x86_64-gf2m.pl: add Win64 SEH.
[openssl.git] / crypto / bn / asm / x86_64-gf2m.pl
1 #!/usr/bin/env perl
2 #
3 # ====================================================================
4 # Written by Andy Polyakov <appro@openssl.org> 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 # May 2011
11 #
12 # The module implements bn_GF2m_mul_2x2 polynomial multiplication used
13 # in bn_gf2m.c. It's kind of low-hanging mechanical port from C for
14 # the time being... Except that it has two code paths: code suitable
15 # for any x86_64 CPU and PCLMULQDQ one suitable for Westmere and
16 # later. Improvement varies from one benchmark and µ-arch to another.
17 # Vanilla code path is at most 20% faster than compiler-generated code
18 # [not very impressive], while PCLMULQDQ - whole 85%-160% better on
19 # 163- and 571-bit ECDH benchmarks on Intel CPUs. Keep in mind that
20 # these coefficients are not ones for bn_GF2m_mul_2x2 itself, as not
21 # all CPU time is burnt in it...
22
23 $flavour = shift;
24 $output  = shift;
25 if ($flavour =~ /\./) { $output = $flavour; undef $flavour; }
26
27 $win64=0; $win64=1 if ($flavour =~ /[nm]asm|mingw64/ || $output =~ /\.asm$/);
28
29 $0 =~ m/(.*[\/\\])[^\/\\]+$/; $dir=$1;
30 ( $xlate="${dir}x86_64-xlate.pl" and -f $xlate ) or
31 ( $xlate="${dir}../../perlasm/x86_64-xlate.pl" and -f $xlate) or
32 die "can't locate x86_64-xlate.pl";
33
34 open STDOUT,"| $^X $xlate $flavour $output";
35
36 ($lo,$hi)=("%rax","%rdx");      $a=$lo;
37 ($i0,$i1)=("%rsi","%rdi");
38 ($t0,$t1)=("%rbx","%rcx");
39 ($b,$mask)=("%rbp","%r8");
40 ($a1,$a2,$a4,$a8,$a12,$a48)=map("%r$_",(9..15));
41 ($R,$Tx)=("%xmm0","%xmm1");
42
43 $code.=<<___;
44 .text
45
46 .type   _mul_1x1,\@abi-omnipotent
47 .align  16
48 _mul_1x1:
49         sub     \$128+8,%rsp
50         mov     \$-1,$a1
51         lea     ($a,$a),$i0
52         shr     \$3,$a1
53         lea     (,$a,4),$i1
54         and     $a,$a1                  # a1=a&0x1fffffffffffffff
55         lea     (,$a,8),$a8
56         sar     \$63,$a                 # broadcast 63rd bit
57         lea     ($a1,$a1),$a2
58         sar     \$63,$i0                # broadcast 62nd bit
59         lea     (,$a1,4),$a4
60         and     $b,$a
61         sar     \$63,$i1                # boardcast 61st bit
62         mov     $a,$hi                  # $a is $lo
63         shl     \$63,$lo
64         and     $b,$i0
65         shr     \$1,$hi
66         mov     $i0,$t1
67         shl     \$62,$i0
68         and     $b,$i1
69         shr     \$2,$t1
70         xor     $i0,$lo
71         mov     $i1,$t0
72         shl     \$61,$i1
73         xor     $t1,$hi
74         shr     \$3,$t0
75         xor     $i1,$lo
76         xor     $t0,$hi
77
78         mov     $a1,$a12
79         movq    \$0,0(%rsp)             # tab[0]=0
80         xor     $a2,$a12                # a1^a2
81         mov     $a1,8(%rsp)             # tab[1]=a1
82          mov    $a4,$a48
83         mov     $a2,16(%rsp)            # tab[2]=a2
84          xor    $a8,$a48                # a4^a8
85         mov     $a12,24(%rsp)           # tab[3]=a1^a2
86
87         xor     $a4,$a1
88         mov     $a4,32(%rsp)            # tab[4]=a4
89         xor     $a4,$a2
90         mov     $a1,40(%rsp)            # tab[5]=a1^a4
91         xor     $a4,$a12
92         mov     $a2,48(%rsp)            # tab[6]=a2^a4
93          xor    $a48,$a1                # a1^a4^a4^a8=a1^a8
94         mov     $a12,56(%rsp)           # tab[7]=a1^a2^a4
95          xor    $a48,$a2                # a2^a4^a4^a8=a1^a8
96
97         mov     $a8,64(%rsp)            # tab[8]=a8
98         xor     $a48,$a12               # a1^a2^a4^a4^a8=a1^a2^a8
99         mov     $a1,72(%rsp)            # tab[9]=a1^a8
100          xor    $a4,$a1                 # a1^a8^a4
101         mov     $a2,80(%rsp)            # tab[10]=a2^a8
102          xor    $a4,$a2                 # a2^a8^a4
103         mov     $a12,88(%rsp)           # tab[11]=a1^a2^a8
104
105         xor     $a4,$a12                # a1^a2^a8^a4
106         mov     $a48,96(%rsp)           # tab[12]=a4^a8
107          mov    $mask,$i0
108         mov     $a1,104(%rsp)           # tab[13]=a1^a4^a8
109          and    $b,$i0
110         mov     $a2,112(%rsp)           # tab[14]=a2^a4^a8
111          shr    \$4,$b
112         mov     $a12,120(%rsp)          # tab[15]=a1^a2^a4^a8
113          mov    $mask,$i1
114          and    $b,$i1
115          shr    \$4,$b
116
117         movq    (%rsp,$i0,8),$R         # half of calculations is done in SSE2
118         mov     $mask,$i0
119         and     $b,$i0
120         shr     \$4,$b
121 ___
122     for ($n=1;$n<8;$n++) {
123         $code.=<<___;
124         mov     (%rsp,$i1,8),$t1
125         mov     $mask,$i1
126         mov     $t1,$t0
127         shl     \$`8*$n-4`,$t1
128         and     $b,$i1
129          movq   (%rsp,$i0,8),$Tx
130         shr     \$`64-(8*$n-4)`,$t0
131         xor     $t1,$lo
132          pslldq \$$n,$Tx
133          mov    $mask,$i0
134         shr     \$4,$b
135         xor     $t0,$hi
136          and    $b,$i0
137          shr    \$4,$b
138          pxor   $Tx,$R
139 ___
140     }
141 $code.=<<___;
142         mov     (%rsp,$i1,8),$t1
143         mov     $t1,$t0
144         shl     \$`8*$n-4`,$t1
145         movq    $R,$i0
146         shr     \$`64-(8*$n-4)`,$t0
147         xor     $t1,$lo
148         psrldq  \$8,$R
149         xor     $t0,$hi
150         movq    $R,$i1
151         xor     $i0,$lo
152         xor     $i1,$hi
153
154         add     \$128+8,%rsp
155         ret
156 .Lend_mul_1x1:
157 .size   _mul_1x1,.-_mul_1x1
158 ___
159
160 ($rp,$a1,$a0,$b1,$b0) = $win64? ("%rcx","%rdx","%r8", "%r9","%r10") :   # Win64 order
161                                 ("%rdi","%rsi","%rdx","%rcx","%r8");    # Unix order
162
163 $code.=<<___;
164 .extern OPENSSL_ia32cap_P
165 .globl  bn_GF2m_mul_2x2
166 .type   bn_GF2m_mul_2x2,\@abi-omnipotent
167 .align  16
168 bn_GF2m_mul_2x2:
169         mov     OPENSSL_ia32cap_P(%rip),%rax
170         bt      \$33,%rax
171         jnc     .Lvanilla_mul_2x2
172
173         movq            $a1,%xmm0
174         movq            $b1,%xmm1
175         movq            $a0,%xmm2
176 ___
177 $code.=<<___ if ($win64);
178         movq            40(%rsp),%xmm3
179 ___
180 $code.=<<___ if (!$win64);
181         movq            $b0,%xmm3
182 ___
183 $code.=<<___;
184         movdqa          %xmm0,%xmm4
185         movdqa          %xmm1,%xmm5
186         pclmulqdq       \$0,%xmm1,%xmm0 # a1·b1
187         pxor            %xmm2,%xmm4
188         pxor            %xmm3,%xmm5
189         pclmulqdq       \$0,%xmm3,%xmm2 # a0·b0
190         pclmulqdq       \$0,%xmm5,%xmm4 # (a0+a1)·(b0+b1)
191         xorps           %xmm0,%xmm4
192         xorps           %xmm2,%xmm4     # (a0+a1)·(b0+b1)-a0·b0-a1·b1
193         movdqa          %xmm4,%xmm5
194         pslldq          \$8,%xmm4
195         psrldq          \$8,%xmm5
196         pxor            %xmm4,%xmm2
197         pxor            %xmm5,%xmm0
198         movdqu          %xmm2,0($rp)
199         movdqu          %xmm0,16($rp)
200         ret
201
202 .align  16
203 .Lvanilla_mul_2x2:
204         lea     -8*17(%rsp),%rsp
205 ___
206 $code.=<<___ if ($win64);
207         mov     `8*17+40`(%rsp),$b0
208         mov     %rdi,8*15(%rsp)
209         mov     %rsi,8*16(%rsp)
210 ___
211 $code.=<<___;
212         mov     %r14,8*10(%rsp)
213         mov     %r13,8*11(%rsp)
214         mov     %r12,8*12(%rsp)
215         mov     %rbp,8*13(%rsp)
216         mov     %rbx,8*14(%rsp)
217 .Lbody_mul_2x2:
218         mov     $rp,32(%rsp)            # save the arguments
219         mov     $a1,40(%rsp)
220         mov     $a0,48(%rsp)
221         mov     $b1,56(%rsp)
222         mov     $b0,64(%rsp)
223
224         mov     \$0xf,$mask
225         mov     $a1,$a
226         mov     $b1,$b
227         call    _mul_1x1                # a1·b1
228         mov     $lo,16(%rsp)
229         mov     $hi,24(%rsp)
230
231         mov     48(%rsp),$a
232         mov     64(%rsp),$b
233         call    _mul_1x1                # a0·b0
234         mov     $lo,0(%rsp)
235         mov     $hi,8(%rsp)
236
237         mov     40(%rsp),$a
238         mov     56(%rsp),$b
239         xor     48(%rsp),$a
240         xor     64(%rsp),$b
241         call    _mul_1x1                # (a0+a1)·(b0+b1)
242 ___
243         @r=("%rbx","%rcx","%rdi","%rsi");
244 $code.=<<___;
245         mov     0(%rsp),@r[0]
246         mov     8(%rsp),@r[1]
247         mov     16(%rsp),@r[2]
248         mov     24(%rsp),@r[3]
249         mov     32(%rsp),%rbp
250
251         xor     $hi,$lo
252         xor     @r[1],$hi
253         xor     @r[0],$lo
254         mov     @r[0],0(%rbp)
255         xor     @r[2],$hi
256         mov     @r[3],24(%rbp)
257         xor     @r[3],$lo
258         xor     @r[3],$hi
259         xor     $hi,$lo
260         mov     $hi,16(%rbp)
261         mov     $lo,8(%rbp)
262
263         mov     8*10(%rsp),%r14
264         mov     8*11(%rsp),%r13
265         mov     8*12(%rsp),%r12
266         mov     8*13(%rsp),%rbp
267         mov     8*14(%rsp),%rbx
268 ___
269 $code.=<<___ if ($win64);
270         mov     8*15(%rsp),%rdi
271         mov     8*16(%rsp),%rsi
272 ___
273 $code.=<<___;
274         lea     8*17(%rsp),%rsp
275         ret
276 .Lend_mul_2x2:
277 .size   bn_GF2m_mul_2x2,.-bn_GF2m_mul_2x2
278 .asciz  "GF(2^m) Multiplication for x86_64, CRYPTOGAMS by <appro\@openssl.org>"
279 .align  16
280 ___
281
282 # EXCEPTION_DISPOSITION handler (EXCEPTION_RECORD *rec,ULONG64 frame,
283 #               CONTEXT *context,DISPATCHER_CONTEXT *disp)
284 if ($win64) {
285 $rec="%rcx";
286 $frame="%rdx";
287 $context="%r8";
288 $disp="%r9";
289
290 $code.=<<___;
291 .extern __imp_RtlVirtualUnwind
292
293 .type   se_handler,\@abi-omnipotent
294 .align  16
295 se_handler:
296         push    %rsi
297         push    %rdi
298         push    %rbx
299         push    %rbp
300         push    %r12
301         push    %r13
302         push    %r14
303         push    %r15
304         pushfq
305         sub     \$64,%rsp
306
307         mov     152($context),%rax      # pull context->Rsp
308         mov     248($context),%rbx      # pull context->Rip
309
310         lea     .Lbody_mul_2x2(%rip),%r10
311         cmp     %r10,%rbx               # context->Rip<"prologue" label
312         jb      .Lin_prologue
313
314         mov     8*10(%rax),%r14         # mimic epilogue
315         mov     8*11(%rax),%r13
316         mov     8*12(%rax),%r12
317         mov     8*13(%rax),%rbp
318         mov     8*14(%rax),%rbx
319         mov     8*15(%rax),%rdi
320         mov     8*16(%rax),%rsi
321
322         mov     %rbx,144($context)      # restore context->Rbx
323         mov     %rbp,160($context)      # restore context->Rbp
324         mov     %rsi,168($context)      # restore context->Rsi
325         mov     %rdi,176($context)      # restore context->Rdi
326         mov     %r12,216($context)      # restore context->R12
327         mov     %r13,224($context)      # restore context->R13
328         mov     %r14,232($context)      # restore context->R14
329
330 .Lin_prologue:
331         lea     8*17(%rax),%rax
332         mov     %rax,152($context)      # restore context->Rsp
333
334         mov     40($disp),%rdi          # disp->ContextRecord
335         mov     $context,%rsi           # context
336         mov     \$154,%ecx              # sizeof(CONTEXT)
337         .long   0xa548f3fc              # cld; rep movsq
338
339         mov     $disp,%rsi
340         xor     %rcx,%rcx               # arg1, UNW_FLAG_NHANDLER
341         mov     8(%rsi),%rdx            # arg2, disp->ImageBase
342         mov     0(%rsi),%r8             # arg3, disp->ControlPc
343         mov     16(%rsi),%r9            # arg4, disp->FunctionEntry
344         mov     40(%rsi),%r10           # disp->ContextRecord
345         lea     56(%rsi),%r11           # &disp->HandlerData
346         lea     24(%rsi),%r12           # &disp->EstablisherFrame
347         mov     %r10,32(%rsp)           # arg5
348         mov     %r11,40(%rsp)           # arg6
349         mov     %r12,48(%rsp)           # arg7
350         mov     %rcx,56(%rsp)           # arg8, (NULL)
351         call    *__imp_RtlVirtualUnwind(%rip)
352
353         mov     \$1,%eax                # ExceptionContinueSearch
354         add     \$64,%rsp
355         popfq
356         pop     %r15
357         pop     %r14
358         pop     %r13
359         pop     %r12
360         pop     %rbp
361         pop     %rbx
362         pop     %rdi
363         pop     %rsi
364         ret
365 .size   se_handler,.-se_handler
366
367 .section        .pdata
368 .align  4
369         .rva    _mul_1x1
370         .rva    .Lend_mul_1x1
371         .rva    .LSEH_info_1x1
372
373         .rva    .Lvanilla_mul_2x2
374         .rva    .Lend_mul_2x2
375         .rva    .LSEH_info_2x2
376 .section        .xdata
377 .align  8
378 .LSEH_info_1x1:
379         .byte   0x01,0x07,0x02,0x00
380         .byte   0x07,0x01,0x11,0x00     # sub rsp,128+8
381 .LSEH_info_2x2:
382         .byte   9,0,0,0
383         .rva    se_handler
384 ___
385 }
386
387 $code =~ s/\`([^\`]*)\`/eval($1)/gem;
388 print $code;
389 close STDOUT;