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//
// Accelerated CRC-T10DIF using ARM NEON and Crypto Extensions instructions
//
// Copyright (C) 2016 Linaro Ltd <ard.biesheuvel@linaro.org>
// Copyright (C) 2019 Google LLC <ebiggers@google.com>
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// 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.
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// Derived from the x86 version:
//
// Implement fast CRC-T10DIF computation with SSE and PCLMULQDQ instructions
//
// Copyright (c) 2013, Intel Corporation
//
// Authors:
//     Erdinc Ozturk <erdinc.ozturk@intel.com>
//     Vinodh Gopal <vinodh.gopal@intel.com>
//     James Guilford <james.guilford@intel.com>
//     Tim Chen <tim.c.chen@linux.intel.com>
//
// This software is available to you under a choice of one of two
// licenses.  You may choose to be licensed under the terms of the GNU
// General Public License (GPL) Version 2, available from the file
// COPYING in the main directory of this source tree, or the
// OpenIB.org BSD license below:
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// * Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
//   notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
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// EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO,
// PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR
// PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF
// LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT (INCLUDING
// NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE OF THIS
// SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
//
//       Reference paper titled "Fast CRC Computation for Generic
//    Polynomials Using PCLMULQDQ Instruction"
//       URL: http://www.intel.com/content/dam/www/public/us/en/documents
//  /white-papers/fast-crc-computation-generic-polynomials-pclmulqdq-paper.pdf
//
 
#include <linux/linkage.h>
#include <asm/assembler.h>
 
#ifdef CONFIG_CPU_ENDIAN_BE8
#define CPU_LE(code...)
#else
#define CPU_LE(code...)        code
#endif
 
   .text
   .arch        armv8-a
   .fpu        crypto-neon-fp-armv8
 
   init_crc    .req    r0
   buf        .req    r1
   len        .req    r2
 
   fold_consts_ptr    .req    ip
 
   q0l        .req    d0
   q0h        .req    d1
   q1l        .req    d2
   q1h        .req    d3
   q2l        .req    d4
   q2h        .req    d5
   q3l        .req    d6
   q3h        .req    d7
   q4l        .req    d8
   q4h        .req    d9
   q5l        .req    d10
   q5h        .req    d11
   q6l        .req    d12
   q6h        .req    d13
   q7l        .req    d14
   q7h        .req    d15
   q8l        .req    d16
   q8h        .req    d17
   q9l        .req    d18
   q9h        .req    d19
   q10l        .req    d20
   q10h        .req    d21
   q11l        .req    d22
   q11h        .req    d23
   q12l        .req    d24
   q12h        .req    d25
 
   FOLD_CONSTS    .req    q10
   FOLD_CONST_L    .req    q10l
   FOLD_CONST_H    .req    q10h
 
   // Fold reg1, reg2 into the next 32 data bytes, storing the result back
   // into reg1, reg2.
   .macro        fold_32_bytes, reg1, reg2
   vld1.64        {q11-q12}, [buf]!
 
   vmull.p64    q8, \reg1\()h, FOLD_CONST_H
   vmull.p64    \reg1, \reg1\()l, FOLD_CONST_L
   vmull.p64    q9, \reg2\()h, FOLD_CONST_H
   vmull.p64    \reg2, \reg2\()l, FOLD_CONST_L
 
CPU_LE(    vrev64.8    q11, q11    )
CPU_LE(    vrev64.8    q12, q12    )
   vswp        q11l, q11h
   vswp        q12l, q12h
 
   veor.8        \reg1, \reg1, q8
   veor.8        \reg2, \reg2, q9
   veor.8        \reg1, \reg1, q11
   veor.8        \reg2, \reg2, q12
   .endm
 
   // Fold src_reg into dst_reg, optionally loading the next fold constants
   .macro        fold_16_bytes, src_reg, dst_reg, load_next_consts
   vmull.p64    q8, \src_reg\()l, FOLD_CONST_L
   vmull.p64    \src_reg, \src_reg\()h, FOLD_CONST_H
   .ifnb        \load_next_consts
   vld1.64        {FOLD_CONSTS}, [fold_consts_ptr, :128]!
   .endif
   veor.8        \dst_reg, \dst_reg, q8
   veor.8        \dst_reg, \dst_reg, \src_reg
   .endm
 
   .macro        __adrl, out, sym
   movw        \out, #:lower16:\sym
   movt        \out, #:upper16:\sym
   .endm
 
//
// u16 crc_t10dif_pmull(u16 init_crc, const u8 *buf, size_t len);
//
// Assumes len >= 16.
//
ENTRY(crc_t10dif_pmull)
 
   // For sizes less than 256 bytes, we can't fold 128 bytes at a time.
   cmp        len, #256
   blt        .Lless_than_256_bytes
 
   __adrl        fold_consts_ptr, .Lfold_across_128_bytes_consts
 
   // Load the first 128 data bytes.  Byte swapping is necessary to make
   // the bit order match the polynomial coefficient order.
   vld1.64        {q0-q1}, [buf]!
   vld1.64        {q2-q3}, [buf]!
   vld1.64        {q4-q5}, [buf]!
   vld1.64        {q6-q7}, [buf]!
CPU_LE(    vrev64.8    q0, q0    )
CPU_LE(    vrev64.8    q1, q1    )
CPU_LE(    vrev64.8    q2, q2    )
CPU_LE(    vrev64.8    q3, q3    )
CPU_LE(    vrev64.8    q4, q4    )
CPU_LE(    vrev64.8    q5, q5    )
CPU_LE(    vrev64.8    q6, q6    )
CPU_LE(    vrev64.8    q7, q7    )
   vswp        q0l, q0h
   vswp        q1l, q1h
   vswp        q2l, q2h
   vswp        q3l, q3h
   vswp        q4l, q4h
   vswp        q5l, q5h
   vswp        q6l, q6h
   vswp        q7l, q7h
 
   // XOR the first 16 data *bits* with the initial CRC value.
   vmov.i8        q8h, #0
   vmov.u16    q8h[3], init_crc
   veor        q0h, q0h, q8h
 
   // Load the constants for folding across 128 bytes.
   vld1.64        {FOLD_CONSTS}, [fold_consts_ptr, :128]!
 
   // Subtract 128 for the 128 data bytes just consumed.  Subtract another
   // 128 to simplify the termination condition of the following loop.
   sub        len, len, #256
 
   // While >= 128 data bytes remain (not counting q0-q7), fold the 128
   // bytes q0-q7 into them, storing the result back into q0-q7.
.Lfold_128_bytes_loop:
   fold_32_bytes    q0, q1
   fold_32_bytes    q2, q3
   fold_32_bytes    q4, q5
   fold_32_bytes    q6, q7
   subs        len, len, #128
   bge        .Lfold_128_bytes_loop
 
   // Now fold the 112 bytes in q0-q6 into the 16 bytes in q7.
 
   // Fold across 64 bytes.
   vld1.64        {FOLD_CONSTS}, [fold_consts_ptr, :128]!
   fold_16_bytes    q0, q4
   fold_16_bytes    q1, q5
   fold_16_bytes    q2, q6
   fold_16_bytes    q3, q7, 1
   // Fold across 32 bytes.
   fold_16_bytes    q4, q6
   fold_16_bytes    q5, q7, 1
   // Fold across 16 bytes.
   fold_16_bytes    q6, q7
 
   // Add 128 to get the correct number of data bytes remaining in 0...127
   // (not counting q7), following the previous extra subtraction by 128.
   // Then subtract 16 to simplify the termination condition of the
   // following loop.
   adds        len, len, #(128-16)
 
   // While >= 16 data bytes remain (not counting q7), fold the 16 bytes q7
   // into them, storing the result back into q7.
   blt        .Lfold_16_bytes_loop_done
.Lfold_16_bytes_loop:
   vmull.p64    q8, q7l, FOLD_CONST_L
   vmull.p64    q7, q7h, FOLD_CONST_H
   veor.8        q7, q7, q8
   vld1.64        {q0}, [buf]!
CPU_LE(    vrev64.8    q0, q0    )
   vswp        q0l, q0h
   veor.8        q7, q7, q0
   subs        len, len, #16
   bge        .Lfold_16_bytes_loop
 
.Lfold_16_bytes_loop_done:
   // Add 16 to get the correct number of data bytes remaining in 0...15
   // (not counting q7), following the previous extra subtraction by 16.
   adds        len, len, #16
   beq        .Lreduce_final_16_bytes
 
.Lhandle_partial_segment:
   // Reduce the last '16 + len' bytes where 1 <= len <= 15 and the first
   // 16 bytes are in q7 and the rest are the remaining data in 'buf'.  To
   // do this without needing a fold constant for each possible 'len',
   // redivide the bytes into a first chunk of 'len' bytes and a second
   // chunk of 16 bytes, then fold the first chunk into the second.
 
   // q0 = last 16 original data bytes
   add        buf, buf, len
   sub        buf, buf, #16
   vld1.64        {q0}, [buf]
CPU_LE(    vrev64.8    q0, q0    )
   vswp        q0l, q0h
 
   // q1 = high order part of second chunk: q7 left-shifted by 'len' bytes.
   __adrl        r3, .Lbyteshift_table + 16
   sub        r3, r3, len
   vld1.8        {q2}, [r3]
   vtbl.8        q1l, {q7l-q7h}, q2l
   vtbl.8        q1h, {q7l-q7h}, q2h
 
   // q3 = first chunk: q7 right-shifted by '16-len' bytes.
   vmov.i8        q3, #0x80
   veor.8        q2, q2, q3
   vtbl.8        q3l, {q7l-q7h}, q2l
   vtbl.8        q3h, {q7l-q7h}, q2h
 
   // Convert to 8-bit masks: 'len' 0x00 bytes, then '16-len' 0xff bytes.
   vshr.s8        q2, q2, #7
 
   // q2 = second chunk: 'len' bytes from q0 (low-order bytes),
   // then '16-len' bytes from q1 (high-order bytes).
   vbsl.8        q2, q1, q0
 
   // Fold the first chunk into the second chunk, storing the result in q7.
   vmull.p64    q0, q3l, FOLD_CONST_L
   vmull.p64    q7, q3h, FOLD_CONST_H
   veor.8        q7, q7, q0
   veor.8        q7, q7, q2
 
.Lreduce_final_16_bytes:
   // Reduce the 128-bit value M(x), stored in q7, to the final 16-bit CRC.
 
   // Load 'x^48 * (x^48 mod G(x))' and 'x^48 * (x^80 mod G(x))'.
   vld1.64        {FOLD_CONSTS}, [fold_consts_ptr, :128]!
 
   // Fold the high 64 bits into the low 64 bits, while also multiplying by
   // x^64.  This produces a 128-bit value congruent to x^64 * M(x) and
   // whose low 48 bits are 0.
   vmull.p64    q0, q7h, FOLD_CONST_H    // high bits * x^48 * (x^80 mod G(x))
   veor.8        q0h, q0h, q7l        // + low bits * x^64
 
   // Fold the high 32 bits into the low 96 bits.  This produces a 96-bit
   // value congruent to x^64 * M(x) and whose low 48 bits are 0.
   vmov.i8        q1, #0
   vmov        s4, s3            // extract high 32 bits
   vmov        s3, s5            // zero high 32 bits
   vmull.p64    q1, q1l, FOLD_CONST_L    // high 32 bits * x^48 * (x^48 mod G(x))
   veor.8        q0, q0, q1        // + low bits
 
   // Load G(x) and floor(x^48 / G(x)).
   vld1.64        {FOLD_CONSTS}, [fold_consts_ptr, :128]
 
   // Use Barrett reduction to compute the final CRC value.
   vmull.p64    q1, q0h, FOLD_CONST_H    // high 32 bits * floor(x^48 / G(x))
   vshr.u64    q1l, q1l, #32        // /= x^32
   vmull.p64    q1, q1l, FOLD_CONST_L    // *= G(x)
   vshr.u64    q0l, q0l, #48
   veor.8        q0l, q0l, q1l        // + low 16 nonzero bits
   // Final CRC value (x^16 * M(x)) mod G(x) is in low 16 bits of q0.
 
   vmov.u16    r0, q0l[0]
   bx        lr
 
.Lless_than_256_bytes:
   // Checksumming a buffer of length 16...255 bytes
 
   __adrl        fold_consts_ptr, .Lfold_across_16_bytes_consts
 
   // Load the first 16 data bytes.
   vld1.64        {q7}, [buf]!
CPU_LE(    vrev64.8    q7, q7    )
   vswp        q7l, q7h
 
   // XOR the first 16 data *bits* with the initial CRC value.
   vmov.i8        q0h, #0
   vmov.u16    q0h[3], init_crc
   veor.8        q7h, q7h, q0h
 
   // Load the fold-across-16-bytes constants.
   vld1.64        {FOLD_CONSTS}, [fold_consts_ptr, :128]!
 
   cmp        len, #16
   beq        .Lreduce_final_16_bytes        // len == 16
   subs        len, len, #32
   addlt        len, len, #16
   blt        .Lhandle_partial_segment    // 17 <= len <= 31
   b        .Lfold_16_bytes_loop        // 32 <= len <= 255
ENDPROC(crc_t10dif_pmull)
 
   .section    ".rodata", "a"
   .align        4
 
// Fold constants precomputed from the polynomial 0x18bb7
// G(x) = x^16 + x^15 + x^11 + x^9 + x^8 + x^7 + x^5 + x^4 + x^2 + x^1 + x^0
.Lfold_across_128_bytes_consts:
   .quad        0x0000000000006123    // x^(8*128)    mod G(x)
   .quad        0x0000000000002295    // x^(8*128+64)    mod G(x)
// .Lfold_across_64_bytes_consts:
   .quad        0x0000000000001069    // x^(4*128)    mod G(x)
   .quad        0x000000000000dd31    // x^(4*128+64)    mod G(x)
// .Lfold_across_32_bytes_consts:
   .quad        0x000000000000857d    // x^(2*128)    mod G(x)
   .quad        0x0000000000007acc    // x^(2*128+64)    mod G(x)
.Lfold_across_16_bytes_consts:
   .quad        0x000000000000a010    // x^(1*128)    mod G(x)
   .quad        0x0000000000001faa    // x^(1*128+64)    mod G(x)
// .Lfinal_fold_consts:
   .quad        0x1368000000000000    // x^48 * (x^48 mod G(x))
   .quad        0x2d56000000000000    // x^48 * (x^80 mod G(x))
// .Lbarrett_reduction_consts:
   .quad        0x0000000000018bb7    // G(x)
   .quad        0x00000001f65a57f8    // floor(x^48 / G(x))
 
// For 1 <= len <= 15, the 16-byte vector beginning at &byteshift_table[16 -
// len] is the index vector to shift left by 'len' bytes, and is also {0x80,
// ..., 0x80} XOR the index vector to shift right by '16 - len' bytes.
.Lbyteshift_table:
   .byte         0x0, 0x81, 0x82, 0x83, 0x84, 0x85, 0x86, 0x87
   .byte        0x88, 0x89, 0x8a, 0x8b, 0x8c, 0x8d, 0x8e, 0x8f
   .byte         0x0,  0x1,  0x2,  0x3,  0x4,  0x5,  0x6,  0x7
   .byte         0x8,  0x9,  0xa,  0xb,  0xc,  0xd,  0xe , 0x0