perlasm/sparcv9_modes.pl: "cooperative" optimizations based on suggestions
authorAndy Polyakov <appro@openssl.org>
Sun, 14 Oct 2012 14:25:00 +0000 (14:25 +0000)
committerAndy Polyakov <appro@openssl.org>
Sun, 14 Oct 2012 14:25:00 +0000 (14:25 +0000)
from David Miller.

crypto/perlasm/sparcv9_modes.pl

index e6b8a24..d372586 100644 (file)
@@ -1,9 +1,28 @@
 #!/usr/bin/env perl
 
-# Specific mode implementations for SPARC T4 modules.
+# Specific modes implementations for SPARC Architecture 2011. There
+# is T4 dependency though, an ASI value that is not specified in the
+# Architecture Manual. But as SPARC universe is rather monocultural,
+# we imply that processor capable of executing crypto instructions
+# can handle the ASI in question as well. This means that we ought to
+# keep eyes open when new processors emerge...
+#
+# As for above mentioned ASI. It's so called "block initializing
+# store" which cancels "read" in "read-update-write" on cache lines.
+# This is "cooperative" optimization, as it reduces overall pressure
+# on memory interface. Benefits can't be observed/quantified with
+# usual benchmarks, on the contrary you can notice that single-thread
+# performance for parallelizable modes is ~1.5% worse. Special note
+# about commented 'membar' instructions, otherwise recommended by
+# manual. Rationale is following. Memory view is consistent from
+# viewpoint of processor executing the code even when ASI in question
+# is used. If thread on another processor has to access the result,
+# its availability would have to be mediated and it can be done only
+# through a syncronization operation which would requre ... 'membar'.
+# All this based on suggestions from David Miller.
 
 my ($inp,$out,$len,$key,$ivec,$enc)=map("%i$_",(0..5));
-my ($ileft,$iright,$ooff,$omask,$ivoff)=map("%l$_",(1..7));
+my ($ileft,$iright,$ooff,$omask,$ivoff,$blk_init)=map("%l$_",(0..7));
 
 sub alg_cbc_encrypt_implement {
 my ($alg,$bits) = @_;
@@ -13,6 +32,7 @@ $::code.=<<___;
 .align 32
 ${alg}${bits}_t4_cbc_encrypt:
        save            %sp, -$::frame, %sp
+       sub             $inp, $out, $blk_init   ! $inp!=$out
 ___
 $::code.=<<___ if (!$::evp);
        andcc           $ivec, 7, $ivoff
@@ -33,8 +53,9 @@ $::code.=<<___ if ($::evp);
        ld              [$ivec + 12], %f3
 ___
 $::code.=<<___;
+       prefetch        [$inp], 20
+       prefetch        [$inp + 63], 20
        call            _${alg}${bits}_load_enckey
-       srlx            $len, 4, $len
        and             $inp, 7, $ileft
        andn            $inp, 7, $inp
        sll             $ileft, 3, $ileft
@@ -42,9 +63,16 @@ $::code.=<<___;
        mov             0xff, $omask
        sub             $iright, $ileft, $iright
        and             $out, 7, $ooff
-       alignaddrl      $out, %g0, $out
+       cmp             $len, 127
+       movrnz          $ooff, 0, $blk_init             ! if (  $out&7 ||
+       movleu          $::size_t_cc, 0, $blk_init      !       $len<128 ||
+       brnz,pn         $blk_init, .L${bits}cbc_enc_blk !       $inp==$out)
        srl             $omask, $ooff, $omask
 
+       alignaddrl      $out, %g0, $out
+       srlx            $len, 4, $len
+       prefetch        [$out], 22
+
 .L${bits}_cbc_enc_loop:
        ldx             [$inp + 0], %o0
        brz,pt          $ileft, 4f
@@ -65,6 +93,8 @@ $::code.=<<___;
 
        fxor            %f12, %f0, %f0          ! ^= ivec
        fxor            %f14, %f2, %f2
+       prefetch        [$out + 63], 22
+       prefetch        [$inp + 16+63], 20
        call            _${alg}${bits}_encrypt_1x
        add             $inp, 16, $inp
 
@@ -138,6 +168,68 @@ $::code.=<<___ if (!$::evp);
        orn             %g0, $omask, $omask
        stda            %f8, [$ivec + $omask]0xc0
 ___
+$::code.=<<___;
+       ret
+       restore
+
+!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
+.align 32
+.L${bits}cbc_enc_blk:
+       add     $out, $len, $blk_init
+       and     $blk_init, 63, $blk_init        ! tail
+       sub     $len, $blk_init, $len
+       add     $blk_init, 15, $blk_init        ! round up to 16n
+       srlx    $len, 4, $len
+       srl     $blk_init, 4, $blk_init
+
+.L${bits}_cbc_enc_blk_loop:
+       ldx             [$inp + 0], %o0
+       brz,pt          $ileft, 5f
+       ldx             [$inp + 8], %o1
+
+       ldx             [$inp + 16], %o2
+       sllx            %o0, $ileft, %o0
+       srlx            %o1, $iright, %g1
+       sllx            %o1, $ileft, %o1
+       or              %g1, %o0, %o0
+       srlx            %o2, $iright, %o2
+       or              %o2, %o1, %o1
+5:
+       xor             %g4, %o0, %o0           ! ^= rk[0]
+       xor             %g5, %o1, %o1
+       movxtod         %o0, %f12
+       movxtod         %o1, %f14
+
+       fxor            %f12, %f0, %f0          ! ^= ivec
+       fxor            %f14, %f2, %f2
+       prefetch        [$inp + 16+63], 20
+       call            _${alg}${bits}_encrypt_1x
+       add             $inp, 16, $inp
+       sub             $len, 1, $len
+               
+       stda            %f0, [$out]0xf2         ! ASI_BLK_INIT, T4-specific
+       add             $out, 8, $out
+       stda            %f2, [$out]0xf2         ! ASI_BLK_INIT, T4-specific
+       brnz,pt         $len, .L${bits}_cbc_enc_blk_loop
+       add             $out, 8, $out
+
+       !membar         0x0f
+       brnz,pt         $blk_init, .L${bits}_cbc_enc_loop
+       mov             $blk_init, $len
+___
+$::code.=<<___ if ($::evp);
+       st              %f0, [$ivec + 0]
+       st              %f1, [$ivec + 4]
+       st              %f2, [$ivec + 8]
+       st              %f3, [$ivec + 12]
+___
+$::code.=<<___ if (!$::evp);
+       brnz,pn         $ivoff, 3b
+       nop
+
+       std             %f0, [$ivec + 0]        ! write out ivec
+       std             %f2, [$ivec + 8]
+___
 $::code.=<<___;
        ret
        restore
@@ -154,6 +246,7 @@ $::code.=<<___;
 .align 32
 ${alg}${bits}_t4_cbc_decrypt:
        save            %sp, -$::frame, %sp
+       sub             $inp, $out, $blk_init   ! $inp!=$out
 ___
 $::code.=<<___ if (!$::evp);
        andcc           $ivec, 7, $ivoff
@@ -174,9 +267,9 @@ $::code.=<<___ if ($::evp);
        ld              [$ivec + 12], %f15
 ___
 $::code.=<<___;
+       prefetch        [$inp], 20
+       prefetch        [$inp + 63], 20
        call            _${alg}${bits}_load_deckey
-       srlx            $len, 4, $len
-       andcc           $len, 1, %g0            ! is number of blocks even?
        and             $inp, 7, $ileft
        andn            $inp, 7, $inp
        sll             $ileft, 3, $ileft
@@ -184,9 +277,17 @@ $::code.=<<___;
        mov             0xff, $omask
        sub             $iright, $ileft, $iright
        and             $out, 7, $ooff
+       cmp             $len, 127
+       movrnz          $ooff, 0, $blk_init             ! if (  $out&7 ||
+       movleu          $::size_t_cc, 0, $blk_init      !       $len<128 ||
+       brnz,pn         $blk_init, .L${bits}cbc_dec_blk !       $inp==$out)
+       srl             $omask, $ooff, $omask
+
+       andcc           $len, 16, %g0           ! is number of blocks even?
+       srlx            $len, 4, $len
        alignaddrl      $out, %g0, $out
        bz              %icc, .L${bits}_cbc_dec_loop2x
-       srl             $omask, $ooff, $omask
+       prefetch        [$out], 22
 .L${bits}_cbc_dec_loop:
        ldx             [$inp + 0], %o0
        brz,pt          $ileft, 4f
@@ -205,6 +306,8 @@ $::code.=<<___;
        movxtod         %o2, %f0
        movxtod         %o3, %f2
 
+       prefetch        [$out + 63], 22
+       prefetch        [$inp + 16+63], 20
        call            _${alg}${bits}_decrypt_1x
        add             $inp, 16, $inp
 
@@ -304,6 +407,8 @@ $::code.=<<___;
        movxtod         %o4, %f4
        movxtod         %o5, %f6
 
+       prefetch        [$out + 63], 22
+       prefetch        [$inp + 32+63], 20
        call            _${alg}${bits}_decrypt_2x
        add             $inp, 32, $inp
 
@@ -392,6 +497,97 @@ $::code.=<<___ if (!$::evp);
        orn             %g0, $omask, $omask
        stda            %f4, [$ivec + $omask]0xc0
 ___
+$::code.=<<___;
+       ret
+       restore
+
+!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
+.align 32
+.L${bits}cbc_dec_blk:
+       add     $out, $len, $blk_init
+       and     $blk_init, 63, $blk_init        ! tail
+       sub     $len, $blk_init, $len
+       add     $blk_init, 15, $blk_init        ! round up to 16n
+       srlx    $len, 4, $len
+       srl     $blk_init, 4, $blk_init
+       sub     $len, 1, $len
+       add     $blk_init, 1, $blk_init
+
+.L${bits}_cbc_dec_blk_loop2x:
+       ldx             [$inp + 0], %o0
+       ldx             [$inp + 8], %o1
+       ldx             [$inp + 16], %o2
+       brz,pt          $ileft, 5f
+       ldx             [$inp + 24], %o3
+
+       ldx             [$inp + 32], %o4
+       sllx            %o0, $ileft, %o0
+       srlx            %o1, $iright, %g1
+       or              %g1, %o0, %o0
+       sllx            %o1, $ileft, %o1
+       srlx            %o2, $iright, %g1
+       or              %g1, %o1, %o1
+       sllx            %o2, $ileft, %o2
+       srlx            %o3, $iright, %g1
+       or              %g1, %o2, %o2
+       sllx            %o3, $ileft, %o3
+       srlx            %o4, $iright, %o4
+       or              %o4, %o3, %o3
+5:
+       xor             %g4, %o0, %o4           ! ^= rk[0]
+       xor             %g5, %o1, %o5
+       movxtod         %o4, %f0
+       movxtod         %o5, %f2
+       xor             %g4, %o2, %o4
+       xor             %g5, %o3, %o5
+       movxtod         %o4, %f4
+       movxtod         %o5, %f6
+
+       prefetch        [$inp + 32+63], 20
+       call            _${alg}${bits}_decrypt_2x
+       add             $inp, 32, $inp
+       subcc           $len, 2, $len
+
+       movxtod         %o0, %f8
+       movxtod         %o1, %f10
+       fxor            %f12, %f0, %f0          ! ^= ivec
+       fxor            %f14, %f2, %f2
+       movxtod         %o2, %f12
+       movxtod         %o3, %f14
+       fxor            %f8, %f4, %f4
+       fxor            %f10, %f6, %f6
+
+       stda            %f0, [$out]0xf2         ! ASI_BLK_INIT, T4-specific
+       add             $out, 8, $out
+       stda            %f2, [$out]0xf2         ! ASI_BLK_INIT, T4-specific
+       add             $out, 8, $out
+       stda            %f4, [$out]0xf2         ! ASI_BLK_INIT, T4-specific
+       add             $out, 8, $out
+       stda            %f6, [$out]0xf2         ! ASI_BLK_INIT, T4-specific
+       bgu,pt          $::size_t_cc, .L${bits}_cbc_dec_blk_loop2x
+       add             $out, 8, $out
+
+       add             $blk_init, $len, $len
+       andcc           $len, 1, %g0            ! is number of blocks even?
+       !membar         0x0f
+       bnz,pt          %icc, .L${bits}_cbc_dec_loop
+       srl             $len, 0, $len
+       brnz,pn         $len, .L${bits}_cbc_dec_loop2x
+       nop
+___
+$::code.=<<___ if ($::evp);
+       st              %f0, [$ivec + 0]
+       st              %f1, [$ivec + 4]
+       st              %f2, [$ivec + 8]
+       st              %f3, [$ivec + 12]
+___
+$::code.=<<___ if (!$::evp);
+       brnz,pn         $ivoff, 3b
+       nop
+
+       std             %f0, [$ivec + 0]        ! write out ivec
+       std             %f2, [$ivec + 8]
+___
 $::code.=<<___;
        ret
        restore
@@ -409,8 +605,10 @@ $::code.=<<___;
 ${alg}${bits}_t4_ctr32_encrypt:
        save            %sp, -$::frame, %sp
 
+       prefetch        [$inp], 20
+       prefetch        [$inp + 63], 20
        call            _${alg}${bits}_load_enckey
-       nop
+       sllx            $len, 4, $len
 
        ld              [$ivec + 0], %l4        ! counter
        ld              [$ivec + 4], %l5
@@ -424,7 +622,7 @@ ${alg}${bits}_t4_ctr32_encrypt:
        xor             %g1, %g5, %g5
        movxtod         %g4, %f14               ! most significant 64 bits
 
-       andcc           $len, 1, %g0            ! is number of blocks even?
+       sub             $inp, $out, $blk_init   ! $inp!=$out
        and             $inp, 7, $ileft
        andn            $inp, 7, $inp
        sll             $ileft, 3, $ileft
@@ -432,9 +630,16 @@ ${alg}${bits}_t4_ctr32_encrypt:
        mov             0xff, $omask
        sub             $iright, $ileft, $iright
        and             $out, 7, $ooff
+       cmp             $len, 127
+       movrnz          $ooff, 0, $blk_init             ! if (  $out&7 ||
+       movleu          $::size_t_cc, 0, $blk_init      !       $len<128 ||
+       brnz,pn         $blk_init, .L${bits}_ctr32_blk  !       $inp==$out)
+       srl             $omask, $ooff, $omask
+
+       andcc           $len, 16, %g0           ! is number of blocks even?
        alignaddrl      $out, %g0, $out
        bz              %icc, .L${bits}_ctr32_loop2x
-       srl             $omask, $ooff, $omask
+       srlx            $len, 4, $len
 .L${bits}_ctr32_loop:
        ldx             [$inp + 0], %o0
        brz,pt          $ileft, 4f
@@ -452,6 +657,8 @@ ${alg}${bits}_t4_ctr32_encrypt:
        add             %l7, 1, %l7
        movxtod         %g1, %f2
        srl             %l7, 0, %l7             ! clruw
+       prefetch        [$out + 63], 22
+       prefetch        [$inp + 16+63], 20
 ___
 $::code.=<<___ if ($alg eq "aes");
        aes_eround01    %f16, %f14, %f2, %f4
@@ -531,7 +738,8 @@ $::code.=<<___;
        add             %l7, 1, %l7
        movxtod         %g1, %f6
        srl             %l7, 0, %l7             ! clruw
-
+       prefetch        [$out + 63], 22
+       prefetch        [$inp + 32+63], 20
 ___
 $::code.=<<___ if ($alg eq "aes");
        aes_eround01    %f16, %f14, %f2, %f8
@@ -592,6 +800,96 @@ $::code.=<<___;
        brnz,pt         $len, .L${bits}_ctr32_loop2x+4
        orn             %g0, $omask, $omask
 
+       ret
+       restore
+
+!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
+.align 32
+.L${bits}_ctr32_blk:
+       add     $out, $len, $blk_init
+       and     $blk_init, 63, $blk_init        ! tail
+       sub     $len, $blk_init, $len
+       add     $blk_init, 15, $blk_init        ! round up to 16n
+       srlx    $len, 4, $len
+       srl     $blk_init, 4, $blk_init
+       sub     $len, 1, $len
+       add     $blk_init, 1, $blk_init
+
+.L${bits}_ctr32_blk_loop2x:
+       ldx             [$inp + 0], %o0
+       ldx             [$inp + 8], %o1
+       ldx             [$inp + 16], %o2
+       brz,pt          $ileft, 5f
+       ldx             [$inp + 24], %o3
+
+       ldx             [$inp + 32], %o4
+       sllx            %o0, $ileft, %o0
+       srlx            %o1, $iright, %g1
+       or              %g1, %o0, %o0
+       sllx            %o1, $ileft, %o1
+       srlx            %o2, $iright, %g1
+       or              %g1, %o1, %o1
+       sllx            %o2, $ileft, %o2
+       srlx            %o3, $iright, %g1
+       or              %g1, %o2, %o2
+       sllx            %o3, $ileft, %o3
+       srlx            %o4, $iright, %o4
+       or              %o4, %o3, %o3
+5:
+       xor             %g5, %l7, %g1           ! ^= rk[0]
+       add             %l7, 1, %l7
+       movxtod         %g1, %f2
+       srl             %l7, 0, %l7             ! clruw
+       xor             %g5, %l7, %g1
+       add             %l7, 1, %l7
+       movxtod         %g1, %f6
+       srl             %l7, 0, %l7             ! clruw
+       prefetch        [$inp + 32+63], 20
+___
+$::code.=<<___ if ($alg eq "aes");
+       aes_eround01    %f16, %f14, %f2, %f8
+       aes_eround23    %f18, %f14, %f2, %f2
+       aes_eround01    %f16, %f14, %f6, %f10
+       aes_eround23    %f18, %f14, %f6, %f6
+___
+$::code.=<<___ if ($alg eq "cmll");
+       camellia_f      %f16, %f2, %f14, %f2
+       camellia_f      %f16, %f6, %f14, %f6
+       camellia_f      %f18, %f14, %f2, %f0
+       camellia_f      %f18, %f14, %f6, %f4
+___
+$::code.=<<___;
+       call            _${alg}${bits}_encrypt_2x+16
+       add             $inp, 32, $inp
+       subcc           $len, 2, $len
+
+       movxtod         %o0, %f8
+       movxtod         %o1, %f10
+       movxtod         %o2, %f12
+       fxor            %f8, %f0, %f0           ! ^= inp
+       movxtod         %o3, %f8
+       fxor            %f10, %f2, %f2
+       fxor            %f12, %f4, %f4
+       fxor            %f8, %f6, %f6
+
+       stda            %f0, [$out]0xf2         ! ASI_BLK_INIT, T4-specific
+       add             $out, 8, $out
+       stda            %f2, [$out]0xf2         ! ASI_BLK_INIT, T4-specific
+       add             $out, 8, $out
+       stda            %f4, [$out]0xf2         ! ASI_BLK_INIT, T4-specific
+       add             $out, 8, $out
+       stda            %f6, [$out]0xf2         ! ASI_BLK_INIT, T4-specific
+       bgu,pt          $::size_t_cc, .L${bits}_ctr32_blk_loop2x
+       add             $out, 8, $out
+
+       add             $blk_init, $len, $len
+       andcc           $len, 1, %g0            ! is number of blocks even?
+       !membar         0x0f
+       bnz,pt          %icc, .L${bits}_ctr32_loop
+       srl             $len, 0, $len
+       brnz,pn         $len, .L${bits}_ctr32_loop2x
+       nop
+
        ret
        restore
 .type  ${alg}${bits}_t4_ctr32_encrypt,#function