226c66c35e35570715d8f7cc41215ef4e6c42a05
[dragonfly.git] / crypto / openssl / crypto / bn / asm / x86_64-gf2m.pl
1 #!/usr/bin/env perl
2 #
3 # ====================================================================
4 # Written by Andy Polyakov <appro@openssl.org> for the OpenSSL
5 # project. The module is, however, dual licensed under OpenSSL and
6 # CRYPTOGAMS licenses depending on where you obtain it. For further
7 # details see http://www.openssl.org/~appro/cryptogams/.
8 # ====================================================================
9 #
10 # May 2011
11 #
12 # The module implements bn_GF2m_mul_2x2 polynomial multiplication used
13 # in bn_gf2m.c. It's kind of low-hanging mechanical port from C for
14 # the time being... Except that it has two code paths: code suitable
15 # for any x86_64 CPU and PCLMULQDQ one suitable for Westmere and
16 # later. Improvement varies from one benchmark and µ-arch to another.
17 # Vanilla code path is at most 20% faster than compiler-generated code
18 # [not very impressive], while PCLMULQDQ - whole 85%-160% better on
19 # 163- and 571-bit ECDH benchmarks on Intel CPUs. Keep in mind that
20 # these coefficients are not ones for bn_GF2m_mul_2x2 itself, as not
21 # all CPU time is burnt in it...
22
23 $flavour = shift;
24 $output  = shift;
25 if ($flavour =~ /\./) { $output = $flavour; undef $flavour; }
26
27 $win64=0; $win64=1 if ($flavour =~ /[nm]asm|mingw64/ || $output =~ /\.asm$/);
28
29 $0 =~ m/(.*[\/\\])[^\/\\]+$/; $dir=$1;
30 ( $xlate="${dir}x86_64-xlate.pl" and -f $xlate ) or
31 ( $xlate="${dir}../../perlasm/x86_64-xlate.pl" and -f $xlate) or
32 die "can't locate x86_64-xlate.pl";
33
34 open OUT,"| \"$^X\" $xlate $flavour $output";
35 *STDOUT=*OUT;
36
37 ($lo,$hi)=("%rax","%rdx");      $a=$lo;
38 ($i0,$i1)=("%rsi","%rdi");
39 ($t0,$t1)=("%rbx","%rcx");
40 ($b,$mask)=("%rbp","%r8");
41 ($a1,$a2,$a4,$a8,$a12,$a48)=map("%r$_",(9..15));
42 ($R,$Tx)=("%xmm0","%xmm1");
43
44 $code.=<<___;
45 .text
46
47 .type   _mul_1x1,\@abi-omnipotent
48 .align  16
49 _mul_1x1:
50         sub     \$128+8,%rsp
51         mov     \$-1,$a1
52         lea     ($a,$a),$i0
53         shr     \$3,$a1
54         lea     (,$a,4),$i1
55         and     $a,$a1                  # a1=a&0x1fffffffffffffff
56         lea     (,$a,8),$a8
57         sar     \$63,$a                 # broadcast 63rd bit
58         lea     ($a1,$a1),$a2
59         sar     \$63,$i0                # broadcast 62nd bit
60         lea     (,$a1,4),$a4
61         and     $b,$a
62         sar     \$63,$i1                # boardcast 61st bit
63         mov     $a,$hi                  # $a is $lo
64         shl     \$63,$lo
65         and     $b,$i0
66         shr     \$1,$hi
67         mov     $i0,$t1
68         shl     \$62,$i0
69         and     $b,$i1
70         shr     \$2,$t1
71         xor     $i0,$lo
72         mov     $i1,$t0
73         shl     \$61,$i1
74         xor     $t1,$hi
75         shr     \$3,$t0
76         xor     $i1,$lo
77         xor     $t0,$hi
78
79         mov     $a1,$a12
80         movq    \$0,0(%rsp)             # tab[0]=0
81         xor     $a2,$a12                # a1^a2
82         mov     $a1,8(%rsp)             # tab[1]=a1
83          mov    $a4,$a48
84         mov     $a2,16(%rsp)            # tab[2]=a2
85          xor    $a8,$a48                # a4^a8
86         mov     $a12,24(%rsp)           # tab[3]=a1^a2
87
88         xor     $a4,$a1
89         mov     $a4,32(%rsp)            # tab[4]=a4
90         xor     $a4,$a2
91         mov     $a1,40(%rsp)            # tab[5]=a1^a4
92         xor     $a4,$a12
93         mov     $a2,48(%rsp)            # tab[6]=a2^a4
94          xor    $a48,$a1                # a1^a4^a4^a8=a1^a8
95         mov     $a12,56(%rsp)           # tab[7]=a1^a2^a4
96          xor    $a48,$a2                # a2^a4^a4^a8=a1^a8
97
98         mov     $a8,64(%rsp)            # tab[8]=a8
99         xor     $a48,$a12               # a1^a2^a4^a4^a8=a1^a2^a8
100         mov     $a1,72(%rsp)            # tab[9]=a1^a8
101          xor    $a4,$a1                 # a1^a8^a4
102         mov     $a2,80(%rsp)            # tab[10]=a2^a8
103          xor    $a4,$a2                 # a2^a8^a4
104         mov     $a12,88(%rsp)           # tab[11]=a1^a2^a8
105
106         xor     $a4,$a12                # a1^a2^a8^a4
107         mov     $a48,96(%rsp)           # tab[12]=a4^a8
108          mov    $mask,$i0
109         mov     $a1,104(%rsp)           # tab[13]=a1^a4^a8
110          and    $b,$i0
111         mov     $a2,112(%rsp)           # tab[14]=a2^a4^a8
112          shr    \$4,$b
113         mov     $a12,120(%rsp)          # tab[15]=a1^a2^a4^a8
114          mov    $mask,$i1
115          and    $b,$i1
116          shr    \$4,$b
117
118         movq    (%rsp,$i0,8),$R         # half of calculations is done in SSE2
119         mov     $mask,$i0
120         and     $b,$i0
121         shr     \$4,$b
122 ___
123     for ($n=1;$n<8;$n++) {
124         $code.=<<___;
125         mov     (%rsp,$i1,8),$t1
126         mov     $mask,$i1
127         mov     $t1,$t0
128         shl     \$`8*$n-4`,$t1
129         and     $b,$i1
130          movq   (%rsp,$i0,8),$Tx
131         shr     \$`64-(8*$n-4)`,$t0
132         xor     $t1,$lo
133          pslldq \$$n,$Tx
134          mov    $mask,$i0
135         shr     \$4,$b
136         xor     $t0,$hi
137          and    $b,$i0
138          shr    \$4,$b
139          pxor   $Tx,$R
140 ___
141     }
142 $code.=<<___;
143         mov     (%rsp,$i1,8),$t1
144         mov     $t1,$t0
145         shl     \$`8*$n-4`,$t1
146         movq    $R,$i0
147         shr     \$`64-(8*$n-4)`,$t0
148         xor     $t1,$lo
149         psrldq  \$8,$R
150         xor     $t0,$hi
151         movq    $R,$i1
152         xor     $i0,$lo
153         xor     $i1,$hi
154
155         add     \$128+8,%rsp
156         ret
157 .Lend_mul_1x1:
158 .size   _mul_1x1,.-_mul_1x1
159 ___
160
161 ($rp,$a1,$a0,$b1,$b0) = $win64? ("%rcx","%rdx","%r8", "%r9","%r10") :   # Win64 order
162                                 ("%rdi","%rsi","%rdx","%rcx","%r8");    # Unix order
163
164 $code.=<<___;
165 .extern OPENSSL_ia32cap_P
166 .globl  bn_GF2m_mul_2x2
167 .type   bn_GF2m_mul_2x2,\@abi-omnipotent
168 .align  16
169 bn_GF2m_mul_2x2:
170         mov     OPENSSL_ia32cap_P(%rip),%rax
171         bt      \$33,%rax
172         jnc     .Lvanilla_mul_2x2
173
174         movq            $a1,%xmm0
175         movq            $b1,%xmm1
176         movq            $a0,%xmm2
177 ___
178 $code.=<<___ if ($win64);
179         movq            40(%rsp),%xmm3
180 ___
181 $code.=<<___ if (!$win64);
182         movq            $b0,%xmm3
183 ___
184 $code.=<<___;
185         movdqa          %xmm0,%xmm4
186         movdqa          %xmm1,%xmm5
187         pclmulqdq       \$0,%xmm1,%xmm0 # a1·b1
188         pxor            %xmm2,%xmm4
189         pxor            %xmm3,%xmm5
190         pclmulqdq       \$0,%xmm3,%xmm2 # a0·b0
191         pclmulqdq       \$0,%xmm5,%xmm4 # (a0+a1)·(b0+b1)
192         xorps           %xmm0,%xmm4
193         xorps           %xmm2,%xmm4     # (a0+a1)·(b0+b1)-a0·b0-a1·b1
194         movdqa          %xmm4,%xmm5
195         pslldq          \$8,%xmm4
196         psrldq          \$8,%xmm5
197         pxor            %xmm4,%xmm2
198         pxor            %xmm5,%xmm0
199         movdqu          %xmm2,0($rp)
200         movdqu          %xmm0,16($rp)
201         ret
202
203 .align  16
204 .Lvanilla_mul_2x2:
205         lea     -8*17(%rsp),%rsp
206 ___
207 $code.=<<___ if ($win64);
208         mov     `8*17+40`(%rsp),$b0
209         mov     %rdi,8*15(%rsp)
210         mov     %rsi,8*16(%rsp)
211 ___
212 $code.=<<___;
213         mov     %r14,8*10(%rsp)
214         mov     %r13,8*11(%rsp)
215         mov     %r12,8*12(%rsp)
216         mov     %rbp,8*13(%rsp)
217         mov     %rbx,8*14(%rsp)
218 .Lbody_mul_2x2:
219         mov     $rp,32(%rsp)            # save the arguments
220         mov     $a1,40(%rsp)
221         mov     $a0,48(%rsp)
222         mov     $b1,56(%rsp)
223         mov     $b0,64(%rsp)
224
225         mov     \$0xf,$mask
226         mov     $a1,$a
227         mov     $b1,$b
228         call    _mul_1x1                # a1·b1
229         mov     $lo,16(%rsp)
230         mov     $hi,24(%rsp)
231
232         mov     48(%rsp),$a
233         mov     64(%rsp),$b
234         call    _mul_1x1                # a0·b0
235         mov     $lo,0(%rsp)
236         mov     $hi,8(%rsp)
237
238         mov     40(%rsp),$a
239         mov     56(%rsp),$b
240         xor     48(%rsp),$a
241         xor     64(%rsp),$b
242         call    _mul_1x1                # (a0+a1)·(b0+b1)
243 ___
244         @r=("%rbx","%rcx","%rdi","%rsi");
245 $code.=<<___;
246         mov     0(%rsp),@r[0]
247         mov     8(%rsp),@r[1]
248         mov     16(%rsp),@r[2]
249         mov     24(%rsp),@r[3]
250         mov     32(%rsp),%rbp
251
252         xor     $hi,$lo
253         xor     @r[1],$hi
254         xor     @r[0],$lo
255         mov     @r[0],0(%rbp)
256         xor     @r[2],$hi
257         mov     @r[3],24(%rbp)
258         xor     @r[3],$lo
259         xor     @r[3],$hi
260         xor     $hi,$lo
261         mov     $hi,16(%rbp)
262         mov     $lo,8(%rbp)
263
264         mov     8*10(%rsp),%r14
265         mov     8*11(%rsp),%r13
266         mov     8*12(%rsp),%r12
267         mov     8*13(%rsp),%rbp
268         mov     8*14(%rsp),%rbx
269 ___
270 $code.=<<___ if ($win64);
271         mov     8*15(%rsp),%rdi
272         mov     8*16(%rsp),%rsi
273 ___
274 $code.=<<___;
275         lea     8*17(%rsp),%rsp
276         ret
277 .Lend_mul_2x2:
278 .size   bn_GF2m_mul_2x2,.-bn_GF2m_mul_2x2
279 .asciz  "GF(2^m) Multiplication for x86_64, CRYPTOGAMS by <appro\@openssl.org>"
280 .align  16
281 ___
282
283 # EXCEPTION_DISPOSITION handler (EXCEPTION_RECORD *rec,ULONG64 frame,
284 #               CONTEXT *context,DISPATCHER_CONTEXT *disp)
285 if ($win64) {
286 $rec="%rcx";
287 $frame="%rdx";
288 $context="%r8";
289 $disp="%r9";
290
291 $code.=<<___;
292 .extern __imp_RtlVirtualUnwind
293
294 .type   se_handler,\@abi-omnipotent
295 .align  16
296 se_handler:
297         push    %rsi
298         push    %rdi
299         push    %rbx
300         push    %rbp
301         push    %r12
302         push    %r13
303         push    %r14
304         push    %r15
305         pushfq
306         sub     \$64,%rsp
307
308         mov     152($context),%rax      # pull context->Rsp
309         mov     248($context),%rbx      # pull context->Rip
310
311         lea     .Lbody_mul_2x2(%rip),%r10
312         cmp     %r10,%rbx               # context->Rip<"prologue" label
313         jb      .Lin_prologue
314
315         mov     8*10(%rax),%r14         # mimic epilogue
316         mov     8*11(%rax),%r13
317         mov     8*12(%rax),%r12
318         mov     8*13(%rax),%rbp
319         mov     8*14(%rax),%rbx
320         mov     8*15(%rax),%rdi
321         mov     8*16(%rax),%rsi
322
323         mov     %rbx,144($context)      # restore context->Rbx
324         mov     %rbp,160($context)      # restore context->Rbp
325         mov     %rsi,168($context)      # restore context->Rsi
326         mov     %rdi,176($context)      # restore context->Rdi
327         mov     %r12,216($context)      # restore context->R12
328         mov     %r13,224($context)      # restore context->R13
329         mov     %r14,232($context)      # restore context->R14
330
331 .Lin_prologue:
332         lea     8*17(%rax),%rax
333         mov     %rax,152($context)      # restore context->Rsp
334
335         mov     40($disp),%rdi          # disp->ContextRecord
336         mov     $context,%rsi           # context
337         mov     \$154,%ecx              # sizeof(CONTEXT)
338         .long   0xa548f3fc              # cld; rep movsq
339
340         mov     $disp,%rsi
341         xor     %rcx,%rcx               # arg1, UNW_FLAG_NHANDLER
342         mov     8(%rsi),%rdx            # arg2, disp->ImageBase
343         mov     0(%rsi),%r8             # arg3, disp->ControlPc
344         mov     16(%rsi),%r9            # arg4, disp->FunctionEntry
345         mov     40(%rsi),%r10           # disp->ContextRecord
346         lea     56(%rsi),%r11           # &disp->HandlerData
347         lea     24(%rsi),%r12           # &disp->EstablisherFrame
348         mov     %r10,32(%rsp)           # arg5
349         mov     %r11,40(%rsp)           # arg6
350         mov     %r12,48(%rsp)           # arg7
351         mov     %rcx,56(%rsp)           # arg8, (NULL)
352         call    *__imp_RtlVirtualUnwind(%rip)
353
354         mov     \$1,%eax                # ExceptionContinueSearch
355         add     \$64,%rsp
356         popfq
357         pop     %r15
358         pop     %r14
359         pop     %r13
360         pop     %r12
361         pop     %rbp
362         pop     %rbx
363         pop     %rdi
364         pop     %rsi
365         ret
366 .size   se_handler,.-se_handler
367
368 .section        .pdata
369 .align  4
370         .rva    _mul_1x1
371         .rva    .Lend_mul_1x1
372         .rva    .LSEH_info_1x1
373
374         .rva    .Lvanilla_mul_2x2
375         .rva    .Lend_mul_2x2
376         .rva    .LSEH_info_2x2
377 .section        .xdata
378 .align  8
379 .LSEH_info_1x1:
380         .byte   0x01,0x07,0x02,0x00
381         .byte   0x07,0x01,0x11,0x00     # sub rsp,128+8
382 .LSEH_info_2x2:
383         .byte   9,0,0,0
384         .rva    se_handler
385 ___
386 }
387
388 $code =~ s/\`([^\`]*)\`/eval($1)/gem;
389 print $code;
390 close STDOUT;