x86_64 assembler pack: add x86_64-gf2m module.
authorAndy Polyakov <appro@openssl.org>
Mon, 16 May 2011 17:46:45 +0000 (17:46 +0000)
committerAndy Polyakov <appro@openssl.org>
Mon, 16 May 2011 17:46:45 +0000 (17:46 +0000)
Configure
TABLE
crypto/bn/Makefile
crypto/bn/asm/x86_64-gf2m.pl [new file with mode: 0644]

index 1b2e85f..a8b3b35 100755 (executable)
--- a/Configure
+++ b/Configure
@@ -127,7 +127,7 @@ my $x86_asm="x86cpuid.o:bn-586.o co-586.o x86-mont.o x86-gf2m.o:des-586.o crypt5
 
 my $x86_elf_asm="$x86_asm:elf";
 
-my $x86_64_asm="x86_64cpuid.o:x86_64-gcc.o x86_64-mont.o::aes-x86_64.o aesni-x86_64.o::md5-x86_64.o:sha1-x86_64.o sha256-x86_64.o sha512-x86_64.o::rc4-x86_64.o:::wp-x86_64.o:cmll-x86_64.o cmll_misc.o:ghash-x86_64.o";
+my $x86_64_asm="x86_64cpuid.o:x86_64-gcc.o x86_64-mont.o x86_64-gf2m.o::aes-x86_64.o aesni-x86_64.o::md5-x86_64.o:sha1-x86_64.o sha256-x86_64.o sha512-x86_64.o::rc4-x86_64.o:::wp-x86_64.o:cmll-x86_64.o cmll_misc.o:ghash-x86_64.o";
 my $ia64_asm="ia64cpuid.o:bn-ia64.o ia64-mont.o::aes_core.o aes_cbc.o aes-ia64.o::md5-ia64.o:sha1-ia64.o sha256-ia64.o sha512-ia64.o::rc4-ia64.o rc4_skey.o:::::ghash-ia64.o:void";
 my $sparcv9_asm="sparcv9cap.o sparccpuid.o:bn-sparcv9.o sparcv9-mont.o sparcv9a-mont.o:des_enc-sparc.o fcrypt_b.o:aes_core.o aes_cbc.o aes-sparcv9.o:::sha1-sparcv9.o sha256-sparcv9.o sha512-sparcv9.o:::::::ghash-sparcv9.o:void";
 my $sparcv8_asm=":sparcv8.o:des_enc-sparc.o fcrypt_b.o::::::::::::void";
diff --git a/TABLE b/TABLE
index a3ffe2c..ccaee9b 100644 (file)
--- a/TABLE
+++ b/TABLE
@@ -297,7 +297,7 @@ $sys_id       =
 $lflags       = 
 $bn_ops       = SIXTY_FOUR_BIT_LONG RC4_CHUNK DES_INT DES_UNROLL
 $cpuid_obj    = x86_64cpuid.o
-$bn_obj       = x86_64-gcc.o x86_64-mont.o
+$bn_obj       = x86_64-gcc.o x86_64-mont.o x86_64-gf2m.o
 $des_obj      = 
 $aes_obj      = aes-x86_64.o aesni-x86_64.o
 $bf_obj       = 
@@ -738,7 +738,7 @@ $multilib     =
 
 *** VC-WIN32
 $cc           = cl
-$cflags       = -W3 -WX -Gs0 -GF -Gy -nologo -DOPENSSL_SYSNAME_WIN32 -DWIN32_LEAN_AND_MEAN -DL_ENDIAN -D_CRT_SECURE_NO_DEPRECATE
+$cflags       = -W3 -Gs0 -GF -Gy -nologo -DOPENSSL_SYSNAME_WIN32 -DWIN32_LEAN_AND_MEAN -DL_ENDIAN -D_CRT_SECURE_NO_DEPRECATE
 $unistd       = 
 $thread_cflag = 
 $sys_id       = WIN32
@@ -1385,7 +1385,7 @@ $sys_id       = MACOSX
 $lflags       = -Wl,-search_paths_first%
 $bn_ops       = SIXTY_FOUR_BIT_LONG RC4_CHAR RC4_CHUNK DES_INT DES_UNROLL
 $cpuid_obj    = x86_64cpuid.o
-$bn_obj       = x86_64-gcc.o x86_64-mont.o
+$bn_obj       = x86_64-gcc.o x86_64-mont.o x86_64-gf2m.o
 $des_obj      = 
 $aes_obj      = aes-x86_64.o aesni-x86_64.o
 $bf_obj       = 
@@ -2313,7 +2313,7 @@ $sys_id       =
 $lflags       = -ldl
 $bn_ops       = SIXTY_FOUR_BIT_LONG RC4_CHUNK DES_INT DES_UNROLL
 $cpuid_obj    = x86_64cpuid.o
-$bn_obj       = x86_64-gcc.o x86_64-mont.o
+$bn_obj       = x86_64-gcc.o x86_64-mont.o x86_64-gf2m.o
 $des_obj      = 
 $aes_obj      = aes-x86_64.o aesni-x86_64.o
 $bf_obj       = 
@@ -2505,7 +2505,7 @@ $sys_id       =
 $lflags       = -ldl
 $bn_ops       = SIXTY_FOUR_BIT_LONG RC4_CHUNK DES_INT DES_UNROLL
 $cpuid_obj    = x86_64cpuid.o
-$bn_obj       = x86_64-gcc.o x86_64-mont.o
+$bn_obj       = x86_64-gcc.o x86_64-mont.o x86_64-gf2m.o
 $des_obj      = 
 $aes_obj      = aes-x86_64.o aesni-x86_64.o
 $bf_obj       = 
@@ -2569,7 +2569,7 @@ $sys_id       =
 $lflags       = -ldl
 $bn_ops       = SIXTY_FOUR_BIT_LONG RC4_CHUNK DES_INT DES_UNROLL
 $cpuid_obj    = x86_64cpuid.o
-$bn_obj       = x86_64-gcc.o x86_64-mont.o
+$bn_obj       = x86_64-gcc.o x86_64-mont.o x86_64-gf2m.o
 $des_obj      = 
 $aes_obj      = aes-x86_64.o aesni-x86_64.o
 $bf_obj       = 
@@ -4073,7 +4073,7 @@ $sys_id       =
 $lflags       = -ldl
 $bn_ops       = SIXTY_FOUR_BIT_LONG RC4_CHUNK DES_INT DES_UNROLL
 $cpuid_obj    = x86_64cpuid.o
-$bn_obj       = x86_64-gcc.o x86_64-mont.o
+$bn_obj       = x86_64-gcc.o x86_64-mont.o x86_64-gf2m.o
 $des_obj      = 
 $aes_obj      = aes-x86_64.o aesni-x86_64.o
 $bf_obj       = 
@@ -4233,7 +4233,7 @@ $sys_id       = MINGW64
 $lflags       = -lws2_32 -lgdi32 -lcrypt32
 $bn_ops       = SIXTY_FOUR_BIT RC4_CHUNK_LL DES_INT EXPORT_VAR_AS_FN
 $cpuid_obj    = x86_64cpuid.o
-$bn_obj       = x86_64-gcc.o x86_64-mont.o
+$bn_obj       = x86_64-gcc.o x86_64-mont.o x86_64-gf2m.o
 $des_obj      = 
 $aes_obj      = aes-x86_64.o aesni-x86_64.o
 $bf_obj       = 
@@ -5193,7 +5193,7 @@ $sys_id       =
 $lflags       = -lsocket -lnsl -ldl
 $bn_ops       = SIXTY_FOUR_BIT_LONG RC4_CHUNK DES_INT DES_UNROLL
 $cpuid_obj    = x86_64cpuid.o
-$bn_obj       = x86_64-gcc.o x86_64-mont.o
+$bn_obj       = x86_64-gcc.o x86_64-mont.o x86_64-gf2m.o
 $des_obj      = 
 $aes_obj      = aes-x86_64.o aesni-x86_64.o
 $bf_obj       = 
@@ -5225,7 +5225,7 @@ $sys_id       =
 $lflags       = -lsocket -lnsl -ldl
 $bn_ops       = SIXTY_FOUR_BIT_LONG RC4_CHUNK DES_INT DES_UNROLL
 $cpuid_obj    = x86_64cpuid.o
-$bn_obj       = x86_64-gcc.o x86_64-mont.o
+$bn_obj       = x86_64-gcc.o x86_64-mont.o x86_64-gf2m.o
 $des_obj      = 
 $aes_obj      = aes-x86_64.o aesni-x86_64.o
 $bf_obj       = 
index 61b6b70..74f1ac4 100644 (file)
@@ -96,6 +96,8 @@ x86_64-gcc.o: asm/x86_64-gcc.c
        $(CC) $(CFLAGS) -c -o $@ asm/x86_64-gcc.c
 x86_64-mont.s: asm/x86_64-mont.pl
        $(PERL) asm/x86_64-mont.pl $(PERLASM_SCHEME) > $@
+x86_64-gf2m.s:  asm/x86_64-gf2m.pl
+       $(PERL) asm/x86_64-gf2m.pl $(PERLASM_SCHEME) > $@
 
 bn-ia64.s:     asm/ia64.S
        $(CC) $(CFLAGS) -E asm/ia64.S > $@
diff --git a/crypto/bn/asm/x86_64-gf2m.pl b/crypto/bn/asm/x86_64-gf2m.pl
new file mode 100644 (file)
index 0000000..dfbb177
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,281 @@
+#!/usr/bin/env perl
+#
+# ====================================================================
+# Written by Andy Polyakov <appro@openssl.org> for the OpenSSL
+# project. The module is, however, dual licensed under OpenSSL and
+# CRYPTOGAMS licenses depending on where you obtain it. For further
+# details see http://www.openssl.org/~appro/cryptogams/.
+# ====================================================================
+#
+# May 2011
+#
+# The module implements bn_GF2m_mul_2x2 polynomial multiplication used
+# in bn_gf2m.c. It's kind of low-hanging mechanical port from C for
+# the time being... Except that it has two code paths: code suitable
+# for any x86_64 CPU and PCLMULQDQ one suitable for Westmere and
+# later. Improvement varies from one benchmark and µ-arch to another.
+# Vanilla code path is at most 20% faster than compiler-generated code
+# [not very impressive], while PCLMULQDQ - whole 85%-160% better on
+# 163- and 571-bit ECDH benchmarks on Intel CPUs. Keep in mind that
+# these coefficients are not ones for bn_GF2m_mul_2x2 itself, as not
+# all CPU time is burnt in it...
+
+$flavour = shift;
+$output  = shift;
+if ($flavour =~ /\./) { $output = $flavour; undef $flavour; }
+
+$win64=0; $win64=1 if ($flavour =~ /[nm]asm|mingw64/ || $output =~ /\.asm$/);
+
+$0 =~ m/(.*[\/\\])[^\/\\]+$/; $dir=$1;
+( $xlate="${dir}x86_64-xlate.pl" and -f $xlate ) or
+( $xlate="${dir}../../perlasm/x86_64-xlate.pl" and -f $xlate) or
+die "can't locate x86_64-xlate.pl";
+
+open STDOUT,"| $^X $xlate $flavour $output";
+
+($lo,$hi)=("%rax","%rdx");     $a=$lo;
+($i0,$i1)=("%rsi","%rdi");
+($t0,$t1)=("%rbx","%rcx");
+($b,$mask)=("%rbp","%r8");
+($a1,$a2,$a4,$a8,$a12,$a48)=map("%r$_",(9..15));
+($R,$Tx)=("%xmm0","%xmm1");
+
+$code.=<<___;
+.text
+
+.type  _mul_1x1,\@abi-omnipotent
+.align 16
+_mul_1x1:
+       sub     \$128+8,%rsp
+       mov     \$-1,$a1
+       lea     ($a,$a),$i0
+       shr     \$3,$a1
+       lea     (,$a,4),$i1
+       and     $a,$a1                  # a1=a&0x1fffffffffffffff
+       lea     (,$a,8),$a8
+       sar     \$63,$a                 # broadcast 63rd bit
+       lea     ($a1,$a1),$a2
+       sar     \$63,$i0                # broadcast 62nd bit
+       lea     (,$a1,4),$a4
+       and     $b,$a
+       sar     \$63,$i1                # boardcast 61st bit
+       mov     $a,$hi                  # $a is $lo
+       shl     \$63,$lo
+       and     $b,$i0
+       shr     \$1,$hi
+       mov     $i0,$t1
+       shl     \$62,$i0
+       and     $b,$i1
+       shr     \$2,$t1
+       xor     $i0,$lo
+       mov     $i1,$t0
+       shl     \$61,$i1
+       xor     $t1,$hi
+       shr     \$3,$t0
+       xor     $i1,$lo
+       xor     $t0,$hi
+
+       mov     $a1,$a12
+       movq    \$0,0(%rsp)             # tab[0]=0
+       xor     $a2,$a12                # a1^a2
+       mov     $a1,8(%rsp)             # tab[1]=a1
+        mov    $a4,$a48
+       mov     $a2,16(%rsp)            # tab[2]=a2
+        xor    $a8,$a48                # a4^a8
+       mov     $a12,24(%rsp)           # tab[3]=a1^a2
+
+       xor     $a4,$a1
+       mov     $a4,32(%rsp)            # tab[4]=a4
+       xor     $a4,$a2
+       mov     $a1,40(%rsp)            # tab[5]=a1^a4
+       xor     $a4,$a12
+       mov     $a2,48(%rsp)            # tab[6]=a2^a4
+        xor    $a48,$a1                # a1^a4^a4^a8=a1^a8
+       mov     $a12,56(%rsp)           # tab[7]=a1^a2^a4
+        xor    $a48,$a2                # a2^a4^a4^a8=a1^a8
+
+       mov     $a8,64(%rsp)            # tab[8]=a8
+       xor     $a48,$a12               # a1^a2^a4^a4^a8=a1^a2^a8
+       mov     $a1,72(%rsp)            # tab[9]=a1^a8
+        xor    $a4,$a1                 # a1^a8^a4
+       mov     $a2,80(%rsp)            # tab[10]=a2^a8
+        xor    $a4,$a2                 # a2^a8^a4
+       mov     $a12,88(%rsp)           # tab[11]=a1^a2^a8
+
+       xor     $a4,$a12                # a1^a2^a8^a4
+       mov     $a48,96(%rsp)           # tab[12]=a4^a8
+        mov    $mask,$i0
+       mov     $a1,104(%rsp)           # tab[13]=a1^a4^a8
+        and    $b,$i0
+       mov     $a2,112(%rsp)           # tab[14]=a2^a4^a8
+        shr    \$4,$b
+       mov     $a12,120(%rsp)          # tab[15]=a1^a2^a4^a8
+        mov    $mask,$i1
+        and    $b,$i1
+        shr    \$4,$b
+
+       movq    (%rsp,$i0,8),$R         # half of calculations is done in SSE2
+       mov     $mask,$i0
+       and     $b,$i0
+       shr     \$4,$b
+___
+    for ($n=1;$n<8;$n++) {
+       $code.=<<___;
+       mov     (%rsp,$i1,8),$t1
+       mov     $mask,$i1
+       mov     $t1,$t0
+       shl     \$`8*$n-4`,$t1
+       and     $b,$i1
+        movq   (%rsp,$i0,8),$Tx
+       shr     \$`64-(8*$n-4)`,$t0
+       xor     $t1,$lo
+        pslldq \$$n,$Tx
+        mov    $mask,$i0
+       shr     \$4,$b
+       xor     $t0,$hi
+        and    $b,$i0
+        shr    \$4,$b
+        pxor   $Tx,$R
+___
+    }
+$code.=<<___;
+       mov     (%rsp,$i1,8),$t1
+       mov     $t1,$t0
+       shl     \$`8*$n-4`,$t1
+       movq    $R,$i0
+       shr     \$`64-(8*$n-4)`,$t0
+       xor     $t1,$lo
+       psrldq  \$8,$R
+       xor     $t0,$hi
+       movq    $R,$i1
+       xor     $i0,$lo
+       xor     $i1,$hi
+
+       add     \$128+8,%rsp
+       ret
+.size  _mul_1x1,.-_mul_1x1
+___
+
+($rp,$a1,$a0,$b1,$b0) = $win64?        ("%rcx","%rdx","%r8", "%r9","%r10") :   # Win64 order
+                               ("%rdi","%rsi","%rdx","%rcx","%r8");    # Unix order
+
+$code.=<<___;
+.extern        OPENSSL_ia32cap_P
+.globl bn_GF2m_mul_2x2
+.type  bn_GF2m_mul_2x2,\@abi-omnipotent
+.align 16
+bn_GF2m_mul_2x2:
+       mov     OPENSSL_ia32cap_P(%rip),%rax
+       bt      \$33,%rax
+       jnc     .Lvanilla
+
+       movq            $a1,%xmm0
+       movq            $b1,%xmm1
+       movq            $a0,%xmm2
+___
+$code.=<<___ if ($win64);
+       movq            40(%rsp),%xmm3
+___
+$code.=<<___ if (!$win64);
+       movq            $b0,%xmm3
+___
+$code.=<<___;
+       movdqa          %xmm0,%xmm4
+       movdqa          %xmm1,%xmm5
+       pclmulqdq       \$0,%xmm1,%xmm0 # a1·b1
+       pxor            %xmm2,%xmm4
+       pxor            %xmm3,%xmm5
+       pclmulqdq       \$0,%xmm3,%xmm2 # a0·b0
+       pclmulqdq       \$0,%xmm5,%xmm4 # (a0+a1)·(b0+b1)
+       xorps           %xmm0,%xmm4
+       xorps           %xmm2,%xmm4
+       movdqa          %xmm4,%xmm5
+       pslldq          \$8,%xmm4
+       psrldq          \$8,%xmm5
+       pxor            %xmm4,%xmm2
+       pxor            %xmm5,%xmm0
+       movdqu          %xmm2,0($rp)
+       movdqu          %xmm0,16($rp)
+       ret
+
+.align 16
+.Lvanilla:
+       lea     -8*17(%rsp),%rsp
+___
+$code.=<<___ if ($win64);
+       mov     `8*17+40`(%rsp),$b0
+       mov     %rdi,8*15(%rsp)
+       mov     %rsi,8*16(%rsp)
+___
+$code.=<<___;
+       mov     %r14,8*10(%rsp)
+       mov     %r13,8*11(%rsp)
+       mov     %r12,8*12(%rsp)
+       mov     %rbp,8*13(%rsp)
+       mov     %rbx,8*14(%rsp)
+.Lbody:
+       mov     $rp,32(%rsp)            # save the arguments
+       mov     $a1,40(%rsp)
+       mov     $a0,48(%rsp)
+       mov     $b1,56(%rsp)
+       mov     $b0,64(%rsp)
+
+       mov     \$0xf,$mask
+       mov     $a1,$a
+       mov     $b1,$b
+       call    _mul_1x1                # a1·b1
+       mov     $lo,16(%rsp)
+       mov     $hi,24(%rsp)
+
+       mov     48(%rsp),$a
+       mov     64(%rsp),$b
+       call    _mul_1x1                # a0·b0
+       mov     $lo,0(%rsp)
+       mov     $hi,8(%rsp)
+
+       mov     40(%rsp),$a
+       mov     56(%rsp),$b
+       xor     48(%rsp),$a
+       xor     64(%rsp),$b
+       call    _mul_1x1                # (a0+a1)·(b0+b1)
+___
+       @r=("%rbx","%rcx","%rdi","%rsi");
+$code.=<<___;
+       mov     0(%rsp),@r[0]
+       mov     8(%rsp),@r[1]
+       mov     16(%rsp),@r[2]
+       mov     24(%rsp),@r[3]
+       mov     32(%rsp),%rbp
+
+       xor     $hi,$lo
+       xor     @r[1],$hi
+       xor     @r[0],$lo
+       mov     @r[0],0(%rbp)
+       xor     @r[2],$hi
+       mov     @r[3],24(%rbp)
+       xor     @r[3],$lo
+       xor     @r[3],$hi
+       xor     $hi,$lo
+       mov     $hi,16(%rbp)
+       mov     $lo,8(%rbp)
+
+       mov     8*10(%rsp),%r14
+       mov     8*11(%rsp),%r13
+       mov     8*12(%rsp),%r12
+       mov     8*13(%rsp),%rbp
+       mov     8*14(%rsp),%rbx
+___
+$code.=<<___ if ($win64);
+       mov     8*15(%rsp),%rdi
+       mov     8*16(%rsp),%rsi
+___
+$code.=<<___;
+       lea     8*17(%rsp),%rsp
+       ret
+.size  bn_GF2m_mul_2x2,.-bn_GF2m_mul_2x2
+.asciz "GF(2^m) Multiplication for x86_64, CRYPTOGAMS by <appro\@openssl.org>"
+___
+
+$code =~ s/\`([^\`]*)\`/eval($1)/gem;
+print $code;
+close STDOUT;