crypto/sha/asm/sha1-sparcv9.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 # Hardware SPARC T4 support by David S. Miller <davem@davemloft.net>.
  10 # ====================================================================
  11
  12 # Performance improvement is not really impressive on pre-T1 CPU: +8%
  13 # over Sun C and +25% over gcc [3.3]. While on T1, a.k.a. Niagara, it
  14 # turned to be 40% faster than 64-bit code generated by Sun C 5.8 and
  15 # >2x than 64-bit code generated by gcc 3.4. And there is a gimmick.
  16 # X[16] vector is packed to 8 64-bit registers and as result nothing
  17 # is spilled on stack. In addition input data is loaded in compact
  18 # instruction sequence, thus minimizing the window when the code is
  19 # subject to [inter-thread] cache-thrashing hazard. The goal is to
  20 # ensure scalability on UltraSPARC T1, or rather to avoid decay when
  21 # amount of active threads exceeds the number of physical cores.
  22
  23 # SPARC T4 SHA1 hardware achieves 3.72 cycles per byte, which is 3.1x
  24 # faster than software. Multi-process benchmark saturates at 11x
  25 # single-process result on 8-core processor, or ~9GBps per 2.85GHz
  26 # socket.
  27
  28 $bits=32;
  29 for (@ARGV)     { $bits=64 if (/\-m64/ || /\-xarch\=v9/); }
  30 if ($bits==64)  { $bias=2047; $frame=192; }
  31 else            { $bias=0;    $frame=112; }
  32
  33 $output=shift;
  34 open STDOUT,">$output";
  35
  36 @X=("%o0","%o1","%o2","%o3","%o4","%o5","%g1","%o7");
  37 $rot1m="%g2";
  38 $tmp64="%g3";
  39 $Xi="%g4";
  40 $A="%l0";
  41 $B="%l1";
  42 $C="%l2";
  43 $D="%l3";
  44 $E="%l4";
  45 @V=($A,$B,$C,$D,$E);
  46 $K_00_19="%l5";
  47 $K_20_39="%l6";
  48 $K_40_59="%l7";
  49 $K_60_79="%g5";
  50 @K=($K_00_19,$K_20_39,$K_40_59,$K_60_79);
  51
  52 $ctx="%i0";
  53 $inp="%i1";
  54 $len="%i2";
  55 $tmp0="%i3";
  56 $tmp1="%i4";
  57 $tmp2="%i5";
  58
  59 sub BODY_00_15 {
  60 my ($i,$a,$b,$c,$d,$e)=@_;
  61 my $xi=($i&1)?@X[($i/2)%8]:$Xi;
  62
  63 $code.=<<___;
  64         sll     $a,5,$tmp0              !! $i
  65         add     @K[$i/20],$e,$e
  66         srl     $a,27,$tmp1
  67         add     $tmp0,$e,$e
  68         and     $c,$b,$tmp0
  69         add     $tmp1,$e,$e
  70         sll     $b,30,$tmp2
  71         andn    $d,$b,$tmp1
  72         srl     $b,2,$b
  73         or      $tmp1,$tmp0,$tmp1
  74         or      $tmp2,$b,$b
  75         add     $xi,$e,$e
  76 ___
  77 if ($i&1 && $i<15) {
  78         $code.=
  79         "       srlx    @X[(($i+1)/2)%8],32,$Xi\n";
  80 }
  81 $code.=<<___;
  82         add     $tmp1,$e,$e
  83 ___
  84 }
  85
  86 sub Xupdate {
  87 my ($i,$a,$b,$c,$d,$e)=@_;
  88 my $j=$i/2;
  89
  90 if ($i&1) {
  91 $code.=<<___;
  92         sll     $a,5,$tmp0              !! $i
  93         add     @K[$i/20],$e,$e
  94         srl     $a,27,$tmp1
  95 ___
  96 } else {
  97 $code.=<<___;
  98         sllx    @X[($j+6)%8],32,$Xi     ! Xupdate($i)
  99         xor     @X[($j+1)%8],@X[$j%8],@X[$j%8]
 100         srlx    @X[($j+7)%8],32,$tmp1
 101         xor     @X[($j+4)%8],@X[$j%8],@X[$j%8]
 102         sll     $a,5,$tmp0              !! $i
 103         or      $tmp1,$Xi,$Xi
 104         add     @K[$i/20],$e,$e         !!
 105         xor     $Xi,@X[$j%8],@X[$j%8]
 106         srlx    @X[$j%8],31,$Xi
 107         add     @X[$j%8],@X[$j%8],@X[$j%8]
 108         and     $Xi,$rot1m,$Xi
 109         andn    @X[$j%8],$rot1m,@X[$j%8]
 110         srl     $a,27,$tmp1             !!
 111         or      $Xi,@X[$j%8],@X[$j%8]
 112 ___
 113 }
 114 }
 115
 116 sub BODY_16_19 {
 117 my ($i,$a,$b,$c,$d,$e)=@_;
 118
 119         &Xupdate(@_);
 120     if ($i&1) {
 121         $xi=@X[($i/2)%8];
 122     } else {
 123         $xi=$Xi;
 124         $code.="\tsrlx  @X[($i/2)%8],32,$xi\n";
 125     }
 126 $code.=<<___;
 127         add     $tmp0,$e,$e             !!
 128         and     $c,$b,$tmp0
 129         add     $tmp1,$e,$e
 130         sll     $b,30,$tmp2
 131         add     $xi,$e,$e
 132         andn    $d,$b,$tmp1
 133         srl     $b,2,$b
 134         or      $tmp1,$tmp0,$tmp1
 135         or      $tmp2,$b,$b
 136         add     $tmp1,$e,$e
 137 ___
 138 }
 139
 140 sub BODY_20_39 {
 141 my ($i,$a,$b,$c,$d,$e)=@_;
 142 my $xi;
 143         &Xupdate(@_);
 144     if ($i&1) {
 145         $xi=@X[($i/2)%8];
 146     } else {
 147         $xi=$Xi;
 148         $code.="\tsrlx  @X[($i/2)%8],32,$xi\n";
 149     }
 150 $code.=<<___;
 151         add     $tmp0,$e,$e             !!
 152         xor     $c,$b,$tmp0
 153         add     $tmp1,$e,$e
 154         sll     $b,30,$tmp2
 155         xor     $d,$tmp0,$tmp1
 156         srl     $b,2,$b
 157         add     $tmp1,$e,$e
 158         or      $tmp2,$b,$b
 159         add     $xi,$e,$e
 160 ___
 161 }
 162
 163 sub BODY_40_59 {
 164 my ($i,$a,$b,$c,$d,$e)=@_;
 165 my $xi;
 166         &Xupdate(@_);
 167     if ($i&1) {
 168         $xi=@X[($i/2)%8];
 169     } else {
 170         $xi=$Xi;
 171         $code.="\tsrlx  @X[($i/2)%8],32,$xi\n";
 172     }
 173 $code.=<<___;
 174         add     $tmp0,$e,$e             !!
 175         and     $c,$b,$tmp0
 176         add     $tmp1,$e,$e
 177         sll     $b,30,$tmp2
 178         or      $c,$b,$tmp1
 179         srl     $b,2,$b
 180         and     $d,$tmp1,$tmp1
 181         add     $xi,$e,$e
 182         or      $tmp1,$tmp0,$tmp1
 183         or      $tmp2,$b,$b
 184         add     $tmp1,$e,$e
 185 ___
 186 }
 187
 188 $code.=<<___ if ($bits==64);
 189 .register       %g2,#scratch
 190 .register       %g3,#scratch
 191 ___
 192 $code.=<<___;
 193 #include "sparc_arch.h"
 194
 195 .section        ".text",#alloc,#execinstr
 196
 197 #ifdef __PIC__
 198 SPARC_PIC_THUNK(%g1)
 199 #endif
 200
 201 .align  32
 202 .globl  sha1_block_data_order
 203 sha1_block_data_order:
 204         SPARC_LOAD_ADDRESS_LEAF(OPENSSL_sparcv9cap_P,%g1,%g5)
 205         ld      [%g1+4],%g1             ! OPENSSL_sparcv9cap_P[1]
 206
 207         andcc   %g1, CFR_SHA1, %g0
 208         be      .Lsoftware
 209         nop
 210
 211         ld      [%o0 + 0x00], %f0       ! load context
 212         ld      [%o0 + 0x04], %f1
 213         ld      [%o0 + 0x08], %f2
 214         andcc   %o1, 0x7, %g0
 215         ld      [%o0 + 0x0c], %f3
 216         bne,pn  %icc, .Lhwunaligned
 217          ld     [%o0 + 0x10], %f4
 218
 219 .Lhw_loop:
 220         ldd     [%o1 + 0x00], %f8
 221         ldd     [%o1 + 0x08], %f10
 222         ldd     [%o1 + 0x10], %f12
 223         ldd     [%o1 + 0x18], %f14
 224         ldd     [%o1 + 0x20], %f16
 225         ldd     [%o1 + 0x28], %f18
 226         ldd     [%o1 + 0x30], %f20
 227         subcc   %o2, 1, %o2             ! done yet?
 228         ldd     [%o1 + 0x38], %f22
 229         add     %o1, 0x40, %o1
 230
 231         .word   0x81b02820              ! SHA1
 232
 233         bne,pt  `$bits==64?"%xcc":"%icc"`, .Lhw_loop
 234         nop
 235
 236 .Lhwfinish:
 237         st      %f0, [%o0 + 0x00]       ! store context
 238         st      %f1, [%o0 + 0x04]
 239         st      %f2, [%o0 + 0x08]
 240         st      %f3, [%o0 + 0x0c]
 241         retl
 242         st      %f4, [%o0 + 0x10]
 243
 244 .align  8
 245 .Lhwunaligned:
 246         alignaddr %o1, %g0, %o1
 247
 248         ldd     [%o1 + 0x00], %f10
 249 .Lhwunaligned_loop:
 250         ldd     [%o1 + 0x08], %f12
 251         ldd     [%o1 + 0x10], %f14
 252         ldd     [%o1 + 0x18], %f16
 253         ldd     [%o1 + 0x20], %f18
 254         ldd     [%o1 + 0x28], %f20
 255         ldd     [%o1 + 0x30], %f22
 256         ldd     [%o1 + 0x38], %f24
 257         subcc   %o2, 1, %o2             ! done yet?
 258         ldd     [%o1 + 0x40], %f26
 259         add     %o1, 0x40, %o1
 260
 261         faligndata %f10, %f12, %f8
 262         faligndata %f12, %f14, %f10
 263         faligndata %f14, %f16, %f12
 264         faligndata %f16, %f18, %f14
 265         faligndata %f18, %f20, %f16
 266         faligndata %f20, %f22, %f18
 267         faligndata %f22, %f24, %f20
 268         faligndata %f24, %f26, %f22
 269
 270         .word   0x81b02820              ! SHA1
 271
 272         bne,pt  `$bits==64?"%xcc":"%icc"`, .Lhwunaligned_loop
 273         for     %f26, %f26, %f10        ! %f10=%f26
 274
 275         ba      .Lhwfinish
 276         nop
 277
 278 .align  16
 279 .Lsoftware:
 280         save    %sp,-$frame,%sp
 281         sllx    $len,6,$len
 282         add     $inp,$len,$len
 283
 284         or      %g0,1,$rot1m
 285         sllx    $rot1m,32,$rot1m
 286         or      $rot1m,1,$rot1m
 287
 288         ld      [$ctx+0],$A
 289         ld      [$ctx+4],$B
 290         ld      [$ctx+8],$C
 291         ld      [$ctx+12],$D
 292         ld      [$ctx+16],$E
 293         andn    $inp,7,$tmp0
 294
 295         sethi   %hi(0x5a827999),$K_00_19
 296         or      $K_00_19,%lo(0x5a827999),$K_00_19
 297         sethi   %hi(0x6ed9eba1),$K_20_39
 298         or      $K_20_39,%lo(0x6ed9eba1),$K_20_39
 299         sethi   %hi(0x8f1bbcdc),$K_40_59
 300         or      $K_40_59,%lo(0x8f1bbcdc),$K_40_59
 301         sethi   %hi(0xca62c1d6),$K_60_79
 302         or      $K_60_79,%lo(0xca62c1d6),$K_60_79
 303
 304 .Lloop:
 305         ldx     [$tmp0+0],@X[0]
 306         ldx     [$tmp0+16],@X[2]
 307         ldx     [$tmp0+32],@X[4]
 308         ldx     [$tmp0+48],@X[6]
 309         and     $inp,7,$tmp1
 310         ldx     [$tmp0+8],@X[1]
 311         sll     $tmp1,3,$tmp1
 312         ldx     [$tmp0+24],@X[3]
 313         subcc   %g0,$tmp1,$tmp2 ! should be 64-$tmp1, but -$tmp1 works too
 314         ldx     [$tmp0+40],@X[5]
 315         bz,pt   %icc,.Laligned
 316         ldx     [$tmp0+56],@X[7]
 317
 318         sllx    @X[0],$tmp1,@X[0]
 319         ldx     [$tmp0+64],$tmp64
 320 ___
 321 for($i=0;$i<7;$i++)
 322 {   $code.=<<___;
 323         srlx    @X[$i+1],$tmp2,$Xi
 324         sllx    @X[$i+1],$tmp1,@X[$i+1]
 325         or      $Xi,@X[$i],@X[$i]
 326 ___
 327 }
 328 $code.=<<___;
 329         srlx    $tmp64,$tmp2,$tmp64
 330         or      $tmp64,@X[7],@X[7]
 331 .Laligned:
 332         srlx    @X[0],32,$Xi
 333 ___
 334 for ($i=0;$i<16;$i++)   { &BODY_00_15($i,@V); unshift(@V,pop(@V)); }
 335 for (;$i<20;$i++)       { &BODY_16_19($i,@V); unshift(@V,pop(@V)); }
 336 for (;$i<40;$i++)       { &BODY_20_39($i,@V); unshift(@V,pop(@V)); }
 337 for (;$i<60;$i++)       { &BODY_40_59($i,@V); unshift(@V,pop(@V)); }
 338 for (;$i<80;$i++)       { &BODY_20_39($i,@V); unshift(@V,pop(@V)); }
 339 $code.=<<___;
 340
 341         ld      [$ctx+0],@X[0]
 342         ld      [$ctx+4],@X[1]
 343         ld      [$ctx+8],@X[2]
 344         ld      [$ctx+12],@X[3]
 345         add     $inp,64,$inp
 346         ld      [$ctx+16],@X[4]
 347         cmp     $inp,$len
 348
 349         add     $A,@X[0],$A
 350         st      $A,[$ctx+0]
 351         add     $B,@X[1],$B
 352         st      $B,[$ctx+4]
 353         add     $C,@X[2],$C
 354         st      $C,[$ctx+8]
 355         add     $D,@X[3],$D
 356         st      $D,[$ctx+12]
 357         add     $E,@X[4],$E
 358         st      $E,[$ctx+16]
 359
 360         bne     `$bits==64?"%xcc":"%icc"`,.Lloop
 361         andn    $inp,7,$tmp0
 362
 363         ret
 364         restore
 365 .type   sha1_block_data_order,#function
 366 .size   sha1_block_data_order,(.-sha1_block_data_order)
 367 .asciz  "SHA1 block transform for SPARCv9, CRYPTOGAMS by <appro\@openssl.org>"
 368 .align  4
 369 ___
 370
 371 # Purpose of these subroutines is to explicitly encode VIS instructions,
 372 # so that one can compile the module without having to specify VIS
 373 # extentions on compiler command line, e.g. -xarch=v9 vs. -xarch=v9a.
 374 # Idea is to reserve for option to produce "universal" binary and let
 375 # programmer detect if current CPU is VIS capable at run-time.
 376 sub unvis {
 377 my ($mnemonic,$rs1,$rs2,$rd)=@_;
 378 my $ref,$opf;
 379 my %visopf = (  "faligndata"    => 0x048,
 380                 "for"           => 0x07c        );
 381
 382     $ref = "$mnemonic\t$rs1,$rs2,$rd";
 383
 384     if ($opf=$visopf{$mnemonic}) {
 385         foreach ($rs1,$rs2,$rd) {
 386             return $ref if (!/%f([0-9]{1,2})/);
 387             $_=$1;
 388             if ($1>=32) {
 389                 return $ref if ($1&1);
 390                 # re-encode for upper double register addressing
 391                 $_=($1|$1>>5)&31;
 392             }
 393         }
 394
 395         return  sprintf ".word\t0x%08x !%s",
 396                         0x81b00000|$rd<<25|$rs1<<14|$opf<<5|$rs2,
 397                         $ref;
 398     } else {
 399         return $ref;
 400     }
 401 }
 402 sub unalignaddr {
 403 my ($mnemonic,$rs1,$rs2,$rd)=@_;
 404 my %bias = ( "g" => 0, "o" => 8, "l" => 16, "i" => 24 );
 405 my $ref="$mnemonic\t$rs1,$rs2,$rd";
 406
 407     foreach ($rs1,$rs2,$rd) {
 408         if (/%([goli])([0-7])/) { $_=$bias{$1}+$2; }
 409         else                    { return $ref; }
 410     }
 411     return  sprintf ".word\t0x%08x !%s",
 412                     0x81b00300|$rd<<25|$rs1<<14|$rs2,
 413                     $ref;
 414 }
 415
 416 foreach (split("\n",$code)) {
 417         s/\`([^\`]*)\`/eval $1/ge;
 418
 419         s/\b(f[^\s]*)\s+(%f[0-9]{1,2}),\s*(%f[0-9]{1,2}),\s*(%f[0-9]{1,2})/
 420                 &unvis($1,$2,$3,$4)
 421          /ge;
 422         s/\b(alignaddr)\s+(%[goli][0-7]),\s*(%[goli][0-7]),\s*(%[goli][0-7])/
 423                 &unalignaddr($1,$2,$3,$4)
 424          /ge;
 425
 426         print $_,"\n";
 427 }
 428
 429 close STDOUT;