Merge tag 'sched-urgent-2020-12-27' of git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel...
[linux/fpc-iii.git] / arch / x86 / crypto / sha512-ssse3-asm.S
blob50812af0b08350ec6f2d53e5b982101929e6e2e8
1 ########################################################################
2 # Implement fast SHA-512 with SSSE3 instructions. (x86_64)
4 # Copyright (C) 2013 Intel Corporation.
6 # Authors:
7 #     James Guilford <james.guilford@intel.com>
8 #     Kirk Yap <kirk.s.yap@intel.com>
9 #     David Cote <david.m.cote@intel.com>
10 #     Tim Chen <tim.c.chen@linux.intel.com>
12 # This software is available to you under a choice of one of two
13 # licenses.  You may choose to be licensed under the terms of the GNU
14 # General Public License (GPL) Version 2, available from the file
15 # COPYING in the main directory of this source tree, or the
16 # OpenIB.org BSD license below:
18 #     Redistribution and use in source and binary forms, with or
19 #     without modification, are permitted provided that the following
20 #     conditions are met:
22 #      - Redistributions of source code must retain the above
23 #        copyright notice, this list of conditions and the following
24 #        disclaimer.
26 #      - Redistributions in binary form must reproduce the above
27 #        copyright notice, this list of conditions and the following
28 #        disclaimer in the documentation and/or other materials
29 #        provided with the distribution.
31 # THE SOFTWARE IS PROVIDED "AS IS", WITHOUT WARRANTY OF ANY KIND,
32 # EXPRESS OR IMPLIED, INCLUDING BUT NOT LIMITED TO THE WARRANTIES OF
33 # MERCHANTABILITY, FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE AND
34 # NONINFRINGEMENT. IN NO EVENT SHALL THE AUTHORS OR COPYRIGHT HOLDERS
35 # BE LIABLE FOR ANY CLAIM, DAMAGES OR OTHER LIABILITY, WHETHER IN AN
36 # ACTION OF CONTRACT, TORT OR OTHERWISE, ARISING FROM, OUT OF OR IN
37 # CONNECTION WITH THE SOFTWARE OR THE USE OR OTHER DEALINGS IN THE
38 # SOFTWARE.
40 ########################################################################
42 # This code is described in an Intel White-Paper:
43 # "Fast SHA-512 Implementations on Intel Architecture Processors"
45 # To find it, surf to http://www.intel.com/p/en_US/embedded
46 # and search for that title.
48 ########################################################################
50 #include <linux/linkage.h>
52 .text
54 # Virtual Registers
55 # ARG1
56 digest =        %rdi
57 # ARG2
58 msg =           %rsi
59 # ARG3
60 msglen =        %rdx
61 T1 =            %rcx
62 T2 =            %r8
63 a_64 =          %r9
64 b_64 =          %r10
65 c_64 =          %r11
66 d_64 =          %r12
67 e_64 =          %r13
68 f_64 =          %r14
69 g_64 =          %r15
70 h_64 =          %rbx
71 tmp0 =          %rax
73 # Local variables (stack frame)
75 W_SIZE = 80*8
76 WK_SIZE = 2*8
77 RSPSAVE_SIZE = 1*8
78 GPRSAVE_SIZE = 5*8
80 frame_W = 0
81 frame_WK = frame_W + W_SIZE
82 frame_RSPSAVE = frame_WK + WK_SIZE
83 frame_GPRSAVE = frame_RSPSAVE + RSPSAVE_SIZE
84 frame_size = frame_GPRSAVE + GPRSAVE_SIZE
86 # Useful QWORD "arrays" for simpler memory references
87 # MSG, DIGEST, K_t, W_t are arrays
88 # WK_2(t) points to 1 of 2 qwords at frame.WK depdending on t being odd/even
90 # Input message (arg1)
91 #define MSG(i)    8*i(msg)
93 # Output Digest (arg2)
94 #define DIGEST(i) 8*i(digest)
96 # SHA Constants (static mem)
97 #define K_t(i)    8*i+K512(%rip)
99 # Message Schedule (stack frame)
100 #define W_t(i)    8*i+frame_W(%rsp)
102 # W[t]+K[t] (stack frame)
103 #define WK_2(i)   8*((i%2))+frame_WK(%rsp)
105 .macro RotateState
106         # Rotate symbols a..h right
107         TMP   = h_64
108         h_64  = g_64
109         g_64  = f_64
110         f_64  = e_64
111         e_64  = d_64
112         d_64  = c_64
113         c_64  = b_64
114         b_64  = a_64
115         a_64  = TMP
116 .endm
118 .macro SHA512_Round rnd
120         # Compute Round %%t
121         mov     f_64, T1          # T1 = f
122         mov     e_64, tmp0        # tmp = e
123         xor     g_64, T1          # T1 = f ^ g
124         ror     $23, tmp0 # 41    # tmp = e ror 23
125         and     e_64, T1          # T1 = (f ^ g) & e
126         xor     e_64, tmp0        # tmp = (e ror 23) ^ e
127         xor     g_64, T1          # T1 = ((f ^ g) & e) ^ g = CH(e,f,g)
128         idx = \rnd
129         add     WK_2(idx), T1     # W[t] + K[t] from message scheduler
130         ror     $4, tmp0  # 18    # tmp = ((e ror 23) ^ e) ror 4
131         xor     e_64, tmp0        # tmp = (((e ror 23) ^ e) ror 4) ^ e
132         mov     a_64, T2          # T2 = a
133         add     h_64, T1          # T1 = CH(e,f,g) + W[t] + K[t] + h
134         ror     $14, tmp0 # 14    # tmp = ((((e ror23)^e)ror4)^e)ror14 = S1(e)
135         add     tmp0, T1          # T1 = CH(e,f,g) + W[t] + K[t] + S1(e)
136         mov     a_64, tmp0        # tmp = a
137         xor     c_64, T2          # T2 = a ^ c
138         and     c_64, tmp0        # tmp = a & c
139         and     b_64, T2          # T2 = (a ^ c) & b
140         xor     tmp0, T2          # T2 = ((a ^ c) & b) ^ (a & c) = Maj(a,b,c)
141         mov     a_64, tmp0        # tmp = a
142         ror     $5, tmp0 # 39     # tmp = a ror 5
143         xor     a_64, tmp0        # tmp = (a ror 5) ^ a
144         add     T1, d_64          # e(next_state) = d + T1
145         ror     $6, tmp0 # 34     # tmp = ((a ror 5) ^ a) ror 6
146         xor     a_64, tmp0        # tmp = (((a ror 5) ^ a) ror 6) ^ a
147         lea     (T1, T2), h_64    # a(next_state) = T1 + Maj(a,b,c)
148         ror     $28, tmp0 # 28    # tmp = ((((a ror5)^a)ror6)^a)ror28 = S0(a)
149         add     tmp0, h_64        # a(next_state) = T1 + Maj(a,b,c) S0(a)
150         RotateState
151 .endm
153 .macro SHA512_2Sched_2Round_sse rnd
155         # Compute rounds t-2 and t-1
156         # Compute message schedule QWORDS t and t+1
158         #   Two rounds are computed based on the values for K[t-2]+W[t-2] and
159         # K[t-1]+W[t-1] which were previously stored at WK_2 by the message
160         # scheduler.
161         #   The two new schedule QWORDS are stored at [W_t(%%t)] and [W_t(%%t+1)].
162         # They are then added to their respective SHA512 constants at
163         # [K_t(%%t)] and [K_t(%%t+1)] and stored at dqword [WK_2(%%t)]
164         #   For brievity, the comments following vectored instructions only refer to
165         # the first of a pair of QWORDS.
166         # Eg. XMM2=W[t-2] really means XMM2={W[t-2]|W[t-1]}
167         #   The computation of the message schedule and the rounds are tightly
168         # stitched to take advantage of instruction-level parallelism.
169         # For clarity, integer instructions (for the rounds calculation) are indented
170         # by one tab. Vectored instructions (for the message scheduler) are indented
171         # by two tabs.
173         mov     f_64, T1
174         idx = \rnd -2
175         movdqa  W_t(idx), %xmm2             # XMM2 = W[t-2]
176         xor     g_64, T1
177         and     e_64, T1
178         movdqa  %xmm2, %xmm0                # XMM0 = W[t-2]
179         xor     g_64, T1
180         idx = \rnd
181         add     WK_2(idx), T1
182         idx = \rnd - 15
183         movdqu  W_t(idx), %xmm5             # XMM5 = W[t-15]
184         mov     e_64, tmp0
185         ror     $23, tmp0 # 41
186         movdqa  %xmm5, %xmm3                # XMM3 = W[t-15]
187         xor     e_64, tmp0
188         ror     $4, tmp0 # 18
189         psrlq   $61-19, %xmm0               # XMM0 = W[t-2] >> 42
190         xor     e_64, tmp0
191         ror     $14, tmp0 # 14
192         psrlq   $(8-7), %xmm3               # XMM3 = W[t-15] >> 1
193         add     tmp0, T1
194         add     h_64, T1
195         pxor    %xmm2, %xmm0                # XMM0 = (W[t-2] >> 42) ^ W[t-2]
196         mov     a_64, T2
197         xor     c_64, T2
198         pxor    %xmm5, %xmm3                # XMM3 = (W[t-15] >> 1) ^ W[t-15]
199         and     b_64, T2
200         mov     a_64, tmp0
201         psrlq   $(19-6), %xmm0              # XMM0 = ((W[t-2]>>42)^W[t-2])>>13
202         and     c_64, tmp0
203         xor     tmp0, T2
204         psrlq   $(7-1), %xmm3               # XMM3 = ((W[t-15]>>1)^W[t-15])>>6
205         mov     a_64, tmp0
206         ror     $5, tmp0 # 39
207         pxor    %xmm2, %xmm0                # XMM0 = (((W[t-2]>>42)^W[t-2])>>13)^W[t-2]
208         xor     a_64, tmp0
209         ror     $6, tmp0 # 34
210         pxor    %xmm5, %xmm3                # XMM3 = (((W[t-15]>>1)^W[t-15])>>6)^W[t-15]
211         xor     a_64, tmp0
212         ror     $28, tmp0 # 28
213         psrlq   $6, %xmm0                   # XMM0 = ((((W[t-2]>>42)^W[t-2])>>13)^W[t-2])>>6
214         add     tmp0, T2
215         add     T1, d_64
216         psrlq   $1, %xmm3                   # XMM3 = (((W[t-15]>>1)^W[t-15])>>6)^W[t-15]>>1
217         lea     (T1, T2), h_64
218         RotateState
219         movdqa  %xmm2, %xmm1                # XMM1 = W[t-2]
220         mov     f_64, T1
221         xor     g_64, T1
222         movdqa  %xmm5, %xmm4                # XMM4 = W[t-15]
223         and     e_64, T1
224         xor     g_64, T1
225         psllq   $(64-19)-(64-61) , %xmm1    # XMM1 = W[t-2] << 42
226         idx = \rnd + 1
227         add     WK_2(idx), T1
228         mov     e_64, tmp0
229         psllq   $(64-1)-(64-8), %xmm4       # XMM4 = W[t-15] << 7
230         ror     $23, tmp0 # 41
231         xor     e_64, tmp0
232         pxor    %xmm2, %xmm1                # XMM1 = (W[t-2] << 42)^W[t-2]
233         ror     $4, tmp0 # 18
234         xor     e_64, tmp0
235         pxor    %xmm5, %xmm4                # XMM4 = (W[t-15]<<7)^W[t-15]
236         ror     $14, tmp0 # 14
237         add     tmp0, T1
238         psllq   $(64-61), %xmm1             # XMM1 = ((W[t-2] << 42)^W[t-2])<<3
239         add     h_64, T1
240         mov     a_64, T2
241         psllq   $(64-8), %xmm4              # XMM4 = ((W[t-15]<<7)^W[t-15])<<56
242         xor     c_64, T2
243         and     b_64, T2
244         pxor    %xmm1, %xmm0                # XMM0 = s1(W[t-2])
245         mov     a_64, tmp0
246         and     c_64, tmp0
247         idx = \rnd - 7
248         movdqu  W_t(idx), %xmm1             # XMM1 = W[t-7]
249         xor     tmp0, T2
250         pxor    %xmm4, %xmm3                # XMM3 = s0(W[t-15])
251         mov     a_64, tmp0
252         paddq   %xmm3, %xmm0                # XMM0 = s1(W[t-2]) + s0(W[t-15])
253         ror     $5, tmp0 # 39
254         idx =\rnd-16
255         paddq   W_t(idx), %xmm0             # XMM0 = s1(W[t-2]) + s0(W[t-15]) + W[t-16]
256         xor     a_64, tmp0
257         paddq   %xmm1, %xmm0                # XMM0 = s1(W[t-2]) + W[t-7] + s0(W[t-15]) + W[t-16]
258         ror     $6, tmp0 # 34
259         movdqa  %xmm0, W_t(\rnd)            # Store scheduled qwords
260         xor     a_64, tmp0
261         paddq   K_t(\rnd), %xmm0            # Compute W[t]+K[t]
262         ror     $28, tmp0 # 28
263         idx = \rnd
264         movdqa  %xmm0, WK_2(idx)            # Store W[t]+K[t] for next rounds
265         add     tmp0, T2
266         add     T1, d_64
267         lea     (T1, T2), h_64
268         RotateState
269 .endm
271 ########################################################################
272 ## void sha512_transform_ssse3(struct sha512_state *state, const u8 *data,
273 ##                             int blocks);
274 # (struct sha512_state is assumed to begin with u64 state[8])
275 # Purpose: Updates the SHA512 digest stored at "state" with the message
276 # stored in "data".
277 # The size of the message pointed to by "data" must be an integer multiple
278 # of SHA512 message blocks.
279 # "blocks" is the message length in SHA512 blocks.
280 ########################################################################
281 SYM_FUNC_START(sha512_transform_ssse3)
283         test msglen, msglen
284         je nowork
286         # Allocate Stack Space
287         mov     %rsp, %rax
288         sub     $frame_size, %rsp
289         and     $~(0x20 - 1), %rsp
290         mov     %rax, frame_RSPSAVE(%rsp)
292         # Save GPRs
293         mov     %rbx, frame_GPRSAVE(%rsp)
294         mov     %r12, frame_GPRSAVE +8*1(%rsp)
295         mov     %r13, frame_GPRSAVE +8*2(%rsp)
296         mov     %r14, frame_GPRSAVE +8*3(%rsp)
297         mov     %r15, frame_GPRSAVE +8*4(%rsp)
299 updateblock:
301 # Load state variables
302         mov     DIGEST(0), a_64
303         mov     DIGEST(1), b_64
304         mov     DIGEST(2), c_64
305         mov     DIGEST(3), d_64
306         mov     DIGEST(4), e_64
307         mov     DIGEST(5), f_64
308         mov     DIGEST(6), g_64
309         mov     DIGEST(7), h_64
311         t = 0
312         .rept 80/2 + 1
313         # (80 rounds) / (2 rounds/iteration) + (1 iteration)
314         # +1 iteration because the scheduler leads hashing by 1 iteration
315                 .if t < 2
316                         # BSWAP 2 QWORDS
317                         movdqa  XMM_QWORD_BSWAP(%rip), %xmm1
318                         movdqu  MSG(t), %xmm0
319                         pshufb  %xmm1, %xmm0    # BSWAP
320                         movdqa  %xmm0, W_t(t)   # Store Scheduled Pair
321                         paddq   K_t(t), %xmm0   # Compute W[t]+K[t]
322                         movdqa  %xmm0, WK_2(t)  # Store into WK for rounds
323                 .elseif t < 16
324                         # BSWAP 2 QWORDS# Compute 2 Rounds
325                         movdqu  MSG(t), %xmm0
326                         pshufb  %xmm1, %xmm0    # BSWAP
327                         SHA512_Round t-2        # Round t-2
328                         movdqa  %xmm0, W_t(t)   # Store Scheduled Pair
329                         paddq   K_t(t), %xmm0   # Compute W[t]+K[t]
330                         SHA512_Round t-1        # Round t-1
331                         movdqa  %xmm0, WK_2(t)  # Store W[t]+K[t] into WK
332                 .elseif t < 79
333                         # Schedule 2 QWORDS# Compute 2 Rounds
334                         SHA512_2Sched_2Round_sse t
335                 .else
336                         # Compute 2 Rounds
337                         SHA512_Round t-2
338                         SHA512_Round t-1
339                 .endif
340                 t = t+2
341         .endr
343         # Update digest
344         add     a_64, DIGEST(0)
345         add     b_64, DIGEST(1)
346         add     c_64, DIGEST(2)
347         add     d_64, DIGEST(3)
348         add     e_64, DIGEST(4)
349         add     f_64, DIGEST(5)
350         add     g_64, DIGEST(6)
351         add     h_64, DIGEST(7)
353         # Advance to next message block
354         add     $16*8, msg
355         dec     msglen
356         jnz     updateblock
358         # Restore GPRs
359         mov     frame_GPRSAVE(%rsp),      %rbx
360         mov     frame_GPRSAVE +8*1(%rsp), %r12
361         mov     frame_GPRSAVE +8*2(%rsp), %r13
362         mov     frame_GPRSAVE +8*3(%rsp), %r14
363         mov     frame_GPRSAVE +8*4(%rsp), %r15
365         # Restore Stack Pointer
366         mov     frame_RSPSAVE(%rsp), %rsp
368 nowork:
369         ret
370 SYM_FUNC_END(sha512_transform_ssse3)
372 ########################################################################
373 ### Binary Data
375 .section        .rodata.cst16.XMM_QWORD_BSWAP, "aM", @progbits, 16
376 .align 16
377 # Mask for byte-swapping a couple of qwords in an XMM register using (v)pshufb.
378 XMM_QWORD_BSWAP:
379         .octa 0x08090a0b0c0d0e0f0001020304050607
381 # Mergeable 640-byte rodata section. This allows linker to merge the table
382 # with other, exactly the same 640-byte fragment of another rodata section
383 # (if such section exists).
384 .section        .rodata.cst640.K512, "aM", @progbits, 640
385 .align 64
386 # K[t] used in SHA512 hashing
387 K512:
388         .quad 0x428a2f98d728ae22,0x7137449123ef65cd
389         .quad 0xb5c0fbcfec4d3b2f,0xe9b5dba58189dbbc
390         .quad 0x3956c25bf348b538,0x59f111f1b605d019
391         .quad 0x923f82a4af194f9b,0xab1c5ed5da6d8118
392         .quad 0xd807aa98a3030242,0x12835b0145706fbe
393         .quad 0x243185be4ee4b28c,0x550c7dc3d5ffb4e2
394         .quad 0x72be5d74f27b896f,0x80deb1fe3b1696b1
395         .quad 0x9bdc06a725c71235,0xc19bf174cf692694
396         .quad 0xe49b69c19ef14ad2,0xefbe4786384f25e3
397         .quad 0x0fc19dc68b8cd5b5,0x240ca1cc77ac9c65
398         .quad 0x2de92c6f592b0275,0x4a7484aa6ea6e483
399         .quad 0x5cb0a9dcbd41fbd4,0x76f988da831153b5
400         .quad 0x983e5152ee66dfab,0xa831c66d2db43210
401         .quad 0xb00327c898fb213f,0xbf597fc7beef0ee4
402         .quad 0xc6e00bf33da88fc2,0xd5a79147930aa725
403         .quad 0x06ca6351e003826f,0x142929670a0e6e70
404         .quad 0x27b70a8546d22ffc,0x2e1b21385c26c926
405         .quad 0x4d2c6dfc5ac42aed,0x53380d139d95b3df
406         .quad 0x650a73548baf63de,0x766a0abb3c77b2a8
407         .quad 0x81c2c92e47edaee6,0x92722c851482353b
408         .quad 0xa2bfe8a14cf10364,0xa81a664bbc423001
409         .quad 0xc24b8b70d0f89791,0xc76c51a30654be30
410         .quad 0xd192e819d6ef5218,0xd69906245565a910
411         .quad 0xf40e35855771202a,0x106aa07032bbd1b8
412         .quad 0x19a4c116b8d2d0c8,0x1e376c085141ab53
413         .quad 0x2748774cdf8eeb99,0x34b0bcb5e19b48a8
414         .quad 0x391c0cb3c5c95a63,0x4ed8aa4ae3418acb
415         .quad 0x5b9cca4f7763e373,0x682e6ff3d6b2b8a3
416         .quad 0x748f82ee5defb2fc,0x78a5636f43172f60
417         .quad 0x84c87814a1f0ab72,0x8cc702081a6439ec
418         .quad 0x90befffa23631e28,0xa4506cebde82bde9
419         .quad 0xbef9a3f7b2c67915,0xc67178f2e372532b
420         .quad 0xca273eceea26619c,0xd186b8c721c0c207
421         .quad 0xeada7dd6cde0eb1e,0xf57d4f7fee6ed178
422         .quad 0x06f067aa72176fba,0x0a637dc5a2c898a6
423         .quad 0x113f9804bef90dae,0x1b710b35131c471b
424         .quad 0x28db77f523047d84,0x32caab7b40c72493
425         .quad 0x3c9ebe0a15c9bebc,0x431d67c49c100d4c
426         .quad 0x4cc5d4becb3e42b6,0x597f299cfc657e2a
427         .quad 0x5fcb6fab3ad6faec,0x6c44198c4a475817