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#! /usr/bin/env perl
# Copyright 2014-2020 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/.
# ====================================================================
#
# SHA1 for ARMv8.
#
# Performance in cycles per processed byte and improvement coefficient
# over code generated with "default" compiler:
#
#        hardware-assisted    software(*)
# Apple A7    2.31            4.13 (+14%)
# Cortex-A53    2.24            8.03 (+97%)
# Cortex-A57    2.35            7.88 (+74%)
# Denver    2.13            3.97 (+0%)(**)
# X-Gene                8.80 (+200%)
# Mongoose    2.05            6.50 (+160%)
# Kryo        1.88            8.00 (+90%)
#
# (*)    Software results are presented mostly for reference purposes.
# (**)    Keep in mind that Denver relies on binary translation, which
#    optimizes compiler output at run-time.
 
$flavour = shift;
$output  = shift;
 
$0 =~ m/(.*[\/\\])[^\/\\]+$/; $dir=$1;
( $xlate="${dir}arm-xlate.pl" and -f $xlate ) or
( $xlate="${dir}../../perlasm/arm-xlate.pl" and -f $xlate) or
die "can't locate arm-xlate.pl";
 
open OUT,"| \"$^X\" $xlate $flavour $output";
*STDOUT=*OUT;
 
($ctx,$inp,$num)=("x0","x1","x2");
@Xw=map("w$_",(3..17,19));
@Xx=map("x$_",(3..17,19));
@V=($A,$B,$C,$D,$E)=map("w$_",(20..24));
($t0,$t1,$t2,$K)=map("w$_",(25..28));
 
 
sub BODY_00_19 {
my ($i,$a,$b,$c,$d,$e)=@_;
my $j=($i+2)&15;
 
$code.=<<___ if ($i<15 && !($i&1));
   lsr    @Xx[$i+1],@Xx[$i],#32
___
$code.=<<___ if ($i<14 && !($i&1));
   ldr    @Xx[$i+2],[$inp,#`($i+2)*4-64`]
___
$code.=<<___ if ($i<14 && ($i&1));
#ifdef    __ARMEB__
   ror    @Xx[$i+1],@Xx[$i+1],#32
#else
   rev32    @Xx[$i+1],@Xx[$i+1]
#endif
___
$code.=<<___ if ($i<14);
   bic    $t0,$d,$b
   and    $t1,$c,$b
   ror    $t2,$a,#27
   add    $d,$d,$K        // future e+=K
   orr    $t0,$t0,$t1
   add    $e,$e,$t2        // e+=rot(a,5)
   ror    $b,$b,#2
   add    $d,$d,@Xw[($i+1)&15]    // future e+=X[i]
   add    $e,$e,$t0        // e+=F(b,c,d)
___
$code.=<<___ if ($i==19);
   movz    $K,#0xeba1
   movk    $K,#0x6ed9,lsl#16
___
$code.=<<___ if ($i>=14);
    eor    @Xw[$j],@Xw[$j],@Xw[($j+2)&15]
   bic    $t0,$d,$b
   and    $t1,$c,$b
   ror    $t2,$a,#27
    eor    @Xw[$j],@Xw[$j],@Xw[($j+8)&15]
   add    $d,$d,$K        // future e+=K
   orr    $t0,$t0,$t1
   add    $e,$e,$t2        // e+=rot(a,5)
    eor    @Xw[$j],@Xw[$j],@Xw[($j+13)&15]
   ror    $b,$b,#2
   add    $d,$d,@Xw[($i+1)&15]    // future e+=X[i]
   add    $e,$e,$t0        // e+=F(b,c,d)
    ror    @Xw[$j],@Xw[$j],#31
___
}
 
sub BODY_40_59 {
my ($i,$a,$b,$c,$d,$e)=@_;
my $j=($i+2)&15;
 
$code.=<<___ if ($i==59);
   movz    $K,#0xc1d6
   movk    $K,#0xca62,lsl#16
___
$code.=<<___;
   orr    $t0,$b,$c
   and    $t1,$b,$c
    eor    @Xw[$j],@Xw[$j],@Xw[($j+2)&15]
   ror    $t2,$a,#27
   and    $t0,$t0,$d
   add    $d,$d,$K        // future e+=K
    eor    @Xw[$j],@Xw[$j],@Xw[($j+8)&15]
   add    $e,$e,$t2        // e+=rot(a,5)
   orr    $t0,$t0,$t1
   ror    $b,$b,#2
    eor    @Xw[$j],@Xw[$j],@Xw[($j+13)&15]
   add    $d,$d,@Xw[($i+1)&15]    // future e+=X[i]
   add    $e,$e,$t0        // e+=F(b,c,d)
    ror    @Xw[$j],@Xw[$j],#31
___
}
 
sub BODY_20_39 {
my ($i,$a,$b,$c,$d,$e)=@_;
my $j=($i+2)&15;
 
$code.=<<___ if ($i==39);
   movz    $K,#0xbcdc
   movk    $K,#0x8f1b,lsl#16
___
$code.=<<___ if ($i<78);
    eor    @Xw[$j],@Xw[$j],@Xw[($j+2)&15]
   eor    $t0,$d,$b
   ror    $t2,$a,#27
   add    $d,$d,$K        // future e+=K
    eor    @Xw[$j],@Xw[$j],@Xw[($j+8)&15]
   eor    $t0,$t0,$c
   add    $e,$e,$t2        // e+=rot(a,5)
   ror    $b,$b,#2
    eor    @Xw[$j],@Xw[$j],@Xw[($j+13)&15]
   add    $d,$d,@Xw[($i+1)&15]    // future e+=X[i]
   add    $e,$e,$t0        // e+=F(b,c,d)
    ror    @Xw[$j],@Xw[$j],#31
___
$code.=<<___ if ($i==78);
   ldp    @Xw[1],@Xw[2],[$ctx]
   eor    $t0,$d,$b
   ror    $t2,$a,#27
   add    $d,$d,$K        // future e+=K
   eor    $t0,$t0,$c
   add    $e,$e,$t2        // e+=rot(a,5)
   ror    $b,$b,#2
   add    $d,$d,@Xw[($i+1)&15]    // future e+=X[i]
   add    $e,$e,$t0        // e+=F(b,c,d)
___
$code.=<<___ if ($i==79);
   ldp    @Xw[3],@Xw[4],[$ctx,#8]
   eor    $t0,$d,$b
   ror    $t2,$a,#27
   eor    $t0,$t0,$c
   add    $e,$e,$t2        // e+=rot(a,5)
   ror    $b,$b,#2
   ldr    @Xw[5],[$ctx,#16]
   add    $e,$e,$t0        // e+=F(b,c,d)
___
}
 
$code.=<<___;
#include "arm_arch.h"
 
.text
 
.extern    OPENSSL_armcap_P
.hidden OPENSSL_armcap_P
.globl    sha1_block_data_order
.type    sha1_block_data_order,%function
.align    6
sha1_block_data_order:
#ifdef    __ILP32__
   ldrsw    x16,.LOPENSSL_armcap_P
#else
   ldr    x16,.LOPENSSL_armcap_P
#endif
   adr    x17,.LOPENSSL_armcap_P
   add    x16,x16,x17
   ldr    w16,[x16]
   tst    w16,#ARMV8_SHA1
   b.ne    .Lv8_entry
 
   stp    x29,x30,[sp,#-96]!
   add    x29,sp,#0
   stp    x19,x20,[sp,#16]
   stp    x21,x22,[sp,#32]
   stp    x23,x24,[sp,#48]
   stp    x25,x26,[sp,#64]
   stp    x27,x28,[sp,#80]
 
   ldp    $A,$B,[$ctx]
   ldp    $C,$D,[$ctx,#8]
   ldr    $E,[$ctx,#16]
 
.Loop:
   ldr    @Xx[0],[$inp],#64
   movz    $K,#0x7999
   sub    $num,$num,#1
   movk    $K,#0x5a82,lsl#16
#ifdef    __ARMEB__
   ror    $Xx[0],@Xx[0],#32
#else
   rev32    @Xx[0],@Xx[0]
#endif
   add    $E,$E,$K        // warm it up
   add    $E,$E,@Xw[0]
___
for($i=0;$i<20;$i++)    { &BODY_00_19($i,@V); unshift(@V,pop(@V)); }
for(;$i<40;$i++)    { &BODY_20_39($i,@V); unshift(@V,pop(@V)); }
for(;$i<60;$i++)    { &BODY_40_59($i,@V); unshift(@V,pop(@V)); }
for(;$i<80;$i++)    { &BODY_20_39($i,@V); unshift(@V,pop(@V)); }
$code.=<<___;
   add    $B,$B,@Xw[2]
   add    $C,$C,@Xw[3]
   add    $A,$A,@Xw[1]
   add    $D,$D,@Xw[4]
   add    $E,$E,@Xw[5]
   stp    $A,$B,[$ctx]
   stp    $C,$D,[$ctx,#8]
   str    $E,[$ctx,#16]
   cbnz    $num,.Loop
 
   ldp    x19,x20,[sp,#16]
   ldp    x21,x22,[sp,#32]
   ldp    x23,x24,[sp,#48]
   ldp    x25,x26,[sp,#64]
   ldp    x27,x28,[sp,#80]
   ldr    x29,[sp],#96
   ret
.size    sha1_block_data_order,.-sha1_block_data_order
___
{{{
my ($ABCD,$E,$E0,$E1)=map("v$_.16b",(0..3));
my @MSG=map("v$_.16b",(4..7));
my @Kxx=map("v$_.4s",(16..19));
my ($W0,$W1)=("v20.4s","v21.4s");
my $ABCD_SAVE="v22.16b";
 
$code.=<<___;
.type    sha1_block_armv8,%function
.align    6
sha1_block_armv8:
.Lv8_entry:
   stp    x29,x30,[sp,#-16]!
   add    x29,sp,#0
 
   adr    x4,.Lconst
   eor    $E,$E,$E
   ld1.32    {$ABCD},[$ctx],#16
   ld1.32    {$E}[0],[$ctx]
   sub    $ctx,$ctx,#16
   ld1.32    {@Kxx[0]-@Kxx[3]},[x4]
 
.Loop_hw:
   ld1    {@MSG[0]-@MSG[3]},[$inp],#64
   sub    $num,$num,#1
   rev32    @MSG[0],@MSG[0]
   rev32    @MSG[1],@MSG[1]
 
   add.i32    $W0,@Kxx[0],@MSG[0]
   rev32    @MSG[2],@MSG[2]
   orr    $ABCD_SAVE,$ABCD,$ABCD    // offload
 
   add.i32    $W1,@Kxx[0],@MSG[1]
   rev32    @MSG[3],@MSG[3]
   sha1h    $E1,$ABCD
   sha1c    $ABCD,$E,$W0        // 0
   add.i32    $W0,@Kxx[$j],@MSG[2]
   sha1su0    @MSG[0],@MSG[1],@MSG[2]
___
for ($j=0,$i=1;$i<20-3;$i++) {
my $f=("c","p","m","p")[$i/5];
$code.=<<___;
   sha1h    $E0,$ABCD        // $i
   sha1$f    $ABCD,$E1,$W1
   add.i32    $W1,@Kxx[$j],@MSG[3]
   sha1su1    @MSG[0],@MSG[3]
___
$code.=<<___ if ($i<20-4);
   sha1su0    @MSG[1],@MSG[2],@MSG[3]
___
   ($E0,$E1)=($E1,$E0);        ($W0,$W1)=($W1,$W0);
   push(@MSG,shift(@MSG));        $j++ if ((($i+3)%5)==0);
}
$code.=<<___;
   sha1h    $E0,$ABCD        // $i
   sha1p    $ABCD,$E1,$W1
   add.i32    $W1,@Kxx[$j],@MSG[3]
 
   sha1h    $E1,$ABCD        // 18
   sha1p    $ABCD,$E0,$W0
 
   sha1h    $E0,$ABCD        // 19
   sha1p    $ABCD,$E1,$W1
 
   add.i32    $E,$E,$E0
   add.i32    $ABCD,$ABCD,$ABCD_SAVE
 
   cbnz    $num,.Loop_hw
 
   st1.32    {$ABCD},[$ctx],#16
   st1.32    {$E}[0],[$ctx]
 
   ldr    x29,[sp],#16
   ret
.size    sha1_block_armv8,.-sha1_block_armv8
.align    6
.Lconst:
.long    0x5a827999,0x5a827999,0x5a827999,0x5a827999    //K_00_19
.long    0x6ed9eba1,0x6ed9eba1,0x6ed9eba1,0x6ed9eba1    //K_20_39
.long    0x8f1bbcdc,0x8f1bbcdc,0x8f1bbcdc,0x8f1bbcdc    //K_40_59
.long    0xca62c1d6,0xca62c1d6,0xca62c1d6,0xca62c1d6    //K_60_79
.LOPENSSL_armcap_P:
#ifdef    __ILP32__
.long    OPENSSL_armcap_P-.
#else
.quad    OPENSSL_armcap_P-.
#endif
.asciz    "SHA1 block transform for ARMv8, CRYPTOGAMS by <appro\@openssl.org>"
.align    2
___
}}}
 
{   my    %opcode = (
   "sha1c"        => 0x5e000000,    "sha1p"        => 0x5e001000,
   "sha1m"        => 0x5e002000,    "sha1su0"    => 0x5e003000,
   "sha1h"        => 0x5e280800,    "sha1su1"    => 0x5e281800    );
 
    sub unsha1 {
   my ($mnemonic,$arg)=@_;
 
   $arg =~ m/[qv]([0-9]+)[^,]*,\s*[qv]([0-9]+)[^,]*(?:,\s*[qv]([0-9]+))?/o
   &&
   sprintf ".inst\t0x%08x\t//%s %s",
           $opcode{$mnemonic}|$1|($2<<5)|($3<<16),
           $mnemonic,$arg;
    }
}
 
foreach(split("\n",$code)) {
 
   s/\`([^\`]*)\`/eval($1)/geo;
 
   s/\b(sha1\w+)\s+([qv].*)/unsha1($1,$2)/geo;
 
   s/\.\w?32\b//o        and s/\.16b/\.4s/go;
   m/(ld|st)1[^\[]+\[0\]/o    and s/\.4s/\.s/go;
 
   print $_,"\n";
}
 
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