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/*
 * Accelerated CRC32(C) using ARM 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:
 * https://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>
 
   .text
   .align        6
   .arch        armv8-a
   .arch_extension    crc
   .fpu        crypto-neon-fp-armv8
 
.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
    */
   .quad        0x0000000154442bd4
   .quad        0x00000001c6e41596
 
   /*
    * [(x128+32 mod P(x) << 32)]'   << 1   = 0x1751997d0
    * #define CONSTANT_R3  0x1751997d0LL
    *
    * [(x128-32 mod P(x) << 32)]'   << 1   = 0x0ccaa009e
    * #define CONSTANT_R4  0x0ccaa009eLL
    */
   .quad        0x00000001751997d0
   .quad        0x00000000ccaa009e
 
   /*
    * [(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
    */
   .quad        0x00000001DB710641
   .quad        0x00000001F7011641
 
.Lcrc32c_constants:
   .quad        0x00000000740eef02
   .quad        0x000000009e4addf8
   .quad        0x00000000f20c0dfe
   .quad        0x000000014cd00bd6
   .quad        0x00000000dd45aab8
   .quad        0x00000000FFFFFFFF
   .quad        0x0000000105ec76f0
   .quad        0x00000000dea713f1
 
   dCONSTANTl    .req    d0
   dCONSTANTh    .req    d1
   qCONSTANT    .req    q0
 
   BUF        .req    r0
   LEN        .req    r1
   CRC        .req    r2
 
   qzr        .req    q9
 
   /**
    * 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)
    */
ENTRY(crc32_pmull_le)
   adr        r3, .Lcrc32_constants
   b        0f
 
ENTRY(crc32c_pmull_le)
   adr        r3, .Lcrc32c_constants
 
0:    bic        LEN, LEN, #15
   vld1.8        {q1-q2}, [BUF, :128]!
   vld1.8        {q3-q4}, [BUF, :128]!
   vmov.i8        qzr, #0
   vmov.i8        qCONSTANT, #0
   vmov.32        dCONSTANTl[0], CRC
   veor.8        d2, d2, dCONSTANTl
   sub        LEN, LEN, #0x40
   cmp        LEN, #0x40
   blt        less_64
 
   vld1.64        {qCONSTANT}, [r3]
 
loop_64:        /* 64 bytes Full cache line folding */
   sub        LEN, LEN, #0x40
 
   vmull.p64    q5, d3, dCONSTANTh
   vmull.p64    q6, d5, dCONSTANTh
   vmull.p64    q7, d7, dCONSTANTh
   vmull.p64    q8, d9, dCONSTANTh
 
   vmull.p64    q1, d2, dCONSTANTl
   vmull.p64    q2, d4, dCONSTANTl
   vmull.p64    q3, d6, dCONSTANTl
   vmull.p64    q4, d8, dCONSTANTl
 
   veor.8        q1, q1, q5
   vld1.8        {q5}, [BUF, :128]!
   veor.8        q2, q2, q6
   vld1.8        {q6}, [BUF, :128]!
   veor.8        q3, q3, q7
   vld1.8        {q7}, [BUF, :128]!
   veor.8        q4, q4, q8
   vld1.8        {q8}, [BUF, :128]!
 
   veor.8        q1, q1, q5
   veor.8        q2, q2, q6
   veor.8        q3, q3, q7
   veor.8        q4, q4, q8
 
   cmp        LEN, #0x40
   bge        loop_64
 
less_64:        /* Folding cache line into 128bit */
   vldr        dCONSTANTl, [r3, #16]
   vldr        dCONSTANTh, [r3, #24]
 
   vmull.p64    q5, d3, dCONSTANTh
   vmull.p64    q1, d2, dCONSTANTl
   veor.8        q1, q1, q5
   veor.8        q1, q1, q2
 
   vmull.p64    q5, d3, dCONSTANTh
   vmull.p64    q1, d2, dCONSTANTl
   veor.8        q1, q1, q5
   veor.8        q1, q1, q3
 
   vmull.p64    q5, d3, dCONSTANTh
   vmull.p64    q1, d2, dCONSTANTl
   veor.8        q1, q1, q5
   veor.8        q1, q1, q4
 
   teq        LEN, #0
   beq        fold_64
 
loop_16:        /* Folding rest buffer into 128bit */
   subs        LEN, LEN, #0x10
 
   vld1.8        {q2}, [BUF, :128]!
   vmull.p64    q5, d3, dCONSTANTh
   vmull.p64    q1, d2, dCONSTANTl
   veor.8        q1, q1, q5
   veor.8        q1, q1, q2
 
   bne        loop_16
 
fold_64:
   /* perform the last 64 bit fold, also adds 32 zeroes
    * to the input stream */
   vmull.p64    q2, d2, dCONSTANTh
   vext.8        q1, q1, qzr, #8
   veor.8        q1, q1, q2
 
   /* final 32-bit fold */
   vldr        dCONSTANTl, [r3, #32]
   vldr        d6, [r3, #40]
   vmov.i8        d7, #0
 
   vext.8        q2, q1, qzr, #4
   vand.8        d2, d2, d6
   vmull.p64    q1, d2, dCONSTANTl
   veor.8        q1, q1, q2
 
   /* Finish up with the bit-reversed barrett reduction 64 ==> 32 bits */
   vldr        dCONSTANTl, [r3, #48]
   vldr        dCONSTANTh, [r3, #56]
 
   vand.8        q2, q1, q3
   vext.8        q2, qzr, q2, #8
   vmull.p64    q2, d5, dCONSTANTh
   vand.8        q2, q2, q3
   vmull.p64    q2, d4, dCONSTANTl
   veor.8        q1, q1, q2
   vmov        r0, s5
 
   bx        lr
ENDPROC(crc32_pmull_le)
ENDPROC(crc32c_pmull_le)
 
   .macro        __crc32, c
   subs        ip, r2, #8
   bmi        .Ltail\c
 
   tst        r1, #3
   bne        .Lunaligned\c
 
   teq        ip, #0
.Laligned8\c:
   ldrd        r2, r3, [r1], #8
ARM_BE8(rev        r2, r2        )
ARM_BE8(rev        r3, r3        )
   crc32\c\()w    r0, r0, r2
   crc32\c\()w    r0, r0, r3
   bxeq        lr
   subs        ip, ip, #8
   bpl        .Laligned8\c
 
.Ltail\c:
   tst        ip, #4
   beq        2f
   ldr        r3, [r1], #4
ARM_BE8(rev        r3, r3        )
   crc32\c\()w    r0, r0, r3
 
2:    tst        ip, #2
   beq        1f
   ldrh        r3, [r1], #2
ARM_BE8(rev16        r3, r3        )
   crc32\c\()h    r0, r0, r3
 
1:    tst        ip, #1
   bxeq        lr
   ldrb        r3, [r1]
   crc32\c\()b    r0, r0, r3
   bx        lr
 
.Lunaligned\c:
   tst        r1, #1
   beq        2f
   ldrb        r3, [r1], #1
   subs        r2, r2, #1
   crc32\c\()b    r0, r0, r3
 
   tst        r1, #2
   beq        0f
2:    ldrh        r3, [r1], #2
   subs        r2, r2, #2
ARM_BE8(rev16        r3, r3        )
   crc32\c\()h    r0, r0, r3
 
0:    subs        ip, r2, #8
   bpl        .Laligned8\c
   b        .Ltail\c
   .endm
 
   .align        5
ENTRY(crc32_armv8_le)
   __crc32
ENDPROC(crc32_armv8_le)
 
   .align        5
ENTRY(crc32c_armv8_le)
   __crc32        c
ENDPROC(crc32c_armv8_le)