sha1-x86_64.pl: add AVX2+BMI code path.
authorAndy Polyakov <appro@openssl.org>
Mon, 10 Jun 2013 20:30:34 +0000 (22:30 +0200)
committerAndy Polyakov <appro@openssl.org>
Mon, 10 Jun 2013 20:30:34 +0000 (22:30 +0200)
crypto/sha/asm/sha1-x86_64.pl

index 88919003107d5551b6bc09bd1ebb9080bcb815bc..ff94ac5f18b39edcca8a9fea997772c0a2688011 100755 (executable)
 #
 # Add AVX code path. See sha1-586.pl for further information.
 
 #
 # Add AVX code path. See sha1-586.pl for further information.
 
+# May 2013.
+#
+# Add AVX2+BMI code path. Initial attempt (utilizing BMI instructions
+# and loading pair of consecutive blocks to 256-bit %ymm registers)
+# did not provide impressive performance improvement till a crucial
+# hint regarding the number of Xupdate iterations to pre-compute in
+# advance was provided by Ilya Albrekht of Intel Corp.
+
 ######################################################################
 # Current performance is summarized in following table. Numbers are
 # CPU clock cycles spent to process single byte (less is better).
 #
 ######################################################################
 # Current performance is summarized in following table. Numbers are
 # CPU clock cycles spent to process single byte (less is better).
 #
-#              x86_64          SSSE3           AVX
+#              x86_64          SSSE3           AVX[2]
 # P4           9.8             -
 # Opteron      6.65            -
 # Core2                6.70            6.05/+11%       -
 # P4           9.8             -
 # Opteron      6.65            -
 # Core2                6.70            6.05/+11%       -
-# Westmere     7.08            5.49/+29%       -
+# Westmere     7.08            5.44/+30%       -
 # Sandy Bridge 7.93            6.16/+28%       4.99/+59%
 # Ivy Bridge   6.30            4.63/+36%       4.60/+37%
 # Sandy Bridge 7.93            6.16/+28%       4.99/+59%
 # Ivy Bridge   6.30            4.63/+36%       4.60/+37%
+# Haswell      5.98            4.36/+37%       3.57/+67%
 # Bulldozer    10.9            5.95/+82%
 # VIA Nano     10.2            7.46/+37%
 # Atom         11.0            9.61/+14%
 # Bulldozer    10.9            5.95/+82%
 # VIA Nano     10.2            7.46/+37%
 # Atom         11.0            9.61/+14%
@@ -75,15 +84,20 @@ $0 =~ m/(.*[\/\\])[^\/\\]+$/; $dir=$1;
 ( $xlate="${dir}../../perlasm/x86_64-xlate.pl" and -f $xlate) or
 die "can't locate x86_64-xlate.pl";
 
 ( $xlate="${dir}../../perlasm/x86_64-xlate.pl" and -f $xlate) or
 die "can't locate x86_64-xlate.pl";
 
-$avx=1 if (`$ENV{CC} -Wa,-v -c -o /dev/null -x assembler /dev/null 2>&1`
-               =~ /GNU assembler version ([2-9]\.[0-9]+)/ &&
-          $1>=2.19);
-$avx=1 if (!$avx && $win64 && ($flavour =~ /nasm/ || $ENV{ASM} =~ /nasm/) &&
-          `nasm -v 2>&1` =~ /NASM version ([2-9]\.[0-9]+)/ &&
-          $1>=2.09);
-$avx=1 if (!$avx && $win64 && ($flavour =~ /masm/ || $ENV{ASM} =~ /ml64/) &&
-          `ml64 2>&1` =~ /Version ([0-9]+)\./ &&
-          $1>=10);
+if (`$ENV{CC} -Wa,-v -c -o /dev/null -x assembler /dev/null 2>&1`
+               =~ /GNU assembler version ([2-9]\.[0-9]+)/) {
+       $avx = ($1>=2.19) + ($1>=2.22);
+}
+
+if (!$avx && $win64 && ($flavour =~ /nasm/ || $ENV{ASM} =~ /nasm/) &&
+          `nasm -v 2>&1` =~ /NASM version ([2-9]\.[0-9]+)/) {
+       $avx = ($1>=2.09) + ($1>=2.10);
+}
+
+if (!$avx && $win64 && ($flavour =~ /masm/ || $ENV{ASM} =~ /ml64/) &&
+          `ml64 2>&1` =~ /Version ([0-9]+)\./) {
+       $avx = ($1>=10) + ($1>=11);
+}
 
 open OUT,"| \"$^X\" $xlate $flavour $output";
 *STDOUT=*OUT;
 
 open OUT,"| \"$^X\" $xlate $flavour $output";
 *STDOUT=*OUT;
@@ -226,9 +240,15 @@ $code.=<<___;
 sha1_block_data_order:
        mov     OPENSSL_ia32cap_P+0(%rip),%r9d
        mov     OPENSSL_ia32cap_P+4(%rip),%r8d
 sha1_block_data_order:
        mov     OPENSSL_ia32cap_P+0(%rip),%r9d
        mov     OPENSSL_ia32cap_P+4(%rip),%r8d
+       mov     OPENSSL_ia32cap_P+8(%rip),%r10d
        test    \$`1<<9`,%r8d           # check SSSE3 bit
        jz      .Lialu
 ___
        test    \$`1<<9`,%r8d           # check SSSE3 bit
        jz      .Lialu
 ___
+$code.=<<___ if ($avx>1);
+       and     \$`1<<3|1<<5|1<<8`,%r10d        # check AVX2+BMI1+BMI2
+       cmp     \$`1<<3|1<<5|1<<8`,%r10d
+       je      _avx2_shortcut
+___
 $code.=<<___ if ($avx);
        and     \$`1<<28`,%r8d          # mask AVX bit
        and     \$`1<<30`,%r9d          # mask "Intel CPU" bit
 $code.=<<___ if ($avx);
        and     \$`1<<28`,%r8d          # mask AVX bit
        and     \$`1<<30`,%r9d          # mask "Intel CPU" bit
@@ -308,6 +328,17 @@ my $K_XX_XX="%r11";
 my $_rol=sub { &rol(@_) };
 my $_ror=sub { &ror(@_) };
 
 my $_rol=sub { &rol(@_) };
 my $_ror=sub { &ror(@_) };
 
+{ my $sn;
+sub align32() {
+  ++$sn;
+$code.=<<___;
+       jmp     .Lalign32_$sn   # see "Decoded ICache" in manual
+.align 32
+.Lalign32_$sn:
+___
+}
+}
+
 $code.=<<___;
 .type  sha1_block_data_order_ssse3,\@function,3
 .align 16
 $code.=<<___;
 .type  sha1_block_data_order_ssse3,\@function,3
 .align 16
@@ -334,7 +365,7 @@ $code.=<<___;
 
        shl     \$6,$num
        add     $inp,$num
 
        shl     \$6,$num
        add     $inp,$num
-       lea     K_XX_XX(%rip),$K_XX_XX
+       lea     K_XX_XX+64(%rip),$K_XX_XX
 
        mov     0($ctx),$A              # load context
        mov     4($ctx),$B
 
        mov     0($ctx),$A              # load context
        mov     4($ctx),$B
@@ -347,7 +378,7 @@ $code.=<<___;
        and     @T[1],@T[0]
 
        movdqa  64($K_XX_XX),@X[2]      # pbswap mask
        and     @T[1],@T[0]
 
        movdqa  64($K_XX_XX),@X[2]      # pbswap mask
-       movdqa  0($K_XX_XX),@Tx[1]      # K_00_19
+       movdqa  -64($K_XX_XX),@Tx[1]    # K_00_19
        movdqu  0($inp),@X[-4&7]        # load input to %xmm[0-3]
        movdqu  16($inp),@X[-3&7]
        movdqu  32($inp),@X[-2&7]
        movdqu  0($inp),@X[-4&7]        # load input to %xmm[0-3]
        movdqu  16($inp),@X[-3&7]
        movdqu  32($inp),@X[-2&7]
@@ -445,7 +476,7 @@ sub Xupdate_ssse3_16_31()           # recall that $Xi starts wtih 4
        &pxor   (@X[0],@Tx[2]);
         eval(shift(@insns));
         eval(shift(@insns));
        &pxor   (@X[0],@Tx[2]);
         eval(shift(@insns));
         eval(shift(@insns));
-         &movdqa       (@Tx[2],eval(16*(($Xi)/5))."($K_XX_XX)");       # K_XX_XX
+         &movdqa       (@Tx[2],eval(2*16*(($Xi)/5)-64)."($K_XX_XX)");  # K_XX_XX
         eval(shift(@insns));
         eval(shift(@insns));
 
         eval(shift(@insns));
         eval(shift(@insns));
 
@@ -477,7 +508,7 @@ sub Xupdate_ssse3_32_79()
        if ($Xi%5) {
          &movdqa       (@Tx[2],@Tx[1]);# "perpetuate" K_XX_XX...
        } else {                        # ... or load next one
        if ($Xi%5) {
          &movdqa       (@Tx[2],@Tx[1]);# "perpetuate" K_XX_XX...
        } else {                        # ... or load next one
-         &movdqa       (@Tx[2],eval(16*($Xi/5))."($K_XX_XX)");
+         &movdqa       (@Tx[2],eval(2*16*($Xi/5)-64)."($K_XX_XX)");
        }
          &paddd        (@Tx[1],@X[-1&7]);
         eval(shift(@insns));           # ror
        }
          &paddd        (@Tx[1],@X[-1&7]);
         eval(shift(@insns));           # ror
@@ -547,7 +578,7 @@ sub Xuplast_ssse3_80()
        unshift(@Tx,pop(@Tx));
 
        &movdqa (@X[2],"64($K_XX_XX)");         # pbswap mask
        unshift(@Tx,pop(@Tx));
 
        &movdqa (@X[2],"64($K_XX_XX)");         # pbswap mask
-       &movdqa (@Tx[1],"0($K_XX_XX)");         # K_00_19
+       &movdqa (@Tx[1],"-64($K_XX_XX)");       # K_00_19
        &movdqu (@X[-4&7],"0($inp)");           # load input
        &movdqu (@X[-3&7],"16($inp)");
        &movdqu (@X[-2&7],"32($inp)");
        &movdqu (@X[-4&7],"0($inp)");           # load input
        &movdqu (@X[-3&7],"16($inp)");
        &movdqu (@X[-2&7],"32($inp)");
@@ -569,6 +600,7 @@ sub Xloop_ssse3()
        &pshufb (@X[($Xi-3)&7],@X[2]);
         eval(shift(@insns));
         eval(shift(@insns));
        &pshufb (@X[($Xi-3)&7],@X[2]);
         eval(shift(@insns));
         eval(shift(@insns));
+        eval(shift(@insns));
        &paddd  (@X[($Xi-4)&7],@Tx[1]);
         eval(shift(@insns));
         eval(shift(@insns));
        &paddd  (@X[($Xi-4)&7],@Tx[1]);
         eval(shift(@insns));
         eval(shift(@insns));
@@ -778,7 +810,7 @@ $code.=<<___;
 
        shl     \$6,$num
        add     $inp,$num
 
        shl     \$6,$num
        add     $inp,$num
-       lea     K_XX_XX(%rip),$K_XX_XX
+       lea     K_XX_XX+64(%rip),$K_XX_XX
 
        mov     0($ctx),$A              # load context
        mov     4($ctx),$B
 
        mov     0($ctx),$A              # load context
        mov     4($ctx),$B
@@ -791,7 +823,7 @@ $code.=<<___;
        and     @T[1],@T[0]
 
        vmovdqa 64($K_XX_XX),@X[2]      # pbswap mask
        and     @T[1],@T[0]
 
        vmovdqa 64($K_XX_XX),@X[2]      # pbswap mask
-       vmovdqa 0($K_XX_XX),$Kx         # K_00_19
+       vmovdqa -64($K_XX_XX),$Kx       # K_00_19
        vmovdqu 0($inp),@X[-4&7]        # load input to %xmm[0-3]
        vmovdqu 16($inp),@X[-3&7]
        vmovdqu 32($inp),@X[-2&7]
        vmovdqu 0($inp),@X[-4&7]        # load input to %xmm[0-3]
        vmovdqu 16($inp),@X[-3&7]
        vmovdqu 32($inp),@X[-2&7]
@@ -875,7 +907,7 @@ sub Xupdate_avx_16_31()             # recall that $Xi starts wtih 4
        &vpxor  (@X[0],@X[0],@Tx[2]);           # "X[0]"^=("X[0]">>96)<<<2
         eval(shift(@insns));
         eval(shift(@insns));
        &vpxor  (@X[0],@X[0],@Tx[2]);           # "X[0]"^=("X[0]">>96)<<<2
         eval(shift(@insns));
         eval(shift(@insns));
-         &vmovdqa      ($Kx,eval(16*(($Xi)/5))."($K_XX_XX)")   if ($Xi%5==0);  # K_XX_XX
+         &vmovdqa      ($Kx,eval(2*16*(($Xi)/5)-64)."($K_XX_XX)")      if ($Xi%5==0);  # K_XX_XX
         eval(shift(@insns));
         eval(shift(@insns));
 
         eval(shift(@insns));
         eval(shift(@insns));
 
@@ -902,7 +934,7 @@ sub Xupdate_avx_32_79()
         eval(shift(@insns));
         eval(shift(@insns))    if (@insns[0] !~ /&ro[rl]/);
          &vpaddd       (@Tx[1],$Kx,@X[-1&7]);
         eval(shift(@insns));
         eval(shift(@insns))    if (@insns[0] !~ /&ro[rl]/);
          &vpaddd       (@Tx[1],$Kx,@X[-1&7]);
-         &vmovdqa      ($Kx,eval(16*($Xi/5))."($K_XX_XX)")     if ($Xi%5==0);
+         &vmovdqa      ($Kx,eval(2*16*($Xi/5)-64)."($K_XX_XX)")        if ($Xi%5==0);
         eval(shift(@insns));           # ror
         eval(shift(@insns));
 
         eval(shift(@insns));           # ror
         eval(shift(@insns));
 
@@ -965,7 +997,7 @@ sub Xuplast_avx_80()
        &je     ($done_avx_label);
 
        &vmovdqa(@X[2],"64($K_XX_XX)");         # pbswap mask
        &je     ($done_avx_label);
 
        &vmovdqa(@X[2],"64($K_XX_XX)");         # pbswap mask
-       &vmovdqa($Kx,"0($K_XX_XX)");            # K_00_19
+       &vmovdqa($Kx,"-64($K_XX_XX)");          # K_00_19
        &vmovdqu(@X[-4&7],"0($inp)");           # load input
        &vmovdqu(@X[-3&7],"16($inp)");
        &vmovdqu(@X[-2&7],"32($inp)");
        &vmovdqu(@X[-4&7],"0($inp)");           # load input
        &vmovdqu(@X[-3&7],"16($inp)");
        &vmovdqu(@X[-2&7],"32($inp)");
@@ -1095,14 +1127,498 @@ $code.=<<___;
        ret
 .size  sha1_block_data_order_avx,.-sha1_block_data_order_avx
 ___
        ret
 .size  sha1_block_data_order_avx,.-sha1_block_data_order_avx
 ___
+
+if ($avx>1) {
+use integer;
+$Xi=4;                                 # reset variables
+@X=map("%ymm$_",(4..7,0..3));
+@Tx=map("%ymm$_",(8..10));
+$Kx="%ymm11";
+$j=0;
+
+my @ROTX=("%eax","%ebp","%ebx","%ecx","%edx","%esi");
+my ($a5,$t0)=("%r12d","%edi");
+
+my ($A,$F,$B,$C,$D,$E)=@ROTX;
+my $rx=0;
+my $frame="%r13";
+
+$code.=<<___;
+.type  sha1_block_data_order_avx2,\@function,3
+.align 16
+sha1_block_data_order_avx2:
+_avx2_shortcut:
+       push    %rbx
+       push    %rbp
+       push    %r12
+       push    %r13
+       push    %r14
+       lea     (%rsp),%r14
+___
+$code.=<<___ if ($win64);
+       lea     -6*16(%rsp),%rsp
+       movaps  %xmm6,-6*16(%r14)
+       movaps  %xmm7,-5*16(%r14)
+       movaps  %xmm8,-4*16(%r14)
+       movaps  %xmm9,-3*16(%r14)
+       movaps  %xmm10,-2*16(%r14)
+       movaps  %xmm11,-1*16(%r14)
+.Lprologue_avx2:
+___
+$code.=<<___;
+       mov     %rdi,$ctx               # reassigned argument
+       mov     %rsi,$inp               # reassigned argument
+       mov     %rdx,$num               # reassigned argument
+       vzeroupper
+
+       lea     -640(%rsp),%rsp
+       shl     \$6,$num
+        lea    64($inp),$frame
+       and     \$-128,%rsp
+       add     $inp,$num
+       lea     K_XX_XX+64(%rip),$K_XX_XX
+
+       mov     0($ctx),$A              # load context
+        cmp    $num,$frame
+        cmovae $inp,$frame             # next or same block
+       mov     4($ctx),$F
+       mov     8($ctx),$C
+       mov     12($ctx),$D
+       mov     16($ctx),$E
+       vmovdqu 64($K_XX_XX),@X[2]      # pbswap mask
+
+       vmovdqu         ($inp),%xmm0
+       vmovdqu         16($inp),%xmm1
+       vmovdqu         32($inp),%xmm2
+       vmovdqu         48($inp),%xmm3
+       lea             64($inp),$inp
+       vinserti128     \$1,($frame),@X[-4&7],@X[-4&7]
+       vinserti128     \$1,16($frame),@X[-3&7],@X[-3&7]
+       vpshufb         @X[2],@X[-4&7],@X[-4&7]
+       vinserti128     \$1,32($frame),@X[-2&7],@X[-2&7]
+       vpshufb         @X[2],@X[-3&7],@X[-3&7]
+       vinserti128     \$1,48($frame),@X[-1&7],@X[-1&7]
+       vpshufb         @X[2],@X[-2&7],@X[-2&7]
+       vmovdqu         -64($K_XX_XX),$Kx       # K_00_19
+       vpshufb         @X[2],@X[-1&7],@X[-1&7]
+
+       vpaddd  $Kx,@X[-4&7],@X[0]      # add K_00_19
+       vpaddd  $Kx,@X[-3&7],@X[1]
+       vmovdqu @X[0],0(%rsp)           # X[]+K xfer to IALU
+       vpaddd  $Kx,@X[-2&7],@X[2]
+       vmovdqu @X[1],32(%rsp)
+       vpaddd  $Kx,@X[-1&7],@X[3]
+       vmovdqu @X[2],64(%rsp)
+       vmovdqu @X[3],96(%rsp)
+___
+for (;$Xi<8;$Xi++) {   # Xupdate_avx2_16_31
+    use integer;
+
+       &vpalignr(@X[0],@X[-3&7],@X[-4&7],8);   # compose "X[-14]" in "X[0]"
+       &vpsrldq(@Tx[0],@X[-1&7],4);            # "X[-3]", 3 dwords
+       &vpxor  (@X[0],@X[0],@X[-4&7]);         # "X[0]"^="X[-16]"
+       &vpxor  (@Tx[0],@Tx[0],@X[-2&7]);       # "X[-3]"^"X[-8]"
+       &vpxor  (@X[0],@X[0],@Tx[0]);           # "X[0]"^="X[-3]"^"X[-8]"
+       &vpsrld (@Tx[0],@X[0],31);
+       &vmovdqu($Kx,eval(2*16*(($Xi)/5)-64)."($K_XX_XX)")      if ($Xi%5==0);  # K_XX_XX
+       &vpslldq(@Tx[2],@X[0],12);              # "X[0]"<<96, extract one dword
+       &vpaddd (@X[0],@X[0],@X[0]);
+       &vpsrld (@Tx[1],@Tx[2],30);
+       &vpor   (@X[0],@X[0],@Tx[0]);           # "X[0]"<<<=1
+       &vpslld (@Tx[2],@Tx[2],2);
+       &vpxor  (@X[0],@X[0],@Tx[1]);
+       &vpxor  (@X[0],@X[0],@Tx[2]);           # "X[0]"^=("X[0]">>96)<<<2
+       &vpaddd (@Tx[1],@X[0],$Kx);
+       &vmovdqu("32*$Xi(%rsp)",@Tx[1]);        # X[]+K xfer to IALU
+
+       push(@X,shift(@X));     # "rotate" X[]
+}
+$code.=<<___;
+       lea     128(%rsp),$frame
+       jmp     .Loop_avx2
+.align 32
+.Loop_avx2:
+       rorx    \$2,$F,$B
+       andn    $D,$F,$t0
+       and     $C,$F
+       xor     $t0,$F
+___
+sub bodyx_00_19 () {   # 8 instructions, 3 cycles critical path
+       # at start $f=(b&c)^(~b&d), $b>>>=2
+       return &bodyx_20_39() if ($rx==19); $rx++;
+       (
+       '($a,$f,$b,$c,$d,$e)=@ROTX;'.
+
+       '&add   ($e,((32*($j/4)+4*($j%4))%256-128)."($frame)");'.       # e+=X[i]+K
+        '&lea  ($frame,"256($frame)")  if ($j%32==31);',
+       '&andn  ($t0,$a,$c)',                   # ~b&d for next round
+
+       '&add   ($e,$f)',                       # e+=(b&c)^(~b&d)
+       '&rorx  ($a5,$a,27)',                   # a<<<5
+       '&rorx  ($f,$a,2)',                     # b>>>2 for next round
+       '&and   ($a,$b)',                       # b&c for next round
+
+       '&add   ($e,$a5)',                      # e+=a<<<5
+       '&xor   ($a,$t0);'.                     # f=(b&c)^(~b&d) for next round
+
+       'unshift(@ROTX,pop(@ROTX)); $j++;'
+       )
+}
+
+sub bodyx_20_39 () {   # 7 instructions, 2 cycles critical path
+       # on entry $f=b^c^d, $b>>>=2
+       return &bodyx_40_59() if ($rx==39); $rx++;
+       (
+       '($a,$f,$b,$c,$d,$e)=@ROTX;'.
+
+       '&add   ($e,((32*($j/4)+4*($j%4))%256-128)."($frame)");'.       # e+=X[i]+K
+        '&lea  ($frame,"256($frame)")  if ($j%32==31);',
+
+       '&lea   ($e,"($e,$f)")',                # e+=b^c^d
+       '&rorx  ($a5,$a,27)',                   # a<<<5
+       '&rorx  ($f,$a,2)       if ($j<79)',    # b>>>2 in next round
+       '&xor   ($a,$b)         if ($j<79)',    # b^c for next round
+
+       '&add   ($e,$a5)',                      # e+=a<<<5
+       '&xor   ($a,$c)         if ($j<79);'.   # f=b^c^d for next round
+
+       'unshift(@ROTX,pop(@ROTX)); $j++;'
+       )
+}
+
+sub bodyx_40_59 () {   # 10 instructions, 3 cycles critical path
+       # on entry $f=((b^c)&(c^d)), $b>>>=2
+       $rx++;
+       (
+       '($a,$f,$b,$c,$d,$e)=@ROTX;'.
+
+       '&add   ($e,((32*($j/4)+4*($j%4))%256-128)."($frame)");'.       # e+=X[i]+K
+        '&lea  ($frame,"256($frame)")  if ($j%32==31);',
+       '&xor   ($f,$c)         if ($j>39)',    # (b^c)&(c^d)^c
+       '&mov   ($t0,$b)        if ($j<59)',    # count on zero latency
+       '&xor   ($t0,$c)        if ($j<59)',    # c^d for next round
+
+       '&lea   ($e,"($e,$f)")',                # e+=(b^c)&(c^d)^c
+       '&rorx  ($a5,$a,27)',                   # a<<<5
+       '&rorx  ($f,$a,2)',                     # b>>>2 in next round
+       '&xor   ($a,$b)',                       # b^c for next round
+
+       '&add   ($e,$a5)',                      # e+=a<<<5
+       '&and   ($a,$t0)        if ($j< 59);'.  # f=(b^c)&(c^d) for next round
+       '&xor   ($a,$c)         if ($j==59);'.  # f=b^c^d for next round
+
+       'unshift(@ROTX,pop(@ROTX)); $j++;'
+       )
+}
+
+sub Xupdate_avx2_16_31()               # recall that $Xi starts wtih 4
+{ use integer;
+  my $body = shift;
+  my @insns = (&$body,&$body,&$body,&$body,&$body);    # 35 instructions
+  my ($a,$b,$c,$d,$e);
+
+       &vpalignr(@X[0],@X[-3&7],@X[-4&7],8);   # compose "X[-14]" in "X[0]"
+        eval(shift(@insns));
+        eval(shift(@insns));
+        eval(shift(@insns));
+        eval(shift(@insns));
+
+       &vpsrldq(@Tx[0],@X[-1&7],4);            # "X[-3]", 3 dwords
+        eval(shift(@insns));
+        eval(shift(@insns));
+        eval(shift(@insns));
+
+       &vpxor  (@X[0],@X[0],@X[-4&7]);         # "X[0]"^="X[-16]"
+       &vpxor  (@Tx[0],@Tx[0],@X[-2&7]);       # "X[-3]"^"X[-8]"
+        eval(shift(@insns));
+        eval(shift(@insns));
+
+       &vpxor  (@X[0],@X[0],@Tx[0]);           # "X[0]"^="X[-3]"^"X[-8]"
+        eval(shift(@insns));
+        eval(shift(@insns));
+        eval(shift(@insns));
+        eval(shift(@insns));
+
+       &vpsrld (@Tx[0],@X[0],31);
+       &vmovdqu($Kx,eval(2*16*(($Xi)/5)-64)."($K_XX_XX)")      if ($Xi%5==0);  # K_XX_XX
+        eval(shift(@insns));
+        eval(shift(@insns));
+        eval(shift(@insns));
+
+       &vpslldq(@Tx[2],@X[0],12);              # "X[0]"<<96, extract one dword
+       &vpaddd (@X[0],@X[0],@X[0]);
+        eval(shift(@insns));
+        eval(shift(@insns));
+
+       &vpsrld (@Tx[1],@Tx[2],30);
+       &vpor   (@X[0],@X[0],@Tx[0]);           # "X[0]"<<<=1
+        eval(shift(@insns));
+        eval(shift(@insns));
+
+       &vpslld (@Tx[2],@Tx[2],2);
+       &vpxor  (@X[0],@X[0],@Tx[1]);
+        eval(shift(@insns));
+        eval(shift(@insns));
+
+       &vpxor  (@X[0],@X[0],@Tx[2]);           # "X[0]"^=("X[0]">>96)<<<2
+        eval(shift(@insns));
+        eval(shift(@insns));
+        eval(shift(@insns));
+
+       &vpaddd (@Tx[1],@X[0],$Kx);
+        eval(shift(@insns));
+        eval(shift(@insns));
+        eval(shift(@insns));
+       &vmovdqu(eval(32*($Xi))."(%rsp)",@Tx[1]);       # X[]+K xfer to IALU
+
+        foreach (@insns) { eval; }     # remaining instructions [if any]
+
+       $Xi++;
+       push(@X,shift(@X));     # "rotate" X[]
+}
+
+sub Xupdate_avx2_32_79()
+{ use integer;
+  my $body = shift;
+  my @insns = (&$body,&$body,&$body,&$body,&$body);    # 35 to 50 instructions
+  my ($a,$b,$c,$d,$e);
+
+       &vpalignr(@Tx[0],@X[-1&7],@X[-2&7],8);  # compose "X[-6]"
+       &vpxor  (@X[0],@X[0],@X[-4&7]);         # "X[0]"="X[-32]"^"X[-16]"
+        eval(shift(@insns));
+        eval(shift(@insns));
+
+       &vpxor  (@X[0],@X[0],@X[-7&7]);         # "X[0]"^="X[-28]"
+       &vmovdqu($Kx,eval(2*16*($Xi/5)-64)."($K_XX_XX)")        if ($Xi%5==0);
+        eval(shift(@insns));
+        eval(shift(@insns));
+        eval(shift(@insns));
+
+       &vpxor  (@X[0],@X[0],@Tx[0]);           # "X[0]"^="X[-6]"
+        eval(shift(@insns));
+        eval(shift(@insns));
+        eval(shift(@insns));
+
+       &vpsrld (@Tx[0],@X[0],30);
+       &vpslld (@X[0],@X[0],2);
+        eval(shift(@insns));
+        eval(shift(@insns));
+        eval(shift(@insns));
+
+       #&vpslld        (@X[0],@X[0],2);
+        eval(shift(@insns));
+        eval(shift(@insns));
+        eval(shift(@insns));
+
+       &vpor   (@X[0],@X[0],@Tx[0]);           # "X[0]"<<<=2
+        eval(shift(@insns));
+        eval(shift(@insns));
+        eval(shift(@insns));
+        eval(shift(@insns));
+
+       &vpaddd (@Tx[1],@X[0],$Kx);
+        eval(shift(@insns));
+        eval(shift(@insns));
+        eval(shift(@insns));
+        eval(shift(@insns));
+
+       &vmovdqu("32*$Xi(%rsp)",@Tx[1]);        # X[]+K xfer to IALU
+
+        foreach (@insns) { eval; }     # remaining instructions
+
+       $Xi++;
+       push(@X,shift(@X));     # "rotate" X[]
+}
+
+sub Xloop_avx2()
+{ use integer;
+  my $body = shift;
+  my @insns = (&$body,&$body,&$body,&$body,&$body);    # 32 instructions
+  my ($a,$b,$c,$d,$e);
+
+        foreach (@insns) { eval; }
+}
+
+       &align32();
+       &Xupdate_avx2_32_79(\&bodyx_00_19);
+       &Xupdate_avx2_32_79(\&bodyx_00_19);
+       &Xupdate_avx2_32_79(\&bodyx_00_19);
+       &Xupdate_avx2_32_79(\&bodyx_00_19);
+
+       &Xupdate_avx2_32_79(\&bodyx_20_39);
+       &Xupdate_avx2_32_79(\&bodyx_20_39);
+       &Xupdate_avx2_32_79(\&bodyx_20_39);
+       &Xupdate_avx2_32_79(\&bodyx_20_39);
+
+       &align32();
+       &Xupdate_avx2_32_79(\&bodyx_40_59);
+       &Xupdate_avx2_32_79(\&bodyx_40_59);
+       &Xupdate_avx2_32_79(\&bodyx_40_59);
+       &Xupdate_avx2_32_79(\&bodyx_40_59);
+
+       &Xloop_avx2(\&bodyx_20_39);
+       &Xloop_avx2(\&bodyx_20_39);
+       &Xloop_avx2(\&bodyx_20_39);
+       &Xloop_avx2(\&bodyx_20_39);
+
+$code.=<<___;
+       lea     128($inp),$frame
+       lea     128($inp),%rdi                  # borrow $t0
+       cmp     $num,$frame
+       cmovae  $inp,$frame                     # next or previous block
+
+       # output is d-e-[a]-f-b-c => A=d,F=e,C=f,D=b,E=c
+       add     0($ctx),@ROTX[0]                # update context
+       add     4($ctx),@ROTX[1]
+       add     8($ctx),@ROTX[3]
+       mov     @ROTX[0],0($ctx)
+       add     12($ctx),@ROTX[4]
+       mov     @ROTX[1],4($ctx)
+        mov    @ROTX[0],$A                     # A=d
+       add     16($ctx),@ROTX[5]
+        mov    @ROTX[3],$a5
+       mov     @ROTX[3],8($ctx)
+        mov    @ROTX[4],$D                     # D=b
+        #xchg  @ROTX[5],$F                     # F=c, C=f
+       mov     @ROTX[4],12($ctx)
+        mov    @ROTX[1],$F                     # F=e
+       mov     @ROTX[5],16($ctx)
+       #mov    $F,16($ctx)
+        mov    @ROTX[5],$E                     # E=c
+        mov    $a5,$C                          # C=f
+        #xchg  $F,$E                           # E=c, F=e
+
+       cmp     $num,$inp
+       je      .Ldone_avx2
+___
+
+$Xi=4;                         # reset variables
+@X=map("%ymm$_",(4..7,0..3));
+
+$code.=<<___;
+       vmovdqu 64($K_XX_XX),@X[2]              # pbswap mask
+       cmp     $num,%rdi                       # borrowed $t0
+       ja      .Last_avx2
+
+       vmovdqu         -64(%rdi),%xmm0         # low part of @X[-4&7]
+       vmovdqu         -48(%rdi),%xmm1
+       vmovdqu         -32(%rdi),%xmm2
+       vmovdqu         -16(%rdi),%xmm3
+       vinserti128     \$1,0($frame),@X[-4&7],@X[-4&7]
+       vinserti128     \$1,16($frame),@X[-3&7],@X[-3&7]
+       vinserti128     \$1,32($frame),@X[-2&7],@X[-2&7]
+       vinserti128     \$1,48($frame),@X[-1&7],@X[-1&7]
+       jmp     .Last_avx2
+
+.align 32
+.Last_avx2:
+       lea     128+16(%rsp),$frame
+       rorx    \$2,$F,$B
+       andn    $D,$F,$t0
+       and     $C,$F
+       xor     $t0,$F
+       sub     \$-128,$inp
+___
+       $rx=$j=0;       @ROTX=($A,$F,$B,$C,$D,$E);
+
+       &Xloop_avx2     (\&bodyx_00_19);
+       &Xloop_avx2     (\&bodyx_00_19);
+       &Xloop_avx2     (\&bodyx_00_19);
+       &Xloop_avx2     (\&bodyx_00_19);
+
+       &Xloop_avx2     (\&bodyx_20_39);
+         &vmovdqu      ($Kx,"-64($K_XX_XX)");          # K_00_19
+         &vpshufb      (@X[-4&7],@X[-4&7],@X[2]);      # byte swap
+       &Xloop_avx2     (\&bodyx_20_39);
+         &vpshufb      (@X[-3&7],@X[-3&7],@X[2]);
+         &vpaddd       (@Tx[0],@X[-4&7],$Kx);          # add K_00_19
+       &Xloop_avx2     (\&bodyx_20_39);
+         &vmovdqu      ("0(%rsp)",@Tx[0]);
+         &vpshufb      (@X[-2&7],@X[-2&7],@X[2]);
+         &vpaddd       (@Tx[1],@X[-3&7],$Kx);
+       &Xloop_avx2     (\&bodyx_20_39);
+         &vmovdqu      ("32(%rsp)",@Tx[1]);
+         &vpshufb      (@X[-1&7],@X[-1&7],@X[2]);
+         &vpaddd       (@X[2],@X[-2&7],$Kx);
+
+       &Xloop_avx2     (\&bodyx_40_59);
+       &align32        ();
+         &vmovdqu      ("64(%rsp)",@X[2]);
+         &vpaddd       (@X[3],@X[-1&7],$Kx);
+       &Xloop_avx2     (\&bodyx_40_59);
+         &vmovdqu      ("96(%rsp)",@X[3]);
+       &Xloop_avx2     (\&bodyx_40_59);
+       &Xupdate_avx2_16_31(\&bodyx_40_59);
+
+       &Xupdate_avx2_16_31(\&bodyx_20_39);
+       &Xupdate_avx2_16_31(\&bodyx_20_39);
+       &Xupdate_avx2_16_31(\&bodyx_20_39);
+       &Xloop_avx2     (\&bodyx_20_39);
+
+$code.=<<___;
+       lea     128(%rsp),$frame
+
+       # output is d-e-[a]-f-b-c => A=d,F=e,C=f,D=b,E=c
+       add     0($ctx),@ROTX[0]                # update context
+       add     4($ctx),@ROTX[1]
+       add     8($ctx),@ROTX[3]
+       mov     @ROTX[0],0($ctx)
+       add     12($ctx),@ROTX[4]
+       mov     @ROTX[1],4($ctx)
+        mov    @ROTX[0],$A                     # A=d
+       add     16($ctx),@ROTX[5]
+        mov    @ROTX[3],$a5
+       mov     @ROTX[3],8($ctx)
+        mov    @ROTX[4],$D                     # D=b
+        #xchg  @ROTX[5],$F                     # F=c, C=f
+       mov     @ROTX[4],12($ctx)
+        mov    @ROTX[1],$F                     # F=e
+       mov     @ROTX[5],16($ctx)
+       #mov    $F,16($ctx)
+        mov    @ROTX[5],$E                     # E=c
+        mov    $a5,$C                          # C=f
+        #xchg  $F,$E                           # E=c, F=e
+
+       cmp     $num,$inp
+       jbe     .Loop_avx2
+
+.Ldone_avx2:
+       vzeroupper
+___
+$code.=<<___ if ($win64);
+       movaps  -6*16(%r14),%xmm6
+       movaps  -5*16(%r14),%xmm7
+       movaps  -4*16(%r14),%xmm8
+       movaps  -3*16(%r14),%xmm9
+       movaps  -2*16(%r14),%xmm10
+       movaps  -1*16(%r14),%xmm11
+___
+$code.=<<___;
+       lea     (%r14),%rsi
+       mov     0(%rsi),%r14
+       mov     8(%rsi),%r13
+       mov     16(%rsi),%r12
+       mov     24(%rsi),%rbp
+       mov     32(%rsi),%rbx
+       lea     40(%rsi),%rsp
+.Lepilogue_avx2:
+       ret
+.size  sha1_block_data_order_avx2,.-sha1_block_data_order_avx2
+___
+}
 }
 $code.=<<___;
 .align 64
 K_XX_XX:
 .long  0x5a827999,0x5a827999,0x5a827999,0x5a827999     # K_00_19
 }
 $code.=<<___;
 .align 64
 K_XX_XX:
 .long  0x5a827999,0x5a827999,0x5a827999,0x5a827999     # K_00_19
+.long  0x5a827999,0x5a827999,0x5a827999,0x5a827999     # K_00_19
+.long  0x6ed9eba1,0x6ed9eba1,0x6ed9eba1,0x6ed9eba1     # K_20_39
 .long  0x6ed9eba1,0x6ed9eba1,0x6ed9eba1,0x6ed9eba1     # K_20_39
 .long  0x8f1bbcdc,0x8f1bbcdc,0x8f1bbcdc,0x8f1bbcdc     # K_40_59
 .long  0x6ed9eba1,0x6ed9eba1,0x6ed9eba1,0x6ed9eba1     # K_20_39
 .long  0x8f1bbcdc,0x8f1bbcdc,0x8f1bbcdc,0x8f1bbcdc     # K_40_59
+.long  0x8f1bbcdc,0x8f1bbcdc,0x8f1bbcdc,0x8f1bbcdc     # K_40_59
 .long  0xca62c1d6,0xca62c1d6,0xca62c1d6,0xca62c1d6     # K_60_79
 .long  0xca62c1d6,0xca62c1d6,0xca62c1d6,0xca62c1d6     # K_60_79
+.long  0xca62c1d6,0xca62c1d6,0xca62c1d6,0xca62c1d6     # K_60_79
+.long  0x00010203,0x04050607,0x08090a0b,0x0c0d0e0f     # pbswap mask
 .long  0x00010203,0x04050607,0x08090a0b,0x0c0d0e0f     # pbswap mask
 ___
 }}}
 .long  0x00010203,0x04050607,0x08090a0b,0x0c0d0e0f     # pbswap mask
 ___
 }}}
@@ -1262,6 +1778,11 @@ $code.=<<___ if ($avx);
        .rva    .LSEH_end_sha1_block_data_order_avx
        .rva    .LSEH_info_sha1_block_data_order_avx
 ___
        .rva    .LSEH_end_sha1_block_data_order_avx
        .rva    .LSEH_info_sha1_block_data_order_avx
 ___
+$code.=<<___ if ($avx>1);
+       .rva    .LSEH_begin_sha1_block_data_order_avx2
+       .rva    .LSEH_end_sha1_block_data_order_avx2
+       .rva    .LSEH_info_sha1_block_data_order_avx2
+___
 $code.=<<___;
 .section       .xdata
 .align 8
 $code.=<<___;
 .section       .xdata
 .align 8
@@ -1279,6 +1800,12 @@ $code.=<<___ if ($avx);
        .rva    ssse3_handler
        .rva    .Lprologue_avx,.Lepilogue_avx           # HandlerData[]
 ___
        .rva    ssse3_handler
        .rva    .Lprologue_avx,.Lepilogue_avx           # HandlerData[]
 ___
+$code.=<<___ if ($avx>1);
+.LSEH_info_sha1_block_data_order_avx2:
+       .byte   9,0,0,0
+       .rva    ssse3_handler
+       .rva    .Lprologue_avx2,.Lepilogue_avx2         # HandlerData[]
+___
 }
 
 ####################################################################
 }
 
 ####################################################################