crypto/sha/asm/sha1-sparcv9.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 # Hardware SPARC T4 support by David S. Miller <davem@davemloft.net>.
  10 # ====================================================================
  11
  12 # Performance improvement is not really impressive on pre-T1 CPU: +8%
  13 # over Sun C and +25% over gcc [3.3]. While on T1, a.k.a. Niagara, it
  14 # turned to be 40% faster than 64-bit code generated by Sun C 5.8 and
  15 # >2x than 64-bit code generated by gcc 3.4. And there is a gimmick.
  16 # X[16] vector is packed to 8 64-bit registers and as result nothing
  17 # is spilled on stack. In addition input data is loaded in compact
  18 # instruction sequence, thus minimizing the window when the code is
  19 # subject to [inter-thread] cache-thrashing hazard. The goal is to
  20 # ensure scalability on UltraSPARC T1, or rather to avoid decay when
  21 # amount of active threads exceeds the number of physical cores.
  22
  23 # SPARC T4 SHA1 hardware achieves 3.72 cycles per byte, which is 3.1x
  24 # faster than software. Multi-process benchmark saturates at 11x
  25 # single-process result on 8-core processor, or ~9GBps per 2.85GHz
  26 # socket.
  27
  28 $output=shift;
  29 open STDOUT,">$output";
  30
  31 @X=("%o0","%o1","%o2","%o3","%o4","%o5","%g1","%o7");
  32 $rot1m="%g2";
  33 $tmp64="%g3";
  34 $Xi="%g4";
  35 $A="%l0";
  36 $B="%l1";
  37 $C="%l2";
  38 $D="%l3";
  39 $E="%l4";
  40 @V=($A,$B,$C,$D,$E);
  41 $K_00_19="%l5";
  42 $K_20_39="%l6";
  43 $K_40_59="%l7";
  44 $K_60_79="%g5";
  45 @K=($K_00_19,$K_20_39,$K_40_59,$K_60_79);
  46
  47 $ctx="%i0";
  48 $inp="%i1";
  49 $len="%i2";
  50 $tmp0="%i3";
  51 $tmp1="%i4";
  52 $tmp2="%i5";
  53
  54 sub BODY_00_15 {
  55 my ($i,$a,$b,$c,$d,$e)=@_;
  56 my $xi=($i&1)?@X[($i/2)%8]:$Xi;
  57
  58 $code.=<<___;
  59         sll     $a,5,$tmp0              !! $i
  60         add     @K[$i/20],$e,$e
  61         srl     $a,27,$tmp1
  62         add     $tmp0,$e,$e
  63         and     $c,$b,$tmp0
  64         add     $tmp1,$e,$e
  65         sll     $b,30,$tmp2
  66         andn    $d,$b,$tmp1
  67         srl     $b,2,$b
  68         or      $tmp1,$tmp0,$tmp1
  69         or      $tmp2,$b,$b
  70         add     $xi,$e,$e
  71 ___
  72 if ($i&1 && $i<15) {
  73         $code.=
  74         "       srlx    @X[(($i+1)/2)%8],32,$Xi\n";
  75 }
  76 $code.=<<___;
  77         add     $tmp1,$e,$e
  78 ___
  79 }
  80
  81 sub Xupdate {
  82 my ($i,$a,$b,$c,$d,$e)=@_;
  83 my $j=$i/2;
  84
  85 if ($i&1) {
  86 $code.=<<___;
  87         sll     $a,5,$tmp0              !! $i
  88         add     @K[$i/20],$e,$e
  89         srl     $a,27,$tmp1
  90 ___
  91 } else {
  92 $code.=<<___;
  93         sllx    @X[($j+6)%8],32,$Xi     ! Xupdate($i)
  94         xor     @X[($j+1)%8],@X[$j%8],@X[$j%8]
  95         srlx    @X[($j+7)%8],32,$tmp1
  96         xor     @X[($j+4)%8],@X[$j%8],@X[$j%8]
  97         sll     $a,5,$tmp0              !! $i
  98         or      $tmp1,$Xi,$Xi
  99         add     @K[$i/20],$e,$e         !!
 100         xor     $Xi,@X[$j%8],@X[$j%8]
 101         srlx    @X[$j%8],31,$Xi
 102         add     @X[$j%8],@X[$j%8],@X[$j%8]
 103         and     $Xi,$rot1m,$Xi
 104         andn    @X[$j%8],$rot1m,@X[$j%8]
 105         srl     $a,27,$tmp1             !!
 106         or      $Xi,@X[$j%8],@X[$j%8]
 107 ___
 108 }
 109 }
 110
 111 sub BODY_16_19 {
 112 my ($i,$a,$b,$c,$d,$e)=@_;
 113
 114         &Xupdate(@_);
 115     if ($i&1) {
 116         $xi=@X[($i/2)%8];
 117     } else {
 118         $xi=$Xi;
 119         $code.="\tsrlx  @X[($i/2)%8],32,$xi\n";
 120     }
 121 $code.=<<___;
 122         add     $tmp0,$e,$e             !!
 123         and     $c,$b,$tmp0
 124         add     $tmp1,$e,$e
 125         sll     $b,30,$tmp2
 126         add     $xi,$e,$e
 127         andn    $d,$b,$tmp1
 128         srl     $b,2,$b
 129         or      $tmp1,$tmp0,$tmp1
 130         or      $tmp2,$b,$b
 131         add     $tmp1,$e,$e
 132 ___
 133 }
 134
 135 sub BODY_20_39 {
 136 my ($i,$a,$b,$c,$d,$e)=@_;
 137 my $xi;
 138         &Xupdate(@_);
 139     if ($i&1) {
 140         $xi=@X[($i/2)%8];
 141     } else {
 142         $xi=$Xi;
 143         $code.="\tsrlx  @X[($i/2)%8],32,$xi\n";
 144     }
 145 $code.=<<___;
 146         add     $tmp0,$e,$e             !!
 147         xor     $c,$b,$tmp0
 148         add     $tmp1,$e,$e
 149         sll     $b,30,$tmp2
 150         xor     $d,$tmp0,$tmp1
 151         srl     $b,2,$b
 152         add     $tmp1,$e,$e
 153         or      $tmp2,$b,$b
 154         add     $xi,$e,$e
 155 ___
 156 }
 157
 158 sub BODY_40_59 {
 159 my ($i,$a,$b,$c,$d,$e)=@_;
 160 my $xi;
 161         &Xupdate(@_);
 162     if ($i&1) {
 163         $xi=@X[($i/2)%8];
 164     } else {
 165         $xi=$Xi;
 166         $code.="\tsrlx  @X[($i/2)%8],32,$xi\n";
 167     }
 168 $code.=<<___;
 169         add     $tmp0,$e,$e             !!
 170         and     $c,$b,$tmp0
 171         add     $tmp1,$e,$e
 172         sll     $b,30,$tmp2
 173         or      $c,$b,$tmp1
 174         srl     $b,2,$b
 175         and     $d,$tmp1,$tmp1
 176         add     $xi,$e,$e
 177         or      $tmp1,$tmp0,$tmp1
 178         or      $tmp2,$b,$b
 179         add     $tmp1,$e,$e
 180 ___
 181 }
 182
 183 $code.=<<___;
 184 #include "sparc_arch.h"
 185
 186 #ifdef __arch64__
 187 .register       %g2,#scratch
 188 .register       %g3,#scratch
 189 #endif
 190
 191 .section        ".text",#alloc,#execinstr
 192
 193 #ifdef __PIC__
 194 SPARC_PIC_THUNK(%g1)
 195 #endif
 196
 197 .align  32
 198 .globl  sha1_block_data_order
 199 sha1_block_data_order:
 200         SPARC_LOAD_ADDRESS_LEAF(OPENSSL_sparcv9cap_P,%g1,%g5)
 201         ld      [%g1+4],%g1             ! OPENSSL_sparcv9cap_P[1]
 202
 203         andcc   %g1, CFR_SHA1, %g0
 204         be      .Lsoftware
 205         nop
 206
 207         ld      [%o0 + 0x00], %f0       ! load context
 208         ld      [%o0 + 0x04], %f1
 209         ld      [%o0 + 0x08], %f2
 210         andcc   %o1, 0x7, %g0
 211         ld      [%o0 + 0x0c], %f3
 212         bne,pn  %icc, .Lhwunaligned
 213          ld     [%o0 + 0x10], %f4
 214
 215 .Lhw_loop:
 216         ldd     [%o1 + 0x00], %f8
 217         ldd     [%o1 + 0x08], %f10
 218         ldd     [%o1 + 0x10], %f12
 219         ldd     [%o1 + 0x18], %f14
 220         ldd     [%o1 + 0x20], %f16
 221         ldd     [%o1 + 0x28], %f18
 222         ldd     [%o1 + 0x30], %f20
 223         subcc   %o2, 1, %o2             ! done yet?
 224         ldd     [%o1 + 0x38], %f22
 225         add     %o1, 0x40, %o1
 226         prefetch [%o1 + 63], 20
 227
 228         .word   0x81b02820              ! SHA1
 229
 230         bne,pt  SIZE_T_CC, .Lhw_loop
 231         nop
 232
 233 .Lhwfinish:
 234         st      %f0, [%o0 + 0x00]       ! store context
 235         st      %f1, [%o0 + 0x04]
 236         st      %f2, [%o0 + 0x08]
 237         st      %f3, [%o0 + 0x0c]
 238         retl
 239         st      %f4, [%o0 + 0x10]
 240
 241 .align  8
 242 .Lhwunaligned:
 243         alignaddr %o1, %g0, %o1
 244
 245         ldd     [%o1 + 0x00], %f10
 246 .Lhwunaligned_loop:
 247         ldd     [%o1 + 0x08], %f12
 248         ldd     [%o1 + 0x10], %f14
 249         ldd     [%o1 + 0x18], %f16
 250         ldd     [%o1 + 0x20], %f18
 251         ldd     [%o1 + 0x28], %f20
 252         ldd     [%o1 + 0x30], %f22
 253         ldd     [%o1 + 0x38], %f24
 254         subcc   %o2, 1, %o2             ! done yet?
 255         ldd     [%o1 + 0x40], %f26
 256         add     %o1, 0x40, %o1
 257         prefetch [%o1 + 63], 20
 258
 259         faligndata %f10, %f12, %f8
 260         faligndata %f12, %f14, %f10
 261         faligndata %f14, %f16, %f12
 262         faligndata %f16, %f18, %f14
 263         faligndata %f18, %f20, %f16
 264         faligndata %f20, %f22, %f18
 265         faligndata %f22, %f24, %f20
 266         faligndata %f24, %f26, %f22
 267
 268         .word   0x81b02820              ! SHA1
 269
 270         bne,pt  SIZE_T_CC, .Lhwunaligned_loop
 271         for     %f26, %f26, %f10        ! %f10=%f26
 272
 273         ba      .Lhwfinish
 274         nop
 275
 276 .align  16
 277 .Lsoftware:
 278         save    %sp,-STACK_FRAME,%sp
 279         sllx    $len,6,$len
 280         add     $inp,$len,$len
 281
 282         or      %g0,1,$rot1m
 283         sllx    $rot1m,32,$rot1m
 284         or      $rot1m,1,$rot1m
 285
 286         ld      [$ctx+0],$A
 287         ld      [$ctx+4],$B
 288         ld      [$ctx+8],$C
 289         ld      [$ctx+12],$D
 290         ld      [$ctx+16],$E
 291         andn    $inp,7,$tmp0
 292
 293         sethi   %hi(0x5a827999),$K_00_19
 294         or      $K_00_19,%lo(0x5a827999),$K_00_19
 295         sethi   %hi(0x6ed9eba1),$K_20_39
 296         or      $K_20_39,%lo(0x6ed9eba1),$K_20_39
 297         sethi   %hi(0x8f1bbcdc),$K_40_59
 298         or      $K_40_59,%lo(0x8f1bbcdc),$K_40_59
 299         sethi   %hi(0xca62c1d6),$K_60_79
 300         or      $K_60_79,%lo(0xca62c1d6),$K_60_79
 301
 302 .Lloop:
 303         ldx     [$tmp0+0],@X[0]
 304         ldx     [$tmp0+16],@X[2]
 305         ldx     [$tmp0+32],@X[4]
 306         ldx     [$tmp0+48],@X[6]
 307         and     $inp,7,$tmp1
 308         ldx     [$tmp0+8],@X[1]
 309         sll     $tmp1,3,$tmp1
 310         ldx     [$tmp0+24],@X[3]
 311         subcc   %g0,$tmp1,$tmp2 ! should be 64-$tmp1, but -$tmp1 works too
 312         ldx     [$tmp0+40],@X[5]
 313         bz,pt   %icc,.Laligned
 314         ldx     [$tmp0+56],@X[7]
 315
 316         sllx    @X[0],$tmp1,@X[0]
 317         ldx     [$tmp0+64],$tmp64
 318 ___
 319 for($i=0;$i<7;$i++)
 320 {   $code.=<<___;
 321         srlx    @X[$i+1],$tmp2,$Xi
 322         sllx    @X[$i+1],$tmp1,@X[$i+1]
 323         or      $Xi,@X[$i],@X[$i]
 324 ___
 325 }
 326 $code.=<<___;
 327         srlx    $tmp64,$tmp2,$tmp64
 328         or      $tmp64,@X[7],@X[7]
 329 .Laligned:
 330         srlx    @X[0],32,$Xi
 331 ___
 332 for ($i=0;$i<16;$i++)   { &BODY_00_15($i,@V); unshift(@V,pop(@V)); }
 333 for (;$i<20;$i++)       { &BODY_16_19($i,@V); unshift(@V,pop(@V)); }
 334 for (;$i<40;$i++)       { &BODY_20_39($i,@V); unshift(@V,pop(@V)); }
 335 for (;$i<60;$i++)       { &BODY_40_59($i,@V); unshift(@V,pop(@V)); }
 336 for (;$i<80;$i++)       { &BODY_20_39($i,@V); unshift(@V,pop(@V)); }
 337 $code.=<<___;
 338
 339         ld      [$ctx+0],@X[0]
 340         ld      [$ctx+4],@X[1]
 341         ld      [$ctx+8],@X[2]
 342         ld      [$ctx+12],@X[3]
 343         add     $inp,64,$inp
 344         ld      [$ctx+16],@X[4]
 345         cmp     $inp,$len
 346
 347         add     $A,@X[0],$A
 348         st      $A,[$ctx+0]
 349         add     $B,@X[1],$B
 350         st      $B,[$ctx+4]
 351         add     $C,@X[2],$C
 352         st      $C,[$ctx+8]
 353         add     $D,@X[3],$D
 354         st      $D,[$ctx+12]
 355         add     $E,@X[4],$E
 356         st      $E,[$ctx+16]
 357
 358         bne     SIZE_T_CC,.Lloop
 359         andn    $inp,7,$tmp0
 360
 361         ret
 362         restore
 363 .type   sha1_block_data_order,#function
 364 .size   sha1_block_data_order,(.-sha1_block_data_order)
 365 .asciz  "SHA1 block transform for SPARCv9, CRYPTOGAMS by <appro\@openssl.org>"
 366 .align  4
 367 ___
 368
 369 # Purpose of these subroutines is to explicitly encode VIS instructions,
 370 # so that one can compile the module without having to specify VIS
 371 # extensions on compiler command line, e.g. -xarch=v9 vs. -xarch=v9a.
 372 # Idea is to reserve for option to produce "universal" binary and let
 373 # programmer detect if current CPU is VIS capable at run-time.
 374 sub unvis {
 375 my ($mnemonic,$rs1,$rs2,$rd)=@_;
 376 my $ref,$opf;
 377 my %visopf = (  "faligndata"    => 0x048,
 378                 "for"           => 0x07c        );
 379
 380     $ref = "$mnemonic\t$rs1,$rs2,$rd";
 381
 382     if ($opf=$visopf{$mnemonic}) {
 383         foreach ($rs1,$rs2,$rd) {
 384             return $ref if (!/%f([0-9]{1,2})/);
 385             $_=$1;
 386             if ($1>=32) {
 387                 return $ref if ($1&1);
 388                 # re-encode for upper double register addressing
 389                 $_=($1|$1>>5)&31;
 390             }
 391         }
 392
 393         return  sprintf ".word\t0x%08x !%s",
 394                         0x81b00000|$rd<<25|$rs1<<14|$opf<<5|$rs2,
 395                         $ref;
 396     } else {
 397         return $ref;
 398     }
 399 }
 400 sub unalignaddr {
 401 my ($mnemonic,$rs1,$rs2,$rd)=@_;
 402 my %bias = ( "g" => 0, "o" => 8, "l" => 16, "i" => 24 );
 403 my $ref="$mnemonic\t$rs1,$rs2,$rd";
 404
 405     foreach ($rs1,$rs2,$rd) {
 406         if (/%([goli])([0-7])/) { $_=$bias{$1}+$2; }
 407         else                    { return $ref; }
 408     }
 409     return  sprintf ".word\t0x%08x !%s",
 410                     0x81b00300|$rd<<25|$rs1<<14|$rs2,
 411                     $ref;
 412 }
 413
 414 foreach (split("\n",$code)) {
 415         s/\`([^\`]*)\`/eval $1/ge;
 416
 417         s/\b(f[^\s]*)\s+(%f[0-9]{1,2}),\s*(%f[0-9]{1,2}),\s*(%f[0-9]{1,2})/
 418                 &unvis($1,$2,$3,$4)
 419          /ge;
 420         s/\b(alignaddr)\s+(%[goli][0-7]),\s*(%[goli][0-7]),\s*(%[goli][0-7])/
 421                 &unalignaddr($1,$2,$3,$4)
 422          /ge;
 423
 424         print $_,"\n";
 425 }
 426
 427 close STDOUT;