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/*
 * Accelerated CRC32(C) using arm64 CRC, NEON and Crypto Extensions instructions
 *
 * Copyright (C) 2016 Linaro Ltd <ard.biesheuvel@linaro.org>
 *
 * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
 * it under the terms of the GNU General Public License version 2 as
 * published by the Free Software Foundation.
 */
 
/* GPL HEADER START
 *
 * DO NOT ALTER OR REMOVE COPYRIGHT NOTICES OR THIS FILE HEADER.
 *
 * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
 * it under the terms of the GNU General Public License version 2 only,
 * as published by the Free Software Foundation.
 *
 * This program is distributed in the hope that it will be useful, but
 * WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
 * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
 * General Public License version 2 for more details (a copy is included
 * in the LICENSE file that accompanied this code).
 *
 * You should have received a copy of the GNU General Public License
 * version 2 along with this program; If not, see http://www.gnu.org/licenses
 *
 * Please  visit http://www.xyratex.com/contact if you need additional
 * information or have any questions.
 *
 * GPL HEADER END
 */
 
/*
 * Copyright 2012 Xyratex Technology Limited
 *
 * Using hardware provided PCLMULQDQ instruction to accelerate the CRC32
 * calculation.
 * CRC32 polynomial:0x04c11db7(BE)/0xEDB88320(LE)
 * PCLMULQDQ is a new instruction in Intel SSE4.2, the reference can be found
 * at:
 * http://www.intel.com/products/processor/manuals/
 * Intel(R) 64 and IA-32 Architectures Software Developer's Manual
 * Volume 2B: Instruction Set Reference, N-Z
 *
 * Authors:   Gregory Prestas <Gregory_Prestas@us.xyratex.com>
 *          Alexander Boyko <Alexander_Boyko@xyratex.com>
 */
 
#include <linux/linkage.h>
#include <asm/assembler.h>
 
   .section    ".rodata", "a"
   .align        6
   .cpu        generic+crypto+crc
 
.Lcrc32_constants:
   /*
    * [x4*128+32 mod P(x) << 32)]'  << 1   = 0x154442bd4
    * #define CONSTANT_R1  0x154442bd4LL
    *
    * [(x4*128-32 mod P(x) << 32)]' << 1   = 0x1c6e41596
    * #define CONSTANT_R2  0x1c6e41596LL
    */
   .octa        0x00000001c6e415960000000154442bd4
 
   /*
    * [(x128+32 mod P(x) << 32)]'   << 1   = 0x1751997d0
    * #define CONSTANT_R3  0x1751997d0LL
    *
    * [(x128-32 mod P(x) << 32)]'   << 1   = 0x0ccaa009e
    * #define CONSTANT_R4  0x0ccaa009eLL
    */
   .octa        0x00000000ccaa009e00000001751997d0
 
   /*
    * [(x64 mod P(x) << 32)]'       << 1   = 0x163cd6124
    * #define CONSTANT_R5  0x163cd6124LL
    */
   .quad        0x0000000163cd6124
   .quad        0x00000000FFFFFFFF
 
   /*
    * #define CRCPOLY_TRUE_LE_FULL 0x1DB710641LL
    *
    * Barrett Reduction constant (u64`) = u` = (x**64 / P(x))`
    *                                                      = 0x1F7011641LL
    * #define CONSTANT_RU  0x1F7011641LL
    */
   .octa        0x00000001F701164100000001DB710641
 
.Lcrc32c_constants:
   .octa        0x000000009e4addf800000000740eef02
   .octa        0x000000014cd00bd600000000f20c0dfe
   .quad        0x00000000dd45aab8
   .quad        0x00000000FFFFFFFF
   .octa        0x00000000dea713f10000000105ec76f0
 
   vCONSTANT    .req    v0
   dCONSTANT    .req    d0
   qCONSTANT    .req    q0
 
   BUF        .req    x19
   LEN        .req    x20
   CRC        .req    x21
   CONST        .req    x22
 
   vzr        .req    v9
 
   /**
    * Calculate crc32
    * BUF - buffer
    * LEN - sizeof buffer (multiple of 16 bytes), LEN should be > 63
    * CRC - initial crc32
    * return %eax crc32
    * uint crc32_pmull_le(unsigned char const *buffer,
    *                     size_t len, uint crc32)
    */
   .text
ENTRY(crc32_pmull_le)
   adr_l        x3, .Lcrc32_constants
   b        0f
 
ENTRY(crc32c_pmull_le)
   adr_l        x3, .Lcrc32c_constants
 
0:    frame_push    4, 64
 
   mov        BUF, x0
   mov        LEN, x1
   mov        CRC, x2
   mov        CONST, x3
 
   bic        LEN, LEN, #15
   ld1        {v1.16b-v4.16b}, [BUF], #0x40
   movi        vzr.16b, #0
   fmov        dCONSTANT, CRC
   eor        v1.16b, v1.16b, vCONSTANT.16b
   sub        LEN, LEN, #0x40
   cmp        LEN, #0x40
   b.lt        less_64
 
   ldr        qCONSTANT, [CONST]
 
loop_64:        /* 64 bytes Full cache line folding */
   sub        LEN, LEN, #0x40
 
   pmull2        v5.1q, v1.2d, vCONSTANT.2d
   pmull2        v6.1q, v2.2d, vCONSTANT.2d
   pmull2        v7.1q, v3.2d, vCONSTANT.2d
   pmull2        v8.1q, v4.2d, vCONSTANT.2d
 
   pmull        v1.1q, v1.1d, vCONSTANT.1d
   pmull        v2.1q, v2.1d, vCONSTANT.1d
   pmull        v3.1q, v3.1d, vCONSTANT.1d
   pmull        v4.1q, v4.1d, vCONSTANT.1d
 
   eor        v1.16b, v1.16b, v5.16b
   ld1        {v5.16b}, [BUF], #0x10
   eor        v2.16b, v2.16b, v6.16b
   ld1        {v6.16b}, [BUF], #0x10
   eor        v3.16b, v3.16b, v7.16b
   ld1        {v7.16b}, [BUF], #0x10
   eor        v4.16b, v4.16b, v8.16b
   ld1        {v8.16b}, [BUF], #0x10
 
   eor        v1.16b, v1.16b, v5.16b
   eor        v2.16b, v2.16b, v6.16b
   eor        v3.16b, v3.16b, v7.16b
   eor        v4.16b, v4.16b, v8.16b
 
   cmp        LEN, #0x40
   b.lt        less_64
 
   if_will_cond_yield_neon
   stp        q1, q2, [sp, #.Lframe_local_offset]
   stp        q3, q4, [sp, #.Lframe_local_offset + 32]
   do_cond_yield_neon
   ldp        q1, q2, [sp, #.Lframe_local_offset]
   ldp        q3, q4, [sp, #.Lframe_local_offset + 32]
   ldr        qCONSTANT, [CONST]
   movi        vzr.16b, #0
   endif_yield_neon
   b        loop_64
 
less_64:        /* Folding cache line into 128bit */
   ldr        qCONSTANT, [CONST, #16]
 
   pmull2        v5.1q, v1.2d, vCONSTANT.2d
   pmull        v1.1q, v1.1d, vCONSTANT.1d
   eor        v1.16b, v1.16b, v5.16b
   eor        v1.16b, v1.16b, v2.16b
 
   pmull2        v5.1q, v1.2d, vCONSTANT.2d
   pmull        v1.1q, v1.1d, vCONSTANT.1d
   eor        v1.16b, v1.16b, v5.16b
   eor        v1.16b, v1.16b, v3.16b
 
   pmull2        v5.1q, v1.2d, vCONSTANT.2d
   pmull        v1.1q, v1.1d, vCONSTANT.1d
   eor        v1.16b, v1.16b, v5.16b
   eor        v1.16b, v1.16b, v4.16b
 
   cbz        LEN, fold_64
 
loop_16:        /* Folding rest buffer into 128bit */
   subs        LEN, LEN, #0x10
 
   ld1        {v2.16b}, [BUF], #0x10
   pmull2        v5.1q, v1.2d, vCONSTANT.2d
   pmull        v1.1q, v1.1d, vCONSTANT.1d
   eor        v1.16b, v1.16b, v5.16b
   eor        v1.16b, v1.16b, v2.16b
 
   b.ne        loop_16
 
fold_64:
   /* perform the last 64 bit fold, also adds 32 zeroes
    * to the input stream */
   ext        v2.16b, v1.16b, v1.16b, #8
   pmull2        v2.1q, v2.2d, vCONSTANT.2d
   ext        v1.16b, v1.16b, vzr.16b, #8
   eor        v1.16b, v1.16b, v2.16b
 
   /* final 32-bit fold */
   ldr        dCONSTANT, [CONST, #32]
   ldr        d3, [CONST, #40]
 
   ext        v2.16b, v1.16b, vzr.16b, #4
   and        v1.16b, v1.16b, v3.16b
   pmull        v1.1q, v1.1d, vCONSTANT.1d
   eor        v1.16b, v1.16b, v2.16b
 
   /* Finish up with the bit-reversed barrett reduction 64 ==> 32 bits */
   ldr        qCONSTANT, [CONST, #48]
 
   and        v2.16b, v1.16b, v3.16b
   ext        v2.16b, vzr.16b, v2.16b, #8
   pmull2        v2.1q, v2.2d, vCONSTANT.2d
   and        v2.16b, v2.16b, v3.16b
   pmull        v2.1q, v2.1d, vCONSTANT.1d
   eor        v1.16b, v1.16b, v2.16b
   mov        w0, v1.s[1]
 
   frame_pop
   ret
ENDPROC(crc32_pmull_le)
ENDPROC(crc32c_pmull_le)
 
   .macro        __crc32, c
0:    subs        x2, x2, #16
   b.mi        8f
   ldp        x3, x4, [x1], #16
CPU_BE(    rev        x3, x3        )
CPU_BE(    rev        x4, x4        )
   crc32\c\()x    w0, w0, x3
   crc32\c\()x    w0, w0, x4
   b.ne        0b
   ret
 
8:    tbz        x2, #3, 4f
   ldr        x3, [x1], #8
CPU_BE(    rev        x3, x3        )
   crc32\c\()x    w0, w0, x3
4:    tbz        x2, #2, 2f
   ldr        w3, [x1], #4
CPU_BE(    rev        w3, w3        )
   crc32\c\()w    w0, w0, w3
2:    tbz        x2, #1, 1f
   ldrh        w3, [x1], #2
CPU_BE(    rev16        w3, w3        )
   crc32\c\()h    w0, w0, w3
1:    tbz        x2, #0, 0f
   ldrb        w3, [x1]
   crc32\c\()b    w0, w0, w3
0:    ret
   .endm
 
   .align        5
ENTRY(crc32_armv8_le)
   __crc32
ENDPROC(crc32_armv8_le)
 
   .align        5
ENTRY(crc32c_armv8_le)
   __crc32        c
ENDPROC(crc32c_armv8_le)