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#! /usr/bin/env perl
# Copyright 2011-2020 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/.
# ====================================================================
#
# May 2011
#
# The module implements bn_GF2m_mul_2x2 polynomial multiplication used
# in bn_gf2m.c. It's kind of low-hanging mechanical port from C for
# the time being... Except that it has two code paths: code suitable
# for any x86_64 CPU and PCLMULQDQ one suitable for Westmere and
# later. Improvement varies from one benchmark and µ-arch to another.
# Vanilla code path is at most 20% faster than compiler-generated code
# [not very impressive], while PCLMULQDQ - whole 85%-160% better on
# 163- and 571-bit ECDH benchmarks on Intel CPUs. Keep in mind that
# these coefficients are not ones for bn_GF2m_mul_2x2 itself, as not
# all CPU time is burnt in it...
 
$flavour = shift;
$output  = shift;
if ($flavour =~ /\./) { $output = $flavour; undef $flavour; }
 
$win64=0; $win64=1 if ($flavour =~ /[nm]asm|mingw64/ || $output =~ /\.asm$/);
 
$0 =~ m/(.*[\/\\])[^\/\\]+$/; $dir=$1;
( $xlate="${dir}x86_64-xlate.pl" and -f $xlate ) or
( $xlate="${dir}../../perlasm/x86_64-xlate.pl" and -f $xlate) or
die "can't locate x86_64-xlate.pl";
 
open OUT,"| \"$^X\" \"$xlate\" $flavour \"$output\"";
*STDOUT=*OUT;
 
($lo,$hi)=("%rax","%rdx");    $a=$lo;
($i0,$i1)=("%rsi","%rdi");
($t0,$t1)=("%rbx","%rcx");
($b,$mask)=("%rbp","%r8");
($a1,$a2,$a4,$a8,$a12,$a48)=map("%r$_",(9..15));
($R,$Tx)=("%xmm0","%xmm1");
 
$code.=<<___;
.text
 
.type    _mul_1x1,\@abi-omnipotent
.align    16
_mul_1x1:
.cfi_startproc
   sub    \$128+8,%rsp
.cfi_adjust_cfa_offset    128+8
   mov    \$-1,$a1
   lea    ($a,$a),$i0
   shr    \$3,$a1
   lea    (,$a,4),$i1
   and    $a,$a1            # a1=a&0x1fffffffffffffff
   lea    (,$a,8),$a8
   sar    \$63,$a            # broadcast 63rd bit
   lea    ($a1,$a1),$a2
   sar    \$63,$i0        # broadcast 62nd bit
   lea    (,$a1,4),$a4
   and    $b,$a
   sar    \$63,$i1        # broadcast 61st bit
   mov    $a,$hi            # $a is $lo
   shl    \$63,$lo
   and    $b,$i0
   shr    \$1,$hi
   mov    $i0,$t1
   shl    \$62,$i0
   and    $b,$i1
   shr    \$2,$t1
   xor    $i0,$lo
   mov    $i1,$t0
   shl    \$61,$i1
   xor    $t1,$hi
   shr    \$3,$t0
   xor    $i1,$lo
   xor    $t0,$hi
 
   mov    $a1,$a12
   movq    \$0,0(%rsp)        # tab[0]=0
   xor    $a2,$a12        # a1^a2
   mov    $a1,8(%rsp)        # tab[1]=a1
    mov    $a4,$a48
   mov    $a2,16(%rsp)        # tab[2]=a2
    xor    $a8,$a48        # a4^a8
   mov    $a12,24(%rsp)        # tab[3]=a1^a2
 
   xor    $a4,$a1
   mov    $a4,32(%rsp)        # tab[4]=a4
   xor    $a4,$a2
   mov    $a1,40(%rsp)        # tab[5]=a1^a4
   xor    $a4,$a12
   mov    $a2,48(%rsp)        # tab[6]=a2^a4
    xor    $a48,$a1        # a1^a4^a4^a8=a1^a8
   mov    $a12,56(%rsp)        # tab[7]=a1^a2^a4
    xor    $a48,$a2        # a2^a4^a4^a8=a1^a8
 
   mov    $a8,64(%rsp)        # tab[8]=a8
   xor    $a48,$a12        # a1^a2^a4^a4^a8=a1^a2^a8
   mov    $a1,72(%rsp)        # tab[9]=a1^a8
    xor    $a4,$a1            # a1^a8^a4
   mov    $a2,80(%rsp)        # tab[10]=a2^a8
    xor    $a4,$a2            # a2^a8^a4
   mov    $a12,88(%rsp)        # tab[11]=a1^a2^a8
 
   xor    $a4,$a12        # a1^a2^a8^a4
   mov    $a48,96(%rsp)        # tab[12]=a4^a8
    mov    $mask,$i0
   mov    $a1,104(%rsp)        # tab[13]=a1^a4^a8
    and    $b,$i0
   mov    $a2,112(%rsp)        # tab[14]=a2^a4^a8
    shr    \$4,$b
   mov    $a12,120(%rsp)        # tab[15]=a1^a2^a4^a8
    mov    $mask,$i1
    and    $b,$i1
    shr    \$4,$b
 
   movq    (%rsp,$i0,8),$R        # half of calculations is done in SSE2
   mov    $mask,$i0
   and    $b,$i0
   shr    \$4,$b
___
    for ($n=1;$n<8;$n++) {
   $code.=<<___;
   mov    (%rsp,$i1,8),$t1
   mov    $mask,$i1
   mov    $t1,$t0
   shl    \$`8*$n-4`,$t1
   and    $b,$i1
    movq    (%rsp,$i0,8),$Tx
   shr    \$`64-(8*$n-4)`,$t0
   xor    $t1,$lo
    pslldq    \$$n,$Tx
    mov    $mask,$i0
   shr    \$4,$b
   xor    $t0,$hi
    and    $b,$i0
    shr    \$4,$b
    pxor    $Tx,$R
___
    }
$code.=<<___;
   mov    (%rsp,$i1,8),$t1
   mov    $t1,$t0
   shl    \$`8*$n-4`,$t1
   movq    $R,$i0
   shr    \$`64-(8*$n-4)`,$t0
   xor    $t1,$lo
   psrldq    \$8,$R
   xor    $t0,$hi
   movq    $R,$i1
   xor    $i0,$lo
   xor    $i1,$hi
 
   add    \$128+8,%rsp
.cfi_adjust_cfa_offset    -128-8
   ret
.Lend_mul_1x1:
.cfi_endproc
.size    _mul_1x1,.-_mul_1x1
___
 
($rp,$a1,$a0,$b1,$b0) = $win64?    ("%rcx","%rdx","%r8", "%r9","%r10") :    # Win64 order
               ("%rdi","%rsi","%rdx","%rcx","%r8");    # Unix order
 
$code.=<<___;
.extern    OPENSSL_ia32cap_P
.globl    bn_GF2m_mul_2x2
.type    bn_GF2m_mul_2x2,\@abi-omnipotent
.align    16
bn_GF2m_mul_2x2:
.cfi_startproc
   mov    %rsp,%rax
   mov    OPENSSL_ia32cap_P(%rip),%r10
   bt    \$33,%r10
   jnc    .Lvanilla_mul_2x2
 
   movq        $a1,%xmm0
   movq        $b1,%xmm1
   movq        $a0,%xmm2
___
$code.=<<___ if ($win64);
   movq        40(%rsp),%xmm3
___
$code.=<<___ if (!$win64);
   movq        $b0,%xmm3
___
$code.=<<___;
   movdqa        %xmm0,%xmm4
   movdqa        %xmm1,%xmm5
   pclmulqdq    \$0,%xmm1,%xmm0    # a1·b1
   pxor        %xmm2,%xmm4
   pxor        %xmm3,%xmm5
   pclmulqdq    \$0,%xmm3,%xmm2    # a0·b0
   pclmulqdq    \$0,%xmm5,%xmm4    # (a0+a1)·(b0+b1)
   xorps        %xmm0,%xmm4
   xorps        %xmm2,%xmm4    # (a0+a1)·(b0+b1)-a0·b0-a1·b1
   movdqa        %xmm4,%xmm5
   pslldq        \$8,%xmm4
   psrldq        \$8,%xmm5
   pxor        %xmm4,%xmm2
   pxor        %xmm5,%xmm0
   movdqu        %xmm2,0($rp)
   movdqu        %xmm0,16($rp)
   ret
 
.align    16
.Lvanilla_mul_2x2:
   lea    -8*17(%rsp),%rsp
.cfi_adjust_cfa_offset    8*17
___
$code.=<<___ if ($win64);
   mov    `8*17+40`(%rsp),$b0
   mov    %rdi,8*15(%rsp)
   mov    %rsi,8*16(%rsp)
___
$code.=<<___;
   mov    %r14,8*10(%rsp)
.cfi_rel_offset    %r14,8*10
   mov    %r13,8*11(%rsp)
.cfi_rel_offset    %r13,8*11
   mov    %r12,8*12(%rsp)
.cfi_rel_offset    %r12,8*12
   mov    %rbp,8*13(%rsp)
.cfi_rel_offset    %rbp,8*13
   mov    %rbx,8*14(%rsp)
.cfi_rel_offset    %rbx,8*14
.Lbody_mul_2x2:
   mov    $rp,32(%rsp)        # save the arguments
   mov    $a1,40(%rsp)
   mov    $a0,48(%rsp)
   mov    $b1,56(%rsp)
   mov    $b0,64(%rsp)
 
   mov    \$0xf,$mask
   mov    $a1,$a
   mov    $b1,$b
   call    _mul_1x1        # a1·b1
   mov    $lo,16(%rsp)
   mov    $hi,24(%rsp)
 
   mov    48(%rsp),$a
   mov    64(%rsp),$b
   call    _mul_1x1        # a0·b0
   mov    $lo,0(%rsp)
   mov    $hi,8(%rsp)
 
   mov    40(%rsp),$a
   mov    56(%rsp),$b
   xor    48(%rsp),$a
   xor    64(%rsp),$b
   call    _mul_1x1        # (a0+a1)·(b0+b1)
___
   @r=("%rbx","%rcx","%rdi","%rsi");
$code.=<<___;
   mov    0(%rsp),@r[0]
   mov    8(%rsp),@r[1]
   mov    16(%rsp),@r[2]
   mov    24(%rsp),@r[3]
   mov    32(%rsp),%rbp
 
   xor    $hi,$lo
   xor    @r[1],$hi
   xor    @r[0],$lo
   mov    @r[0],0(%rbp)
   xor    @r[2],$hi
   mov    @r[3],24(%rbp)
   xor    @r[3],$lo
   xor    @r[3],$hi
   xor    $hi,$lo
   mov    $hi,16(%rbp)
   mov    $lo,8(%rbp)
 
   mov    8*10(%rsp),%r14
.cfi_restore    %r14
   mov    8*11(%rsp),%r13
.cfi_restore    %r13
   mov    8*12(%rsp),%r12
.cfi_restore    %r12
   mov    8*13(%rsp),%rbp
.cfi_restore    %rbp
   mov    8*14(%rsp),%rbx
.cfi_restore    %rbx
___
$code.=<<___ if ($win64);
   mov    8*15(%rsp),%rdi
   mov    8*16(%rsp),%rsi
___
$code.=<<___;
   lea    8*17(%rsp),%rsp
.cfi_adjust_cfa_offset    -8*17
.Lepilogue_mul_2x2:
   ret
.Lend_mul_2x2:
.cfi_endproc
.size    bn_GF2m_mul_2x2,.-bn_GF2m_mul_2x2
.asciz    "GF(2^m) Multiplication for x86_64, CRYPTOGAMS by <appro\@openssl.org>"
.align    16
___
 
# EXCEPTION_DISPOSITION handler (EXCEPTION_RECORD *rec,ULONG64 frame,
#               CONTEXT *context,DISPATCHER_CONTEXT *disp)
if ($win64) {
$rec="%rcx";
$frame="%rdx";
$context="%r8";
$disp="%r9";
 
$code.=<<___;
.extern __imp_RtlVirtualUnwind
 
.type    se_handler,\@abi-omnipotent
.align    16
se_handler:
   push    %rsi
   push    %rdi
   push    %rbx
   push    %rbp
   push    %r12
   push    %r13
   push    %r14
   push    %r15
   pushfq
   sub    \$64,%rsp
 
   mov    120($context),%rax    # pull context->Rax
   mov    248($context),%rbx    # pull context->Rip
 
   lea    .Lbody_mul_2x2(%rip),%r10
   cmp    %r10,%rbx        # context->Rip<"prologue" label
   jb    .Lin_prologue
 
   mov    152($context),%rax    # pull context->Rsp
 
   lea    .Lepilogue_mul_2x2(%rip),%r10
   cmp    %r10,%rbx        # context->Rip>="epilogue" label
   jae    .Lin_prologue
 
   mov    8*10(%rax),%r14        # mimic epilogue
   mov    8*11(%rax),%r13
   mov    8*12(%rax),%r12
   mov    8*13(%rax),%rbp
   mov    8*14(%rax),%rbx
   mov    8*15(%rax),%rdi
   mov    8*16(%rax),%rsi
 
   mov    %rbx,144($context)    # restore context->Rbx
   mov    %rbp,160($context)    # restore context->Rbp
   mov    %rsi,168($context)    # restore context->Rsi
   mov    %rdi,176($context)    # restore context->Rdi
   mov    %r12,216($context)    # restore context->R12
   mov    %r13,224($context)    # restore context->R13
   mov    %r14,232($context)    # restore context->R14
 
   lea    8*17(%rax),%rax
 
.Lin_prologue:
   mov    %rax,152($context)    # restore context->Rsp
 
   mov    40($disp),%rdi        # disp->ContextRecord
   mov    $context,%rsi        # context
   mov    \$154,%ecx        # sizeof(CONTEXT)
   .long    0xa548f3fc        # cld; rep movsq
 
   mov    $disp,%rsi
   xor    %rcx,%rcx        # arg1, UNW_FLAG_NHANDLER
   mov    8(%rsi),%rdx        # arg2, disp->ImageBase
   mov    0(%rsi),%r8        # arg3, disp->ControlPc
   mov    16(%rsi),%r9        # arg4, disp->FunctionEntry
   mov    40(%rsi),%r10        # disp->ContextRecord
   lea    56(%rsi),%r11        # &disp->HandlerData
   lea    24(%rsi),%r12        # &disp->EstablisherFrame
   mov    %r10,32(%rsp)        # arg5
   mov    %r11,40(%rsp)        # arg6
   mov    %r12,48(%rsp)        # arg7
   mov    %rcx,56(%rsp)        # arg8, (NULL)
   call    *__imp_RtlVirtualUnwind(%rip)
 
   mov    \$1,%eax        # ExceptionContinueSearch
   add    \$64,%rsp
   popfq
   pop    %r15
   pop    %r14
   pop    %r13
   pop    %r12
   pop    %rbp
   pop    %rbx
   pop    %rdi
   pop    %rsi
   ret
.size    se_handler,.-se_handler
 
.section    .pdata
.align    4
   .rva    _mul_1x1
   .rva    .Lend_mul_1x1
   .rva    .LSEH_info_1x1
 
   .rva    .Lvanilla_mul_2x2
   .rva    .Lend_mul_2x2
   .rva    .LSEH_info_2x2
.section    .xdata
.align    8
.LSEH_info_1x1:
   .byte    0x01,0x07,0x02,0x00
   .byte    0x07,0x01,0x11,0x00    # sub rsp,128+8
.LSEH_info_2x2:
   .byte    9,0,0,0
   .rva    se_handler
___
}
 
$code =~ s/\`([^\`]*)\`/eval($1)/gem;
print $code;
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