sha1-586|x86_64.pl: add SSSE3 and AVX code paths.
authorAndy Polyakov <appro@openssl.org>
Sun, 29 May 2011 12:39:48 +0000 (12:39 +0000)
committerAndy Polyakov <appro@openssl.org>
Sun, 29 May 2011 12:39:48 +0000 (12:39 +0000)
crypto/sha/asm/sha1-586.pl
crypto/sha/asm/sha1-x86_64.pl

index dc855ef..ac1c9e9 100644 (file)
 # degradation on other CPUs:-). Also, the code was revised to maximize
 # "distance" between instructions producing input to 'lea' instruction
 # and the 'lea' instruction itself, which is essential for Intel Atom
-# core.
+# core and resulted in ~15% improvement.
+
+# October 2010.
+#
+# Add SSSE3, Supplemental[!] SSE3, implementation. The idea behind it
+# is to offload message schedule denoted by Wt in NIST specification,
+# or Xupdate in OpenSSL source, to SIMD unit. The idea is not novel,
+# and in SSE2 context was first explored by Dean Gaudet in 2004, see
+# http://arctic.org/~dean/crypto/sha1.html. Since then several things
+# have changed that made it interesting again:
+#
+# a) XMM units became faster and wider;
+# b) instruction set became more versatile;
+# c) an important observation was made by Max Locktykhin, which made
+#    it possible to reduce amount of instructions required to perform
+#    the operation in question, for further details see
+#    http://software.intel.com/en-us/articles/improving-the-performance-of-the-secure-hash-algorithm-1/.
+
+# April 2011.
+#
+# Add AVX code path, probably most controversial... The thing is that
+# switch to AVX alone improves performance by as little as 4% in
+# comparison to SSSE3 code path. But below result doesn't look like
+# 4% improvement... Trouble is that Sandy Bridge decodes 'ro[rl]' as
+# pair of µ-ops, and it's the additional µ-ops, two per round, that
+# make it run slower than Core2 and Westmere. But 'sh[rl]d' is decoded
+# as single µ-op by Sandy Bridge and it's replacing 'ro[rl]' with
+# equivalent 'sh[rl]d' that is responsible for the impressive 5.1
+# cycles per processed byte. But 'sh[rl]d' is not something that used
+# to be fast, nor does it appear to be fast in upcoming Bulldozer
+# [according to its optimization manual]. Which is why AVX code path
+# is guarded by *both* AVX and synthetic bit denoting Intel CPUs.
+# One can argue that it's unfair to AMD, but without 'sh[rl]d' it
+# makes no sense to keep the AVX code path. If somebody feels that
+# strongly, it's probably more appropriate to discuss possibility of
+# using vector rotate XOP on AMD...
+
+######################################################################
+# Current performance is summarized in following table. Numbers are
+# CPU clock cycles spent to process single byte (less is better).
+#
+#              x86             SSSE3           AVX
+# Pentium      15.7            -
+# PIII         11.5            -
+# P4           10.6            -
+# AMD K8       7.1             -
+# Core2                7.3             6.1/+20%        -
+# Atom         12.5            9.5(*)/+32%     -
+# Westmere     7.3             5.6/+30%        -
+# Sandy Bridge 8.8             6.2/+40%        5.1(**)/+70%
+#
+# (*)  Loop is 1056 instructions long and expected result is ~8.25.
+#      It remains mystery [to me] why ILP is limited to 1.7.
+#
+# (**) As per above comment, the result is for AVX *plus* sh[rl]d.
 
 $0 =~ m/(.*[\/\\])[^\/\\]+$/; $dir=$1;
 push(@INC,"${dir}","${dir}../../perlasm");
@@ -50,6 +104,21 @@ require "x86asm.pl";
 
 &asm_init($ARGV[0],"sha1-586.pl",$ARGV[$#ARGV] eq "386");
 
+$xmm=$ymm=0;
+for (@ARGV) { $xmm=1 if (/-DOPENSSL_IA32_SSE2/); }
+
+$ymm=1 if ($xmm &&
+               `$ENV{CC} -Wa,-V -c -o /dev/null -x assembler /dev/null 2>&1`
+                       =~ /GNU assembler version ([2-9]\.[0-9]+)/ &&
+               $1>=2.19);      # first version supporting AVX
+
+$ymm=1 if ($xmm && !$ymm && $ARGV[0] eq "win32n" && 
+               `nasm -v 2>&1` =~ /NASM version ([2-9]\.[0-9]+)/ &&
+               $1>=2.03);      # first version supporting AVX
+
+&external_label("OPENSSL_ia32cap_P") if ($xmm);
+
+
 $A="eax";
 $B="ebx";
 $C="ecx";
@@ -60,6 +129,10 @@ $tmp1="ebp";
 
 @V=($A,$B,$C,$D,$E,$T);
 
+$alt=0;        # 1 denotes alternative IALU implementation, which performs
+       # 8% *worse* on P4, same on Westmere and Atom, 2% better on
+       # Sandy Bridge...
+
 sub BODY_00_15
        {
        local($n,$a,$b,$c,$d,$e,$f)=@_;
@@ -83,6 +156,7 @@ sub BODY_00_15
        if ($n==15) { &mov($e,&swtmp(($n+1)%16));# pre-fetch f for next round
                      &add($f,$tmp1); } # f+=tmp1
        else        { &add($tmp1,$f); } # f becomes a in next round
+       &mov($tmp1,$a)                  if ($alt && $n==15);
        }
 
 sub BODY_16_19
@@ -91,6 +165,24 @@ sub BODY_16_19
 
        &comment("16_19 $n");
 
+if ($alt) {
+       &xor($c,$d);
+        &xor($f,&swtmp(($n+2)%16));    # f to hold Xupdate(xi,xa,xb,xc,xd)
+       &and($tmp1,$c);                 # tmp1 to hold F_00_19(b,c,d), b&=c^d
+        &xor($f,&swtmp(($n+8)%16));
+       &xor($tmp1,$d);                 # tmp1=F_00_19(b,c,d)
+        &xor($f,&swtmp(($n+13)%16));   # f holds xa^xb^xc^xd
+       &rotl($f,1);                    # f=ROTATE(f,1)
+        &add($e,$tmp1);                # e+=F_00_19(b,c,d)
+       &xor($c,$d);                    # restore $c
+        &mov($tmp1,$a);                # b in next round
+       &rotr($b,$n==16?2:7);           # b=ROTATE(b,30)
+        &mov(&swtmp($n%16),$f);        # xi=f
+       &rotl($a,5);                    # ROTATE(a,5)
+        &lea($f,&DWP(0x5a827999,$f,$e));# f+=F_00_19(b,c,d)+e
+       &mov($e,&swtmp(($n+1)%16));     # pre-fetch f for next round
+        &add($f,$a);                   # f+=ROTATE(a,5)
+} else {
        &mov($tmp1,$c);                 # tmp1 to hold F_00_19(b,c,d)
         &xor($f,&swtmp(($n+2)%16));    # f to hold Xupdate(xi,xa,xb,xc,xd)
        &xor($tmp1,$d);
@@ -107,6 +199,7 @@ sub BODY_16_19
         &lea($f,&DWP(0x5a827999,$f,$e));# f+=F_00_19(b,c,d)+e
        &mov($e,&swtmp(($n+1)%16));     # pre-fetch f for next round
         &add($f,$tmp1);                # f+=ROTATE(a,5)
+}
        }
 
 sub BODY_20_39
@@ -116,6 +209,25 @@ sub BODY_20_39
 
        &comment("20_39 $n");
 
+if ($alt) {
+       &xor($tmp1,$c);                 # tmp1 to hold F_20_39(b,c,d), b^=c
+        &xor($f,&swtmp(($n+2)%16));    # f to hold Xupdate(xi,xa,xb,xc,xd)
+       &xor($tmp1,$d);                 # tmp1 holds F_20_39(b,c,d)
+        &xor($f,&swtmp(($n+8)%16));
+       &add($e,$tmp1);                 # e+=F_20_39(b,c,d)
+        &xor($f,&swtmp(($n+13)%16));   # f holds xa^xb^xc^xd
+       &rotl($f,1);                    # f=ROTATE(f,1)
+        &mov($tmp1,$a);                # b in next round
+       &rotr($b,7);                    # b=ROTATE(b,30)
+        &mov(&swtmp($n%16),$f)         if($n<77);# xi=f
+       &rotl($a,5);                    # ROTATE(a,5)
+        &xor($b,$c)                    if($n==39);# warm up for BODY_40_59
+       &and($tmp1,$b)                  if($n==39);
+        &lea($f,&DWP($K,$f,$e));       # f+=e+K_XX_YY
+       &mov($e,&swtmp(($n+1)%16))      if($n<79);# pre-fetch f for next round
+        &add($f,$a);                   # f+=ROTATE(a,5)
+       &rotr($a,5)                     if ($n==79);
+} else {
        &mov($tmp1,$b);                 # tmp1 to hold F_20_39(b,c,d)
         &xor($f,&swtmp(($n+2)%16));    # f to hold Xupdate(xi,xa,xb,xc,xd)
        &xor($tmp1,$c);
@@ -131,6 +243,7 @@ sub BODY_20_39
        &lea($f,&DWP($K,$f,$e));        # f+=e+K_XX_YY
         &mov($e,&swtmp(($n+1)%16)) if($n<79);# pre-fetch f for next round
        &add($f,$tmp1);                 # f+=ROTATE(a,5)
+}
        }
 
 sub BODY_40_59
@@ -139,6 +252,26 @@ sub BODY_40_59
 
        &comment("40_59 $n");
 
+if ($alt) {
+       &add($e,$tmp1);                 # e+=b&(c^d)
+        &xor($f,&swtmp(($n+2)%16));    # f to hold Xupdate(xi,xa,xb,xc,xd)
+       &mov($tmp1,$d);
+        &xor($f,&swtmp(($n+8)%16));
+       &xor($c,$d);                    # restore $c
+        &xor($f,&swtmp(($n+13)%16));   # f holds xa^xb^xc^xd
+       &rotl($f,1);                    # f=ROTATE(f,1)
+        &and($tmp1,$c);
+       &rotr($b,7);                    # b=ROTATE(b,30)
+        &add($e,$tmp1);                # e+=c&d
+       &mov($tmp1,$a);                 # b in next round
+        &mov(&swtmp($n%16),$f);        # xi=f
+       &rotl($a,5);                    # ROTATE(a,5)
+        &xor($b,$c)                    if ($n<59);
+       &and($tmp1,$b)                  if ($n<59);# tmp1 to hold F_40_59(b,c,d)
+        &lea($f,&DWP(0x8f1bbcdc,$f,$e));# f+=K_40_59+e+(b&(c^d))
+       &mov($e,&swtmp(($n+1)%16));     # pre-fetch f for next round
+        &add($f,$a);                   # f+=ROTATE(a,5)
+} else {
        &mov($tmp1,$c);                 # tmp1 to hold F_40_59(b,c,d)
         &xor($f,&swtmp(($n+2)%16));    # f to hold Xupdate(xi,xa,xb,xc,xd)
        &xor($tmp1,$d);
@@ -157,19 +290,48 @@ sub BODY_40_59
         &and($tmp1,$d);
        &mov($e,&swtmp(($n+1)%16));     # pre-fetch f for next round
         &add($f,$tmp1);                # f+=c&d
+}
        }
 
 &function_begin("sha1_block_data_order");
+if ($xmm) {
+  &static_label("ssse3_shortcut");
+  &static_label("avx_shortcut")                if ($ymm);
+  &static_label("K_XX_XX");
+
+       &call   (&label("pic_point"));  # make it PIC!
+  &set_label("pic_point");
+       &blindpop($tmp1);
+       &picmeup($T,"OPENSSL_ia32cap_P",$tmp1,&label("pic_point"));
+       &lea    ($tmp1,&DWP(&label("K_XX_XX")."-".&label("pic_point"),$tmp1));
+
+       &mov    ($A,&DWP(0,$T));
+       &mov    ($D,&DWP(4,$T));
+       &test   ($D,1<<9);              # check SSSE3 bit
+       &jz     (&label("x86"));
+       &test   ($A,1<<24);             # check FXSR bit
+       &jz     (&label("x86"));
+       if ($ymm) {
+               &and    ($D,1<<28);             # mask AVX bit
+               &and    ($A,1<<30);             # mask "Intel CPU" bit
+               &or     ($A,$D);
+               &cmp    ($A,1<<28|1<<30);
+               &je     (&label("avx_shortcut"));
+       }
+       &jmp    (&label("ssse3_shortcut"));
+  &set_label("x86",16);
+}
        &mov($tmp1,&wparam(0)); # SHA_CTX *c
        &mov($T,&wparam(1));    # const void *input
        &mov($A,&wparam(2));    # size_t num
-       &stack_push(16);        # allocate X[16]
+       &stack_push(16+3);      # allocate X[16]
        &shl($A,6);
        &add($A,$T);
        &mov(&wparam(2),$A);    # pointer beyond the end of input
        &mov($E,&DWP(16,$tmp1));# pre-load E
+       &jmp(&label("loop"));
 
-       &set_label("loop",16);
+&set_label("loop",16);
 
        # copy input chunk to X, but reversing byte order!
        for ($i=0; $i<16; $i+=4)
@@ -223,8 +385,845 @@ sub BODY_40_59
        &mov(&DWP(16,$tmp1),$C);
        &jb(&label("loop"));
 
-       &stack_pop(16);
+       &stack_pop(16+3);
 &function_end("sha1_block_data_order");
+
+if ($xmm) {
+######################################################################
+# The SSSE3 implementation.
+#
+# %xmm[0-7] are used as ring @X[] buffer containing quadruples of last
+# 32 elements of the message schedule or Xupdate outputs. First 4
+# quadruples are simply byte-swapped input, next 4 are calculated
+# according to method originally suggested by Dean Gaudet (modulo
+# being implemented in SSSE3). Once 8 quadruples or 32 elements are
+# collected, it switches to routine proposed by Max Locktyukhin.
+#
+# Calculations inevitably require temporary reqisters, and there are
+# no %xmm registers left to spare. For this reason part of the ring
+# buffer, X[2..4] to be specific, is offloaded to 3 quadriples ring
+# buffer on the stack. Keep in mind that X[2] is alias X[-6], X[3] -
+# X[-5], and X[4] - X[-4]...
+#
+# Another notable optimization is aggressive stack frame compression
+# aiming to minimize amount of 9-byte instructions...
+#
+# Yet another notable optimization is "jumping" $B variable. It means
+# that there is no register permanently allocated for $B value. This
+# allowed to eliminate one instruction from body_20_39...
+#
+my $Xi=4;                      # 4xSIMD Xupdate round, start pre-seeded
+my @X=map("xmm$_",(4..7,0..3));        # pre-seeded for $Xi=4
+my @V=($A,$B,$C,$D,$E);
+my $j=0;                       # hash round
+my @T=($T,$tmp1);
+my $inp;
+
+my $_rol=sub { &rol(@_) };
+my $_ror=sub { &ror(@_) };
+
+&function_begin("_sha1_block_data_order_ssse3");
+       &call   (&label("pic_point"));  # make it PIC!
+       &set_label("pic_point");
+       &blindpop($tmp1);
+       &lea    ($tmp1,&DWP(&label("K_XX_XX")."-".&label("pic_point"),$tmp1));
+&set_label("ssse3_shortcut");
+
+       &movdqa (@X[3],&QWP(0,$tmp1));          # K_00_19
+       &movdqa (@X[4],&QWP(16,$tmp1));         # K_20_39
+       &movdqa (@X[5],&QWP(32,$tmp1));         # K_40_59
+       &movdqa (@X[6],&QWP(48,$tmp1));         # K_60_79
+       &movdqa (@X[2],&QWP(64,$tmp1));         # pbswap mask
+
+       &mov    ($E,&wparam(0));                # load argument block
+       &mov    ($inp=@T[1],&wparam(1));
+       &mov    ($D,&wparam(2));
+       &mov    (@T[0],"esp");
+
+       # stack frame layout
+       #
+       # +0    X[0]+K  X[1]+K  X[2]+K  X[3]+K  # XMM->IALU xfer area
+       #       X[4]+K  X[5]+K  X[6]+K  X[7]+K
+       #       X[8]+K  X[9]+K  X[10]+K X[11]+K
+       #       X[12]+K X[13]+K X[14]+K X[15]+K
+       #
+       # +64   X[0]    X[1]    X[2]    X[3]    # XMM->XMM backtrace area
+       #       X[4]    X[5]    X[6]    X[7]
+       #       X[8]    X[9]    X[10]   X[11]   # even borrowed for K_00_19
+       #
+       # +112  K_20_39 K_20_39 K_20_39 K_20_39 # constants
+       #       K_40_59 K_40_59 K_40_59 K_40_59
+       #       K_60_79 K_60_79 K_60_79 K_60_79
+       #       K_00_19 K_00_19 K_00_19 K_00_19
+       #       pbswap mask
+       #
+       # +192  ctx                             # argument block
+       # +196  inp
+       # +200  end
+       # +204  esp
+       &sub    ("esp",208);
+       &and    ("esp",-64);
+
+       &movdqa (&QWP(112+0,"esp"),@X[4]);      # copy constants
+       &movdqa (&QWP(112+16,"esp"),@X[5]);
+       &movdqa (&QWP(112+32,"esp"),@X[6]);
+       &shl    ($D,6);                         # len*64
+       &movdqa (&QWP(112+48,"esp"),@X[3]);
+       &add    ($D,$inp);                      # end of input
+       &movdqa (&QWP(112+64,"esp"),@X[2]);
+       &add    ($inp,64);
+       &mov    (&DWP(192+0,"esp"),$E);         # save argument block
+       &mov    (&DWP(192+4,"esp"),$inp);
+       &mov    (&DWP(192+8,"esp"),$D);
+       &mov    (&DWP(192+12,"esp"),@T[0]);     # save original %esp
+
+       &mov    ($A,&DWP(0,$E));                # load context
+       &mov    ($B,&DWP(4,$E));
+       &mov    ($C,&DWP(8,$E));
+       &mov    ($D,&DWP(12,$E));
+       &mov    ($E,&DWP(16,$E));
+       &mov    (@T[0],$B);                     # magic seed
+
+       &movdqu (@X[-4&7],&QWP(-64,$inp));      # load input to %xmm[0-3]
+       &movdqu (@X[-3&7],&QWP(-48,$inp));
+       &movdqu (@X[-2&7],&QWP(-32,$inp));
+       &movdqu (@X[-1&7],&QWP(-16,$inp));
+       &pshufb (@X[-4&7],@X[2]);               # byte swap
+       &pshufb (@X[-3&7],@X[2]);
+       &pshufb (@X[-2&7],@X[2]);
+       &movdqa (&QWP(112-16,"esp"),@X[3]);     # borrow last backtrace slot
+       &pshufb (@X[-1&7],@X[2]);
+       &paddd  (@X[-4&7],@X[3]);               # add K_00_19
+       &paddd  (@X[-3&7],@X[3]);
+       &paddd  (@X[-2&7],@X[3]);
+       &movdqa (&QWP(0,"esp"),@X[-4&7]);       # X[]+K xfer to IALU
+       &psubd  (@X[-4&7],@X[3]);               # restore X[]
+       &movdqa (&QWP(0+16,"esp"),@X[-3&7]);
+       &psubd  (@X[-3&7],@X[3]);
+       &movdqa (&QWP(0+32,"esp"),@X[-2&7]);
+       &psubd  (@X[-2&7],@X[3]);
+       &movdqa (@X[0],@X[-3&7]);
+       &jmp    (&label("loop"));
+
+######################################################################
+# SSE instruction sequence is first broken to groups of indepentent
+# instructions, independent in respect to their inputs and shifter
+# (not all architectures have more than one). Then IALU instructions
+# are "knitted in" between the SSE groups. Distance is maintained for
+# SSE latency of 2 in hope that it fits better upcoming AMD Bulldozer
+# [which allegedly also implements SSSE3]...
+#
+# Temporary registers usage. X[2] is volatile at the entry and at the
+# end is restored from backtrace ring buffer. X[3] is expected to
+# contain current K_XX_XX constant and is used to caclulate X[-1]+K
+# from previous round, it becomes volatile the moment the value is
+# saved to stack for transfer to IALU. X[4] becomes volatile whenever
+# X[-4] is accumulated and offloaded to backtrace ring buffer, at the
+# end it is loaded with next K_XX_XX [which becomes X[3] in next
+# round]...
+#
+sub Xupdate_ssse3_16_31()              # recall that $Xi starts wtih 4
+{ use integer;
+  my $body = shift;
+  my @insns = (&$body,&$body,&$body,&$body);   # 40 instructions
+  my ($a,$b,$c,$d,$e);
+
+        eval(shift(@insns));
+        eval(shift(@insns));
+       &palignr(@X[0],@X[-4&7],8);     # compose "X[-14]" in "X[0]"
+       &movdqa (@X[2],@X[-1&7]);
+        eval(shift(@insns));
+        eval(shift(@insns));
+
+         &paddd        (@X[3],@X[-1&7]);
+         &movdqa       (&QWP(64+16*(($Xi-4)%3),"esp"),@X[-4&7]);# save X[] to backtrace buffer
+        eval(shift(@insns));
+        eval(shift(@insns));
+       &psrldq (@X[2],4);              # "X[-3]", 3 dwords
+        eval(shift(@insns));
+        eval(shift(@insns));
+       &pxor   (@X[0],@X[-4&7]);       # "X[0]"^="X[-16]"
+        eval(shift(@insns));
+        eval(shift(@insns));
+
+       &pxor   (@X[2],@X[-2&7]);       # "X[-3]"^"X[-8]"
+        eval(shift(@insns));
+        eval(shift(@insns));
+        eval(shift(@insns));
+        eval(shift(@insns));
+
+       &pxor   (@X[0],@X[2]);          # "X[0]"^="X[-3]"^"X[-8]"
+        eval(shift(@insns));
+        eval(shift(@insns));
+         &movdqa       (&QWP(0+16*(($Xi-1)&3),"esp"),@X[3]);   # X[]+K xfer to IALU
+        eval(shift(@insns));
+        eval(shift(@insns));
+
+       &movdqa (@X[4],@X[0]);
+       &movdqa (@X[2],@X[0]);
+        eval(shift(@insns));
+        eval(shift(@insns));
+        eval(shift(@insns));
+        eval(shift(@insns));
+
+       &pslldq (@X[4],12);             # "X[0]"<<96, extract one dword
+       &paddd  (@X[0],@X[0]);
+        eval(shift(@insns));
+        eval(shift(@insns));
+        eval(shift(@insns));
+        eval(shift(@insns));
+
+       &psrld  (@X[2],31);
+        eval(shift(@insns));
+        eval(shift(@insns));
+       &movdqa (@X[3],@X[4]);
+        eval(shift(@insns));
+        eval(shift(@insns));
+
+       &psrld  (@X[4],30);
+       &por    (@X[0],@X[2]);          # "X[0]"<<<=1
+        eval(shift(@insns));
+        eval(shift(@insns));
+         &movdqa       (@X[2],&QWP(64+16*(($Xi-6)%3),"esp")) if ($Xi>5);       # restore X[] from backtrace buffer
+        eval(shift(@insns));
+        eval(shift(@insns));
+
+       &pslld  (@X[3],2);
+       &pxor   (@X[0],@X[4]);
+        eval(shift(@insns));
+        eval(shift(@insns));
+         &movdqa       (@X[4],&QWP(112-16+16*(($Xi)/5),"esp"));        # K_XX_XX
+        eval(shift(@insns));
+        eval(shift(@insns));
+
+       &pxor   (@X[0],@X[3]);          # "X[0]"^=("X[0]"<<96)<<<2
+         &movdqa       (@X[1],@X[-2&7])        if ($Xi<7);
+        eval(shift(@insns));
+        eval(shift(@insns));
+
+        foreach (@insns) { eval; }     # remaining instructions [if any]
+
+  $Xi++;       push(@X,shift(@X));     # "rotate" X[]
+}
+
+sub Xupdate_ssse3_32_79()
+{ use integer;
+  my $body = shift;
+  my @insns = (&$body,&$body,&$body,&$body);   # 32 to 48 instructions
+  my ($a,$b,$c,$d,$e);
+
+       &movdqa (@X[2],@X[-1&7])        if ($Xi==8);
+        eval(shift(@insns));           # body_20_39
+       &pxor   (@X[0],@X[-4&7]);       # "X[0]"="X[-32]"^"X[-16]"
+       &palignr(@X[2],@X[-2&7],8);     # compose "X[-6]"
+        eval(shift(@insns));
+        eval(shift(@insns));
+        eval(shift(@insns));           # rol
+
+       &pxor   (@X[0],@X[-7&7]);       # "X[0]"^="X[-28]"
+         &movdqa       (&QWP(64+16*(($Xi-4)%3),"esp"),@X[-4&7]);       # save X[] to backtrace buffer
+        eval(shift(@insns));
+        eval(shift(@insns));
+        if ($Xi%5) {
+         &movdqa       (@X[4],@X[3]);  # "perpetuate" K_XX_XX...
+        } else {                       # ... or load next one
+         &movdqa       (@X[4],&QWP(112-16+16*($Xi/5),"esp"));
+        }
+         &paddd        (@X[3],@X[-1&7]);
+        eval(shift(@insns));           # ror
+        eval(shift(@insns));
+
+       &pxor   (@X[0],@X[2]);          # "X[0]"^="X[-6]"
+        eval(shift(@insns));           # body_20_39
+        eval(shift(@insns));
+        eval(shift(@insns));
+        eval(shift(@insns));           # rol
+
+       &movdqa (@X[2],@X[0]);
+         &movdqa       (&QWP(0+16*(($Xi-1)&3),"esp"),@X[3]);   # X[]+K xfer to IALU
+        eval(shift(@insns));
+        eval(shift(@insns));
+        eval(shift(@insns));           # ror
+        eval(shift(@insns));
+
+       &pslld  (@X[0],2);
+        eval(shift(@insns));           # body_20_39
+        eval(shift(@insns));
+       &psrld  (@X[2],30);
+        eval(shift(@insns));
+        eval(shift(@insns));           # rol
+        eval(shift(@insns));
+        eval(shift(@insns));
+        eval(shift(@insns));           # ror
+        eval(shift(@insns));
+
+       &por    (@X[0],@X[2]);          # "X[0]"<<<=2
+        eval(shift(@insns));           # body_20_39
+        eval(shift(@insns));
+         &movdqa       (@X[2],&QWP(64+16*(($Xi-6)%3),"esp")) if($Xi<19);       # restore X[] from backtrace buffer
+        eval(shift(@insns));
+        eval(shift(@insns));           # rol
+        eval(shift(@insns));
+        eval(shift(@insns));
+        eval(shift(@insns));           # ror
+         &movdqa       (@X[3],@X[0])   if ($Xi<19);
+        eval(shift(@insns));
+
+        foreach (@insns) { eval; }     # remaining instructions
+
+  $Xi++;       push(@X,shift(@X));     # "rotate" X[]
+}
+
+sub Xuplast_ssse3_80()
+{ use integer;
+  my $body = shift;
+  my @insns = (&$body,&$body,&$body,&$body);   # 32 instructions
+  my ($a,$b,$c,$d,$e);
+
+        eval(shift(@insns));
+         &paddd        (@X[3],@X[-1&7]);
+        eval(shift(@insns));
+        eval(shift(@insns));
+        eval(shift(@insns));
+        eval(shift(@insns));
+
+         &movdqa       (&QWP(0+16*(($Xi-1)&3),"esp"),@X[3]);   # X[]+K xfer IALU
+
+        foreach (@insns) { eval; }             # remaining instructions
+
+       &mov    ($inp=@T[1],&DWP(192+4,"esp"));
+       &cmp    ($inp,&DWP(192+8,"esp"));
+       &je     (&label("done"));
+
+       &movdqa (@X[3],&QWP(112+48,"esp"));     # K_00_19
+       &movdqa (@X[2],&QWP(112+64,"esp"));     # pbswap mask
+       &movdqu (@X[-4&7],&QWP(0,$inp));        # load input
+       &movdqu (@X[-3&7],&QWP(16,$inp));
+       &movdqu (@X[-2&7],&QWP(32,$inp));
+       &movdqu (@X[-1&7],&QWP(48,$inp));
+       &add    ($inp,64);
+       &pshufb (@X[-4&7],@X[2]);               # byte swap
+       &mov    (&DWP(192+4,"esp"),$inp);
+       &movdqa (&QWP(112-16,"esp"),@X[3]);     # borrow last backtrace slot
+
+  $Xi=0;
+}
+
+sub Xloop_ssse3()
+{ use integer;
+  my $body = shift;
+  my @insns = (&$body,&$body,&$body,&$body);   # 32 instructions
+  my ($a,$b,$c,$d,$e);
+
+        eval(shift(@insns));
+        eval(shift(@insns));
+       &pshufb (@X[($Xi-3)&7],@X[2]);
+        eval(shift(@insns));
+        eval(shift(@insns));
+       &paddd  (@X[($Xi-4)&7],@X[3]);
+        eval(shift(@insns));
+        eval(shift(@insns));
+        eval(shift(@insns));
+        eval(shift(@insns));
+       &movdqa (&QWP(0+16*$Xi,"esp"),@X[($Xi-4)&7]);   # X[]+K xfer to IALU
+        eval(shift(@insns));
+        eval(shift(@insns));
+       &psubd  (@X[($Xi-4)&7],@X[3]);
+
+       foreach (@insns) { eval; }
+  $Xi++;
+}
+
+sub Xtail_ssse3()
+{ use integer;
+  my $body = shift;
+  my @insns = (&$body,&$body,&$body,&$body);   # 32 instructions
+  my ($a,$b,$c,$d,$e);
+
+       foreach (@insns) { eval; }
+}
+
+sub body_00_19 () {
+       (
+       '($a,$b,$c,$d,$e)=@V;'.
+       '&add   ($e,&DWP(4*($j&15),"esp"));',   # X[]+K xfer
+       '&xor   ($c,$d);',
+       '&mov   (@T[1],$a);',   # $b in next round
+       '&$_rol ($a,5);',
+       '&and   (@T[0],$c);',   # ($b&($c^$d))
+       '&xor   ($c,$d);',      # restore $c
+       '&xor   (@T[0],$d);',
+       '&add   ($e,$a);',
+       '&$_ror ($b,$j?7:2);',  # $b>>>2
+       '&add   ($e,@T[0]);'    .'$j++; unshift(@V,pop(@V)); unshift(@T,pop(@T));'
+       );
+}
+
+sub body_20_39 () {
+       (
+       '($a,$b,$c,$d,$e)=@V;'.
+       '&add   ($e,&DWP(4*($j++&15),"esp"));', # X[]+K xfer
+       '&xor   (@T[0],$d);',   # ($b^$d)
+       '&mov   (@T[1],$a);',   # $b in next round
+       '&$_rol ($a,5);',
+       '&xor   (@T[0],$c);',   # ($b^$d^$c)
+       '&add   ($e,$a);',
+       '&$_ror ($b,7);',       # $b>>>2
+       '&add   ($e,@T[0]);'    .'unshift(@V,pop(@V)); unshift(@T,pop(@T));'
+       );
+}
+
+sub body_40_59 () {
+       (
+       '($a,$b,$c,$d,$e)=@V;'.
+       '&mov   (@T[1],$c);',
+       '&xor   ($c,$d);',
+       '&add   ($e,&DWP(4*($j++&15),"esp"));', # X[]+K xfer
+       '&and   (@T[1],$d);',
+       '&and   (@T[0],$c);',   # ($b&($c^$d))
+       '&$_ror ($b,7);',       # $b>>>2
+       '&add   ($e,@T[1]);',
+       '&mov   (@T[1],$a);',   # $b in next round
+       '&$_rol ($a,5);',
+       '&add   ($e,@T[0]);',
+       '&xor   ($c,$d);',      # restore $c
+       '&add   ($e,$a);'       .'unshift(@V,pop(@V)); unshift(@T,pop(@T));'
+       );
+}
+
+&set_label("loop",16);
+       &Xupdate_ssse3_16_31(\&body_00_19);
+       &Xupdate_ssse3_16_31(\&body_00_19);
+       &Xupdate_ssse3_16_31(\&body_00_19);
+       &Xupdate_ssse3_16_31(\&body_00_19);
+       &Xupdate_ssse3_32_79(\&body_00_19);
+       &Xupdate_ssse3_32_79(\&body_20_39);
+       &Xupdate_ssse3_32_79(\&body_20_39);
+       &Xupdate_ssse3_32_79(\&body_20_39);
+       &Xupdate_ssse3_32_79(\&body_20_39);
+       &Xupdate_ssse3_32_79(\&body_20_39);
+       &Xupdate_ssse3_32_79(\&body_40_59);
+       &Xupdate_ssse3_32_79(\&body_40_59);
+       &Xupdate_ssse3_32_79(\&body_40_59);
+       &Xupdate_ssse3_32_79(\&body_40_59);
+       &Xupdate_ssse3_32_79(\&body_40_59);
+       &Xupdate_ssse3_32_79(\&body_20_39);
+       &Xuplast_ssse3_80(\&body_20_39);        # can jump to "done"
+
+                               $saved_j=$j; @saved_V=@V;
+
+       &Xloop_ssse3(\&body_20_39);
+       &Xloop_ssse3(\&body_20_39);
+       &Xloop_ssse3(\&body_20_39);
+
+       &mov    (@T[1],&DWP(192,"esp"));        # update context
+       &add    ($A,&DWP(0,@T[1]));
+       &add    (@T[0],&DWP(4,@T[1]));          # $b
+       &add    ($C,&DWP(8,@T[1]));
+       &mov    (&DWP(0,@T[1]),$A);
+       &add    ($D,&DWP(12,@T[1]));
+       &mov    (&DWP(4,@T[1]),@T[0]);
+       &add    ($E,&DWP(16,@T[1]));
+       &mov    (&DWP(8,@T[1]),$C);
+       &mov    ($B,@T[0]);
+       &mov    (&DWP(12,@T[1]),$D);
+       &mov    (&DWP(16,@T[1]),$E);
+       &movdqa (@X[0],@X[-3&7]);
+
+       &jmp    (&label("loop"));
+
+&set_label("done",16);         $j=$saved_j; @V=@saved_V;
+
+       &Xtail_ssse3(\&body_20_39);
+       &Xtail_ssse3(\&body_20_39);
+       &Xtail_ssse3(\&body_20_39);
+
+       &mov    (@T[1],&DWP(192,"esp"));        # update context
+       &add    ($A,&DWP(0,@T[1]));
+       &mov    ("esp",&DWP(192+12,"esp"));     # restore %esp
+       &add    (@T[0],&DWP(4,@T[1]));          # $b
+       &add    ($C,&DWP(8,@T[1]));
+       &mov    (&DWP(0,@T[1]),$A);
+       &add    ($D,&DWP(12,@T[1]));
+       &mov    (&DWP(4,@T[1]),@T[0]);
+       &add    ($E,&DWP(16,@T[1]));
+       &mov    (&DWP(8,@T[1]),$C);
+       &mov    (&DWP(12,@T[1]),$D);
+       &mov    (&DWP(16,@T[1]),$E);
+
+&function_end("_sha1_block_data_order_ssse3");
+
+if ($ymm) {
+my $Xi=4;                      # 4xSIMD Xupdate round, start pre-seeded
+my @X=map("xmm$_",(4..7,0..3));        # pre-seeded for $Xi=4
+my @V=($A,$B,$C,$D,$E);
+my $j=0;                       # hash round
+my @T=($T,$tmp1);
+my $inp;
+
+my $_rol=sub { &shld(@_[0],@_) };
+my $_ror=sub { &shrd(@_[0],@_) };
+
+&function_begin("_sha1_block_data_order_avx");
+       &call   (&label("pic_point"));  # make it PIC!
+       &set_label("pic_point");
+       &blindpop($tmp1);
+       &lea    ($tmp1,&DWP(&label("K_XX_XX")."-".&label("pic_point"),$tmp1));
+&set_label("avx_shortcut");
+       &vzeroall();
+
+       &vmovdqa(@X[3],&QWP(0,$tmp1));          # K_00_19
+       &vmovdqa(@X[4],&QWP(16,$tmp1));         # K_20_39
+       &vmovdqa(@X[5],&QWP(32,$tmp1));         # K_40_59
+       &vmovdqa(@X[6],&QWP(48,$tmp1));         # K_60_79
+       &vmovdqa(@X[2],&QWP(64,$tmp1));         # pbswap mask
+
+       &mov    ($E,&wparam(0));                # load argument block
+       &mov    ($inp=@T[1],&wparam(1));
+       &mov    ($D,&wparam(2));
+       &mov    (@T[0],"esp");
+
+       # stack frame layout
+       #
+       # +0    X[0]+K  X[1]+K  X[2]+K  X[3]+K  # XMM->IALU xfer area
+       #       X[4]+K  X[5]+K  X[6]+K  X[7]+K
+       #       X[8]+K  X[9]+K  X[10]+K X[11]+K
+       #       X[12]+K X[13]+K X[14]+K X[15]+K
+       #
+       # +64   X[0]    X[1]    X[2]    X[3]    # XMM->XMM backtrace area
+       #       X[4]    X[5]    X[6]    X[7]
+       #       X[8]    X[9]    X[10]   X[11]   # even borrowed for K_00_19
+       #
+       # +112  K_20_39 K_20_39 K_20_39 K_20_39 # constants
+       #       K_40_59 K_40_59 K_40_59 K_40_59
+       #       K_60_79 K_60_79 K_60_79 K_60_79
+       #       K_00_19 K_00_19 K_00_19 K_00_19
+       #       pbswap mask
+       #
+       # +192  ctx                             # argument block
+       # +196  inp
+       # +200  end
+       # +204  esp
+       &sub    ("esp",208);
+       &and    ("esp",-64);
+
+       &vmovdqa(&QWP(112+0,"esp"),@X[4]);      # copy constants
+       &vmovdqa(&QWP(112+16,"esp"),@X[5]);
+       &vmovdqa(&QWP(112+32,"esp"),@X[6]);
+       &shl    ($D,6);                         # len*64
+       &vmovdqa(&QWP(112+48,"esp"),@X[3]);
+       &add    ($D,$inp);                      # end of input
+       &vmovdqa(&QWP(112+64,"esp"),@X[2]);
+       &add    ($inp,64);
+       &mov    (&DWP(192+0,"esp"),$E);         # save argument block
+       &mov    (&DWP(192+4,"esp"),$inp);
+       &mov    (&DWP(192+8,"esp"),$D);
+       &mov    (&DWP(192+12,"esp"),@T[0]);     # save original %esp
+
+       &mov    ($A,&DWP(0,$E));                # load context
+       &mov    ($B,&DWP(4,$E));
+       &mov    ($C,&DWP(8,$E));
+       &mov    ($D,&DWP(12,$E));
+       &mov    ($E,&DWP(16,$E));
+       &mov    (@T[0],$B);                     # magic seed
+
+       &vmovdqu(@X[-4&7],&QWP(-64,$inp));      # load input to %xmm[0-3]
+       &vmovdqu(@X[-3&7],&QWP(-48,$inp));
+       &vmovdqu(@X[-2&7],&QWP(-32,$inp));
+       &vmovdqu(@X[-1&7],&QWP(-16,$inp));
+       &vpshufb(@X[-4&7],@X[-4&7],@X[2]);      # byte swap
+       &vpshufb(@X[-3&7],@X[-3&7],@X[2]);
+       &vpshufb(@X[-2&7],@X[-2&7],@X[2]);
+       &vmovdqa(&QWP(112-16,"esp"),@X[3]);     # borrow last backtrace slot
+       &vpshufb(@X[-1&7],@X[-1&7],@X[2]);
+       &vpaddd (@X[0],@X[-4&7],@X[3]);         # add K_00_19
+       &vpaddd (@X[1],@X[-3&7],@X[3]);
+       &vpaddd (@X[2],@X[-2&7],@X[3]);
+       &vmovdqa(&QWP(0,"esp"),@X[0]);          # X[]+K xfer to IALU
+       &vmovdqa(&QWP(0+16,"esp"),@X[1]);
+       &vmovdqa(&QWP(0+32,"esp"),@X[2]);
+       &jmp    (&label("loop"));
+
+sub Xupdate_avx_16_31()                # recall that $Xi starts wtih 4
+{ use integer;
+  my $body = shift;
+  my @insns = (&$body,&$body,&$body,&$body);   # 40 instructions
+  my ($a,$b,$c,$d,$e);
+
+        eval(shift(@insns));
+        eval(shift(@insns));
+       &vpalignr(@X[0],@X[-3&7],@X[-4&7],8);   # compose "X[-14]" in "X[0]"
+        eval(shift(@insns));
+        eval(shift(@insns));
+
+         &vpaddd       (@X[3],@X[3],@X[-1&7]);
+         &vmovdqa      (&QWP(64+16*(($Xi-4)%3),"esp"),@X[-4&7]);# save X[] to backtrace buffer
+        eval(shift(@insns));
+        eval(shift(@insns));
+       &vpsrldq(@X[2],@X[-1&7],4);             # "X[-3]", 3 dwords
+        eval(shift(@insns));
+        eval(shift(@insns));
+       &vpxor  (@X[0],@X[0],@X[-4&7]);         # "X[0]"^="X[-16]"
+        eval(shift(@insns));
+        eval(shift(@insns));
+
+       &vpxor  (@X[2],@X[2],@X[-2&7]);         # "X[-3]"^"X[-8]"
+        eval(shift(@insns));
+        eval(shift(@insns));
+         &vmovdqa      (&QWP(0+16*(($Xi-1)&3),"esp"),@X[3]);   # X[]+K xfer to IALU
+        eval(shift(@insns));
+        eval(shift(@insns));
+
+       &vpxor  (@X[0],@X[0],@X[2]);            # "X[0]"^="X[-3]"^"X[-8]"
+        eval(shift(@insns));
+        eval(shift(@insns));
+        eval(shift(@insns));
+        eval(shift(@insns));
+
+       &vpsrld (@X[2],@X[0],31);
+        eval(shift(@insns));
+        eval(shift(@insns));
+        eval(shift(@insns));
+        eval(shift(@insns));
+
+       &vpslldq(@X[4],@X[0],12);               # "X[0]"<<96, extract one dword
+       &vpaddd (@X[0],@X[0],@X[0]);
+        eval(shift(@insns));
+        eval(shift(@insns));
+        eval(shift(@insns));
+        eval(shift(@insns));
+
+       &vpsrld (@X[3],@X[4],30);
+       &vpor   (@X[0],@X[0],@X[2]);            # "X[0]"<<<=1
+        eval(shift(@insns));
+        eval(shift(@insns));
+        eval(shift(@insns));
+        eval(shift(@insns));
+
+       &vpslld (@X[4],@X[4],2);
+         &vmovdqa      (@X[2],&QWP(64+16*(($Xi-6)%3),"esp")) if ($Xi>5);       # restore X[] from backtrace buffer
+        eval(shift(@insns));
+        eval(shift(@insns));
+       &vpxor  (@X[0],@X[0],@X[3]);
+        eval(shift(@insns));
+        eval(shift(@insns));
+        eval(shift(@insns));
+        eval(shift(@insns));
+
+       &vpxor  (@X[0],@X[0],@X[4]);            # "X[0]"^=("X[0]"<<96)<<<2
+        eval(shift(@insns));
+        eval(shift(@insns));
+         &vmovdqa      (@X[4],&QWP(112-16+16*(($Xi)/5),"esp"));        # K_XX_XX
+        eval(shift(@insns));
+        eval(shift(@insns));
+
+        foreach (@insns) { eval; }     # remaining instructions [if any]
+
+  $Xi++;       push(@X,shift(@X));     # "rotate" X[]
+}
+
+sub Xupdate_avx_32_79()
+{ use integer;
+  my $body = shift;
+  my @insns = (&$body,&$body,&$body,&$body);   # 32 to 48 instructions
+  my ($a,$b,$c,$d,$e);
+
+       &vpalignr(@X[2],@X[-1&7],@X[-2&7],8);   # compose "X[-6]"
+       &vpxor  (@X[0],@X[0],@X[-4&7]); # "X[0]"="X[-32]"^"X[-16]"
+        eval(shift(@insns));           # body_20_39
+        eval(shift(@insns));
+        eval(shift(@insns));
+        eval(shift(@insns));           # rol
+
+       &vpxor  (@X[0],@X[0],@X[-7&7]); # "X[0]"^="X[-28]"
+         &vmovdqa      (&QWP(64+16*(($Xi-4)%3),"esp"),@X[-4&7]);       # save X[] to backtrace buffer
+        eval(shift(@insns));
+        eval(shift(@insns));
+        if ($Xi%5) {
+         &vmovdqa      (@X[4],@X[3]);  # "perpetuate" K_XX_XX...
+        } else {                       # ... or load next one
+         &vmovdqa      (@X[4],&QWP(112-16+16*($Xi/5),"esp"));
+        }
+         &vpaddd       (@X[3],@X[3],@X[-1&7]);
+        eval(shift(@insns));           # ror
+        eval(shift(@insns));
+
+       &vpxor  (@X[0],@X[0],@X[2]);            # "X[0]"^="X[-6]"
+        eval(shift(@insns));           # body_20_39
+        eval(shift(@insns));
+        eval(shift(@insns));
+        eval(shift(@insns));           # rol
+
+       &vpsrld (@X[2],@X[0],30);
+         &vmovdqa      (&QWP(0+16*(($Xi-1)&3),"esp"),@X[3]);   # X[]+K xfer to IALU
+        eval(shift(@insns));
+        eval(shift(@insns));
+        eval(shift(@insns));           # ror
+        eval(shift(@insns));
+
+       &vpslld (@X[0],@X[0],2);
+        eval(shift(@insns));           # body_20_39
+        eval(shift(@insns));
+        eval(shift(@insns));
+        eval(shift(@insns));           # rol
+        eval(shift(@insns));
+        eval(shift(@insns));
+        eval(shift(@insns));           # ror
+        eval(shift(@insns));
+
+       &vpor   (@X[0],@X[0],@X[2]);    # "X[0]"<<<=2
+        eval(shift(@insns));           # body_20_39
+        eval(shift(@insns));
+         &vmovdqa      (@X[2],&QWP(64+16*(($Xi-6)%3),"esp")) if($Xi<19);       # restore X[] from backtrace buffer
+        eval(shift(@insns));
+        eval(shift(@insns));           # rol
+        eval(shift(@insns));
+        eval(shift(@insns));
+        eval(shift(@insns));           # ror
+        eval(shift(@insns));
+
+        foreach (@insns) { eval; }     # remaining instructions
+
+  $Xi++;       push(@X,shift(@X));     # "rotate" X[]
+}
+
+sub Xuplast_avx_80()
+{ use integer;
+  my $body = shift;
+  my @insns = (&$body,&$body,&$body,&$body);   # 32 instructions
+  my ($a,$b,$c,$d,$e);
+
+        eval(shift(@insns));
+         &vpaddd       (@X[3],@X[3],@X[-1&7]);
+        eval(shift(@insns));
+        eval(shift(@insns));
+        eval(shift(@insns));
+        eval(shift(@insns));
+
+         &vmovdqa      (&QWP(0+16*(($Xi-1)&3),"esp"),@X[3]);   # X[]+K xfer IALU
+
+        foreach (@insns) { eval; }             # remaining instructions
+
+       &mov    ($inp=@T[1],&DWP(192+4,"esp"));
+       &cmp    ($inp,&DWP(192+8,"esp"));
+       &je     (&label("done"));
+
+       &vmovdqa(@X[3],&QWP(112+48,"esp"));     # K_00_19
+       &vmovdqa(@X[2],&QWP(112+64,"esp"));     # pbswap mask
+       &vmovdqu(@X[-4&7],&QWP(0,$inp));        # load input
+       &vmovdqu(@X[-3&7],&QWP(16,$inp));
+       &vmovdqu(@X[-2&7],&QWP(32,$inp));
+       &vmovdqu(@X[-1&7],&QWP(48,$inp));
+       &add    ($inp,64);
+       &vpshufb(@X[-4&7],@X[-4&7],@X[2]);              # byte swap
+       &mov    (&DWP(192+4,"esp"),$inp);
+       &vmovdqa(&QWP(112-16,"esp"),@X[3]);     # borrow last backtrace slot
+
+  $Xi=0;
+}
+
+sub Xloop_avx()
+{ use integer;
+  my $body = shift;
+  my @insns = (&$body,&$body,&$body,&$body);   # 32 instructions
+  my ($a,$b,$c,$d,$e);
+
+        eval(shift(@insns));
+        eval(shift(@insns));
+       &vpshufb        (@X[($Xi-3)&7],@X[($Xi-3)&7],@X[2]);
+        eval(shift(@insns));
+        eval(shift(@insns));
+       &vpaddd (@X[$Xi&7],@X[($Xi-4)&7],@X[3]);
+        eval(shift(@insns));
+        eval(shift(@insns));
+        eval(shift(@insns));
+        eval(shift(@insns));
+       &vmovdqa        (&QWP(0+16*$Xi,"esp"),@X[$Xi&7]);       # X[]+K xfer to IALU
+        eval(shift(@insns));
+        eval(shift(@insns));
+
+       foreach (@insns) { eval; }
+  $Xi++;
+}
+
+sub Xtail_avx()
+{ use integer;
+  my $body = shift;
+  my @insns = (&$body,&$body,&$body,&$body);   # 32 instructions
+  my ($a,$b,$c,$d,$e);
+
+       foreach (@insns) { eval; }
+}
+
+&set_label("loop",16);
+       &Xupdate_avx_16_31(\&body_00_19);
+       &Xupdate_avx_16_31(\&body_00_19);
+       &Xupdate_avx_16_31(\&body_00_19);
+       &Xupdate_avx_16_31(\&body_00_19);
+       &Xupdate_avx_32_79(\&body_00_19);
+       &Xupdate_avx_32_79(\&body_20_39);
+       &Xupdate_avx_32_79(\&body_20_39);
+       &Xupdate_avx_32_79(\&body_20_39);
+       &Xupdate_avx_32_79(\&body_20_39);
+       &Xupdate_avx_32_79(\&body_20_39);
+       &Xupdate_avx_32_79(\&body_40_59);
+       &Xupdate_avx_32_79(\&body_40_59);
+       &Xupdate_avx_32_79(\&body_40_59);
+       &Xupdate_avx_32_79(\&body_40_59);
+       &Xupdate_avx_32_79(\&body_40_59);
+       &Xupdate_avx_32_79(\&body_20_39);
+       &Xuplast_avx_80(\&body_20_39);  # can jump to "done"
+
+                               $saved_j=$j; @saved_V=@V;
+
+       &Xloop_avx(\&body_20_39);
+       &Xloop_avx(\&body_20_39);
+       &Xloop_avx(\&body_20_39);
+
+       &mov    (@T[1],&DWP(192,"esp"));        # update context
+       &add    ($A,&DWP(0,@T[1]));
+       &add    (@T[0],&DWP(4,@T[1]));          # $b
+       &add    ($C,&DWP(8,@T[1]));
+       &mov    (&DWP(0,@T[1]),$A);
+       &add    ($D,&DWP(12,@T[1]));
+       &mov    (&DWP(4,@T[1]),@T[0]);
+       &add    ($E,&DWP(16,@T[1]));
+       &mov    (&DWP(8,@T[1]),$C);
+       &mov    ($B,@T[0]);
+       &mov    (&DWP(12,@T[1]),$D);
+       &mov    (&DWP(16,@T[1]),$E);
+
+       &jmp    (&label("loop"));
+
+&set_label("done",16);         $j=$saved_j; @V=@saved_V;
+
+       &Xtail_avx(\&body_20_39);
+       &Xtail_avx(\&body_20_39);
+       &Xtail_avx(\&body_20_39);
+
+       &vzeroall();
+
+       &mov    (@T[1],&DWP(192,"esp"));        # update context
+       &add    ($A,&DWP(0,@T[1]));
+       &mov    ("esp",&DWP(192+12,"esp"));     # restore %esp
+       &add    (@T[0],&DWP(4,@T[1]));          # $b
+       &add    ($C,&DWP(8,@T[1]));
+       &mov    (&DWP(0,@T[1]),$A);
+       &add    ($D,&DWP(12,@T[1]));
+       &mov    (&DWP(4,@T[1]),@T[0]);
+       &add    ($E,&DWP(16,@T[1]));
+       &mov    (&DWP(8,@T[1]),$C);
+       &mov    (&DWP(12,@T[1]),$D);
+       &mov    (&DWP(16,@T[1]),$E);
+&function_end("_sha1_block_data_order_avx");
+}
+&set_label("K_XX_XX",64);
+&data_word(0x5a827999,0x5a827999,0x5a827999,0x5a827999);       # K_00_19
+&data_word(0x6ed9eba1,0x6ed9eba1,0x6ed9eba1,0x6ed9eba1);       # K_20_39
+&data_word(0x8f1bbcdc,0x8f1bbcdc,0x8f1bbcdc,0x8f1bbcdc);       # K_40_59
+&data_word(0xca62c1d6,0xca62c1d6,0xca62c1d6,0xca62c1d6);       # K_60_79
+&data_word(0x00010203,0x04050607,0x08090a0b,0x0c0d0e0f);       # pbswap mask
+}
 &asciz("SHA1 block transform for x86, CRYPTOGAMS by <appro\@openssl.org>");
 
 &asm_finish();
index 35ab0e7..5414489 100755 (executable)
 # instruction and the 'lea' instruction itself, which is essential
 # for Intel Atom core.
 
+# October 2010.
+#
+# Add SSSE3, Supplemental[!] SSE3, implementation. The idea behind it
+# is to offload message schedule denoted by Wt in NIST specification,
+# or Xupdate in OpenSSL source, to SIMD unit. See sha1-586.pl module
+# for background and implementation details. The only difference from
+# 32-bit code is that 64-bit code doesn't have to spill @X[] elements
+# to free temporary registers.
+
+# April 2011.
+#
+# Add AVX code path. See sha1-586.pl for further information.
+
+######################################################################
+# Current performance is summarized in following table. Numbers are
+# CPU clock cycles spent to process single byte (less is better).
+#
+#              x86_64          SSSE3           AVX
+# P4           9.8             -
+# Opteron      6.6             -
+# Core2                6.7             6.1/+10%        -
+# Atom         11.0            9.7/+13%        -
+# Westmere     7.1             5.6/+27%        -
+# Sandy Bridge 7.9             6.3/+25%        5.2/+51%
+
 $flavour = shift;
 $output  = shift;
 if ($flavour =~ /\./) { $output = $flavour; undef $flavour; }
@@ -47,6 +72,13 @@ $0 =~ m/(.*[\/\\])[^\/\\]+$/; $dir=$1;
 ( $xlate="${dir}../../perlasm/x86_64-xlate.pl" and -f $xlate) or
 die "can't locate x86_64-xlate.pl";
 
+$avx=1 if (`$ENV{CC} -Wa,-V -c -o /dev/null -x assembler /dev/null 2>&1`
+               =~ /GNU assembler version ([2-9]\.[0-9]+)/ &&
+          $1>=2.19);
+$avx=1 if (!$avx && $flavour =~ /nasm/ &&
+          `nasm -v 2>&1` =~ /NASM version ([2-9]\.[0-9]+)/ &&
+          $1>=2.03);
+
 open STDOUT,"| $^X $xlate $flavour $output";
 
 $ctx="%rdi";   # 1st arg
@@ -179,11 +211,29 @@ unshift(@xi,pop(@xi));
 
 $code.=<<___;
 .text
+.extern        OPENSSL_ia32cap_P
 
 .globl sha1_block_data_order
 .type  sha1_block_data_order,\@function,3
 .align 16
 sha1_block_data_order:
+       mov     OPENSSL_ia32cap_P+0(%rip),%r9d
+       mov     OPENSSL_ia32cap_P+4(%rip),%r8d
+       test    \$`1<<9`,%r8d           # check SSSE3 bit
+       jz      .Lialu
+___
+$code.=<<___ if ($avx);
+       and     \$`1<<28`,%r8d          # mask AVX bit
+       and     \$`1<<30`,%r9d          # mask "Intel CPU" bit
+       or      %r9d,%r8d
+       cmp     \$`1<<28|1<<30`,%r8d
+       je      _avx_shortcut
+___
+$code.=<<___;
+       jmp     _ssse3_shortcut
+
+.align 16
+.Lialu:
        push    %rbx
        push    %rbp
        push    %r12
@@ -202,8 +252,9 @@ sha1_block_data_order:
        mov     8($ctx),$C
        mov     12($ctx),$D
        mov     16($ctx),$E
+       jmp     .Lloop
 
-.align 4
+.align 16
 .Lloop:
 ___
 for($i=0;$i<20;$i++)   { &BODY_00_19($i,@V); unshift(@V,pop(@V)); }
@@ -235,9 +286,798 @@ $code.=<<___;
 .Lepilogue:
        ret
 .size  sha1_block_data_order,.-sha1_block_data_order
+___
+{{{
+my $Xi=4;
+my @X=map("%xmm$_",(4..7,0..3));
+my @Tx=map("%xmm$_",(8..10));
+my @V=($A,$B,$C,$D,$E)=("%eax","%ebx","%ecx","%edx","%ebp");   # size optimization
+my @T=("%esi","%edi");
+my $j=0;
+my $K_XX_XX="%r11";
 
-.asciz "SHA1 block transform for x86_64, CRYPTOGAMS by <appro\@openssl.org>"
+my $_rol=sub { &rol(@_) };
+my $_ror=sub { &ror(@_) };
+
+$code.=<<___;
+.type  sha1_block_data_order_ssse3,\@function,3
 .align 16
+sha1_block_data_order_ssse3:
+_ssse3_shortcut:
+       push    %rbx
+       push    %rbp
+       push    %r12
+       lea     `-64-($win64?5*16:0)`(%rsp),%rsp
+___
+$code.=<<___ if ($win64);
+       movaps  %xmm6,64+0(%rsp)
+       movaps  %xmm7,64+16(%rsp)
+       movaps  %xmm8,64+32(%rsp)
+       movaps  %xmm9,64+48(%rsp)
+       movaps  %xmm10,64+64(%rsp)
+.Lprologue_ssse3:
+___
+$code.=<<___;
+       mov     %rdi,$ctx       # reassigned argument
+       mov     %rsi,$inp       # reassigned argument
+       mov     %rdx,$num       # reassigned argument
+
+       shl     \$6,$num
+       add     $inp,$num
+       lea     K_XX_XX(%rip),$K_XX_XX
+
+       mov     0($ctx),$A              # load context
+       mov     4($ctx),$B
+       mov     8($ctx),$C
+       mov     12($ctx),$D
+       mov     $B,@T[0]                # magic seed
+       mov     16($ctx),$E
+
+       movdqa  64($K_XX_XX),@X[2]      # pbswap mask
+       movdqa  0($K_XX_XX),@Tx[1]      # K_00_19
+       movdqu  0($inp),@X[-4&7]        # load input to %xmm[0-3]
+       movdqu  16($inp),@X[-3&7]
+       movdqu  32($inp),@X[-2&7]
+       movdqu  48($inp),@X[-1&7]
+       pshufb  @X[2],@X[-4&7]          # byte swap
+       add     \$64,$inp
+       pshufb  @X[2],@X[-3&7]
+       pshufb  @X[2],@X[-2&7]
+       pshufb  @X[2],@X[-1&7]
+       paddd   @Tx[1],@X[-4&7]         # add K_00_19
+       paddd   @Tx[1],@X[-3&7]
+       paddd   @Tx[1],@X[-2&7]
+       movdqa  @X[-4&7],0(%rsp)        # X[]+K xfer to IALU
+       psubd   @Tx[1],@X[-4&7]         # restore X[]
+       movdqa  @X[-3&7],16(%rsp)
+       psubd   @Tx[1],@X[-3&7]
+       movdqa  @X[-2&7],32(%rsp)
+       psubd   @Tx[1],@X[-2&7]
+       jmp     .Loop_ssse3
+___
+
+sub AUTOLOAD()         # thunk [simplified] 32-bit style perlasm
+{ my $opcode = $AUTOLOAD; $opcode =~ s/.*:://;
+  my $arg = pop;
+    $arg = "\$$arg" if ($arg*1 eq $arg);
+    $code .= "\t$opcode\t".join(',',$arg,reverse @_)."\n";
+}
+
+sub Xupdate_ssse3_16_31()              # recall that $Xi starts wtih 4
+{ use integer;
+  my $body = shift;
+  my @insns = (&$body,&$body,&$body,&$body);   # 40 instructions
+  my ($a,$b,$c,$d,$e);
+
+       &movdqa (@X[0],@X[-3&7]);
+        eval(shift(@insns));
+        eval(shift(@insns));
+       &movdqa (@Tx[0],@X[-1&7]);
+       &palignr(@X[0],@X[-4&7],8);     # compose "X[-14]" in "X[0]"
+        eval(shift(@insns));
+        eval(shift(@insns));
+
+         &paddd        (@Tx[1],@X[-1&7]);
+        eval(shift(@insns));
+        eval(shift(@insns));
+       &psrldq (@Tx[0],4);             # "X[-3]", 3 dwords
+        eval(shift(@insns));
+        eval(shift(@insns));
+       &pxor   (@X[0],@X[-4&7]);       # "X[0]"^="X[-16]"
+        eval(shift(@insns));
+        eval(shift(@insns));
+
+       &pxor   (@Tx[0],@X[-2&7]);      # "X[-3]"^"X[-8]"
+        eval(shift(@insns));
+        eval(shift(@insns));
+        eval(shift(@insns));
+        eval(shift(@insns));
+
+       &pxor   (@X[0],@Tx[0]);         # "X[0]"^="X[-3]"^"X[-8]"
+        eval(shift(@insns));
+        eval(shift(@insns));
+         &movdqa       (eval(16*(($Xi-1)&3))."(%rsp)",@Tx[1]); # X[]+K xfer to IALU
+        eval(shift(@insns));
+        eval(shift(@insns));
+
+       &movdqa (@Tx[2],@X[0]);
+       &movdqa (@Tx[0],@X[0]);
+        eval(shift(@insns));
+        eval(shift(@insns));
+        eval(shift(@insns));
+        eval(shift(@insns));
+
+       &pslldq (@Tx[2],12);            # "X[0]"<<96, extract one dword
+       &paddd  (@X[0],@X[0]);
+        eval(shift(@insns));
+        eval(shift(@insns));
+        eval(shift(@insns));
+        eval(shift(@insns));
+
+       &psrld  (@Tx[0],31);
+        eval(shift(@insns));
+        eval(shift(@insns));
+       &movdqa (@Tx[1],@Tx[2]);
+        eval(shift(@insns));
+        eval(shift(@insns));
+
+       &psrld  (@Tx[2],30);
+       &por    (@X[0],@Tx[0]);         # "X[0]"<<<=1
+        eval(shift(@insns));
+        eval(shift(@insns));
+        eval(shift(@insns));
+        eval(shift(@insns));
+
+       &pslld  (@Tx[1],2);
+       &pxor   (@X[0],@Tx[2]);
+        eval(shift(@insns));
+        eval(shift(@insns));
+         &movdqa       (@Tx[2],eval(16*(($Xi)/5))."($K_XX_XX)");       # K_XX_XX
+        eval(shift(@insns));
+        eval(shift(@insns));
+
+       &pxor   (@X[0],@Tx[1]);         # "X[0]"^=("X[0]">>96)<<<2
+
+        foreach (@insns) { eval; }     # remaining instructions [if any]
+
+  $Xi++;       push(@X,shift(@X));     # "rotate" X[]
+               push(@Tx,shift(@Tx));
+}
+
+sub Xupdate_ssse3_32_79()
+{ use integer;
+  my $body = shift;
+  my @insns = (&$body,&$body,&$body,&$body);   # 32 to 48 instructions
+  my ($a,$b,$c,$d,$e);
+
+       &movdqa (@Tx[0],@X[-1&7])       if ($Xi==8);
+        eval(shift(@insns));           # body_20_39
+       &pxor   (@X[0],@X[-4&7]);       # "X[0]"="X[-32]"^"X[-16]"
+       &palignr(@Tx[0],@X[-2&7],8);    # compose "X[-6]"
+        eval(shift(@insns));
+        eval(shift(@insns));
+        eval(shift(@insns));           # rol
+
+       &pxor   (@X[0],@X[-7&7]);       # "X[0]"^="X[-28]"
+        eval(shift(@insns));
+        eval(shift(@insns))    if (@insns[0] !~ /&ro[rl]/);
+       if ($Xi%5) {
+         &movdqa       (@Tx[2],@Tx[1]);# "perpetuate" K_XX_XX...
+       } else {                        # ... or load next one
+         &movdqa       (@Tx[2],eval(16*($Xi/5))."($K_XX_XX)");
+       }
+         &paddd        (@Tx[1],@X[-1&7]);
+        eval(shift(@insns));           # ror
+        eval(shift(@insns));
+
+       &pxor   (@X[0],@Tx[0]);         # "X[0]"^="X[-6]"
+        eval(shift(@insns));           # body_20_39
+        eval(shift(@insns));
+        eval(shift(@insns));
+        eval(shift(@insns));           # rol
+
+       &movdqa (@Tx[0],@X[0]);
+         &movdqa       (eval(16*(($Xi-1)&3))."(%rsp)",@Tx[1]); # X[]+K xfer to IALU
+        eval(shift(@insns));
+        eval(shift(@insns));
+        eval(shift(@insns));           # ror
+        eval(shift(@insns));
+
+       &pslld  (@X[0],2);
+        eval(shift(@insns));           # body_20_39
+        eval(shift(@insns));
+       &psrld  (@Tx[0],30);
+        eval(shift(@insns));
+        eval(shift(@insns));           # rol
+        eval(shift(@insns));
+        eval(shift(@insns));
+        eval(shift(@insns));           # ror
+        eval(shift(@insns));
+
+       &por    (@X[0],@Tx[0]);         # "X[0]"<<<=2
+        eval(shift(@insns));           # body_20_39
+        eval(shift(@insns));
+         &movdqa       (@Tx[1],@X[0])  if ($Xi<19);
+        eval(shift(@insns));
+        eval(shift(@insns));           # rol
+        eval(shift(@insns));
+        eval(shift(@insns));
+        eval(shift(@insns));           # rol
+        eval(shift(@insns));
+
+        foreach (@insns) { eval; }     # remaining instructions
+
+  $Xi++;       push(@X,shift(@X));     # "rotate" X[]
+               push(@Tx,shift(@Tx));
+}
+
+sub Xuplast_ssse3_80()
+{ use integer;
+  my $body = shift;
+  my @insns = (&$body,&$body,&$body,&$body);   # 32 instructions
+  my ($a,$b,$c,$d,$e);
+
+        eval(shift(@insns));
+         &paddd        (@Tx[1],@X[-1&7]);
+        eval(shift(@insns));
+        eval(shift(@insns));
+        eval(shift(@insns));
+        eval(shift(@insns));
+
+         &movdqa       (eval(16*(($Xi-1)&3))."(%rsp)",@Tx[1]); # X[]+K xfer IALU
+
+        foreach (@insns) { eval; }             # remaining instructions
+
+       &cmp    ($inp,$num);
+       &je     (".Ldone_ssse3");
+
+       unshift(@Tx,pop(@Tx));
+
+       &movdqa (@X[2],"64($K_XX_XX)");         # pbswap mask
+       &movdqa (@Tx[1],"0($K_XX_XX)");         # K_00_19
+       &movdqu (@X[-4&7],"0($inp)");           # load input
+       &movdqu (@X[-3&7],"16($inp)");
+       &movdqu (@X[-2&7],"32($inp)");
+       &movdqu (@X[-1&7],"48($inp)");
+       &pshufb (@X[-4&7],@X[2]);               # byte swap
+       &add    ($inp,64);
+
+  $Xi=0;
+}
+
+sub Xloop_ssse3()
+{ use integer;
+  my $body = shift;
+  my @insns = (&$body,&$body,&$body,&$body);   # 32 instructions
+  my ($a,$b,$c,$d,$e);
+
+        eval(shift(@insns));
+        eval(shift(@insns));
+       &pshufb (@X[($Xi-3)&7],@X[2]);
+        eval(shift(@insns));
+        eval(shift(@insns));
+       &paddd  (@X[($Xi-4)&7],@Tx[1]);
+        eval(shift(@insns));
+        eval(shift(@insns));
+        eval(shift(@insns));
+        eval(shift(@insns));
+       &movdqa (eval(16*$Xi)."(%rsp)",@X[($Xi-4)&7]);  # X[]+K xfer to IALU
+        eval(shift(@insns));
+        eval(shift(@insns));
+       &psubd  (@X[($Xi-4)&7],@Tx[1]);
+
+       foreach (@insns) { eval; }
+  $Xi++;
+}
+
+sub Xtail_ssse3()
+{ use integer;
+  my $body = shift;
+  my @insns = (&$body,&$body,&$body,&$body);   # 32 instructions
+  my ($a,$b,$c,$d,$e);
+
+       foreach (@insns) { eval; }
+}
+
+sub body_00_19 () {
+       (
+       '($a,$b,$c,$d,$e)=@V;'.
+       '&add   ($e,eval(4*($j&15))."(%rsp)");',        # X[]+K xfer
+       '&xor   ($c,$d);',
+       '&mov   (@T[1],$a);',   # $b in next round
+       '&$_rol ($a,5);',
+       '&and   (@T[0],$c);',   # ($b&($c^$d))
+       '&xor   ($c,$d);',      # restore $c
+       '&xor   (@T[0],$d);',
+       '&add   ($e,$a);',
+       '&$_ror ($b,$j?7:2);',  # $b>>>2
+       '&add   ($e,@T[0]);'    .'$j++; unshift(@V,pop(@V)); unshift(@T,pop(@T));'
+       );
+}
+
+sub body_20_39 () {
+       (
+       '($a,$b,$c,$d,$e)=@V;'.
+       '&add   ($e,eval(4*($j++&15))."(%rsp)");',      # X[]+K xfer
+       '&xor   (@T[0],$d);',   # ($b^$d)
+       '&mov   (@T[1],$a);',   # $b in next round
+       '&$_rol ($a,5);',
+       '&xor   (@T[0],$c);',   # ($b^$d^$c)
+       '&add   ($e,$a);',
+       '&$_ror ($b,7);',       # $b>>>2
+       '&add   ($e,@T[0]);'    .'unshift(@V,pop(@V)); unshift(@T,pop(@T));'
+       );
+}
+
+sub body_40_59 () {
+       (
+       '($a,$b,$c,$d,$e)=@V;'.
+       '&mov   (@T[1],$c);',
+       '&xor   ($c,$d);',
+       '&add   ($e,eval(4*($j++&15))."(%rsp)");',      # X[]+K xfer
+       '&and   (@T[1],$d);',
+       '&and   (@T[0],$c);',   # ($b&($c^$d))
+       '&$_ror ($b,7);',       # $b>>>2
+       '&add   ($e,@T[1]);',
+       '&mov   (@T[1],$a);',   # $b in next round
+       '&$_rol ($a,5);',
+       '&add   ($e,@T[0]);',
+       '&xor   ($c,$d);',      # restore $c
+       '&add   ($e,$a);'       .'unshift(@V,pop(@V)); unshift(@T,pop(@T));'
+       );
+}
+$code.=<<___;
+.align 16
+.Loop_ssse3:
+___
+       &Xupdate_ssse3_16_31(\&body_00_19);
+       &Xupdate_ssse3_16_31(\&body_00_19);
+       &Xupdate_ssse3_16_31(\&body_00_19);
+       &Xupdate_ssse3_16_31(\&body_00_19);
+       &Xupdate_ssse3_32_79(\&body_00_19);
+       &Xupdate_ssse3_32_79(\&body_20_39);
+       &Xupdate_ssse3_32_79(\&body_20_39);
+       &Xupdate_ssse3_32_79(\&body_20_39);
+       &Xupdate_ssse3_32_79(\&body_20_39);
+       &Xupdate_ssse3_32_79(\&body_20_39);
+       &Xupdate_ssse3_32_79(\&body_40_59);
+       &Xupdate_ssse3_32_79(\&body_40_59);
+       &Xupdate_ssse3_32_79(\&body_40_59);
+       &Xupdate_ssse3_32_79(\&body_40_59);
+       &Xupdate_ssse3_32_79(\&body_40_59);
+       &Xupdate_ssse3_32_79(\&body_20_39);
+       &Xuplast_ssse3_80(\&body_20_39);        # can jump to "done"
+
+                               $saved_j=$j; @saved_V=@V;
+
+       &Xloop_ssse3(\&body_20_39);
+       &Xloop_ssse3(\&body_20_39);
+       &Xloop_ssse3(\&body_20_39);
+
+$code.=<<___;
+       add     0($ctx),$A                      # update context
+       add     4($ctx),@T[0]
+       add     8($ctx),$C
+       add     12($ctx),$D
+       mov     $A,0($ctx)
+       add     16($ctx),$E
+       mov     @T[0],4($ctx)
+       mov     @T[0],$B                        # magic seed
+       mov     $C,8($ctx)
+       mov     $D,12($ctx)
+       mov     $E,16($ctx)
+       jmp     .Loop_ssse3
+
+.align 16
+.Ldone_ssse3:
+___
+                               $j=$saved_j; @V=@saved_V;
+
+       &Xtail_ssse3(\&body_20_39);
+       &Xtail_ssse3(\&body_20_39);
+       &Xtail_ssse3(\&body_20_39);
+
+$code.=<<___;
+       add     0($ctx),$A                      # update context
+       add     4($ctx),@T[0]
+       add     8($ctx),$C
+       mov     $A,0($ctx)
+       add     12($ctx),$D
+       mov     @T[0],4($ctx)
+       add     16($ctx),$E
+       mov     $C,8($ctx)
+       mov     $D,12($ctx)
+       mov     $E,16($ctx)
+___
+$code.=<<___ if ($win64);
+       movaps  64+0(%rsp),%xmm6
+       movaps  64+16(%rsp),%xmm7
+       movaps  64+32(%rsp),%xmm8
+       movaps  64+48(%rsp),%xmm9
+       movaps  64+64(%rsp),%xmm10
+___
+$code.=<<___;
+       lea     `64+($win64?6*16:0)`(%rsp),%rsi
+       mov     0(%rsi),%r12
+       mov     8(%rsi),%rbp
+       mov     16(%rsi),%rbx
+       lea     24(%rsi),%rsp
+.Lepilogue_ssse3:
+       ret
+.size  sha1_block_data_order_ssse3,.-sha1_block_data_order_ssse3
+___
+
+if ($avx) {
+my $Xi=4;
+my @X=map("%xmm$_",(4..7,0..3));
+my @Tx=map("%xmm$_",(8..10));
+my @V=($A,$B,$C,$D,$E)=("%eax","%ebx","%ecx","%edx","%ebp");   # size optimization
+my @T=("%esi","%edi");
+my $j=0;
+my $K_XX_XX="%r11";
+
+my $_rol=sub { &shld(@_[0],@_) };
+my $_ror=sub { &shrd(@_[0],@_) };
+
+$code.=<<___;
+.type  sha1_block_data_order_avx,\@function,3
+.align 16
+sha1_block_data_order_avx:
+_avx_shortcut:
+       push    %rbx
+       push    %rbp
+       push    %r12
+       lea     `-64-($win64?5*16:0)`(%rsp),%rsp
+___
+$code.=<<___ if ($win64);
+       movaps  %xmm6,64+0(%rsp)
+       movaps  %xmm7,64+16(%rsp)
+       movaps  %xmm8,64+32(%rsp)
+       movaps  %xmm9,64+48(%rsp)
+       movaps  %xmm10,64+64(%rsp)
+.Lprologue_avx:
+___
+$code.=<<___;
+       mov     %rdi,$ctx       # reassigned argument
+       mov     %rsi,$inp       # reassigned argument
+       mov     %rdx,$num       # reassigned argument
+       vzeroall
+
+       shl     \$6,$num
+       add     $inp,$num
+       lea     K_XX_XX(%rip),$K_XX_XX
+
+       mov     0($ctx),$A              # load context
+       mov     4($ctx),$B
+       mov     8($ctx),$C
+       mov     12($ctx),$D
+       mov     $B,@T[0]                # magic seed
+       mov     16($ctx),$E
+
+       vmovdqa 64($K_XX_XX),@X[2]      # pbswap mask
+       vmovdqa 0($K_XX_XX),@Tx[1]      # K_00_19
+       vmovdqu 0($inp),@X[-4&7]        # load input to %xmm[0-3]
+       vmovdqu 16($inp),@X[-3&7]
+       vmovdqu 32($inp),@X[-2&7]
+       vmovdqu 48($inp),@X[-1&7]
+       vpshufb @X[2],@X[-4&7],@X[-4&7] # byte swap
+       add     \$64,$inp
+       vpshufb @X[2],@X[-3&7],@X[-3&7]
+       vpshufb @X[2],@X[-2&7],@X[-2&7]
+       vpshufb @X[2],@X[-1&7],@X[-1&7]
+       vpaddd  @Tx[1],@X[-4&7],@X[0]   # add K_00_19
+       vpaddd  @Tx[1],@X[-3&7],@X[1]
+       vpaddd  @Tx[1],@X[-2&7],@X[2]
+       vmovdqa @X[0],0(%rsp)           # X[]+K xfer to IALU
+       vmovdqa @X[1],16(%rsp)
+       vmovdqa @X[2],32(%rsp)
+       jmp     .Loop_avx
+___
+
+sub Xupdate_avx_16_31()                # recall that $Xi starts wtih 4
+{ use integer;
+  my $body = shift;
+  my @insns = (&$body,&$body,&$body,&$body);   # 40 instructions
+  my ($a,$b,$c,$d,$e);
+
+        eval(shift(@insns));
+        eval(shift(@insns));
+       &vpalignr(@X[0],@X[-3&7],@X[-4&7],8);   # compose "X[-14]" in "X[0]"
+        eval(shift(@insns));
+        eval(shift(@insns));
+
+         &vpaddd       (@Tx[1],@Tx[1],@X[-1&7]);
+        eval(shift(@insns));
+        eval(shift(@insns));
+       &vpsrldq(@Tx[0],@X[-1&7],4);    # "X[-3]", 3 dwords
+        eval(shift(@insns));
+        eval(shift(@insns));
+       &vpxor  (@X[0],@X[0],@X[-4&7]);         # "X[0]"^="X[-16]"
+        eval(shift(@insns));
+        eval(shift(@insns));
+
+       &vpxor  (@Tx[0],@Tx[0],@X[-2&7]);       # "X[-3]"^"X[-8]"
+        eval(shift(@insns));
+        eval(shift(@insns));
+        eval(shift(@insns));
+        eval(shift(@insns));
+
+       &vpxor  (@X[0],@X[0],@Tx[0]);           # "X[0]"^="X[-3]"^"X[-8]"
+        eval(shift(@insns));
+        eval(shift(@insns));
+         &vmovdqa      (eval(16*(($Xi-1)&3))."(%rsp)",@Tx[1]); # X[]+K xfer to IALU
+        eval(shift(@insns));
+        eval(shift(@insns));
+
+       &vpsrld (@Tx[0],@X[0],31);
+        eval(shift(@insns));
+        eval(shift(@insns));
+        eval(shift(@insns));
+        eval(shift(@insns));
+
+       &vpslldq(@Tx[2],@X[0],12);              # "X[0]"<<96, extract one dword
+       &vpaddd (@X[0],@X[0],@X[0]);
+        eval(shift(@insns));
+        eval(shift(@insns));
+        eval(shift(@insns));
+        eval(shift(@insns));
+
+       &vpsrld (@Tx[1],@Tx[2],30);
+       &vpor   (@X[0],@X[0],@Tx[0]);           # "X[0]"<<<=1
+        eval(shift(@insns));
+        eval(shift(@insns));
+        eval(shift(@insns));
+        eval(shift(@insns));
+
+       &vpslld (@Tx[2],@Tx[2],2);
+       &vpxor  (@X[0],@X[0],@Tx[1]);
+        eval(shift(@insns));
+        eval(shift(@insns));
+        eval(shift(@insns));
+        eval(shift(@insns));
+
+       &vpxor  (@X[0],@X[0],@Tx[2]);           # "X[0]"^=("X[0]">>96)<<<2
+        eval(shift(@insns));
+        eval(shift(@insns));
+         &vmovdqa      (@Tx[2],eval(16*(($Xi)/5))."($K_XX_XX)");       # K_XX_XX
+        eval(shift(@insns));
+        eval(shift(@insns));
+
+
+        foreach (@insns) { eval; }     # remaining instructions [if any]
+
+  $Xi++;       push(@X,shift(@X));     # "rotate" X[]
+               push(@Tx,shift(@Tx));
+}
+
+sub Xupdate_avx_32_79()
+{ use integer;
+  my $body = shift;
+  my @insns = (&$body,&$body,&$body,&$body);   # 32 to 48 instructions
+  my ($a,$b,$c,$d,$e);
+
+       &vpalignr(@Tx[0],@X[-1&7],@X[-2&7],8);  # compose "X[-6]"
+       &vpxor  (@X[0],@X[0],@X[-4&7]);         # "X[0]"="X[-32]"^"X[-16]"
+        eval(shift(@insns));           # body_20_39
+        eval(shift(@insns));
+        eval(shift(@insns));
+        eval(shift(@insns));           # rol
+
+       &vpxor  (@X[0],@X[0],@X[-7&7]);         # "X[0]"^="X[-28]"
+        eval(shift(@insns));
+        eval(shift(@insns))    if (@insns[0] !~ /&ro[rl]/);
+       if ($Xi%5) {
+         &vmovdqa      (@Tx[2],@Tx[1]);# "perpetuate" K_XX_XX...
+       } else {                        # ... or load next one
+         &vmovdqa      (@Tx[2],eval(16*($Xi/5))."($K_XX_XX)");
+       }
+         &vpaddd       (@Tx[1],@Tx[1],@X[-1&7]);
+        eval(shift(@insns));           # ror
+        eval(shift(@insns));
+
+       &vpxor  (@X[0],@X[0],@Tx[0]);           # "X[0]"^="X[-6]"
+        eval(shift(@insns));           # body_20_39
+        eval(shift(@insns));
+        eval(shift(@insns));
+        eval(shift(@insns));           # rol
+
+       &vpsrld (@Tx[0],@X[0],30);
+         &vmovdqa      (eval(16*(($Xi-1)&3))."(%rsp)",@Tx[1]); # X[]+K xfer to IALU
+        eval(shift(@insns));
+        eval(shift(@insns));
+        eval(shift(@insns));           # ror
+        eval(shift(@insns));
+
+       &vpslld (@X[0],@X[0],2);
+        eval(shift(@insns));           # body_20_39
+        eval(shift(@insns));
+        eval(shift(@insns));
+        eval(shift(@insns));           # rol
+        eval(shift(@insns));
+        eval(shift(@insns));
+        eval(shift(@insns));           # ror
+        eval(shift(@insns));
+
+       &vpor   (@X[0],@X[0],@Tx[0]);           # "X[0]"<<<=2
+        eval(shift(@insns));           # body_20_39
+        eval(shift(@insns));
+         &vmovdqa      (@Tx[1],@X[0])  if ($Xi<19);
+        eval(shift(@insns));
+        eval(shift(@insns));           # rol
+        eval(shift(@insns));
+        eval(shift(@insns));
+        eval(shift(@insns));           # rol
+        eval(shift(@insns));
+
+        foreach (@insns) { eval; }     # remaining instructions
+
+  $Xi++;       push(@X,shift(@X));     # "rotate" X[]
+               push(@Tx,shift(@Tx));
+}
+
+sub Xuplast_avx_80()
+{ use integer;
+  my $body = shift;
+  my @insns = (&$body,&$body,&$body,&$body);   # 32 instructions
+  my ($a,$b,$c,$d,$e);
+
+        eval(shift(@insns));
+         &vpaddd       (@Tx[1],@Tx[1],@X[-1&7]);
+        eval(shift(@insns));
+        eval(shift(@insns));
+        eval(shift(@insns));
+        eval(shift(@insns));
+
+         &movdqa       (eval(16*(($Xi-1)&3))."(%rsp)",@Tx[1]); # X[]+K xfer IALU
+
+        foreach (@insns) { eval; }             # remaining instructions
+
+       &cmp    ($inp,$num);
+       &je     (".Ldone_avx");
+
+       unshift(@Tx,pop(@Tx));
+
+       &vmovdqa(@X[2],"64($K_XX_XX)");         # pbswap mask
+       &vmovdqa(@Tx[1],"0($K_XX_XX)");         # K_00_19
+       &vmovdqu(@X[-4&7],"0($inp)");           # load input
+       &vmovdqu(@X[-3&7],"16($inp)");
+       &vmovdqu(@X[-2&7],"32($inp)");
+       &vmovdqu(@X[-1&7],"48($inp)");
+       &vpshufb(@X[-4&7],@X[-4&7],@X[2]);      # byte swap
+       &add    ($inp,64);
+
+  $Xi=0;
+}
+
+sub Xloop_avx()
+{ use integer;
+  my $body = shift;
+  my @insns = (&$body,&$body,&$body,&$body);   # 32 instructions
+  my ($a,$b,$c,$d,$e);
+
+        eval(shift(@insns));
+        eval(shift(@insns));
+       &vpshufb(@X[($Xi-3)&7],@X[($Xi-3)&7],@X[2]);
+        eval(shift(@insns));
+        eval(shift(@insns));
+       &vpaddd (@X[$Xi&7],@X[($Xi-4)&7],@Tx[1]);
+        eval(shift(@insns));
+        eval(shift(@insns));
+        eval(shift(@insns));
+        eval(shift(@insns));
+       &vmovdqa(eval(16*$Xi)."(%rsp)",@X[$Xi&7]);      # X[]+K xfer to IALU
+        eval(shift(@insns));
+        eval(shift(@insns));
+
+       foreach (@insns) { eval; }
+  $Xi++;
+}
+
+sub Xtail_avx()
+{ use integer;
+  my $body = shift;
+  my @insns = (&$body,&$body,&$body,&$body);   # 32 instructions
+  my ($a,$b,$c,$d,$e);
+
+       foreach (@insns) { eval; }
+}
+
+$code.=<<___;
+.align 16
+.Loop_avx:
+___
+       &Xupdate_avx_16_31(\&body_00_19);
+       &Xupdate_avx_16_31(\&body_00_19);
+       &Xupdate_avx_16_31(\&body_00_19);
+       &Xupdate_avx_16_31(\&body_00_19);
+       &Xupdate_avx_32_79(\&body_00_19);
+       &Xupdate_avx_32_79(\&body_20_39);
+       &Xupdate_avx_32_79(\&body_20_39);
+       &Xupdate_avx_32_79(\&body_20_39);
+       &Xupdate_avx_32_79(\&body_20_39);
+       &Xupdate_avx_32_79(\&body_20_39);
+       &Xupdate_avx_32_79(\&body_40_59);
+       &Xupdate_avx_32_79(\&body_40_59);
+       &Xupdate_avx_32_79(\&body_40_59);
+       &Xupdate_avx_32_79(\&body_40_59);
+       &Xupdate_avx_32_79(\&body_40_59);
+       &Xupdate_avx_32_79(\&body_20_39);
+       &Xuplast_avx_80(\&body_20_39);  # can jump to "done"
+
+                               $saved_j=$j; @saved_V=@V;
+
+       &Xloop_avx(\&body_20_39);
+       &Xloop_avx(\&body_20_39);
+       &Xloop_avx(\&body_20_39);
+
+$code.=<<___;
+       add     0($ctx),$A                      # update context
+       add     4($ctx),@T[0]
+       add     8($ctx),$C
+       add     12($ctx),$D
+       mov     $A,0($ctx)
+       add     16($ctx),$E
+       mov     @T[0],4($ctx)
+       mov     @T[0],$B                        # magic seed
+       mov     $C,8($ctx)
+       mov     $D,12($ctx)
+       mov     $E,16($ctx)
+       jmp     .Loop_avx
+
+.align 16
+.Ldone_avx:
+___
+                               $j=$saved_j; @V=@saved_V;
+
+       &Xtail_avx(\&body_20_39);
+       &Xtail_avx(\&body_20_39);
+       &Xtail_avx(\&body_20_39);
+
+$code.=<<___;
+       vzeroall
+
+       add     0($ctx),$A                      # update context
+       add     4($ctx),@T[0]
+       add     8($ctx),$C
+       mov     $A,0($ctx)
+       add     12($ctx),$D
+       mov     @T[0],4($ctx)
+       add     16($ctx),$E
+       mov     $C,8($ctx)
+       mov     $D,12($ctx)
+       mov     $E,16($ctx)
+___
+$code.=<<___ if ($win64);
+       movaps  64+0(%rsp),%xmm6
+       movaps  64+16(%rsp),%xmm7
+       movaps  64+32(%rsp),%xmm8
+       movaps  64+48(%rsp),%xmm9
+       movaps  64+64(%rsp),%xmm10
+___
+$code.=<<___;
+       lea     `64+($win64?6*16:0)`(%rsp),%rsi
+       mov     0(%rsi),%r12
+       mov     8(%rsi),%rbp
+       mov     16(%rsi),%rbx
+       lea     24(%rsi),%rsp
+.Lepilogue_avx:
+       ret
+.size  sha1_block_data_order_avx,.-sha1_block_data_order_avx
+___
+}
+$code.=<<___;
+.align 64
+K_XX_XX:
+.long  0x5a827999,0x5a827999,0x5a827999,0x5a827999     # K_00_19
+.long  0x6ed9eba1,0x6ed9eba1,0x6ed9eba1,0x6ed9eba1     # K_20_39
+.long  0x8f1bbcdc,0x8f1bbcdc,0x8f1bbcdc,0x8f1bbcdc     # K_40_59
+.long  0xca62c1d6,0xca62c1d6,0xca62c1d6,0xca62c1d6     # K_60_79
+.long  0x00010203,0x04050607,0x08090a0b,0x0c0d0e0f     # pbswap mask
+___
+}}}
+$code.=<<___;
+.asciz "SHA1 block transform for x86_64, CRYPTOGAMS by <appro\@openssl.org>"
+.align 64
 ___
 
 # EXCEPTION_DISPOSITION handler (EXCEPTION_RECORD *rec,ULONG64 frame,
@@ -269,13 +1109,13 @@ se_handler:
 
        lea     .Lprologue(%rip),%r10
        cmp     %r10,%rbx               # context->Rip<.Lprologue
-       jb      .Lin_prologue
+       jb      .Lcommon_seh_tail
 
        mov     152($context),%rax      # pull context->Rsp
 
        lea     .Lepilogue(%rip),%r10
        cmp     %r10,%rbx               # context->Rip>=.Lepilogue
-       jae     .Lin_prologue
+       jae     .Lcommon_seh_tail
 
        mov     `16*4`(%rax),%rax       # pull saved stack pointer
        lea     32(%rax),%rax
@@ -289,7 +1129,53 @@ se_handler:
        mov     %r12,216($context)      # restore context->R12
        mov     %r13,224($context)      # restore context->R13
 
-.Lin_prologue:
+       jmp     .Lcommon_seh_tail
+.size  se_handler,.-se_handler
+
+.type  ssse3_handler,\@abi-omnipotent
+.align 16
+ssse3_handler:
+       push    %rsi
+       push    %rdi
+       push    %rbx
+       push    %rbp
+       push    %r12
+       push    %r13
+       push    %r14
+       push    %r15
+       pushfq
+       sub     \$64,%rsp
+
+       mov     120($context),%rax      # pull context->Rax
+       mov     248($context),%rbx      # pull context->Rip
+
+       mov     8($disp),%rsi           # disp->ImageBase
+       mov     56($disp),%r11          # disp->HandlerData
+
+       mov     0(%r11),%r10d           # HandlerData[0]
+       lea     (%rsi,%r10),%r10        # prologue label
+       cmp     %r10,%rbx               # context->Rip<prologue label
+       jb      .Lcommon_seh_tail
+
+       mov     152($context),%rax      # pull context->Rsp
+
+       mov     4(%r11),%r10d           # HandlerData[1]
+       lea     (%rsi,%r10),%r10        # epilogue label
+       cmp     %r10,%rbx               # context->Rip>=epilogue label
+       jae     .Lcommon_seh_tail
+
+       lea     64(%rax),%rsi
+       lea     512($context),%rdi      # &context.Xmm6
+       mov     \$10,%ecx
+       .long   0xa548f3fc              # cld; rep movsq
+       lea     24+5*16(%rax),%rax      # adjust stack pointer
+
+       mov     -8(%rax),%rbx
+       mov     -16(%rax),%rbp
+       mov     %rbx,144($context)      # restore context->Rbx
+       mov     %rbp,160($context)      # restore context->Rbp
+
+.Lcommon_seh_tail:
        mov     8(%rax),%rdi
        mov     16(%rax),%rsi
        mov     %rax,152($context)      # restore context->Rsp
@@ -327,19 +1213,38 @@ se_handler:
        pop     %rdi
        pop     %rsi
        ret
-.size  se_handler,.-se_handler
+.size  ssse3_handler,.-ssse3_handler
 
 .section       .pdata
 .align 4
        .rva    .LSEH_begin_sha1_block_data_order
        .rva    .LSEH_end_sha1_block_data_order
        .rva    .LSEH_info_sha1_block_data_order
-
+       .rva    .LSEH_begin_sha1_block_data_order_ssse3
+       .rva    .LSEH_end_sha1_block_data_order_ssse3
+       .rva    .LSEH_info_sha1_block_data_order_ssse3
+___
+$code.=<<___ if ($avx);
+       .rva    .LSEH_begin_sha1_block_data_order_avx
+       .rva    .LSEH_end_sha1_block_data_order_avx
+       .rva    .LSEH_info_sha1_block_data_order_avx
+___
+$code.=<<___;
 .section       .xdata
 .align 8
 .LSEH_info_sha1_block_data_order:
        .byte   9,0,0,0
        .rva    se_handler
+.LSEH_info_sha1_block_data_order_ssse3:
+       .byte   9,0,0,0
+       .rva    ssse3_handler
+       .rva    .Lprologue_ssse3,.Lepilogue_ssse3       # HandlerData[]
+___
+$code.=<<___ if ($avx);
+.LSEH_info_sha1_block_data_order_avx:
+       .byte   9,0,0,0
+       .rva    ssse3_handler
+       .rva    .Lprologue_avx,.Lepilogue_avx           # HandlerData[]
 ___
 }