Add bit-sliced AES for ARM NEON. This initial version is effectively
[openssl.git] / crypto / aes / asm / bsaes-armv7.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 # Bit-sliced AES for ARM NEON
11 #
12 # February 2012.
13 #
14 # This implementation is direct adaptation of bsaes-x86_64 module for
15 # ARM NEON. Except that this module is endian-neutral [in sense that
16 # it can be compiled for either endianness] by courtesy of vld1.8's
17 # neutrality. Initial version doesn't implement interface to OpenSSL,
18 # only low-level primitives and unsupported entry points, just enough
19 # to collect performance results, which for Cortex-A8 core are:
20 #
21 # encrypt       20.9 cycles per byte processed with 128-bit key
22 # decrypt       25.6 cycles per byte processed with 128-bit key
23 # key conv.     900  cycles per 128-bit key/0.34 of 8x block
24 #
25 # When comparing to x86_64 results keep in mind that NEON unit is
26 # [mostly] single-issue and thus can't benefit from parallelism. And
27 # when comparing to aes-armv4 results keep in mind key schedule
28 # conversion overhead (see bsaes-x86_64.pl for details)...
29 #
30 #                                               <appro@openssl.org>
31
32 while (($output=shift) && ($output!~/^\w[\w\-]*\.\w+$/)) {}
33 open STDOUT,">$output";
34
35 my ($inp,$out,$len,$key)=("r0","r1","r2","r3");
36 my @XMM=map("q$_",(0..15));
37
38 {
39 my ($key,$rounds,$const)=("r4","r5","r6");
40
41 sub Dlo()   { shift=~m|q([1]?[0-9])|?"d".($1*2):"";     }
42 sub Dhi()   { shift=~m|q([1]?[0-9])|?"d".($1*2+1):"";   }
43
44 sub Sbox {
45 # input in  lsb > [b0, b1, b2, b3, b4, b5, b6, b7] < msb
46 # output in lsb > [b0, b1, b4, b6, b3, b7, b2, b5] < msb
47 my @b=@_[0..7];
48 my @t=@_[8..11];
49 my @s=@_[12..15];
50         &InBasisChange  (@b);
51         &Inv_GF256      (@b[6,5,0,3,7,1,4,2],@t,@s);
52         &OutBasisChange (@b[7,1,4,2,6,5,0,3]);
53 }
54
55 sub InBasisChange {
56 # input in  lsb > [b0, b1, b2, b3, b4, b5, b6, b7] < msb
57 # output in lsb > [b6, b5, b0, b3, b7, b1, b4, b2] < msb 
58 my @b=@_[0..7];
59 $code.=<<___;
60         veor    @b[5], @b[5], @b[6]
61         veor    @b[2], @b[2], @b[1]
62         veor    @b[3], @b[3], @b[0]
63         veor    @b[6], @b[6], @b[2]
64         veor    @b[5], @b[5], @b[0]
65
66         veor    @b[6], @b[6], @b[3]
67         veor    @b[3], @b[3], @b[7]
68         veor    @b[7], @b[7], @b[5]
69         veor    @b[3], @b[3], @b[4]
70         veor    @b[4], @b[4], @b[5]
71         veor    @b[3], @b[3], @b[1]
72
73         veor    @b[2], @b[2], @b[7]
74         veor    @b[1], @b[1], @b[5]
75 ___
76 }
77
78 sub OutBasisChange {
79 # input in  lsb > [b0, b1, b2, b3, b4, b5, b6, b7] < msb
80 # output in lsb > [b6, b1, b2, b4, b7, b0, b3, b5] < msb
81 my @b=@_[0..7];
82 $code.=<<___;
83         veor    @b[0], @b[0], @b[6]
84         veor    @b[1], @b[1], @b[4]
85         veor    @b[2], @b[2], @b[0]
86         veor    @b[4], @b[4], @b[6]
87         veor    @b[6], @b[6], @b[1]
88
89         veor    @b[1], @b[1], @b[5]
90         veor    @b[5], @b[5], @b[3]
91         veor    @b[3], @b[3], @b[7]
92         veor    @b[7], @b[7], @b[5]
93         veor    @b[2], @b[2], @b[5]
94
95         veor    @b[4], @b[4], @b[7]
96 ___
97 }
98
99 sub InvSbox {
100 # input in lsb  > [b0, b1, b2, b3, b4, b5, b6, b7] < msb
101 # output in lsb > [b0, b1, b6, b4, b2, b7, b3, b5] < msb
102 my @b=@_[0..7];
103 my @t=@_[8..11];
104 my @s=@_[12..15];
105         &InvInBasisChange       (@b);
106         &Inv_GF256              (@b[5,1,2,6,3,7,0,4],@t,@s);
107         &InvOutBasisChange      (@b[3,7,0,4,5,1,2,6]);
108 }
109
110 sub InvInBasisChange {          # OutBasisChange in reverse
111 my @b=@_[5,1,2,6,3,7,0,4];
112 $code.=<<___
113         veor    @b[4], @b[4], @b[7]
114
115         veor    @b[7], @b[7], @b[5]
116         veor    @b[2], @b[2], @b[5]
117         veor    @b[3], @b[3], @b[7]
118         veor    @b[5], @b[5], @b[3]
119         veor    @b[1], @b[1], @b[5]
120
121         veor    @b[6], @b[6], @b[1]
122         veor    @b[2], @b[2], @b[0]
123         veor    @b[4], @b[4], @b[6]
124         veor    @b[0], @b[0], @b[6]
125         veor    @b[1], @b[1], @b[4]
126 ___
127 }
128
129 sub InvOutBasisChange {         # InBasisChange in reverse
130 my @b=@_[2,5,7,3,6,1,0,4];
131 $code.=<<___;
132         veor    @b[1], @b[1], @b[5]
133         veor    @b[2], @b[2], @b[7]
134
135         veor    @b[3], @b[3], @b[1]
136         veor    @b[4], @b[4], @b[5]
137         veor    @b[7], @b[7], @b[5]
138         veor    @b[3], @b[3], @b[4]
139          veor   @b[5], @b[5], @b[0]
140         veor    @b[3], @b[3], @b[7]
141          veor   @b[6], @b[6], @b[2]
142          veor   @b[2], @b[2], @b[1]
143         veor    @b[6], @b[6], @b[3]
144
145         veor    @b[3], @b[3], @b[0]
146         veor    @b[5], @b[5], @b[6]
147 ___
148 }
149
150 sub Mul_GF4 {
151 #;*************************************************************
152 #;* Mul_GF4: Input x0-x1,y0-y1 Output x0-x1 Temp t0 (8) *
153 #;*************************************************************
154 my ($x0,$x1,$y0,$y1,$t0)=@_;
155 $code.=<<___;
156         veor    $t0, $y0, $y1
157         vand    $t0, $t0, $x0
158         veor    $x0, $x0, $x1
159         vand    $x1, $x1, $y0
160         vand    $x0, $x0, $y1
161         veor    $x0, $x0, $x1
162         veor    $x1, $x1, $t0
163 ___
164 }
165
166 sub Mul_GF4_N {                         # not used, see next subroutine
167 # multiply and scale by N
168 my ($x0,$x1,$y0,$y1,$t0)=@_;
169 $code.=<<___;
170         veor    $t0, $y0, $y1
171         vand    $t0, $t0, $x0
172         veor    $x0, $x0, $x1
173         vand    $x1, $x1, $y0
174         vand    $x0, $x0, $y1
175         veor    $x1, $x1, $x0
176         veor    $x0, $x0, $t0
177 ___
178 }
179
180 sub Mul_GF4_N_GF4 {
181 # interleaved Mul_GF4_N and Mul_GF4
182 my ($x0,$x1,$y0,$y1,$t0,
183     $x2,$x3,$y2,$y3,$t1)=@_;
184 $code.=<<___;
185         veor    $t0, $y0, $y1
186          veor   $t1, $y2, $y3
187         vand    $t0, $t0, $x0
188          vand   $t1, $t1, $x2
189         veor    $x0, $x0, $x1
190          veor   $x2, $x2, $x3
191         vand    $x1, $x1, $y0
192          vand   $x3, $x3, $y2
193         vand    $x0, $x0, $y1
194          vand   $x2, $x2, $y3
195         veor    $x1, $x1, $x0
196          veor   $x2, $x2, $x3
197         veor    $x0, $x0, $t0
198          veor   $x3, $x3, $t1
199 ___
200 }
201 sub Mul_GF16_2 {
202 my @x=@_[0..7];
203 my @y=@_[8..11];
204 my @t=@_[12..15];
205 $code.=<<___;
206         vmov    @t[0], @x[0]
207         vmov    @t[1], @x[1]
208 ___
209         &Mul_GF4        (@x[0], @x[1], @y[0], @y[1], @t[2]);
210 $code.=<<___;
211         veor    @t[0], @t[0], @x[2]
212         veor    @t[1], @t[1], @x[3]
213         veor    @y[0], @y[0], @y[2]
214         veor    @y[1], @y[1], @y[3]
215 ___
216         Mul_GF4_N_GF4   (@t[0], @t[1], @y[0], @y[1], @t[3],
217                          @x[2], @x[3], @y[2], @y[3], @t[2]);
218 $code.=<<___;
219         veor    @x[0], @x[0], @t[0]
220         veor    @x[2], @x[2], @t[0]
221         veor    @x[1], @x[1], @t[1]
222         veor    @x[3], @x[3], @t[1]
223
224         veor    @t[0], @x[4], @x[6]
225         veor    @t[1], @x[5], @x[7]
226 ___
227         &Mul_GF4_N_GF4  (@t[0], @t[1], @y[0], @y[1], @t[3],
228                          @x[6], @x[7], @y[2], @y[3], @t[2]);
229 $code.=<<___;
230         veor    @y[0], @y[0], @y[2]
231         veor    @y[1], @y[1], @y[3]
232 ___
233         &Mul_GF4        (@x[4], @x[5], @y[0], @y[1], @t[3]);
234 $code.=<<___;
235         veor    @x[4], @x[4], @t[0]
236         veor    @x[6], @x[6], @t[0]
237         veor    @x[5], @x[5], @t[1]
238         veor    @x[7], @x[7], @t[1]
239 ___
240 }
241 sub Inv_GF256 {
242 #;********************************************************************
243 #;* Inv_GF256: Input x0-x7 Output x0-x7 Temp t0-t3,s0-s3 (144)       *
244 #;********************************************************************
245 my @x=@_[0..7];
246 my @t=@_[8..11];
247 my @s=@_[12..15];
248 # direct optimizations from hardware
249 $code.=<<___;
250         veor    @t[3], @x[4], @x[6]
251         veor    @t[2], @x[5], @x[7]
252         veor    @t[1], @x[1], @x[3]
253         veor    @s[1], @x[7], @x[6]
254          vmov   @t[0], @t[2]
255         veor    @s[0], @x[0], @x[2]
256
257         vorr    @t[2], @t[2], @t[1]
258         veor    @s[3], @t[3], @t[0]
259         vand    @s[2], @t[3], @s[0]
260         vorr    @t[3], @t[3], @s[0]
261         veor    @s[0], @s[0], @t[1]
262         vand    @t[0], @t[0], @t[1]
263         vand    @s[3], @s[3], @s[0]
264         veor    @s[0], @x[3], @x[2]
265         vand    @s[1], @s[1], @s[0]
266         veor    @t[3], @t[3], @s[1]
267         veor    @t[2], @t[2], @s[1]
268         veor    @s[1], @x[4], @x[5]
269         veor    @s[0], @x[1], @x[0]
270         vorr    @t[1], @s[1], @s[0]
271         vand    @s[1], @s[1], @s[0]
272         veor    @t[0], @t[0], @s[1]
273         veor    @t[3], @t[3], @s[3]
274         veor    @t[2], @t[2], @s[2]
275         veor    @t[1], @t[1], @s[3]
276         veor    @t[0], @t[0], @s[2]
277         veor    @t[1], @t[1], @s[2]
278         vand    @s[0], @x[7], @x[3]
279         vand    @s[1], @x[6], @x[2]
280         vand    @s[2], @x[5], @x[1]
281         vorr    @s[3], @x[4], @x[0]
282         veor    @t[3], @t[3], @s[0]
283         veor    @t[2], @t[2], @s[1]
284         veor    @t[1], @t[1], @s[2]
285         veor    @t[0], @t[0], @s[3]
286
287         @ Inv_GF16 \t0, \t1, \t2, \t3, \s0, \s1, \s2, \s3
288
289         @ new smaller inversion
290
291         veor    @s[0], @t[3], @t[2]
292         vand    @t[3], @t[3], @t[1]
293
294         veor    @s[2], @t[0], @t[3]
295         vand    @s[3], @s[0], @s[2]
296
297         veor    @s[3], @s[3], @t[2]
298         veor    @s[1], @t[1], @t[0]
299
300         veor    @t[3], @t[3], @t[2]
301
302         vand    @s[1], @s[1], @t[3]
303
304         veor    @s[1], @s[1], @t[0]
305
306         veor    @t[2], @s[2], @s[1]
307         veor    @t[1], @t[1], @s[1]
308
309         vand    @t[2], @t[2], @t[0]
310
311         veor    @s[2], @s[2], @t[2]
312         veor    @t[1], @t[1], @t[2]
313
314         vand    @s[2], @s[2], @s[3]
315
316         veor    @s[2], @s[2], @s[0]
317 ___
318 # output in s3, s2, s1, t1
319
320 # Mul_GF16_2 \x0, \x1, \x2, \x3, \x4, \x5, \x6, \x7, \t2, \t3, \t0, \t1, \s0, \s1, \s2, \s3
321
322 # Mul_GF16_2 \x0, \x1, \x2, \x3, \x4, \x5, \x6, \x7, \s3, \s2, \s1, \t1, \s0, \t0, \t2, \t3
323         &Mul_GF16_2(@x,@s[3,2,1],@t[1],@s[0],@t[0,2,3]);
324
325 ### output msb > [x3,x2,x1,x0,x7,x6,x5,x4] < lsb
326 }
327
328 # AES linear components
329
330 sub ShiftRows {
331 my @x=@_[0..7];
332 my @t=@_[8..11];
333 my $mask=pop;
334 $code.=<<___;
335         vldmia  $key!, {@t[0]-@t[3]}
336         veor    @t[0], @t[0], @x[0]
337         veor    @t[1], @t[1], @x[1]
338         vtbl.8  `&Dlo(@x[0])`, {@t[0]}, `&Dlo($mask)`
339         vtbl.8  `&Dhi(@x[0])`, {@t[0]}, `&Dhi($mask)`
340         vldmia  $key!, {@t[0]}
341         veor    @t[2], @t[2], @x[2]
342         vtbl.8  `&Dlo(@x[1])`, {@t[1]}, `&Dlo($mask)`
343         vtbl.8  `&Dhi(@x[1])`, {@t[1]}, `&Dhi($mask)`
344         vldmia  $key!, {@t[1]}
345         veor    @t[3], @t[3], @x[3]
346         vtbl.8  `&Dlo(@x[2])`, {@t[2]}, `&Dlo($mask)`
347         vtbl.8  `&Dhi(@x[2])`, {@t[2]}, `&Dhi($mask)`
348         vldmia  $key!, {@t[2]}
349         vtbl.8  `&Dlo(@x[3])`, {@t[3]}, `&Dlo($mask)`
350         vtbl.8  `&Dhi(@x[3])`, {@t[3]}, `&Dhi($mask)`
351         vldmia  $key!, {@t[3]}
352         veor    @t[0], @t[0], @x[4]
353         veor    @t[1], @t[1], @x[5]
354         vtbl.8  `&Dlo(@x[4])`, {@t[0]}, `&Dlo($mask)`
355         vtbl.8  `&Dhi(@x[4])`, {@t[0]}, `&Dhi($mask)`
356         veor    @t[2], @t[2], @x[6]
357         vtbl.8  `&Dlo(@x[5])`, {@t[1]}, `&Dlo($mask)`
358         vtbl.8  `&Dhi(@x[5])`, {@t[1]}, `&Dhi($mask)`
359         veor    @t[3], @t[3], @x[7]
360         vtbl.8  `&Dlo(@x[6])`, {@t[2]}, `&Dlo($mask)`
361         vtbl.8  `&Dhi(@x[6])`, {@t[2]}, `&Dhi($mask)`
362         vtbl.8  `&Dlo(@x[7])`, {@t[3]}, `&Dlo($mask)`
363         vtbl.8  `&Dhi(@x[7])`, {@t[3]}, `&Dhi($mask)`
364 ___
365 }
366
367 sub MixColumns {
368 # modified to emit output in order suitable for feeding back to aesenc[last]
369 my @x=@_[0..7];
370 my @t=@_[8..15];
371 $code.=<<___;
372         vext.8  @t[0], @x[0], @x[0], #12        @ x0 <<< 32
373         vext.8  @t[1], @x[1], @x[1], #12
374          veor   @x[0], @x[0], @t[0]             @ x0 ^ (x0 <<< 32)
375         vext.8  @t[2], @x[2], @x[2], #12
376          veor   @x[1], @x[1], @t[1]
377         vext.8  @t[3], @x[3], @x[3], #12
378          veor   @x[2], @x[2], @t[2]
379         vext.8  @t[4], @x[4], @x[4], #12
380          veor   @x[3], @x[3], @t[3]
381         vext.8  @t[5], @x[5], @x[5], #12
382          veor   @x[4], @x[4], @t[4]
383         vext.8  @t[6], @x[6], @x[6], #12
384          veor   @x[5], @x[5], @t[5]
385         vext.8  @t[7], @x[7], @x[7], #12
386          veor   @x[6], @x[6], @t[6]
387          veor   @x[7], @x[7], @t[7]
388
389         veor    @t[1], @t[1], @x[0]
390          vext.8 @x[0], @x[0], @x[0], #8         @ (x0 ^ (x0 <<< 32)) <<< 64)
391         veor    @t[0], @t[0], @x[7]
392         veor    @t[1], @t[1], @x[7]
393         veor    @t[2], @t[2], @x[1]
394          vext.8 @x[1], @x[1], @x[1], #8
395         veor    @t[5], @t[5], @x[4]
396          veor   @x[0], @x[0], @t[0]
397         veor    @t[6], @t[6], @x[5]
398          veor   @x[1], @x[1], @t[1]
399          vext.8 @t[0], @x[4], @x[4], #8
400         veor    @t[4], @t[4], @x[3]
401          vext.8 @t[1], @x[5], @x[5], #8
402         veor    @t[7], @t[7], @x[6]
403          vext.8 @x[4], @x[3], @x[3], #8
404         veor    @t[3], @t[3], @x[2]
405          vext.8 @x[5], @x[7], @x[7], #8
406         veor    @t[3], @t[3], @x[7]
407          vext.8 @x[3], @x[6], @x[6], #8
408         veor    @t[4], @t[4], @x[7]
409          vext.8 @x[6], @x[2], @x[2], #8
410         veor    @x[2], @t[0], @t[4]
411         veor    @x[7], @t[1], @t[5]
412
413         veor    @x[4], @x[4], @t[3]
414         veor    @x[5], @x[5], @t[7]
415         veor    @x[3], @x[3], @t[6]
416          @ vmov @x[2], @t[0]
417         veor    @x[6], @x[6], @t[2]
418          @ vmov @x[7], @t[1]
419 ___
420 }
421
422 sub InvMixColumns {
423 my @x=@_[0..7];
424 my @t=@_[8..15];
425
426 $code.=<<___;
427         @ multiplication by 0x0e
428         vext.8  @t[7], @x[7], @x[7], #12
429         vmov    @t[2], @x[2]
430         veor    @x[7], @x[7], @x[5]             @ 7 5
431         veor    @x[2], @x[2], @x[5]             @ 2 5
432         vext.8  @t[0], @x[0], @x[0], #12
433         vmov    @t[5], @x[5]
434         veor    @x[5], @x[5], @x[0]             @ 5 0           [1]
435         veor    @x[0], @x[0], @x[1]             @ 0 1
436         vext.8  @t[1], @x[1], @x[1], #12
437         veor    @x[1], @x[1], @x[2]             @ 1 25
438         veor    @x[0], @x[0], @x[6]             @ 01 6          [2]
439         veor    @x[1], @x[1], @x[3]             @ 125 3         [4]
440         vext.8  @t[3], @x[3], @x[3], #12
441         veor    @x[2], @x[2], @x[0]             @ 25 016        [3]
442         veor    @x[3], @x[3], @x[7]             @ 3 75
443         veor    @x[7], @x[7], @x[6]             @ 75 6          [0]
444         vext.8  @t[6], @x[6], @x[6], #12
445         vmov    @t[4], @x[4]
446         veor    @x[6], @x[6], @x[4]             @ 6 4
447         veor    @x[4], @x[4], @x[3]             @ 4 375         [6]
448         veor    @x[3], @x[3], @x[7]             @ 375 756=36
449         veor    @x[6], @x[6], @t[5]             @ 64 5          [7]
450         veor    @x[3], @x[3], @t[2]             @ 36 2
451         vext.8  @t[5], @t[5], @t[5], #12
452         veor    @x[3], @x[3], @t[4]             @ 362 4         [5]
453 ___
454                                         my @y = @x[7,5,0,2,1,3,4,6];
455 $code.=<<___;
456         @ multiplication by 0x0b
457         veor    @y[1], @y[1], @y[0]
458         veor    @y[0], @y[0], @t[0]
459         veor    @y[1], @y[1], @t[1]
460         vext.8  @t[2], @t[2], @t[2], #12
461         veor    @y[0], @y[0], @t[5]
462         veor    @y[1], @y[1], @t[6]
463         veor    @y[0], @y[0], @t[7]
464         vext.8  @t[4], @t[4], @t[4], #12
465         veor    @t[7], @t[7], @t[6]             @ clobber t[7]
466         veor    @y[1], @y[1], @y[0]
467
468         veor    @y[3], @y[3], @t[0]
469         vext.8  @t[0], @t[0], @t[0], #12
470         veor    @y[2], @y[2], @t[1]
471         veor    @y[4], @y[4], @t[1]
472         veor    @y[2], @y[2], @t[2]
473         vext.8  @t[1], @t[1], @t[1], #12
474         veor    @y[3], @y[3], @t[2]
475         veor    @y[5], @y[5], @t[2]
476         veor    @y[2], @y[2], @t[7]
477         vext.8  @t[2], @t[2], @t[2], #12
478         veor    @y[3], @y[3], @t[3]
479         veor    @y[6], @y[6], @t[3]
480         veor    @y[4], @y[4], @t[3]
481         vext.8  @t[3], @t[3], @t[3], #12
482         veor    @y[7], @y[7], @t[4]
483         veor    @y[5], @y[5], @t[4]
484         veor    @y[7], @y[7], @t[7]
485         veor    @y[3], @y[3], @t[5]
486         veor    @y[4], @y[4], @t[4]
487         veor    @t[7], @t[7], @t[5]             @ clobber t[7] even more
488
489         veor    @y[5], @y[5], @t[7]
490         vext.8  @t[4], @t[4], @t[4], #12
491         veor    @y[6], @y[6], @t[7]
492         veor    @y[4], @y[4], @t[7]
493
494         veor    @t[7], @t[7], @t[5]
495         vext.8  @t[5], @t[5], @t[5], #12
496         veor    @t[7], @t[7], @t[6]             @ restore t[7]
497
498         @ multiplication by 0x0d
499         veor    @y[4], @y[4], @y[7]
500         veor    @y[7], @y[7], @t[4]
501         vext.8  @t[6], @t[6], @t[6], #12
502         veor    @y[2], @y[2], @t[0]
503         veor    @y[7], @y[7], @t[5]
504         veor    @y[2], @y[2], @t[2]
505         vext.8  @t[7], @t[7], @t[7], #12
506
507         veor    @y[3], @y[3], @y[1]
508         veor    @y[1], @y[1], @t[1]
509         veor    @y[0], @y[0], @t[0]
510         veor    @y[3], @y[3], @t[0]
511         veor    @y[1], @y[1], @t[5]
512         veor    @y[0], @y[0], @t[5]
513         veor    @y[1], @y[1], @t[7]
514         vext.8  @t[0], @t[0], @t[0], #12
515         veor    @y[0], @y[0], @t[6]
516         veor    @y[3], @y[3], @y[1]
517         veor    @y[4], @y[4], @t[1]
518         vext.8  @t[1], @t[1], @t[1], #12
519
520         veor    @y[7], @y[7], @t[7]
521         veor    @y[4], @y[4], @t[2]
522         veor    @y[5], @y[5], @t[2]
523         vext.8  @t[2], @t[2], @t[2], #12
524         veor    @y[2], @y[2], @t[6]
525         veor    @t[6], @t[6], @t[3]             @ clobber t[6]
526         veor    @y[4], @y[4], @y[7]
527         veor    @y[3], @y[3], @t[6]
528
529         veor    @y[6], @y[6], @t[6]
530         veor    @y[5], @y[5], @t[5]
531         vext.8  @t[5], @t[5], @t[5], #12
532         veor    @y[6], @y[6], @t[4]
533         vext.8  @t[4], @t[4], @t[4], #12
534         veor    @y[5], @y[5], @t[6]
535         veor    @y[6], @y[6], @t[7]
536         vext.8  @t[7], @t[7], @t[7], #12
537         veor    @t[6], @t[6], @t[3]             @ restore t[6]
538         vext.8  @t[3], @t[3], @t[3], #12
539
540         @ multiplication by 0x09
541         veor    @y[4], @y[4], @y[1]
542         veor    @t[1], @t[1], @y[1]             @ t[1]=y[1]
543         veor    @t[0], @t[0], @t[5]             @ clobber t[0]
544         vext.8  @t[6], @t[6], @t[6], #12
545         veor    @t[1], @t[1], @t[5]
546         veor    @y[3], @y[3], @t[0]
547         veor    @t[0], @t[0], @y[0]             @ t[0]=y[0]
548         veor    @t[1], @t[1], @t[6]
549         veor    @t[6], @t[6], @t[7]             @ clobber t[6]
550         veor    @y[4], @y[4], @t[1]
551         veor    @y[7], @y[7], @t[4]
552         veor    @t[4], @t[4], @y[4]             @ t[4]=y[4]
553         veor    @y[6], @y[6], @t[3]
554         veor    @t[3], @t[3], @y[3]             @ t[3]=y[3]
555         veor    @y[5], @y[5], @t[2]
556         veor    @t[2], @t[2], @y[2]             @ t[2]=y[2]
557         veor    @t[3], @t[3], @t[7]
558         veor    @t[5], @t[5], @y[5]             @ t[5]=y[5]
559         veor    @XMM[5], @t[5], @t[6]
560         veor    @XMM[6], @t[6], @y[6]           @ t[6]=y[6]
561         veor    @XMM[2], @t[2], @t[6]
562         veor    @XMM[7], @t[7], @y[7]           @ t[7]=y[7]
563
564         vmov    @XMM[0], @t[0]
565         vmov    @XMM[1], @t[1]
566         @ vmov  @XMM[2], @t[2]
567         vmov    @XMM[3], @t[3]
568         vmov    @XMM[4], @t[4]
569         @ vmov  @XMM[5], @t[5]
570         @ vmov  @XMM[6], @t[6]
571         @ vmov  @XMM[7], @t[7]
572 ___
573 }
574
575 sub swapmove {
576 my ($a,$b,$n,$mask,$t)=@_;
577 $code.=<<___;
578         vshr.u64        $t, $b, #$n
579         veor            $t, $t, $a
580         vand            $t, $t, $mask
581         veor            $a, $a, $t
582         vshl.u64        $t, $t, #$n
583         veor            $b, $b, $t
584 ___
585 }
586 sub swapmove2x {
587 my ($a0,$b0,$a1,$b1,$n,$mask,$t0,$t1)=@_;
588 $code.=<<___;
589         vshr.u64        $t0, $b0, #$n
590          vshr.u64       $t1, $b1, #$n
591         veor            $t0, $t0, $a0
592          veor           $t1, $t1, $a1
593         vand            $t0, $t0, $mask
594          vand           $t1, $t1, $mask
595         veor            $a0, $a0, $t0
596         vshl.u64        $t0, $t0, #$n
597          veor           $a1, $a1, $t1
598          vshl.u64       $t1, $t1, #$n
599         veor            $b0, $b0, $t0
600          veor           $b1, $b1, $t1
601 ___
602 }
603
604 sub bitslice {
605 my @x=reverse(@_[0..7]);
606 my ($t0,$t1,$t2,$t3)=@_[8..11];
607 $code.=<<___;
608         vmov.i8 $t0,#0x55                       @ compose .LBS0
609         vmov.i8 $t1,#0x33                       @ compose .LBS1
610 ___
611         &swapmove2x(@x[0,1,2,3],1,$t0,$t2,$t3);
612         &swapmove2x(@x[4,5,6,7],1,$t0,$t2,$t3);
613 $code.=<<___;
614         vmov.i8 $t0,#0x0f                       @ compose .LBS2
615 ___
616         &swapmove2x(@x[0,2,1,3],2,$t1,$t2,$t3);
617         &swapmove2x(@x[4,6,5,7],2,$t1,$t2,$t3);
618
619         &swapmove2x(@x[0,4,1,5],4,$t0,$t2,$t3);
620         &swapmove2x(@x[2,6,3,7],4,$t0,$t2,$t3);
621 }
622
623 $code.=<<___;
624 .text
625 .code   32
626 .fpu    neon
627
628 .type   _bsaes_decrypt8,%function
629 .align  4
630 _bsaes_decrypt8:
631         sub     $const,pc,#8                    @ _bsaes_decrypt8
632         vldmia  $key!, {@XMM[9]}                @ round 0 key
633         add     $const,$const,#.LM0ISR-_bsaes_decrypt8
634
635         vldmia  $const!, {@XMM[8]}              @ .LM0ISR
636         veor    @XMM[10], @XMM[0], @XMM[9]      @ xor with round0 key
637         veor    @XMM[11], @XMM[1], @XMM[9]
638          vtbl.8 `&Dlo(@XMM[0])`, {@XMM[10]}, `&Dlo(@XMM[8])`
639          vtbl.8 `&Dhi(@XMM[0])`, {@XMM[10]}, `&Dhi(@XMM[8])`
640         veor    @XMM[12], @XMM[2], @XMM[9]
641          vtbl.8 `&Dlo(@XMM[1])`, {@XMM[11]}, `&Dlo(@XMM[8])`
642          vtbl.8 `&Dhi(@XMM[1])`, {@XMM[11]}, `&Dhi(@XMM[8])`
643         veor    @XMM[13], @XMM[3], @XMM[9]
644          vtbl.8 `&Dlo(@XMM[2])`, {@XMM[12]}, `&Dlo(@XMM[8])`
645          vtbl.8 `&Dhi(@XMM[2])`, {@XMM[12]}, `&Dhi(@XMM[8])`
646         veor    @XMM[14], @XMM[4], @XMM[9]
647          vtbl.8 `&Dlo(@XMM[3])`, {@XMM[13]}, `&Dlo(@XMM[8])`
648          vtbl.8 `&Dhi(@XMM[3])`, {@XMM[13]}, `&Dhi(@XMM[8])`
649         veor    @XMM[15], @XMM[5], @XMM[9]
650          vtbl.8 `&Dlo(@XMM[4])`, {@XMM[14]}, `&Dlo(@XMM[8])`
651          vtbl.8 `&Dhi(@XMM[4])`, {@XMM[14]}, `&Dhi(@XMM[8])`
652         veor    @XMM[10], @XMM[6], @XMM[9]
653          vtbl.8 `&Dlo(@XMM[5])`, {@XMM[15]}, `&Dlo(@XMM[8])`
654          vtbl.8 `&Dhi(@XMM[5])`, {@XMM[15]}, `&Dhi(@XMM[8])`
655         veor    @XMM[11], @XMM[7], @XMM[9]
656          vtbl.8 `&Dlo(@XMM[6])`, {@XMM[10]}, `&Dlo(@XMM[8])`
657          vtbl.8 `&Dhi(@XMM[6])`, {@XMM[10]}, `&Dhi(@XMM[8])`
658          vtbl.8 `&Dlo(@XMM[7])`, {@XMM[11]}, `&Dlo(@XMM[8])`
659          vtbl.8 `&Dhi(@XMM[7])`, {@XMM[11]}, `&Dhi(@XMM[8])`
660 ___
661         &bitslice       (@XMM[0..7, 8..11]);
662 $code.=<<___;
663         sub     $rounds,$rounds,#1
664         b       .Ldec_sbox
665 .align  4
666 .Ldec_loop:
667 ___
668         &ShiftRows      (@XMM[0..7, 8..12]);
669 $code.=".Ldec_sbox:\n";
670         &InvSbox        (@XMM[0..7, 8..15]);
671 $code.=<<___;
672         subs    $rounds,$rounds,#1
673         bcc     .Ldec_done
674 ___
675         &InvMixColumns  (@XMM[0,1,6,4,2,7,3,5, 8..15]);
676 $code.=<<___;
677         vldmia  $const, {@XMM[12]}              @ .LISR
678         addeq   $const,$const,#0x10
679         bne     .Ldec_loop
680         vldmia  $const, {@XMM[12]}              @ .LISRM0
681         b       .Ldec_loop
682 .align  4
683 .Ldec_done:
684 ___
685         &bitslice       (@XMM[0,1,6,4,2,7,3,5, 8..11]);
686 $code.=<<___;
687         vldmia  $key, {@XMM[8]}                 @ last round key
688         veor    @XMM[6], @XMM[6], @XMM[8]
689         veor    @XMM[4], @XMM[4], @XMM[8]
690         veor    @XMM[2], @XMM[2], @XMM[8]
691         veor    @XMM[7], @XMM[7], @XMM[8]
692         veor    @XMM[3], @XMM[3], @XMM[8]
693         veor    @XMM[5], @XMM[5], @XMM[8]
694         veor    @XMM[0], @XMM[0], @XMM[8]
695         veor    @XMM[1], @XMM[1], @XMM[8]
696         bx      lr
697 .size   _bsaes_decrypt8,.-_bsaes_decrypt8
698
699 .type   _bsaes_const,%object
700 .align  6
701 _bsaes_const:
702 .LM0ISR:        @ InvShiftRows constants
703         .quad   0x0a0e0206070b0f03, 0x0004080c0d010509
704 .LISR:
705         .quad   0x0504070602010003, 0x0f0e0d0c080b0a09
706 .LISRM0:
707         .quad   0x01040b0e0205080f, 0x0306090c00070a0d
708 .LM0SR:         @ ShiftRows constants
709         .quad   0x0a0e02060f03070b, 0x0004080c05090d01
710 .LSR:
711         .quad   0x0504070600030201, 0x0f0e0d0c0a09080b
712 .LSRM0:
713         .quad   0x0304090e00050a0f, 0x01060b0c0207080d
714 .LM0:
715         .quad   0x02060a0e03070b0f, 0x0004080c0105090d
716 .asciz  "Bit-sliced AES for NEON, CRYPTOGAMS by <appro\@openssl.org>"
717 .align  6
718 .size   _bsaes_const,.-_bsaes_const
719
720 .type   _bsaes_encrypt8,%function
721 .align  4
722 _bsaes_encrypt8:
723         sub     $const,pc,#8                    @ _bsaes_encrypt8
724         vldmia  $key!, {@XMM[9]}                @ round 0 key
725         sub     $const,$const,#_bsaes_encrypt8-.LM0SR
726
727         vldmia  $const!, {@XMM[8]}              @ .LM0SR
728         veor    @XMM[10], @XMM[0], @XMM[9]      @ xor with round0 key
729         veor    @XMM[11], @XMM[1], @XMM[9]
730          vtbl.8 `&Dlo(@XMM[0])`, {@XMM[10]}, `&Dlo(@XMM[8])`
731          vtbl.8 `&Dhi(@XMM[0])`, {@XMM[10]}, `&Dhi(@XMM[8])`
732         veor    @XMM[12], @XMM[2], @XMM[9]
733          vtbl.8 `&Dlo(@XMM[1])`, {@XMM[11]}, `&Dlo(@XMM[8])`
734          vtbl.8 `&Dhi(@XMM[1])`, {@XMM[11]}, `&Dhi(@XMM[8])`
735         veor    @XMM[13], @XMM[3], @XMM[9]
736          vtbl.8 `&Dlo(@XMM[2])`, {@XMM[12]}, `&Dlo(@XMM[8])`
737          vtbl.8 `&Dhi(@XMM[2])`, {@XMM[12]}, `&Dhi(@XMM[8])`
738         veor    @XMM[14], @XMM[4], @XMM[9]
739          vtbl.8 `&Dlo(@XMM[3])`, {@XMM[13]}, `&Dlo(@XMM[8])`
740          vtbl.8 `&Dhi(@XMM[3])`, {@XMM[13]}, `&Dhi(@XMM[8])`
741         veor    @XMM[15], @XMM[5], @XMM[9]
742          vtbl.8 `&Dlo(@XMM[4])`, {@XMM[14]}, `&Dlo(@XMM[8])`
743          vtbl.8 `&Dhi(@XMM[4])`, {@XMM[14]}, `&Dhi(@XMM[8])`
744         veor    @XMM[10], @XMM[6], @XMM[9]
745          vtbl.8 `&Dlo(@XMM[5])`, {@XMM[15]}, `&Dlo(@XMM[8])`
746          vtbl.8 `&Dhi(@XMM[5])`, {@XMM[15]}, `&Dhi(@XMM[8])`
747         veor    @XMM[11], @XMM[7], @XMM[9]
748          vtbl.8 `&Dlo(@XMM[6])`, {@XMM[10]}, `&Dlo(@XMM[8])`
749          vtbl.8 `&Dhi(@XMM[6])`, {@XMM[10]}, `&Dhi(@XMM[8])`
750          vtbl.8 `&Dlo(@XMM[7])`, {@XMM[11]}, `&Dlo(@XMM[8])`
751          vtbl.8 `&Dhi(@XMM[7])`, {@XMM[11]}, `&Dhi(@XMM[8])`
752 _bsaes_encrypt8_bitslice:
753 ___
754         &bitslice       (@XMM[0..7, 8..11]);
755 $code.=<<___;
756         sub     $rounds,$rounds,#1
757         b       .Lenc_sbox
758 .align  4
759 .Lenc_loop:
760 ___
761         &ShiftRows      (@XMM[0..7, 8..12]);
762 $code.=".Lenc_sbox:\n";
763         &Sbox           (@XMM[0..7, 8..15]);
764 $code.=<<___;
765         subs    $rounds,$rounds,#1
766         bcc     .Lenc_done
767 ___
768         &MixColumns     (@XMM[0,1,4,6,3,7,2,5, 8..15]);
769 $code.=<<___;
770         vldmia  $const, {@XMM[12]}              @ .LSR
771         addeq   $const,$const,#0x10
772         bne     .Lenc_loop
773         vldmia  $const, {@XMM[12]}              @ .LSRM0
774         b       .Lenc_loop
775 .align  4
776 .Lenc_done:
777 ___
778         # output in lsb > [t0, t1, t4, t6, t3, t7, t2, t5] < msb
779         &bitslice       (@XMM[0,1,4,6,3,7,2,5, 8..11]);
780 $code.=<<___;
781         vldmia  $key, {@XMM[8]}                 @ last round key
782         veor    @XMM[4], @XMM[4], @XMM[8]
783         veor    @XMM[6], @XMM[6], @XMM[8]
784         veor    @XMM[3], @XMM[3], @XMM[8]
785         veor    @XMM[7], @XMM[7], @XMM[8]
786         veor    @XMM[2], @XMM[2], @XMM[8]
787         veor    @XMM[5], @XMM[5], @XMM[8]
788         veor    @XMM[0], @XMM[0], @XMM[8]
789         veor    @XMM[1], @XMM[1], @XMM[8]
790         bx      lr
791 .size   _bsaes_encrypt8,.-_bsaes_encrypt8
792 ___
793 }
794 {
795 my ($out,$inp,$rounds,$const)=("r12","r4","r5","r6");
796
797 sub bitslice_key {
798 my @x=reverse(@_[0..7]);
799 my ($bs0,$bs1,$bs2,$t2,$t3)=@_[8..12];
800
801         &swapmove       (@x[0,1],1,$bs0,$t2,$t3);
802 $code.=<<___;
803         @ &swapmove(@x[2,3],1,$t0,$t2,$t3);
804         vmov    @x[2], @x[0]
805         vmov    @x[3], @x[1]
806 ___
807         #&swapmove2x(@x[4,5,6,7],1,$t0,$t2,$t3);
808
809         &swapmove2x     (@x[0,2,1,3],2,$bs1,$t2,$t3);
810 $code.=<<___;
811         @ &swapmove2x(@x[4,6,5,7],2,$t1,$t2,$t3);
812         vmov    @x[4], @x[0]
813         vmov    @x[6], @x[2]
814         vmov    @x[5], @x[1]
815         vmov    @x[7], @x[3]
816 ___
817         &swapmove2x     (@x[0,4,1,5],4,$bs2,$t2,$t3);
818         &swapmove2x     (@x[2,6,3,7],4,$bs2,$t2,$t3);
819 }
820
821 $code.=<<___;
822 .type   _bsaes_key_convert,%function
823 .align  4
824 _bsaes_key_convert:
825         sub     $const,pc,#8                    @ _bsaes_key_convert
826         vld1.8  {@XMM[7]},  [$inp]!             @ load round 0 key
827         sub     $const,$const,#_bsaes_key_convert-.LM0
828         vld1.8  {@XMM[15]}, [$inp]!             @ load round 1 key
829
830         vmov.i8 @XMM[8], #0x55                  @ compose .LBS0
831         vmov.i8 @XMM[9], #0x33                  @ compose .LBS1
832         vmov.i8 @XMM[10],#0x0f                  @ compose .LBS2
833         vldmia  $const, {@XMM[13]}              @ .LM0
834
835 #ifdef __ARMEL__
836         vrev32.8        @XMM[7],  @XMM[7]
837         vrev32.8        @XMM[15], @XMM[15]
838 #endif
839         sub     $rounds,$rounds,#1
840         vstmia  $out!, {@XMM[7]}                @ save round 0 key
841         b       .Lkey_loop
842
843 .align  4
844 .Lkey_loop:
845         vtbl.8  `&Dlo(@XMM[6])`,{@XMM[15]},`&Dlo(@XMM[13])`
846         vtbl.8  `&Dhi(@XMM[6])`,{@XMM[15]},`&Dhi(@XMM[13])`
847         vmov    @XMM[7], @XMM[6]
848 ___
849         &bitslice_key   (@XMM[0..7, 8..12]);
850 $code.=<<___;
851         vld1.8  {@XMM[15]}, [$inp]!             @ load next round key
852         vmvn    @XMM[5], @XMM[5]                @ "pnot"
853         vmvn    @XMM[6], @XMM[6]
854         vmvn    @XMM[0], @XMM[0]
855         vmvn    @XMM[1], @XMM[1]
856 #ifdef __ARMEL__
857         vrev32.8        @XMM[15], @XMM[15]
858 #endif
859         subs    $rounds,$rounds,#1
860         vstmia  $out!,{@XMM[0]-@XMM[7]}         @ write bit-sliced round key
861         bne     .Lkey_loop
862
863         vmov.i8 @XMM[7],#0x63                   @ compose .L63
864         @ don't save last round key
865         bx      lr
866 .size   _bsaes_key_convert,.-_bsaes_key_convert
867 ___
868 }
869
870 if (1) {                # following four functions are unsupported interface
871                         # used for benchmarking...
872 $code.=<<___;
873 .globl  bsaes_enc_key_convert
874 .type   bsaes_enc_key_convert,%function
875 .align  4
876 bsaes_enc_key_convert:
877         stmdb   sp!,{r4-r6,lr}
878         vstmdb  sp!,{d8-d15}            @ ABI specification says so
879
880         ldr     r5,[$inp,#240]                  @ pass rounds
881         mov     r4,$inp                         @ pass key
882         mov     r12,$out                        @ pass key schedule
883         bl      _bsaes_key_convert
884         veor    @XMM[7],@XMM[7],@XMM[15]        @ fix up last round key
885         vstmia  r12, {@XMM[7]}                  @ save last round key
886
887         vldmia  sp!,{d8-d15}
888         ldmia   sp!,{r4-r6,pc}
889 .size   bsaes_enc_key_convert,.-bsaes_enc_key_convert
890
891 .globl  bsaes_encrypt_128
892 .type   bsaes_encrypt_128,%function
893 .align  4
894 bsaes_encrypt_128:
895         stmdb   sp!,{r4-r6,lr}
896         vstmdb  sp!,{d8-d15}            @ ABI specification says so
897 .Lenc128_loop:
898         vld1.8  {@XMM[0]}, [$inp]!              @ load input
899         vld1.8  {@XMM[1]}, [$inp]!
900         vld1.8  {@XMM[2]}, [$inp]!
901         vld1.8  {@XMM[3]}, [$inp]!
902         vld1.8  {@XMM[4]}, [$inp]!
903         vld1.8  {@XMM[5]}, [$inp]!
904         mov     r4,$key                         @ pass the key
905         vld1.8  {@XMM[6]}, [$inp]!
906         mov     r5,#10                          @ pass rounds
907         vld1.8  {@XMM[7]}, [$inp]!
908
909         bl      _bsaes_encrypt8
910
911         vst1.8  {@XMM[0]}, [$out]!              @ write output
912         vst1.8  {@XMM[1]}, [$out]!
913         vst1.8  {@XMM[4]}, [$out]!
914         vst1.8  {@XMM[6]}, [$out]!
915         vst1.8  {@XMM[3]}, [$out]!
916         vst1.8  {@XMM[7]}, [$out]!
917         vst1.8  {@XMM[2]}, [$out]!
918         subs    $len,$len,#0x80
919         vst1.8  {@XMM[5]}, [$out]!
920         bhi     .Lenc128_loop
921
922         vldmia  sp!,{d8-d15}
923         ldmia   sp!,{r4-r6,pc}
924 .size   bsaes_encrypt_128,.-bsaes_encrypt_128
925
926 .globl  bsaes_dec_key_convert
927 .type   bsaes_dec_key_convert,%function
928 .align  4
929 bsaes_dec_key_convert:
930         stmdb   sp!,{r4-r6,lr}
931         vstmdb  sp!,{d8-d15}            @ ABI specification says so
932
933         ldr     r5,[$inp,#240]                  @ pass rounds
934         mov     r4,$inp                         @ pass key
935         mov     r12,$out                        @ pass key schedule
936         bl      _bsaes_key_convert
937         vldmia  $out, {@XMM[6]}
938         vstmia  r12,  {@XMM[15]}                @ save last round key
939         veor    @XMM[7], @XMM[7], @XMM[6]       @ fix up round 0 key
940         vstmia  $out, {@XMM[7]}
941
942         vldmia  sp!,{d8-d15}
943         ldmia   sp!,{r4-r6,pc}
944 .size   bsaes_dec_key_convert,.-bsaes_dec_key_convert
945
946 .globl  bsaes_decrypt_128
947 .type   bsaes_decrypt_128,%function
948 .align  4
949 bsaes_decrypt_128:
950         stmdb   sp!,{r4-r6,lr}
951         vstmdb  sp!,{d8-d15}            @ ABI specification says so
952 .Ldec128_loop:
953         vld1.8  {@XMM[0]}, [$inp]!              @ load input
954         vld1.8  {@XMM[1]}, [$inp]!
955         vld1.8  {@XMM[2]}, [$inp]!
956         vld1.8  {@XMM[3]}, [$inp]!
957         vld1.8  {@XMM[4]}, [$inp]!
958         vld1.8  {@XMM[5]}, [$inp]!
959         mov     r4,$key                         @ pass the key
960         vld1.8  {@XMM[6]}, [$inp]!
961         mov     r5,#10                          @ pass rounds
962         vld1.8  {@XMM[7]}, [$inp]!
963
964         bl      _bsaes_decrypt8
965
966         vst1.8  {@XMM[0]}, [$out]!              @ write output
967         vst1.8  {@XMM[1]}, [$out]!
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980 ___
981 }
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