%l4";
  46 @V=($A,$B,$C,$D,$E);
  47 $K_00_19="%l5";
  48 $K_20_39="%l6";
  49 $K_40_59="%l7";
  50 $K_60_79="%g5";
  51 @K=($K_00_19,$K_20_39,$K_40_59,$K_60_79);
  52
  53 $ctx="%i0";
  54 $inp="%i1";
  55 $len="%i2";
  56 $tmp0="%i3";
  57 $tmp1="%i4";
  58 $tmp2="%i5";
  59
  60 sub BODY_00_15 {
  61 my ($i,$a,$b,$c,$d,$e)=@_;
  62 my $xi=($i&1)?@X[($i/2)%8]:$Xi;
  63
  64 $code.=<<___;
  65         sll     $a,5,$tmp0              !! $i
  66         add     @K[$i/20],$e,$e
  67         srl     $a,27,$tmp1
  68         add     $tmp0,$e,$e
  69         and     $c,$b,$tmp0
  70         add     $tmp1,$e,$e
  71         sll     $b,30,$tmp2
  72         andn    $d,$b,$tmp1
  73         srl     $b,2,$b
  74         or      $tmp1,$tmp0,$tmp1
  75         or      $tmp2,$b,$b
  76         add     $xi,$e,$e
  77 ___
  78 if ($i&1 && $i<15) {
  79         $code.=
  80         "       srlx    @X[(($i+1)/2)%8],32,$Xi\n";
  81 }
  82 $code.=<<___;
  83         add     $tmp1,$e,$e
  84 ___
  85 }
  86
  87 sub Xupdate {
  88 my ($i,$a,$b,$c,$d,$e)=@_;
  89 my $j=$i/2;
  90
  91 if ($i&1) {
  92 $code.=<<___;
  93         sll     $a,5,$tmp0              !! $i
  94         add     @K[$i/20],$e,$e
  95         srl     $a,27,$tmp1
  96 ___
  97 } else {
  98 $code.=<<___;
  99         sllx    @X[($j+6)%8],32,$Xi     ! Xupdate($i)
 100         xor     @X[($j+1)%8],@X[$j%8],@X[$j%8]
 101         srlx    @X[($j+7)%8],32,$tmp1
 102         xor     @X[($j+4)%8],@X[$j%8],@X[$j%8]
 103         sll     $a,5,$tmp0              !! $i
 104         or      $tmp1,$Xi,$Xi
 105         add     @K[$i/20],$e,$e         !!
 106         xor     $Xi,@X[$j%8],@X[$j%8]
 107         srlx    @X[$j%8],31,$Xi
 108         add     @X[$j%8],@X[$j%8],@X[$j%8]
 109         and     $Xi,$rot1m,$Xi
 110         andn    @X[$j%8],$rot1m,@X[$j%8]
 111         srl     $a,27,$tmp1             !!
 112         or      $Xi,@X[$j%8],@X[$j%8]
 113 ___
 114 }
 115 }
 116
 117 sub BODY_16_19 {
 118 my ($i,$a,$b,$c,$d,$e)=@_;
 119
 120         &Xupdate(@_);
 121     if ($i&1) {
 122         $xi=@X[($i/2)%8];
 123     } else {
 124         $xi=$Xi;
 125         $code.="\tsrlx  @X[($i/2)%8],32,$xi\n";
 126     }
 127 $code.=<<___;
 128         add     $tmp0,$e,$e             !!
 129         and     $c,$b,$tmp0
 130         add     $tmp1,$e,$e
 131         sll     $b,30,$tmp2
 132         add     $xi,$e,$e
 133         andn    $d,$b,$tmp1
 134         srl     $b,2,$b
 135         or      $tmp1,$tmp0,$tmp1
 136         or      $tmp2,$b,$b
 137         add     $tmp1,$e,$e
 138 ___
 139 }
 140
 141 sub BODY_20_39 {
 142 my ($i,$a,$b,$c,$d,$e)=@_;
 143 my $xi;
 144         &Xupdate(@_);
 145     if ($i&1) {
 146         $xi=@X[($i/2)%8];
 147     } else {
 148         $xi=$Xi;
 149         $code.="\tsrlx  @X[($i/2)%8],32,$xi\n";
 150     }
 151 $code.=<<___;
 152         add     $tmp0,$e,$e             !!
 153         xor     $c,$b,$tmp0
 154         add     $tmp1,$e,$e
 155         sll     $b,30,$tmp2
 156         xor     $d,$tmp0,$tmp1
 157         srl     $b,2,$b
 158         add     $tmp1,$e,$e
 159         or      $tmp2,$b,$b
 160         add     $xi,$e,$e
 161 ___
 162 }
 163
 164 sub BODY_40_59 {
 165 my ($i,$a,$b,$c,$d,$e)=@_;
 166 my $xi;
 167         &Xupdate(@_);
 168     if ($i&1) {
 169         $xi=@X[($i/2)%8];
 170     } else {
 171         $xi=$Xi;
 172         $code.="\tsrlx  @X[($i/2)%8],32,$xi\n";
 173     }
 174 $code.=<<___;
 175         add     $tmp0,$e,$e             !!
 176         and     $c,$b,$tmp0
 177         add     $tmp1,$e,$e
 178         sll     $b,30,$tmp2
 179         or      $c,$b,$tmp1
 180         srl     $b,2,$b
 181         and     $d,$tmp1,$tmp1
 182         add     $xi,$e,$e
 183         or      $tmp1,$tmp0,$tmp1
 184         or      $tmp2,$b,$b
 185         add     $tmp1,$e,$e
 186 ___
 187 }
 188
 189 $code.=<<___;
 190 #ifndef __ASSEMBLER__
 191 # define __ASSEMBLER__ 1
 192 #endif
 193 #include "crypto/sparc_arch.h"
 194
 195 #ifdef __arch64__
 196 .register       %g2,#scratch
 197 .register       %g3,#scratch
 198 #endif
 199
 200 .section        ".text",#alloc,#execinstr
 201
 202 #ifdef __PIC__
 203 SPARC_PIC_THUNK(%g1)
 204 #endif
 205
 206 .align  32
 207 .globl  sha1_block_data_order
 208 sha1_block_data_order:
 209         SPARC_LOAD_ADDRESS_LEAF(OPENSSL_sparcv9cap_P,%g1,%g5)
 210         ld      [%g1+4],%g1             ! OPENSSL_sparcv9cap_P[1]
 211
 212         andcc   %g1, CFR_SHA1, %g0
 213         be      .Lsoftware
 214         nop
 215
 216         ld      [%o0 + 0x00], %f0       ! load context
 217         ld      [%o0 + 0x04], %f1
 218         ld      [%o0 + 0x08], %f2
 219         andcc   %o1, 0x7, %g0
 220         ld      [%o0 + 0x0c], %f3
 221         bne,pn  %icc, .Lhwunaligned
 222          ld     [%o0 + 0x10], %f4
 223
 224 .Lhw_loop:
 225         ldd     [%o1 + 0x00], %f8
 226         ldd     [%o1 + 0x08], %f10
 227         ldd     [%o1 + 0x10], %f12
 228         ldd     [%o1 + 0x18], %f14
 229         ldd     [%o1 + 0x20], %f16
 230         ldd     [%o1 + 0x28], %f18
 231         ldd     [%o1 + 0x30], %f20
 232         subcc   %o2, 1, %o2             ! done yet?
 233         ldd     [%o1 + 0x38], %f22
 234         add     %o1, 0x40, %o1
 235         prefetch [%o1 + 63], 20
 236
 237         .word   0x81b02820              ! SHA1
 238
 239         bne,pt  SIZE_T_CC, .Lhw_loop
 240         nop
 241
 242 .Lhwfinish:
 243         st      %f0, [%o0 + 0x00]       ! store context
 244         st      %f1, [%o0 + 0x04]
 245         st      %f2, [%o0 + 0x08]
 246         st      %f3, [%o0 + 0x0c]
 247         retl
 248         st      %f4, [%o0 + 0x10]
 249
 250 .align  8
 251 .Lhwunaligned:
 252         alignaddr %o1, %g0, %o1
 253
 254         ldd     [%o1 + 0x00], %f10
 255 .Lhwunaligned_loop:
 256         ldd     [%o1 + 0x08], %f12
 257         ldd     [%o1 + 0x10], %f14
 258         ldd     [%o1 + 0x18], %f16
 259         ldd     [%o1 + 0x20], %f18
 260         ldd     [%o1 + 0x28], %f20
 261         ldd     [%o1 + 0x30], %f22
 262         ldd     [%o1 + 0x38], %f24
 263         subcc   %o2, 1, %o2             ! done yet?
 264         ldd     [%o1 + 0x40], %f26
 265         add     %o1, 0x40, %o1
 266         prefetch [%o1 + 63], 20
 267
 268         faligndata %f10, %f12, %f8
 269         faligndata %f12, %f14, %f10
 270         faligndata %f14, %f16, %f12
 271         faligndata %f16, %f18, %f14
 272         faligndata %f18, %f20, %f16
 273         faligndata %f20, %f22, %f18
 274         faligndata %f22, %f24, %f20
 275         faligndata %f24, %f26, %f22
 276
 277         .word   0x81b02820              ! SHA1
 278
 279         bne,pt  SIZE_T_CC, .Lhwunaligned_loop
 280         for     %f26, %f26, %f10        ! %f10=%f26
 281
 282         ba      .Lhwfinish
 283         nop
 284
 285 .align  16
 286 .Lsoftware:
 287         save    %sp,-STACK_FRAME,%sp
 288         sllx    $len,6,$len
 289         add     $inp,$len,$len
 290
 291         or      %g0,1,$rot1m
 292         sllx    $rot1m,32,$rot1m
 293         or      $rot1m,1,$rot1m
 294
 295         ld      [$ctx+0],$A
 296         ld      [$ctx+4],$B
 297         ld      [$ctx+8],$C
 298         ld      [$ctx+12],$D
 299         ld      [$ctx+16],$E
 300         andn    $inp,7,$tmp0
 301
 302         sethi   %hi(0x5a827999),$K_00_19
 303         or      $K_00_19,%lo(0x5a827999),$K_00_19
 304         sethi   %hi(0x6ed9eba1),$K_20_39
 305         or      $K_20_39,%lo(0x6ed9eba1),$K_20_39
 306         sethi   %hi(0x8f1bbcdc),$K_40_59
 307         or      $K_40_59,%lo(0x8f1bbcdc),$K_40_59
 308         sethi   %hi(0xca62c1d6),$K_60_79
 309         or      $K_60_79,%lo(0xca62c1d6),$K_60_79
 310
 311 .Lloop:
 312         ldx     [$tmp0+0],@X[0]
 313         ldx     [$tmp0+16],@X[2]
 314         ldx     [$tmp0+32],@X[4]
 315         ldx     [$tmp0+48],@X[6]
 316         and     $inp,7,$tmp1
 317         ldx     [$tmp0+8],@X[1]
 318         sll     $tmp1,3,$tmp1
 319         ldx     [$tmp0+24],@X[3]
 320         subcc   %g0,$tmp1,$tmp2 ! should be 64-$tmp1, but -$tmp1 works too
 321         ldx     [$tmp0+40],@X[5]
 322         bz,pt   %icc,.Laligned
 323         ldx     [$tmp0+56],@X[7]
 324
 325         sllx    @X[0],$tmp1,@X[0]
 326         ldx     [$tmp0+64],$tmp64
 327 ___
 328 for($i=0;$i<7;$i++)
 329 {   $code.=<<___;
 330         srlx    @X[$i+1],$tmp2,$Xi
 331         sllx    @X[$i+1],$tmp1,@X[$i+1]
 332         or      $Xi,@X[$i],@X[$i]
 333 ___
 334 }
 335 $code.=<<___;
 336         srlx    $tmp64,$tmp2,$tmp64
 337         or      $tmp64,@X[7],@X[7]
 338 .Laligned:
 339         srlx    @X[0],32,$Xi
 340 ___
 341 for ($i=0;$i<16;$i++)   { &BODY_00_15($i,@V); unshift(@V,pop(@V)); }
 342 for (;$i<20;$i++)       { &BODY_16_19($i,@V); unshift(@V,pop(@V)); }
 343 for (;$i<40;$i++)       { &BODY_20_39($i,@V); unshift(@V,pop(@V)); }
 344 for (;$i<60;$i++)       { &BODY_40_59($i,@V); unshift(@V,pop(@V)); }
 345 for (;$i<80;$i++)       { &BODY_20_39($i,@V); unshift(@V,pop(@V)); }
 346 $code.=<<___;
 347
 348         ld      [$ctx+0],@X[0]
 349         ld      [$ctx+4],@X[1]
 350         ld      [$ctx+8],@X[2]
 351         ld      [$ctx+12],@X[3]
 352         add     $inp,64,$inp
 353         ld      [$ctx+16],@X[4]
 354         cmp     $inp,$len
 355
 356         add     $A,@X[0],$A
 357         st      $A,[$ctx+0]
 358         add     $B,@X[1],$B
 359         st      $B,[$ctx+4]
 360         add     $C,@X[2],$C
 361         st      $C,[$ctx+8]
 362         add     $D,@X[3],$D
 363         st      $D,[$ctx+12]
 364         add     $E,@X[4],$E
 365         st      $E,[$ctx+16]
 366
 367         bne     SIZE_T_CC,.Lloop
 368         andn    $inp,7,$tmp0
 369
 370         ret
 371         restore
 372 .type   sha1_block_data_order,#function
 373 .size   sha1_block_data_order,(.-sha1_block_data_order)
 374 .asciz  "SHA1 block transform for SPARCv9, CRYPTOGAMS by <appro\@openssl.org>"
 375 .align  4
 376 ___
 377
 378 # Purpose of these subroutines is to explicitly encode VIS instructions,
 379 # so that one can compile the module without having to specify VIS
 380 # extensions on compiler command line, e.g. -xarch=v9 vs. -xarch=v9a.
 381 # Idea is to reserve for option to produce "universal" binary and let
 382 # programmer detect if current CPU is VIS capable at run-time.
 383 sub unvis {
 384 my ($mnemonic,$rs1,$rs2,$rd)=@_;
 385 my $ref,$opf;
 386 my %visopf = (  "faligndata"    => 0x048,
 387                 "for"           => 0x07c        );
 388
 389     $ref = "$mnemonic\t$rs1,$rs2,$rd";
 390
 391     if ($opf=$visopf{$mnemonic}) {
 392         foreach ($rs1,$rs2,$rd) {
 393             return $ref if (!/%f([0-9]{1,2})/);
 394             $_=$1;
 395             if ($1>=32) {
 396                 return $ref if ($1&1);
 397                 # re-encode for upper double register addressing
 398                 $_=($1|$1>>5)&31;
 399             }
 400         }
 401
 402         return  sprintf ".word\t0x%08x !%s",
 403                         0x81b00000|$rd<<25|$rs1<<14|$opf<<5|$rs2,
 404                         $ref;
 405     } else {
 406         return $ref;
 407     }
 408 }
 409 sub unalignaddr {
 410 my ($mnemonic,$rs1,$rs2,$rd)=@_;
 411 my %bias = ( "g" => 0, "o" => 8, "l" => 16, "i" => 24 );
 412 my $ref="$mnemonic\t$rs1,$rs2,$rd";
 413
 414     foreach ($rs1,$rs2,$rd) {
 415         if (/%([goli])([0-7])/) { $_=$bias{$1}+$2; }
 416         else                    { return $ref; }
 417     }
 418     return  sprintf ".word\t0x%08x !%s",
 419                     0x81b00300|$rd<<25|$rs1<<14|$rs2,
 420                     $ref;
 421 }
 422
 423 foreach (split("\n",$code)) {
 424         s/\`([^\`]*)\`/eval $1/ge;
 425
 426         s/\b(f[^\s]*)\s+(%f[0-9]{1,2}),\s*(%f[0-9]{1,2}),\s*(%f[0-9]{1,2})/
 427                 &unvis($1,$2,$3,$4)
 428          /ge;
 429         s/\b(alignaddr)\s+(%[goli][0-7]),\s*(%[goli][0-7]),\s*(%[goli][0-7])/
 430                 &unalignaddr($1,$2,$3,$4)
 431          /ge;
 432
 433         print $_,"\n";
 434 }
 435
 436 close STDOUT or die "error closing STDOUT: $!";