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#! /usr/bin/env perl
# Copyright 2012-2020 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 C64x+.
#
# November 2011
#
# If compared to compiler-generated code with similar characteristics,
# i.e. compiled with OPENSSL_SMALL_FOOTPRINT and utilizing SPLOOPs,
# this implementation is 25% smaller and >2x faster. In absolute terms
# performance is (quite impressive) ~6.5 cycles per processed byte.
# Fully unrolled assembler would be ~5x larger and is likely to be
# ~15% faster. It would be free from references to intermediate ring
# buffer, but put more pressure on L1P [both because the code would be
# larger and won't be using SPLOOP buffer]. There are no plans to
# realize fully unrolled variant though...
#
# !!! Note that this module uses AMR, which means that all interrupt
# service routines are expected to preserve it and for own well-being
# zero it upon entry.
 
while (($output=shift) && ($output!~/\w[\w\-]*\.\w+$/)) {}
open STDOUT,">$output";
 
($CTX,$INP,$NUM) = ("A4","B4","A6");        # arguments
 
($A,$B,$C,$D,$E, $Arot,$F,$F0,$T,$K) = map("A$_",(16..20, 21..25));
($X0,$X2,$X8,$X13) = ("A26","B26","A27","B27");
($TX0,$TX1,$TX2,$TX3) = map("B$_",(28..31));
($XPA,$XPB) = ("A5","B5");            # X circular buffer
($Actx,$Bctx,$Cctx,$Dctx,$Ectx) = map("A$_",(3,6..9));    # zaps $NUM
 
$code=<<___;
   .text
 
   .if    .ASSEMBLER_VERSION<7000000
   .asg    0,__TI_EABI__
   .endif
   .if    __TI_EABI__
   .asg    sha1_block_data_order,_sha1_block_data_order
   .endif
 
   .asg    B3,RA
   .asg    A15,FP
   .asg    B15,SP
 
   .if    .BIG_ENDIAN
   .asg    MV,SWAP2
   .asg    MV,SWAP4
   .endif
 
   .global    _sha1_block_data_order
_sha1_block_data_order:
   .asmfunc stack_usage(64)
   MV    $NUM,A0            ; reassign $NUM
||    MVK    -64,B0
  [!A0]    BNOP    RA            ; if ($NUM==0) return;
|| [A0]    STW    FP,*SP--[16]        ; save frame pointer and alloca(64)
|| [A0]    MV    SP,FP
   [A0]    LDW    *${CTX}[0],$A        ; load A-E...
|| [A0]    AND    B0,SP,SP        ; align stack at 64 bytes
   [A0]    LDW    *${CTX}[1],$B
|| [A0]    SUBAW    SP,2,SP            ; reserve two words above buffer
   [A0]    LDW    *${CTX}[2],$C
|| [A0]    MVK    0x00404,B0
   [A0]    LDW    *${CTX}[3],$D
|| [A0]    MVKH    0x50000,B0        ; 0x050404, 64 bytes for $XP[AB]
   [A0]    LDW    *${CTX}[4],$E
|| [A0]    MVC    B0,AMR            ; setup circular addressing
   LDNW    *${INP}++,$TX1        ; pre-fetch input
   NOP    1
 
loop?:
   MVK    0x00007999,$K
||    ADDAW    SP,2,$XPA
||    SUB    A0,1,A0
||    MVK    13,B0
   MVKH    0x5a820000,$K        ; K_00_19
||    ADDAW    SP,2,$XPB
||    MV    $A,$Actx
||    MV    $B,$Bctx
;;==================================================
   SPLOOPD    5            ; BODY_00_13
||    MV    $C,$Cctx
||    MV    $D,$Dctx
||    MV    $E,$Ectx
||    MVC    B0,ILC
 
   ROTL    $A,5,$Arot
||    AND    $C,$B,$F
||    ANDN    $D,$B,$F0
||    ADD    $K,$E,$T        ; T=E+K
 
   XOR    $F0,$F,$F        ; F_00_19(B,C,D)
||    MV    $D,$E            ; E=D
||    MV    $C,$D            ; D=C
||    SWAP2    $TX1,$TX2
||    LDNW    *${INP}++,$TX1
 
   ADD    $F,$T,$T        ; T+=F_00_19(B,C,D)
||    ROTL    $B,30,$C        ; C=ROL(B,30)
||    SWAP4    $TX2,$TX3        ; byte swap
 
   ADD    $Arot,$T,$T        ; T+=ROL(A,5)
||    MV    $A,$B            ; B=A
 
   ADD    $TX3,$T,$A        ; A=T+Xi
||    STW    $TX3,*${XPB}++
   SPKERNEL
;;==================================================
   ROTL    $A,5,$Arot        ; BODY_14
||    AND    $C,$B,$F
||    ANDN    $D,$B,$F0
||    ADD    $K,$E,$T        ; T=E+K
 
   XOR    $F0,$F,$F        ; F_00_19(B,C,D)
||    MV    $D,$E            ; E=D
||    MV    $C,$D            ; D=C
||    SWAP2    $TX1,$TX2
||    LDNW    *${INP}++,$TX1
 
   ADD    $F,$T,$T        ; T+=F_00_19(B,C,D)
||    ROTL    $B,30,$C        ; C=ROL(B,30)
||    SWAP4    $TX2,$TX2        ; byte swap
||    LDW    *${XPA}++,$X0        ; fetches from X ring buffer are
||    LDW    *${XPB}[4],$X2        ; 2 iterations ahead
 
   ADD    $Arot,$T,$T        ; T+=ROL(A,5)
||    MV    $A,$B            ; B=A
||    LDW    *${XPA}[7],$X8
||    MV    $TX3,$X13        ; ||    LDW    *${XPB}[15],$X13
||    MV    $TX2,$TX3
 
   ADD    $TX2,$T,$A        ; A=T+Xi
||    STW    $TX2,*${XPB}++
;;==================================================
   ROTL    $A,5,$Arot        ; BODY_15
||    AND    $C,$B,$F
||    ANDN    $D,$B,$F0
||    ADD    $K,$E,$T        ; T=E+K
 
   XOR    $F0,$F,$F        ; F_00_19(B,C,D)
||    MV    $D,$E            ; E=D
||    MV    $C,$D            ; D=C
||    SWAP2    $TX1,$TX2
 
   ADD    $F,$T,$T        ; T+=F_00_19(B,C,D)
||    ROTL    $B,30,$C        ; C=ROL(B,30)
||    SWAP4    $TX2,$TX2        ; byte swap
||    XOR    $X0,$X2,$TX0        ; Xupdate XORs are 1 iteration ahead
||    LDW    *${XPA}++,$X0
||    LDW    *${XPB}[4],$X2
 
   ADD    $Arot,$T,$T        ; T+=ROL(A,5)
||    MV    $A,$B            ; B=A
||    XOR    $X8,$X13,$TX1
||    LDW    *${XPA}[7],$X8
||    MV    $TX3,$X13        ; ||    LDW    *${XPB}[15],$X13
||    MV    $TX2,$TX3
 
   ADD    $TX2,$T,$A        ; A=T+Xi
||    STW    $TX2,*${XPB}++
||    XOR    $TX0,$TX1,$TX1
||    MVK    3,B0
;;==================================================
   SPLOOPD    5            ; BODY_16_19
||    MVC    B0,ILC
 
   ROTL    $A,5,$Arot
||    AND    $C,$B,$F
||    ANDN    $D,$B,$F0
||    ADD    $K,$E,$T        ; T=E+K
||    ROTL    $TX1,1,$TX2        ; Xupdate output
 
   XOR    $F0,$F,$F        ; F_00_19(B,C,D)
||    MV    $D,$E            ; E=D
||    MV    $C,$D            ; D=C
 
   ADD    $F,$T,$T        ; T+=F_00_19(B,C,D)
||    ROTL    $B,30,$C        ; C=ROL(B,30)
||    XOR    $X0,$X2,$TX0
||    LDW    *${XPA}++,$X0
||    LDW    *${XPB}[4],$X2
 
   ADD    $Arot,$T,$T        ; T+=ROL(A,5)
||    MV    $A,$B            ; B=A
||    XOR    $X8,$X13,$TX1
||    LDW    *${XPA}[7],$X8
||    MV    $TX3,$X13        ; ||    LDW    *${XPB}[15],$X13
||    MV    $TX2,$TX3
 
   ADD    $TX2,$T,$A        ; A=T+Xi
||    STW    $TX2,*${XPB}++
||    XOR    $TX0,$TX1,$TX1
   SPKERNEL
 
   MVK    0xffffeba1,$K
||    MVK    19,B0
   MVKH    0x6ed90000,$K        ; K_20_39
___
sub BODY_20_39 {
$code.=<<___;
;;==================================================
   SPLOOPD    5            ; BODY_20_39
||    MVC    B0,ILC
 
   ROTL    $A,5,$Arot
||    XOR    $B,$C,$F
||    ADD    $K,$E,$T        ; T=E+K
||    ROTL    $TX1,1,$TX2        ; Xupdate output
 
   XOR    $D,$F,$F        ; F_20_39(B,C,D)
||    MV    $D,$E            ; E=D
||    MV    $C,$D            ; D=C
 
   ADD    $F,$T,$T        ; T+=F_20_39(B,C,D)
||    ROTL    $B,30,$C        ; C=ROL(B,30)
||    XOR    $X0,$X2,$TX0
||    LDW    *${XPA}++,$X0
||    LDW    *${XPB}[4],$X2
 
   ADD    $Arot,$T,$T        ; T+=ROL(A,5)
||    MV    $A,$B            ; B=A
||    XOR    $X8,$X13,$TX1
||    LDW    *${XPA}[7],$X8
||    MV    $TX3,$X13        ; ||    LDW    *${XPB}[15],$X13
||    MV    $TX2,$TX3
 
   ADD    $TX2,$T,$A        ; A=T+Xi
||    STW    $TX2,*${XPB}++        ; last one is redundant
||    XOR    $TX0,$TX1,$TX1
   SPKERNEL
___
$code.=<<___ if (!shift);
   MVK    0xffffbcdc,$K
   MVKH    0x8f1b0000,$K        ; K_40_59
___
}    &BODY_20_39();
$code.=<<___;
;;==================================================
   SPLOOPD    5            ; BODY_40_59
||    MVC    B0,ILC
||    AND    $B,$C,$F
||    AND    $B,$D,$F0
 
   ROTL    $A,5,$Arot
||    XOR    $F0,$F,$F
||    AND    $C,$D,$F0
||    ADD    $K,$E,$T        ; T=E+K
||    ROTL    $TX1,1,$TX2        ; Xupdate output
 
   XOR    $F0,$F,$F        ; F_40_59(B,C,D)
||    MV    $D,$E            ; E=D
||    MV    $C,$D            ; D=C
 
   ADD    $F,$T,$T        ; T+=F_40_59(B,C,D)
||    ROTL    $B,30,$C        ; C=ROL(B,30)
||    XOR    $X0,$X2,$TX0
||    LDW    *${XPA}++,$X0
||    LDW    *${XPB}[4],$X2
 
   ADD    $Arot,$T,$T        ; T+=ROL(A,5)
||    MV    $A,$B            ; B=A
||    XOR    $X8,$X13,$TX1
||    LDW    *${XPA}[7],$X8
||    MV    $TX3,$X13        ; ||    LDW    *${XPB}[15],$X13
||    MV    $TX2,$TX3
 
   ADD    $TX2,$T,$A        ; A=T+Xi
||    STW    $TX2,*${XPB}++
||    XOR    $TX0,$TX1,$TX1
||    AND    $B,$C,$F
||    AND    $B,$D,$F0
   SPKERNEL
 
   MVK    0xffffc1d6,$K
||    MVK    18,B0
   MVKH    0xca620000,$K        ; K_60_79
___
   &BODY_20_39(-1);        # BODY_60_78
$code.=<<___;
;;==================================================
   [A0]    B    loop?
||    ROTL    $A,5,$Arot        ; BODY_79
||    XOR    $B,$C,$F
||    ROTL    $TX1,1,$TX2        ; Xupdate output
 
   [A0]    LDNW    *${INP}++,$TX1        ; pre-fetch input
||    ADD    $K,$E,$T        ; T=E+K
||    XOR    $D,$F,$F        ; F_20_39(B,C,D)
 
   ADD    $F,$T,$T        ; T+=F_20_39(B,C,D)
||    ADD    $Ectx,$D,$E        ; E=D,E+=Ectx
||    ADD    $Dctx,$C,$D        ; D=C,D+=Dctx
||    ROTL    $B,30,$C        ; C=ROL(B,30)
 
   ADD    $Arot,$T,$T        ; T+=ROL(A,5)
||    ADD    $Bctx,$A,$B        ; B=A,B+=Bctx
 
   ADD    $TX2,$T,$A        ; A=T+Xi
 
   ADD    $Actx,$A,$A        ; A+=Actx
||    ADD    $Cctx,$C,$C        ; C+=Cctx
;; end of loop?
 
   BNOP    RA            ; return
||    MV    FP,SP            ; restore stack pointer
||    LDW    *FP[0],FP        ; restore frame pointer
   STW    $A,*${CTX}[0]        ; emit A-E...
||    MVK    0,B0
   STW    $B,*${CTX}[1]
||    MVC    B0,AMR            ; clear AMR
   STW    $C,*${CTX}[2]
   STW    $D,*${CTX}[3]
   STW    $E,*${CTX}[4]
   .endasmfunc
 
   .sect    .const
   .cstring "SHA1 block transform for C64x+, CRYPTOGAMS by <appro\@openssl.org>"
   .align    4
___
 
print $code;
close STDOUT or die "error closing STDOUT: $!";