crypto/rc4/asm/rc4-amd64.pl

   1 #!/usr/bin/env perl
   2 #
   3 # ====================================================================
   4 # Written by Andy Polyakov <appro@fy.chalmers.se> for the OpenSSL
   5 # project. Rights for redistribution and usage in source and binary
   6 # forms are granted according to the OpenSSL license.
   7 # ====================================================================
   8 #
   9 # 2.22x RC4 tune-up:-) It should be noted though that my hand [as in
  10 # "hand-coded assembler"] doesn't stand for the whole improvement
  11 # coefficient. It turned out that eliminating RC4_CHAR from config
  12 # line results in ~40% improvement (yes, even for C implementation).
  13 # Presumably it has everything to do with AMD cache architecture and
  14 # RAW or whatever penalties. Once again! The module *requires* config
  15 # line *without* RC4_CHAR! As for coding "secret," I bet on partial
  16 # register arithmetics. For example instead 'inc %r8; and $255,%r8'
  17 # I simply 'inc %r8b'. Even though optimization manual discourages
  18 # to operate on partial registers, it turned out to be the best bet.
  19 # At least for AMD... How IA32E would perform remains to be seen...
  20
  21 $output=shift;
  22
  23 $win64=1 if ($output =~ /win64.[s|asm]/);
  24
  25 open STDOUT,">$output" || die "can't open $output: $!";
  26
  27 if (defined($win64)) {
  28     $dat="%rcx";        # arg1
  29     $len="%rdx";        # arg2
  30     $inp="%rsi";        # r8, arg3 moves here
  31     $out="%rdi";        # r9, arg4 moves here
  32 } else {
  33     $dat="%rdi";        # arg1
  34     $len="%rsi";        # arg2
  35     $inp="%rdx";        # arg3
  36     $out="%rcx";        # arg4
  37 }
  38
  39 $XX="%r10";
  40 $TX="%r8";
  41 $YY="%r11";
  42 $TY="%r9";
  43
  44 sub PTR() {
  45     my $ret=shift;
  46     if (defined($win64)) {
  47         $ret =~ s/\[([\S]+)\+([\S]+)\]/[$2+$1]/g; # [%rN+%rM*4]->[%rM*4+%rN]
  48     } else {
  49         $ret =~ s/[\+\*]/,/g;           # [%rN+%rM*4]->[%rN,%rM,4]
  50         $ret =~ s/\[([^\]]+)\]/($1)/g;  # [%rN]->(%rN)
  51     }
  52     $ret;
  53 }
  54
  55 $code=<<___ if (!defined($win64));
  56 .text
  57
  58 .globl  RC4
  59 .type   RC4,\@function
  60 .align  16
  61 RC4:    or      $len,$len
  62         jne     .Lentry
  63         .byte   0xF3,0xC3       # repz ret, 2-byte ret
  64 .Lentry:
  65 ___
  66 $code=<<___ if (defined($win64));
  67 TEXT    SEGMENT
  68 PUBLIC  RC4
  69 ALIGN   16
  70 RC4     PROC NEAR
  71         or      $len,$len
  72         jne     .Lentry
  73         DB      F3h,C3h         ; repz ret, 2-byte ret
  74 .Lentry:
  75         push    %edi
  76         push    %esi
  77         sub     \$40,%esp
  78         mov     %r8,$inp
  79         mov     %r9,$out
  80 ___
  81 $code.=<<___;
  82         add     \$8,$dat
  83         movl    `&PTR("DWORD-8[$dat]")`,$XX#d
  84         movl    `&PTR("DWORD-4[$dat]")`,$YY#d
  85         test    \$-8,$len
  86         jz      .Lloop1
  87 .align  16
  88 .Lloop8:
  89         movq    `&PTR("QWORD[$inp]")`,%rax
  90
  91         inc     $XX#b
  92         movl    `&PTR("DWORD[$dat+$XX*4]")`,$TX#d
  93         add     $TX#b,$YY#b
  94         movl    `&PTR("DWORD[$dat+$YY*4]")`,$TY#d
  95         movl    $TX#d,`&PTR("DWORD[$dat+$YY*4]")`
  96         movl    $TY#d,`&PTR("DWORD[$dat+$XX*4]")`
  97         add     $TY#b,$TX#b
  98         inc     $XX#b
  99         movl    `&PTR("DWORD[$dat+$TX*4]")`,$TY#d
 100         xor     $TY,%rax
 101 ___
 102 for ($i=1;$i<=6;$i++) {
 103 $code.=<<___;
 104         movl    `&PTR("DWORD[$dat+$XX*4]")`,$TX#d
 105         add     $TX#b,$YY#b
 106         movl    `&PTR("DWORD[$dat+$YY*4]")`,$TY#d
 107         movl    $TX#d,`&PTR("DWORD[$dat+$YY*4]")`
 108         movl    $TY#d,`&PTR("DWORD[$dat+$XX*4]")`
 109         add     $TY#b,$TX#b
 110         movl    `&PTR("DWORD[$dat+$TX*4]")`,$TY#d
 111         shl     \$`8*$i`,$TY
 112         inc     $XX#b
 113         xor     $TY,%rax
 114 ___
 115 }
 116 $code.=<<___;
 117         movl    `&PTR("DWORD[$dat+$XX*4]")`,$TX#d
 118         add     $TX#b,$YY#b
 119         movl    `&PTR("DWORD[$dat+$YY*4]")`,$TY#d
 120         movl    $TX#d,`&PTR("DWORD[$dat+$YY*4]")`
 121         movl    $TY#d,`&PTR("DWORD[$dat+$XX*4]")`
 122         sub     \$8,$len
 123         add     $TY#b,$TX#b
 124         add     \$8,$out
 125         movl    `&PTR("DWORD[$dat+$TX*4]")`,$TY#d
 126         shl     \$56,$TY
 127         add     \$8,$inp
 128         xor     $TY,%rax
 129
 130         mov     %rax,`&PTR("QWORD-8[$out]")`
 131
 132         test    \$-8,$len
 133         jnz     .Lloop8
 134         cmp     \$0,$len
 135         jne     .Lloop1
 136 .Lexit:
 137         movl    $XX#d,`&PTR("DWORD-8[$dat]")`
 138         movl    $YY#d,`&PTR("DWORD-4[$dat]")`
 139 ___
 140 $code.=<<___ if (defined($win64));
 141         add     \$40,%esp
 142         pop     %esi
 143         pop     %edi
 144         DB      F3h,C3h         ; retz ret, 2-byte ret
 145 ___
 146 $code.=<<___ if (!defined($win64));
 147         .byte   0xF3,0xC3       # repz ret, 2-byte ret
 148 ___
 149 $code.=<<___;
 150 .align  16
 151 .Lloop1:
 152         movzb   `&PTR("BYTE[$inp]")`,%rax
 153         inc     $XX#b
 154         nop
 155         movl    `&PTR("DWORD[$dat+$XX*4]")`,$TX#d
 156         add     $TX#b,$YY#b
 157         movl    `&PTR("DWORD[$dat+$YY*4]")`,$TY#d
 158         movl    $TX#d,`&PTR("DWORD[$dat+$YY*4]")`
 159         movl    $TY#d,`&PTR("DWORD[$dat+$XX*4]")`
 160         add     $TY#b,$TX#b
 161         movl    `&PTR("DWORD[$dat+$TX*4]")`,$TY#d
 162         xor     $TY,%rax
 163         inc     $inp
 164         movb    %al,`&PTR("BYTE[$out]")`
 165         inc     $out
 166         dec     $len
 167         jnz     .Lloop1
 168         jmp     .Lexit
 169 ___
 170 if (defined($win64)) {
 171     $code.="RC4 ENDP\n";
 172 } else {
 173     $code.=".size       RC4,.-RC4\n"
 174 }
 175
 176 $code =~ s/#([bwd])/$1/gm;
 177 $code =~ s/\`([^\`]*)\`/eval $1/gem;
 178
 179 if (defined($win64)) {
 180     $code =~ s/\.align/ALIGN/gm;
 181     $code =~ s/[\$%]//gm;
 182     $code =~ s/\.L/\$L/gm;
 183     $code =~ s/([\w]+)([\s]+)([\S]+),([\S]+)/$1$2$4,$3/gm;
 184     $code =~ s/([QD]*WORD|BYTE)/$1 PTR /gm;
 185     $code =~ s/(mov[z]*)[bwlq]/$1/gm;
 186 } else {
 187     $code =~ s/[QD]*WORD|BYTE//gm;
 188 }
 189 print $code;