crypto/sha/asm/sha1-armv4-large.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 # sha1_block precedure for ARMv4.
  11 #
  12 # January 2007.
  13
  14 # Size/performance trade-off
  15 # ====================================================================
  16 # impl          size in bytes   comp cycles[*]  measured performance
  17 # ====================================================================
  18 # thumb         304             3212            4420
  19 # armv4-small   392/+29%        1958/+64%       2290/+93%
  20 # armv4-compact 740/+89%        1552/+26%       1910/+20%
  21 # armv4-large   1420/+92%       1307/+19%       1630/+17%
  22 # full unroll   ~5100/+260%     ~1260/+4%       ~1600/+2%
  23 # ====================================================================
  24 # thumb         = same as 'small' but in Thumb instructions[**] and
  25 #                 with recurring code in two private functions;
  26 # small         = detached Xload/update, loops are folded;
  27 # compact       = detached Xload/update, 5x unroll;
  28 # large         = interleaved Xload/update, 5x unroll;
  29 # full unroll   = interleaved Xload/update, full unroll, estimated[!];
  30 #
  31 # [*]   Manually counted instructions in "grand" loop body. Measured
  32 #       performance is affected by prologue and epilogue overhead,
  33 #       i-cache availability, branch penalties, etc.
  34 # [**]  While each Thumb instruction is twice smaller, they are not as
  35 #       diverse as ARM ones: e.g., there are only two arithmetic
  36 #       instructions with 3 arguments, no [fixed] rotate, addressing
  37 #       modes are limited. As result it takes more instructions to do
  38 #       the same job in Thumb, therefore the code is never twice as
  39 #       small and always slower.
  40
  41 $ctx="r0";
  42 $inp="r1";
  43 $len="r2";
  44 $a="r3";
  45 $b="r4";
  46 $c="r5";
  47 $d="r6";
  48 $e="r7";
  49 $K="r8";
  50 $t0="r10";
  51 $t1="r11";
  52 $t2="r12";
  53 $Xi="r14";
  54 @V=($a,$b,$c,$d,$e);
  55
  56 # One can optimize this for aligned access on big-endian architecture,
  57 # but code's endian neutrality makes it too pretty:-)
  58 sub Xload {
  59 my ($a,$b,$c,$d,$e)=@_;
  60 $code.=<<___;
  61         ldrb    $t0,[$inp],#4
  62         ldrb    $t1,[$inp,#-3]
  63         ldrb    $t2,[$inp,#-2]
  64         add     $e,$K,$e,ror#2                  @ E+=K_00_19
  65         orr     $t0,$t1,$t0,lsl#8
  66         ldrb    $t1,[$inp,#-1]
  67         add     $e,$e,$a,ror#27                 @ E+=ROR(A,27)
  68         orr     $t0,$t2,$t0,lsl#8
  69         orr     $t0,$t1,$t0,lsl#8
  70         add     $e,$e,$t0                       @ E+=X[i]
  71         str     $t0,[$Xi,#-4]!
  72 ___
  73 }
  74 sub Xupdate {
  75 my ($a,$b,$c,$d,$e)=@_;
  76 $code.=<<___;
  77         ldr     $t0,[$Xi,#15*4]
  78         ldr     $t1,[$Xi,#13*4]
  79         ldr     $t2,[$Xi,#7*4]
  80         add     $e,$K,$e,ror#2                  @ E+=K_xx_xx
  81         eor     $t0,$t0,$t1
  82         ldr     $t1,[$Xi,#2*4]
  83         add     $e,$e,$a,ror#27                 @ E+=ROR(A,27)
  84         eor     $t0,$t0,$t2
  85         eor     $t0,$t0,$t1
  86         mov     $t0,$t0,ror#31
  87         add     $e,$e,$t0                       @ E+=X[i]
  88         str     $t0,[$Xi,#-4]!
  89 ___
  90 }
  91
  92 sub BODY_00_15 {
  93 my ($a,$b,$c,$d,$e)=@_;
  94         &Xload(@_);
  95 $code.=<<___;
  96         eor     $t1,$c,$d
  97         and     $t1,$b,$t1,ror#2
  98         eor     $t1,$t1,$d,ror#2                @ F_00_19(B,C,D)
  99         add     $e,$e,$t1                       @ E+=F_00_19(B,C,D)
 100 ___
 101 }
 102
 103 sub BODY_16_19 {
 104 my ($a,$b,$c,$d,$e)=@_;
 105         &Xupdate(@_);
 106 $code.=<<___;
 107         eor     $t1,$c,$d
 108         and     $t1,$b,$t1,ror#2
 109         eor     $t1,$t1,$d,ror#2                @ F_00_19(B,C,D)
 110         add     $e,$e,$t1                       @ E+=F_00_19(B,C,D)
 111 ___
 112 }
 113
 114 sub BODY_20_39 {
 115 my ($a,$b,$c,$d,$e)=@_;
 116         &Xupdate(@_);
 117 $code.=<<___;
 118         eor     $t1,$c,$d
 119         eor     $t1,$b,$t1,ror#2                @ F_20_39(B,C,D)
 120         add     $e,$e,$t1                       @ E+=F_20_39(B,C,D)
 121 ___
 122 }
 123
 124 sub BODY_40_59 {
 125 my ($a,$b,$c,$d,$e)=@_;
 126         &Xupdate(@_);
 127 $code.=<<___;
 128         and     $t1,$b,$c,ror#2
 129         orr     $t2,$b,$c,ror#2
 130         and     $t2,$t2,$d,ror#2
 131         orr     $t1,$t1,$t2                     @ F_40_59(B,C,D)
 132         add     $e,$e,$t1                       @ E+=F_40_59(B,C,D)
 133 ___
 134 }
 135
 136 $code=<<___;
 137 .text
 138
 139 .global sha1_block_data_order
 140 .type   sha1_block_data_order,%function
 141
 142 .align  2
 143 sha1_block_data_order:
 144         stmdb   sp!,{r4-r12,lr}
 145         add     $len,$inp,$len,lsl#6    @ $len to point at the end of $inp
 146         ldmia   $ctx,{$a,$b,$c,$d,$e}
 147 .Lloop:
 148         ldr     $K,.LK_00_19
 149         mov     $Xi,sp
 150         sub     sp,sp,#15*4
 151         mov     $c,$c,ror#30
 152         mov     $d,$d,ror#30
 153         mov     $e,$e,ror#30            @ [6]
 154 .L_00_15:
 155 ___
 156 for($i=0;$i<5;$i++) {
 157         &BODY_00_15(@V);        unshift(@V,pop(@V));
 158 }
 159 $code.=<<___;
 160         teq     $Xi,sp
 161         bne     .L_00_15                @ [((11+4)*5+2)*3]
 162 ___
 163         &BODY_00_15(@V);        unshift(@V,pop(@V));
 164         &BODY_16_19(@V);        unshift(@V,pop(@V));
 165         &BODY_16_19(@V);        unshift(@V,pop(@V));
 166         &BODY_16_19(@V);        unshift(@V,pop(@V));
 167         &BODY_16_19(@V);        unshift(@V,pop(@V));
 168 $code.=<<___;
 169
 170         ldr     $K,.LK_20_39            @ [+15+16*4]
 171         sub     sp,sp,#25*4
 172         cmn     sp,#0                   @ [+3], clear carry to denote 20_39
 173 .L_20_39_or_60_79:
 174 ___
 175 for($i=0;$i<5;$i++) {
 176         &BODY_20_39(@V);        unshift(@V,pop(@V));
 177 }
 178 $code.=<<___;
 179         teq     $Xi,sp                  @ preserve carry
 180         bne     .L_20_39_or_60_79       @ [+((12+3)*5+2)*4]
 181         bcs     .L_done                 @ [+((12+3)*5+2)*4], spare 300 bytes
 182
 183         ldr     $K,.LK_40_59
 184         sub     sp,sp,#20*4             @ [+2]
 185 .L_40_59:
 186 ___
 187 for($i=0;$i<5;$i++) {
 188         &BODY_40_59(@V);        unshift(@V,pop(@V));
 189 }
 190 $code.=<<___;
 191         teq     $Xi,sp
 192         bne     .L_40_59                @ [+((12+5)*5+2)*4]
 193
 194         ldr     $K,.LK_60_79
 195         sub     sp,sp,#20*4
 196         cmp     sp,#0                   @ set carry to denote 60_79
 197         b       .L_20_39_or_60_79       @ [+4], spare 300 bytes
 198 .L_done:
 199         add     sp,sp,#80*4             @ "deallocate" stack frame
 200         ldmia   $ctx,{$K,$t0,$t1,$t2,$Xi}
 201         add     $a,$K,$a
 202         add     $b,$t0,$b
 203         add     $c,$t1,$c,ror#2
 204         add     $d,$t2,$d,ror#2
 205         add     $e,$Xi,$e,ror#2
 206         stmia   $ctx,{$a,$b,$c,$d,$e}
 207         teq     $inp,$len
 208         bne     .Lloop                  @ [+18], total 1307
 209
 210         ldmia   sp!,{r4-r12,lr}
 211         tst     lr,#1
 212         moveq   pc,lr                   @ be binary compatible with V4, yet
 213         bx      lr                      @ interoperable with Thumb ISA:-)
 214 .align  2
 215 .LK_00_19:      .word   0x5a827999
 216 .LK_20_39:      .word   0x6ed9eba1
 217 .LK_40_59:      .word   0x8f1bbcdc
 218 .LK_60_79:      .word   0xca62c1d6
 219 .size   sha1_block_data_order,.-sha1_block_data_order
 220 .asciz  "SHA1 block transform for ARMv4, CRYPTOGAMS by <appro\@openssl.org>"
 221 ___
 222
 223 print $code;