e_padlock-x86[_64].pl: protection against prefetch errata.
[openssl.git] / engines / asm / e_padlock-x86.pl
index 47f05dc9f10e6437ca1e38a19a6cc4a872214569..1b2ba522537cef9e183e6ee74707dee946a09d89 100644 (file)
 # mode and ~75% in CBC mode. For aligned data improvement can be
 # observed for short inputs only, e.g. 45% for 64-byte messages in
 # ECB mode, 20% in CBC. Difference in performance for aligned vs.
-# misaligned data depends on misalignment and is either ~1.8x or
-# ~2.9x. These are approximately same factors as for hardware support,
-# so there is little reason to rely on the latter. It might actually
-# hurt performance in mixture of aligned and misaligned buffers,
-# because a) if you choose to flip 'align' flag on per-buffer basis,
-# then you'd have to reload key context; b) if you choose to set
-# 'align' flag permanently, it limits performance for aligned data
-# to ~1/2. All results were collected on 1.5GHz C7.
+# misaligned data depends on misalignment and is either ~1.8x or 2.9x.
+# These are approximately same factors as for hardware support, so
+# there is little reason to rely on the latter. On the contrary, it
+# might actually hurt performance in mixture of aligned and misaligned
+# buffers, because a) if you choose to flip 'align' flag in control
+# word on per-buffer basis, then you'd have to reload key context,
+# which incurs penalty; b) if you choose to set 'align' flag
+# permanently, it limits performance even for aligned data to ~1/2.
+# All above mentioned results were collected on 1.5GHz C7. Nano on the
+# other hand handles unaligned data more gracefully. Depending on
+# algorithm and how unaligned data is, hardware can be up to 70% more
+# efficient than below software alignment procedures, nor does 'align'
+# flag have affect on aligned performance [if has any meaning at all].
+# Therefore suggestion is to unconditionally set 'align' flag on Nano
+# for optimal performance.
 
 $0 =~ m/(.*[\/\\])[^\/\\]+$/; $dir=$1;
 push(@INC,"${dir}","${dir}../../crypto/perlasm");
@@ -30,6 +37,7 @@ require "x86asm.pl";
 
 &asm_init($ARGV[0],$0);
 
+%PADLOCK_MARGIN=(ecb=>128, cbc=>64); # prefetch errata
 $PADLOCK_CHUNK=512;    # Must be a power of 2 larger than 16
 
 $ctx="edx";
@@ -176,10 +184,14 @@ my ($mode,$opcode) = @_;
 &set_label("${mode}_pic_point");
        &lea    ($ctx,&DWP(16,$ctx));   # control word
        &xor    ("eax","eax");
-                                       if ($mode eq "ctr16") {
-       &movq   ("xmm0",&QWP(-16,$ctx));# load [upper part of] counter
+                                       if ($mode eq "ctr32") {
+       &movq   ("mm0",&QWP(-16,$ctx)); # load [upper part of] counter
                                        } else {
        &xor    ("ebx","ebx");
+    if ($PADLOCK_MARGIN{$mode}) {
+       &cmp    ($len,$PADLOCK_MARGIN{$mode});
+       &jbe    (&label("${mode}_short"));
+    }
        &test   (&DWP(0,$ctx),1<<5);    # align bit in control word
        &jnz    (&label("${mode}_aligned"));
        &test   ($out,0x0f);
@@ -209,14 +221,14 @@ my ($mode,$opcode) = @_;
        &mov    (&DWP(8,"ebp"),$len);
        &mov    ($len,$chunk);
        &mov    (&DWP(12,"ebp"),$chunk);        # chunk
-                                               if ($mode eq "ctr16") {
+                                               if ($mode eq "ctr32") {
        &mov    ("ecx",&DWP(-4,$ctx));
        &xor    ($out,$out);
        &mov    ("eax",&DWP(-8,$ctx));          # borrow $len
 &set_label("${mode}_prepare");
        &mov    (&DWP(12,"esp",$out),"ecx");
        &bswap  ("ecx");
-       &movq   (&QWP(0,"esp",$out),"xmm0");
+       &movq   (&QWP(0,"esp",$out),"mm0");
        &inc    ("ecx");
        &mov    (&DWP(8,"esp",$out),"eax");
        &bswap  ("ecx");
@@ -250,7 +262,7 @@ my ($mode,$opcode) = @_;
                                                }
        &mov    ($out,&DWP(0,"ebp"));           # restore parameters
        &mov    ($chunk,&DWP(12,"ebp"));
-                                               if ($mode eq "ctr16") {
+                                               if ($mode eq "ctr32") {
        &mov    ($inp,&DWP(4,"ebp"));
        &xor    ($len,$len);
 &set_label("${mode}_xor");
@@ -277,21 +289,40 @@ my ($mode,$opcode) = @_;
        &sub    ($len,$chunk);
        &mov    ($chunk,$PADLOCK_CHUNK);
        &jnz    (&label("${mode}_loop"));
-                                               if ($mode ne "ctr16") {
-       &test   ($out,0x0f);                    # out_misaligned
-       &jz     (&label("${mode}_done"));
+                                               if ($mode ne "ctr32") {
+       &cmp    ("esp","ebp");
+       &je     (&label("${mode}_done"));
                                                }
-       &mov    ($len,"ebp");
-       &mov    ($out,"esp");
-       &sub    ($len,"esp");
-       &xor    ("eax","eax");
-       &shr    ($len,2);
-       &data_byte(0xf3,0xab);                  # rep stosl
+       &pxor   ("xmm0","xmm0");
+       &lea    ("eax",&DWP(0,"esp"));
+&set_label("${mode}_bzero");
+       &movaps (&QWP(0,"eax"),"xmm0");
+       &lea    ("eax",&DWP(16,"eax"));
+       &cmp    ("ebp","eax");
+       &ja     (&label("${mode}_bzero"));
+
 &set_label("${mode}_done");
        &lea    ("esp",&DWP(24,"ebp"));
-                                               if ($mode ne "ctr16") {
+                                               if ($mode ne "ctr32") {
        &jmp    (&label("${mode}_exit"));
 
+&set_label("${mode}_short",16);
+       &xor    ("eax","eax");
+       &lea    ("ebp",&DWP(-24,"esp"));
+       &sub    ("eax",$len);
+       &lea    ("esp",&DWP(0,"eax","ebp"));
+       &and    ("esp",-16);
+       &xor    ($chunk,$chunk);
+&set_label("${mode}_short_copy");
+       &movups ("xmm0",&QWP(0,$inp,$chunk));
+       &lea    ($chunk,&DWP(16,$chunk));
+       &cmp    ($len,$chunk);
+       &movaps (&QWP(-16,"esp",$chunk),"xmm0");
+       &ja     (&label("${mode}_short_copy"));
+       &mov    ($inp,"esp");
+       &mov    ($chunk,$len);
+       &jmp    (&label("${mode}_loop"));
+
 &set_label("${mode}_aligned",16);
        &lea    ("eax",&DWP(-16,$ctx));         # ivp
        &lea    ("ebx",&DWP(16,$ctx));          # key
@@ -304,6 +335,7 @@ my ($mode,$opcode) = @_;
 &set_label("${mode}_exit");                    }
        &mov    ("eax",1);
        &lea    ("esp",&DWP(4,"esp"));          # popf
+       &emms   ()                              if ($mode eq "ctr32");
 &set_label("${mode}_abort");
 &function_end("padlock_${mode}_encrypt");
 }
@@ -312,10 +344,11 @@ my ($mode,$opcode) = @_;
 &generate_mode("cbc",0xd0);
 &generate_mode("cfb",0xe0);
 &generate_mode("ofb",0xe8);
-&generate_mode("ctr16",0xc8);  # yes, it implements own ctr with ecb opcode,
-                               # because hardware ctr was introduced later
-                               # and even has errata on certain CPU stepping.
-                               # own implementation *always* works...
+&generate_mode("ctr32",0xc8);  # yes, it implements own CTR with ECB opcode,
+                               # because hardware CTR was introduced later
+                               # and even has errata on certain C7 stepping.
+                               # own implementation *always* works, though
+                               # ~15% slower than dedicated hardware...
 
 &function_begin_B("padlock_xstore");
        &push   ("edi");
@@ -343,71 +376,163 @@ my ($mode,$opcode) = @_;
        &push   ("edi");
        &push   ("esi");
        &xor    ("eax","eax");
+       &mov    ("edi",&wparam(0));
+       &mov    ("esi",&wparam(1));
+       &mov    ("ecx",&wparam(2));
     if ($::win32 or $::coff) {
        &push   (&::islabel("_win32_segv_handler"));
        &data_byte(0x64,0xff,0x30);             # push  %fs:(%eax)
        &data_byte(0x64,0x89,0x20);             # mov   %esp,%fs:(%eax)
     }
-       &mov    ("edi",&wparam(0));
-       &mov    ("esi",&wparam(1));
-       &mov    ("ecx",&wparam(2));
+       &mov    ("edx","esp");                  # put aside %esp
+       &add    ("esp",-128);                   # 32 is enough but spec says 128
+       &movups ("xmm0",&QWP(0,"edi"));         # copy-in context
+       &and    ("esp",-16);
+       &mov    ("eax",&DWP(16,"edi"));
+       &movaps (&QWP(0,"esp"),"xmm0");
+       &mov    ("edi","esp");
+       &mov    (&DWP(16,"esp"),"eax");
+       &xor    ("eax","eax");
        &data_byte(0xf3,0x0f,0xa6,0xc8);        # rep xsha1
+       &movaps ("xmm0",&QWP(0,"esp"));
+       &mov    ("eax",&DWP(16,"esp"));
+       &mov    ("esp","edx");                  # restore %esp
     if ($::win32 or $::coff) {
        &data_byte(0x64,0x8f,0x05,0,0,0,0);     # pop   %fs:0
        &lea    ("esp",&DWP(4,"esp"));
     }
+       &mov    ("edi",&wparam(0));
+       &movups (&QWP(0,"edi"),"xmm0");         # copy-out context
+       &mov    (&DWP(16,"edi"),"eax");
        &pop    ("esi");
        &pop    ("edi");
        &ret    ();
 &function_end_B("padlock_sha1_oneshot");
 
-&function_begin_B("padlock_sha1");
+&function_begin_B("padlock_sha1_blocks");
        &push   ("edi");
        &push   ("esi");
-       &mov    ("eax",-1);
        &mov    ("edi",&wparam(0));
        &mov    ("esi",&wparam(1));
+       &mov    ("edx","esp");                  # put aside %esp
        &mov    ("ecx",&wparam(2));
+       &add    ("esp",-128);
+       &movups ("xmm0",&QWP(0,"edi"));         # copy-in context
+       &and    ("esp",-16);
+       &mov    ("eax",&DWP(16,"edi"));
+       &movaps (&QWP(0,"esp"),"xmm0");
+       &mov    ("edi","esp");
+       &mov    (&DWP(16,"esp"),"eax");
+       &mov    ("eax",-1);
        &data_byte(0xf3,0x0f,0xa6,0xc8);        # rep xsha1
-       &pop    ("esi");
+       &movaps ("xmm0",&QWP(0,"esp"));
+       &mov    ("eax",&DWP(16,"esp"));
+       &mov    ("esp","edx");                  # restore %esp
+       &mov    ("edi",&wparam(0));
+       &movups (&QWP(0,"edi"),"xmm0");         # copy-out context
+       &mov    (&DWP(16,"edi"),"eax");
+       &pop    ("esi");
        &pop    ("edi");
        &ret    ();
-&function_end_B("padlock_sha1");
+&function_end_B("padlock_sha1_blocks");
 
 &function_begin_B("padlock_sha256_oneshot");
        &push   ("edi");
        &push   ("esi");
        &xor    ("eax","eax");
+       &mov    ("edi",&wparam(0));
+       &mov    ("esi",&wparam(1));
+       &mov    ("ecx",&wparam(2));
     if ($::win32 or $::coff) {
        &push   (&::islabel("_win32_segv_handler"));
        &data_byte(0x64,0xff,0x30);             # push  %fs:(%eax)
        &data_byte(0x64,0x89,0x20);             # mov   %esp,%fs:(%eax)
     }
-       &mov    ("edi",&wparam(0));
-       &mov    ("esi",&wparam(1));
-       &mov    ("ecx",&wparam(2));
+       &mov    ("edx","esp");                  # put aside %esp
+       &add    ("esp",-128);
+       &movups ("xmm0",&QWP(0,"edi"));         # copy-in context
+       &and    ("esp",-16);
+       &movups ("xmm1",&QWP(16,"edi"));
+       &movaps (&QWP(0,"esp"),"xmm0");
+       &mov    ("edi","esp");
+       &movaps (&QWP(16,"esp"),"xmm1");
+       &xor    ("eax","eax");
        &data_byte(0xf3,0x0f,0xa6,0xd0);        # rep xsha256
+       &movaps ("xmm0",&QWP(0,"esp"));
+       &movaps ("xmm1",&QWP(16,"esp"));
+       &mov    ("esp","edx");                  # restore %esp
     if ($::win32 or $::coff) {
        &data_byte(0x64,0x8f,0x05,0,0,0,0);     # pop   %fs:0
        &lea    ("esp",&DWP(4,"esp"));
     }
+       &mov    ("edi",&wparam(0));
+       &movups (&QWP(0,"edi"),"xmm0");         # copy-out context
+       &movups (&QWP(16,"edi"),"xmm1");
        &pop    ("esi");
        &pop    ("edi");
        &ret    ();
 &function_end_B("padlock_sha256_oneshot");
 
-&function_begin_B("padlock_sha256");
+&function_begin_B("padlock_sha256_blocks");
        &push   ("edi");
        &push   ("esi");
-       &mov    ("eax",-1);
        &mov    ("edi",&wparam(0));
        &mov    ("esi",&wparam(1));
        &mov    ("ecx",&wparam(2));
+       &mov    ("edx","esp");                  # put aside %esp
+       &add    ("esp",-128);
+       &movups ("xmm0",&QWP(0,"edi"));         # copy-in context
+       &and    ("esp",-16);
+       &movups ("xmm1",&QWP(16,"edi"));
+       &movaps (&QWP(0,"esp"),"xmm0");
+       &mov    ("edi","esp");
+       &movaps (&QWP(16,"esp"),"xmm1");
+       &mov    ("eax",-1);
        &data_byte(0xf3,0x0f,0xa6,0xd0);        # rep xsha256
+       &movaps ("xmm0",&QWP(0,"esp"));
+       &movaps ("xmm1",&QWP(16,"esp"));
+       &mov    ("esp","edx");                  # restore %esp
+       &mov    ("edi",&wparam(0));
+       &movups (&QWP(0,"edi"),"xmm0");         # copy-out context
+       &movups (&QWP(16,"edi"),"xmm1");
+       &pop    ("esi");
+       &pop    ("edi");
+       &ret    ();
+&function_end_B("padlock_sha256_blocks");
+
+&function_begin_B("padlock_sha512_blocks");
+       &push   ("edi");
+       &push   ("esi");
+       &mov    ("edi",&wparam(0));
+       &mov    ("esi",&wparam(1));
+       &mov    ("ecx",&wparam(2));
+       &mov    ("edx","esp");                  # put aside %esp
+       &add    ("esp",-128);
+       &movups ("xmm0",&QWP(0,"edi"));         # copy-in context
+       &and    ("esp",-16);
+       &movups ("xmm1",&QWP(16,"edi"));
+       &movups ("xmm2",&QWP(32,"edi"));
+       &movups ("xmm3",&QWP(48,"edi"));
+       &movaps (&QWP(0,"esp"),"xmm0");
+       &mov    ("edi","esp");
+       &movaps (&QWP(16,"esp"),"xmm1");
+       &movaps (&QWP(32,"esp"),"xmm2");
+       &movaps (&QWP(48,"esp"),"xmm3");
+       &data_byte(0xf3,0x0f,0xa6,0xe0);        # rep xsha512
+       &movaps ("xmm0",&QWP(0,"esp"));
+       &movaps ("xmm1",&QWP(16,"esp"));
+       &movaps ("xmm2",&QWP(32,"esp"));
+       &movaps ("xmm3",&QWP(48,"esp"));
+       &mov    ("esp","edx");                  # restore %esp
+       &mov    ("edi",&wparam(0));
+       &movups (&QWP(0,"edi"),"xmm0");         # copy-out context
+       &movups (&QWP(16,"edi"),"xmm1");
+       &movups (&QWP(32,"edi"),"xmm2");
+       &movups (&QWP(48,"edi"),"xmm3");
        &pop    ("esi");
        &pop    ("edi");
        &ret    ();
-&function_end_B("padlock_sha256");
+&function_end_B("padlock_sha512_blocks");
 
 &asciz ("VIA Padlock x86 module, CRYPTOGAMS by <appro\@openssl.org>");
 &align (16);
@@ -416,7 +541,7 @@ my ($mode,$opcode) = @_;
 # Essentially this variable belongs in thread local storage.
 # Having this variable global on the other hand can only cause
 # few bogus key reloads [if any at all on signle-CPU system],
-# so we accept the panalty...
+# so we accept the penalty...
 &set_label("padlock_saved_context",4);
 &data_word(0);