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#! /usr/bin/env perl
# Copyright 2016-2020 The OpenSSL Project Authors. All Rights Reserved.
#
# Licensed under the OpenSSL license (the "License").  You may not use
# this file except in compliance with the License.  You can obtain a copy
# in the file LICENSE in the source distribution or at
# https://www.openssl.org/source/license.html
 
#
# ====================================================================
# Written by Andy Polyakov <appro@openssl.org> for the OpenSSL
# project. The module is, however, dual licensed under OpenSSL and
# CRYPTOGAMS licenses depending on where you obtain it. For further
# details see http://www.openssl.org/~appro/cryptogams/.
# ====================================================================
#
# This module implements Poly1305 hash for s390x.
#
# June 2015
#
# ~6.6/2.3 cpb on z10/z196+, >2x improvement over compiler-generated
# code. For older compiler improvement coefficient is >3x, because
# then base 2^64 and base 2^32 implementations are compared.
#
# On side note, z13 enables vector base 2^26 implementation...
 
$flavour = shift;
 
if ($flavour =~ /3[12]/) {
   $SIZE_T=4;
   $g="";
} else {
   $SIZE_T=8;
   $g="g";
}
 
while (($output=shift) && ($output!~/\w[\w\-]*\.\w+$/)) {}
open STDOUT,">$output";
 
$sp="%r15";
 
my ($ctx,$inp,$len,$padbit) = map("%r$_",(2..5));
 
$code.=<<___;
.text
 
.globl    poly1305_init
.type    poly1305_init,\@function
.align    16
poly1305_init:
   lghi    %r0,0
   lghi    %r1,-1
   stg    %r0,0($ctx)        # zero hash value
   stg    %r0,8($ctx)
   stg    %r0,16($ctx)
 
   cl${g}r    $inp,%r0
   je    .Lno_key
 
   lrvg    %r4,0($inp)        # load little-endian key
   lrvg    %r5,8($inp)
 
   nihl    %r1,0xffc0        # 0xffffffc0ffffffff
   srlg    %r0,%r1,4        # 0x0ffffffc0fffffff
   srlg    %r1,%r1,4
   nill    %r1,0xfffc        # 0x0ffffffc0ffffffc
 
   ngr    %r4,%r0
   ngr    %r5,%r1
 
   stg    %r4,32($ctx)
   stg    %r5,40($ctx)
 
.Lno_key:
   lghi    %r2,0
   br    %r14
.size    poly1305_init,.-poly1305_init
___
{
my ($d0hi,$d0lo,$d1hi,$d1lo,$t0,$h0,$t1,$h1,$h2) = map("%r$_",(6..14));
my ($r0,$r1,$s1) = map("%r$_",(0..2));
 
$code.=<<___;
.globl    poly1305_blocks
.type    poly1305_blocks,\@function
.align    16
poly1305_blocks:
   srl${g}    $len,4            # fixed-up in 64-bit build
   lghi    %r0,0
   cl${g}r    $len,%r0
   je    .Lno_data
 
   stm${g}    %r6,%r14,`6*$SIZE_T`($sp)
 
   llgfr   $padbit,$padbit        # clear upper half, much needed with
                   # non-64-bit ABI
   lg    $r0,32($ctx)        # load key
   lg    $r1,40($ctx)
 
   lg    $h0,0($ctx)        # load hash value
   lg    $h1,8($ctx)
   lg    $h2,16($ctx)
 
   st$g    $ctx,`2*$SIZE_T`($sp)    # off-load $ctx
   srlg    $s1,$r1,2
   algr    $s1,$r1            # s1 = r1 + r1>>2
   j    .Loop
 
.align    16
.Loop:
   lrvg    $d0lo,0($inp)        # load little-endian input
   lrvg    $d1lo,8($inp)
   la    $inp,16($inp)
 
   algr    $d0lo,$h0        # accumulate input
   alcgr    $d1lo,$h1
 
   lgr    $h0,$d0lo
   mlgr    $d0hi,$r0        # h0*r0      -> $d0hi:$d0lo
   lgr    $h1,$d1lo
   mlgr    $d1hi,$s1        # h1*5*r1 -> $d1hi:$d1lo
 
   mlgr    $t0,$r1            # h0*r1   -> $t0:$h0
   mlgr    $t1,$r0            # h1*r0   -> $t1:$h1
   alcgr    $h2,$padbit
 
   algr    $d0lo,$d1lo
   lgr    $d1lo,$h2
   alcgr    $d0hi,$d1hi
   lghi    $d1hi,0
 
   algr    $h1,$h0
   alcgr    $t1,$t0
 
   msgr    $d1lo,$s1        # h2*s1
   msgr    $h2,$r0            # h2*r0
 
   algr    $h1,$d1lo
   alcgr    $t1,$d1hi        # $d1hi is zero
 
   algr    $h1,$d0hi
   alcgr    $h2,$t1
 
   lghi    $h0,-4            # final reduction step
   ngr    $h0,$h2
   srlg    $t0,$h2,2
   algr    $h0,$t0
   lghi    $t1,3
   ngr    $h2,$t1
 
   algr    $h0,$d0lo
   alcgr    $h1,$d1hi        # $d1hi is still zero
   alcgr    $h2,$d1hi        # $d1hi is still zero
 
   brct$g    $len,.Loop
 
   l$g    $ctx,`2*$SIZE_T`($sp)    # restore $ctx
 
   stg    $h0,0($ctx)        # store hash value
   stg    $h1,8($ctx)
   stg    $h2,16($ctx)
 
   lm${g}    %r6,%r14,`6*$SIZE_T`($sp)
.Lno_data:
   br    %r14
.size    poly1305_blocks,.-poly1305_blocks
___
}
{
my ($mac,$nonce)=($inp,$len);
my ($h0,$h1,$h2,$d0,$d1)=map("%r$_",(5..9));
 
$code.=<<___;
.globl    poly1305_emit
.type    poly1305_emit,\@function
.align    16
poly1305_emit:
   stm${g}    %r6,%r9,`6*$SIZE_T`($sp)
 
   lg    $h0,0($ctx)
   lg    $h1,8($ctx)
   lg    $h2,16($ctx)
 
   lghi    %r0,5
   lghi    %r1,0
   lgr    $d0,$h0
   lgr    $d1,$h1
 
   algr    $h0,%r0            # compare to modulus
   alcgr    $h1,%r1
   alcgr    $h2,%r1
 
   srlg    $h2,$h2,2        # did it borrow/carry?
   slgr    %r1,$h2            # 0-$h2>>2
   lg    $h2,0($nonce)        # load nonce
   lghi    %r0,-1
   lg    $ctx,8($nonce)
   xgr    %r0,%r1            # ~%r1
 
   ngr    $h0,%r1
   ngr    $d0,%r0
   ngr    $h1,%r1
   ngr    $d1,%r0
   ogr    $h0,$d0
   rllg    $d0,$h2,32        # flip nonce words
   ogr    $h1,$d1
   rllg    $d1,$ctx,32
 
   algr    $h0,$d0            # accumulate nonce
   alcgr    $h1,$d1
 
   strvg    $h0,0($mac)        # write little-endian result
   strvg    $h1,8($mac)
 
   lm${g}    %r6,%r9,`6*$SIZE_T`($sp)
   br    %r14
.size    poly1305_emit,.-poly1305_emit
 
.string    "Poly1305 for s390x, CRYPTOGAMS by <appro\@openssl.org>"
___
}
 
$code =~ s/\`([^\`]*)\`/eval $1/gem;
$code =~ s/\b(srlg\s+)(%r[0-9]+\s*,)\s*([0-9]+)/$1$2$2$3/gm;
 
print $code;
close STDOUT or die "error closing STDOUT: $!";