summaryrefslogtreecommitdiffstats
path: root/src/crypto/isa-l/isa-l_crypto/mh_sha256/mh_sha256_block_avx512.asm
blob: 1ee76ddfcf6b9e2febb195d86007582bd059ece6 (plain)
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;  SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT
;  LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES; LOSS OF USE,
;  DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED AND ON ANY
;  THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT
;  (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE
;  OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
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;; code to compute 16 SHA256 using AVX-512
;;

%include "reg_sizes.asm"

%ifdef HAVE_AS_KNOWS_AVX512

[bits 64]
default rel
section .text

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%ifidn __OUTPUT_FORMAT__, elf64
 ; Linux
 %define arg0  rdi
 %define arg1  rsi
 %define arg2  rdx
 %define arg3  rcx

 %define arg4  r8
 %define arg5  r9

 %define tmp1  r10
 %define tmp2  r11
 %define tmp3  r12		; must be saved and restored
 %define tmp4  r13		; must be saved and restored
 %define tmp5  r14		; must be saved and restored
 %define tmp6  r15		; must be saved and restored
 %define return rax

 %define func(x) x:
 %macro FUNC_SAVE 0
	push	r12
	push	r13
	push	r14
	push	r15
 %endmacro
 %macro FUNC_RESTORE 0
	pop	r15
	pop	r14
	pop	r13
	pop	r12
 %endmacro
%else
 ; Windows
 %define arg0   rcx
 %define arg1   rdx
 %define arg2   r8
 %define arg3   r9

 %define arg4   r10
 %define arg5   r11
 %define tmp1   r12		; must be saved and restored
 %define tmp2   r13		; must be saved and restored
 %define tmp3   r14		; must be saved and restored
 %define tmp4   r15		; must be saved and restored
 %define tmp5   rdi		; must be saved and restored
 %define tmp6   rsi		; must be saved and restored
 %define return rax

 %define stack_size  10*16 + 7*8		; must be an odd multiple of 8
 %define func(x) proc_frame x
 %macro FUNC_SAVE 0
	alloc_stack	stack_size
	save_xmm128	xmm6, 0*16
	save_xmm128	xmm7, 1*16
	save_xmm128	xmm8, 2*16
	save_xmm128	xmm9, 3*16
	save_xmm128	xmm10, 4*16
	save_xmm128	xmm11, 5*16
	save_xmm128	xmm12, 6*16
	save_xmm128	xmm13, 7*16
	save_xmm128	xmm14, 8*16
	save_xmm128	xmm15, 9*16
	save_reg	r12,  10*16 + 0*8
	save_reg	r13,  10*16 + 1*8
	save_reg	r14,  10*16 + 2*8
	save_reg	r15,  10*16 + 3*8
	save_reg	rdi,  10*16 + 4*8
	save_reg	rsi,  10*16 + 5*8
	end_prolog
 %endmacro

 %macro FUNC_RESTORE 0
	movdqa	xmm6, [rsp + 0*16]
	movdqa	xmm7, [rsp + 1*16]
	movdqa	xmm8, [rsp + 2*16]
	movdqa	xmm9, [rsp + 3*16]
	movdqa	xmm10, [rsp + 4*16]
	movdqa	xmm11, [rsp + 5*16]
	movdqa	xmm12, [rsp + 6*16]
	movdqa	xmm13, [rsp + 7*16]
	movdqa	xmm14, [rsp + 8*16]
	movdqa	xmm15, [rsp + 9*16]
	mov	r12,  [rsp + 10*16 + 0*8]
	mov	r13,  [rsp + 10*16 + 1*8]
	mov	r14,  [rsp + 10*16 + 2*8]
	mov	r15,  [rsp + 10*16 + 3*8]
	mov	rdi,  [rsp + 10*16 + 4*8]
	mov	rsi,  [rsp + 10*16 + 5*8]
	add	rsp, stack_size
 %endmacro
%endif
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%define loops 		arg3
;variables of mh_sha256
%define mh_in_p  	arg0
%define mh_digests_p 	arg1
%define mh_data_p	arg2
;variables used by storing segs_digests on stack
%define RSP_SAVE	tmp2
%define FRAMESZ 	4*8*16		;BYTES*DWORDS*SEGS
; Common definitions
%define ROUND	tmp4
%define TBL	tmp5

%define pref	tmp3
%macro PREFETCH_X 1
%define %%mem  %1
	prefetchnta %%mem
%endmacro
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%define VMOVPS  vmovups

%define A	zmm0
%define B	zmm1
%define C	zmm2
%define D	zmm3
%define E	zmm4
%define F	zmm5
%define G	zmm6
%define H	zmm7
%define T1	zmm8
%define TMP0	zmm9
%define TMP1	zmm10
%define TMP2	zmm11
%define TMP3	zmm12
%define TMP4	zmm13
%define TMP5	zmm14
%define TMP6	zmm15

%define W0	zmm16
%define W1	zmm17
%define W2	zmm18
%define W3	zmm19
%define W4	zmm20
%define W5	zmm21
%define W6	zmm22
%define W7	zmm23
%define W8	zmm24
%define W9	zmm25
%define W10	zmm26
%define W11	zmm27
%define W12	zmm28
%define W13	zmm29
%define W14	zmm30
%define W15	zmm31

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%macro ROTATE_ARGS 0
%xdefine TMP_ H
%xdefine H G
%xdefine G F
%xdefine F E
%xdefine E D
%xdefine D C
%xdefine C B
%xdefine B A
%xdefine A TMP_
%endm

%define APPEND(a,b) a %+ b
;;  CH(A, B, C) = (A&B) ^ (~A&C)
;; MAJ(E, F, G) = (E&F) ^ (E&G) ^ (F&G)
;; SIGMA0 = ROR_2  ^ ROR_13 ^ ROR_22
;; SIGMA1 = ROR_6  ^ ROR_11 ^ ROR_25
;; sigma0 = ROR_7  ^ ROR_18 ^ SHR_3
;; sigma1 = ROR_17 ^ ROR_19 ^ SHR_10

; Main processing loop per round
%macro PROCESS_LOOP 2
%define %%WT	%1
%define %%ROUND	%2
	;; T1 = H + SIGMA1(E) + CH(E, F, G) + Kt + Wt
	;; T2 = SIGMA0(A) + MAJ(A, B, C)
	;; H=G, G=F, F=E, E=D+T1, D=C, C=B, B=A, A=T1+T2

	;; H becomes T2, then add T1 for A
	;; D becomes D + T1 for E

	vpaddd		T1, H, TMP3		; T1 = H + Kt
	vmovdqa32	TMP0, E
	vprord		TMP1, E, 6 		; ROR_6(E)
	vprord		TMP2, E, 11 		; ROR_11(E)
	vprord		TMP3, E, 25 		; ROR_25(E)
	vpternlogd	TMP0, F, G, 0xCA	; TMP0 = CH(E,F,G)
	vpaddd		T1, T1, %%WT		; T1 = T1 + Wt
	vpternlogd	TMP1, TMP2, TMP3, 0x96	; TMP1 = SIGMA1(E)
	vpaddd		T1, T1, TMP0		; T1 = T1 + CH(E,F,G)
	vpaddd		T1, T1, TMP1		; T1 = T1 + SIGMA1(E)
	vpaddd		D, D, T1		; D = D + T1

	vprord		H, A, 2 		; ROR_2(A)
	vprord		TMP2, A, 13 		; ROR_13(A)
	vprord		TMP3, A, 22 		; ROR_22(A)
	vmovdqa32	TMP0, A
	vpternlogd	TMP0, B, C, 0xE8	; TMP0 = MAJ(A,B,C)
	vpternlogd	H, TMP2, TMP3, 0x96	; H(T2) = SIGMA0(A)
	vpaddd		H, H, TMP0		; H(T2) = SIGMA0(A) + MAJ(A,B,C)
	vpaddd		H, H, T1		; H(A) = H(T2) + T1

	vmovdqa32	TMP3, [TBL + ((%%ROUND+1)*64)]	; Next Kt

	;; Rotate the args A-H (rotation of names associated with regs)
	ROTATE_ARGS
%endmacro

%macro MSG_SCHED_ROUND_16_63 4
%define %%WT	%1
%define %%WTp1	%2
%define %%WTp9	%3
%define %%WTp14	%4
	vprord		TMP4, %%WTp14, 17 	; ROR_17(Wt-2)
	vprord		TMP5, %%WTp14, 19 	; ROR_19(Wt-2)
	vpsrld		TMP6, %%WTp14, 10 	; SHR_10(Wt-2)
	vpternlogd	TMP4, TMP5, TMP6, 0x96	; TMP4 = sigma1(Wt-2)

	vpaddd		%%WT, %%WT, TMP4	; Wt = Wt-16 + sigma1(Wt-2)
	vpaddd		%%WT, %%WT, %%WTp9	; Wt = Wt-16 + sigma1(Wt-2) + Wt-7

	vprord		TMP4, %%WTp1, 7 	; ROR_7(Wt-15)
	vprord		TMP5, %%WTp1, 18 	; ROR_18(Wt-15)
	vpsrld		TMP6, %%WTp1, 3 	; SHR_3(Wt-15)
	vpternlogd	TMP4, TMP5, TMP6, 0x96	; TMP4 = sigma0(Wt-15)

	vpaddd		%%WT, %%WT, TMP4	; Wt = Wt-16 + sigma1(Wt-2) +
						;      Wt-7 + sigma0(Wt-15) +
%endmacro

; Note this is reading in a block of data for one lane
; When all 16 are read, the data must be transposed to build msg schedule
%macro MSG_SCHED_ROUND_00_15 2
%define %%WT	 %1
%define %%OFFSET %2
	mov		inp0, [IN + (%%OFFSET*8)]
	vmovups		%%WT, [inp0+IDX]
%endmacro

;init hash digests
; segs_digests:low addr-> high_addr
; a  | b  |  c | ...|  p | (16)
; h0 | h0 | h0 | ...| h0 |    | Aa| Ab | Ac |...| Ap |
; h1 | h1 | h1 | ...| h1 |    | Ba| Bb | Bc |...| Bp |
; ....
; h7 | h7 | h7 | ...| h7 |    | Ha| Hb | Hc |...| Hp |

[bits 64]
section .text
align 32

;void mh_sha256_block_avx512(const uint8_t * input_data, uint32_t digests[SHA256_DIGEST_WORDS][HASH_SEGS],
;		uint8_t frame_buffer[MH_SHA256_BLOCK_SIZE], uint32_t num_blocks);
; arg 0 pointer to input data
; arg 1 pointer to digests, include segments digests(uint32_t digests[16][8])
; arg 2 pointer to aligned_frame_buffer which is used to save the big_endian data.
; arg 3 number  of 1KB blocks
;
global mh_sha256_block_avx512
func(mh_sha256_block_avx512)
	endbranch
	FUNC_SAVE
	; save rsp
	mov	RSP_SAVE, rsp

	cmp	loops, 0
	jle	.return

	; leave enough space to store segs_digests
	sub     rsp, FRAMESZ
	; align rsp to 64 Bytes needed by avx512
	and	rsp, ~0x3F
	lea	TBL,[TABLE]

	; copy segs_digests into stack and ZMM
	VMOVPS  A, [mh_digests_p + 64*0]
	VMOVPS  B, [mh_digests_p + 64*1]
	VMOVPS  C, [mh_digests_p + 64*2]
	VMOVPS  D, [mh_digests_p + 64*3]
	VMOVPS  E, [mh_digests_p + 64*4]
	VMOVPS  F, [mh_digests_p + 64*5]
	VMOVPS  G, [mh_digests_p + 64*6]
	VMOVPS  H, [mh_digests_p + 64*7]

.block_loop:
	; Save digests for later addition
	vmovdqa32 [rsp + 64*0], A
	vmovdqa32 [rsp + 64*1], B
	vmovdqa32 [rsp + 64*2], C
	vmovdqa32 [rsp + 64*3], D
	vmovdqa32 [rsp + 64*4], E
	vmovdqa32 [rsp + 64*5], F
	vmovdqa32 [rsp + 64*6], G
	vmovdqa32 [rsp + 64*7], H

	vmovdqa32	TMP3, [TBL]	; First K
	;transform to big-endian data and store on aligned_frame
	vmovdqa32	TMP2, [PSHUFFLE_BYTE_FLIP_MASK]
	;using extra 16 ZMM registers instead of heap
%assign I 0
%rep 8
%assign J (I+1)
	VMOVPS	APPEND(W,I),[mh_in_p + I*64+0*64]
	VMOVPS	APPEND(W,J),[mh_in_p + I*64+1*64]

	vpshufb	APPEND(W,I), APPEND(W,I), TMP2
	vpshufb	APPEND(W,J), APPEND(W,J), TMP2
%assign I (I+2)
%endrep

	; MSG Schedule for W0-W15 is now complete in registers
	; Process first 48 rounds
	; Calculate next Wt+16 after processing is complete and Wt is unneeded

	; PROCESS_LOOP_00_47 APPEND(W,J), I, APPEND(W,K), APPEND(W,L), APPEND(W,M)

%assign I 0
%assign J 0
%assign K 1
%assign L 9
%assign M 14
%rep 64
	PROCESS_LOOP  APPEND(W,J),  I
	%if I < 48
	MSG_SCHED_ROUND_16_63  APPEND(W,J), APPEND(W,K), APPEND(W,L), APPEND(W,M)
	%endif
	%if I % 8 = 4
		PREFETCH_X [mh_in_p + 1024+128*(I / 8)]
	%endif
%assign I (I+1)
%assign J ((J+1)% 16)
%assign K ((K+1)% 16)
%assign L ((L+1)% 16)
%assign M ((M+1)% 16)
%endrep

	;; add old digest
	vpaddd	A, A, [rsp + 0*64]
	vpaddd	B, B, [rsp + 1*64]
	vpaddd	C, C, [rsp + 2*64]
	vpaddd	D, D, [rsp + 3*64]
	vpaddd	E, E, [rsp + 4*64]
	vpaddd	F, F, [rsp + 5*64]
	vpaddd	G, G, [rsp + 6*64]
	vpaddd	H, H, [rsp + 7*64]

	add 	mh_in_p,   1024
	sub     loops, 1
	jne     .block_loop

	; copy segs_digests back to mh_digests_p

	VMOVPS  [mh_digests_p + 64*0], A
	VMOVPS  [mh_digests_p + 64*1], B
	VMOVPS  [mh_digests_p + 64*2], C
	VMOVPS  [mh_digests_p + 64*3], D
	VMOVPS  [mh_digests_p + 64*4], E
	VMOVPS  [mh_digests_p + 64*5], F
	VMOVPS  [mh_digests_p + 64*6], G
	VMOVPS  [mh_digests_p + 64*7], H

	mov	rsp, RSP_SAVE			; restore rsp

.return:
	FUNC_RESTORE
	ret

endproc_frame

section .data
align 64
TABLE:
	dq	0x428a2f98428a2f98, 0x428a2f98428a2f98
	dq	0x428a2f98428a2f98, 0x428a2f98428a2f98
	dq	0x428a2f98428a2f98, 0x428a2f98428a2f98
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	dq	0xb5c0fbcfb5c0fbcf, 0xb5c0fbcfb5c0fbcf
	dq	0xb5c0fbcfb5c0fbcf, 0xb5c0fbcfb5c0fbcf
	dq	0xb5c0fbcfb5c0fbcf, 0xb5c0fbcfb5c0fbcf
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	dq	0xd807aa98d807aa98, 0xd807aa98d807aa98
	dq	0xd807aa98d807aa98, 0xd807aa98d807aa98
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	dq	0x550c7dc3550c7dc3, 0x550c7dc3550c7dc3
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	dq	0x72be5d7472be5d74, 0x72be5d7472be5d74
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	dq	0x80deb1fe80deb1fe, 0x80deb1fe80deb1fe
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