| Viewing file:  ghash-x86.pl (40.65 KB)      -rw-r--r-- Select action/file-type:
 
  (+) |  (+) |  (+) | Code (+) | Session (+) |  (+) | SDB (+) |  (+) |  (+) |  (+) |  (+) |  (+) | 
 
#! /usr/bin/env perl# Copyright 2010-2020 The OpenSSL Project Authors. All Rights Reserved.
 #
 # Licensed under the Apache License 2.0 (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/.
 # ====================================================================
 #
 # March, May, June 2010
 #
 # The module implements "4-bit" GCM GHASH function and underlying
 # single multiplication operation in GF(2^128). "4-bit" means that it
 # uses 256 bytes per-key table [+64/128 bytes fixed table]. It has two
 # code paths: vanilla x86 and vanilla SSE. Former will be executed on
 # 486 and Pentium, latter on all others. SSE GHASH features so called
 # "528B" variant of "4-bit" method utilizing additional 256+16 bytes
 # of per-key storage [+512 bytes shared table]. Performance results
 # are for streamed GHASH subroutine and are expressed in cycles per
 # processed byte, less is better:
 #
 #        gcc 2.95.3(*)    SSE assembler    x86 assembler
 #
 # Pentium    105/111(**)    -        50
 # PIII        68 /75        12.2        24
 # P4        125/125        17.8        84(***)
 # Opteron    66 /70        10.1        30
 # Core2        54 /67        8.4        18
 # Atom        105/105        16.8        53
 # VIA Nano    69 /71        13.0        27
 #
 # (*)    gcc 3.4.x was observed to generate few percent slower code,
 #    which is one of reasons why 2.95.3 results were chosen,
 #    another reason is lack of 3.4.x results for older CPUs;
 #    comparison with SSE results is not completely fair, because C
 #    results are for vanilla "256B" implementation, while
 #    assembler results are for "528B";-)
 # (**)    second number is result for code compiled with -fPIC flag,
 #    which is actually more relevant, because assembler code is
 #    position-independent;
 # (***)    see comment in non-MMX routine for further details;
 #
 # To summarize, it's >2-5 times faster than gcc-generated code. To
 # anchor it to something else SHA1 assembler processes one byte in
 # ~7 cycles on contemporary x86 cores. As for choice of MMX/SSE
 # in particular, see comment at the end of the file...
 
 # May 2010
 #
 # Add PCLMULQDQ version performing at 2.10 cycles per processed byte.
 # The question is how close is it to theoretical limit? The pclmulqdq
 # instruction latency appears to be 14 cycles and there can't be more
 # than 2 of them executing at any given time. This means that single
 # Karatsuba multiplication would take 28 cycles *plus* few cycles for
 # pre- and post-processing. Then multiplication has to be followed by
 # modulo-reduction. Given that aggregated reduction method [see
 # "Carry-less Multiplication and Its Usage for Computing the GCM Mode"
 # white paper by Intel] allows you to perform reduction only once in
 # a while we can assume that asymptotic performance can be estimated
 # as (28+Tmod/Naggr)/16, where Tmod is time to perform reduction
 # and Naggr is the aggregation factor.
 #
 # Before we proceed to this implementation let's have closer look at
 # the best-performing code suggested by Intel in their white paper.
 # By tracing inter-register dependencies Tmod is estimated as ~19
 # cycles and Naggr chosen by Intel is 4, resulting in 2.05 cycles per
 # processed byte. As implied, this is quite optimistic estimate,
 # because it does not account for Karatsuba pre- and post-processing,
 # which for a single multiplication is ~5 cycles. Unfortunately Intel
 # does not provide performance data for GHASH alone. But benchmarking
 # AES_GCM_encrypt ripped out of Fig. 15 of the white paper with aadt
 # alone resulted in 2.46 cycles per byte of out 16KB buffer. Note that
 # the result accounts even for pre-computing of degrees of the hash
 # key H, but its portion is negligible at 16KB buffer size.
 #
 # Moving on to the implementation in question. Tmod is estimated as
 # ~13 cycles and Naggr is 2, giving asymptotic performance of ...
 # 2.16. How is it possible that measured performance is better than
 # optimistic theoretical estimate? There is one thing Intel failed
 # to recognize. By serializing GHASH with CTR in same subroutine
 # former's performance is really limited to above (Tmul + Tmod/Naggr)
 # equation. But if GHASH procedure is detached, the modulo-reduction
 # can be interleaved with Naggr-1 multiplications at instruction level
 # and under ideal conditions even disappear from the equation. So that
 # optimistic theoretical estimate for this implementation is ...
 # 28/16=1.75, and not 2.16. Well, it's probably way too optimistic,
 # at least for such small Naggr. I'd argue that (28+Tproc/Naggr),
 # where Tproc is time required for Karatsuba pre- and post-processing,
 # is more realistic estimate. In this case it gives ... 1.91 cycles.
 # Or in other words, depending on how well we can interleave reduction
 # and one of the two multiplications the performance should be between
 # 1.91 and 2.16. As already mentioned, this implementation processes
 # one byte out of 8KB buffer in 2.10 cycles, while x86_64 counterpart
 # - in 2.02. x86_64 performance is better, because larger register
 # bank allows to interleave reduction and multiplication better.
 #
 # Does it make sense to increase Naggr? To start with it's virtually
 # impossible in 32-bit mode, because of limited register bank
 # capacity. Otherwise improvement has to be weighed against slower
 # setup, as well as code size and complexity increase. As even
 # optimistic estimate doesn't promise 30% performance improvement,
 # there are currently no plans to increase Naggr.
 #
 # Special thanks to David Woodhouse for providing access to a
 # Westmere-based system on behalf of Intel Open Source Technology Centre.
 
 # January 2010
 #
 # Tweaked to optimize transitions between integer and FP operations
 # on same XMM register, PCLMULQDQ subroutine was measured to process
 # one byte in 2.07 cycles on Sandy Bridge, and in 2.12 - on Westmere.
 # The minor regression on Westmere is outweighed by ~15% improvement
 # on Sandy Bridge. Strangely enough attempt to modify 64-bit code in
 # similar manner resulted in almost 20% degradation on Sandy Bridge,
 # where original 64-bit code processes one byte in 1.95 cycles.
 
 #####################################################################
 # For reference, AMD Bulldozer processes one byte in 1.98 cycles in
 # 32-bit mode and 1.89 in 64-bit.
 
 # February 2013
 #
 # Overhaul: aggregate Karatsuba post-processing, improve ILP in
 # reduction_alg9. Resulting performance is 1.96 cycles per byte on
 # Westmere, 1.95 - on Sandy/Ivy Bridge, 1.76 - on Bulldozer.
 
 $0 =~ m/(.*[\/\\])[^\/\\]+$/; $dir=$1;
 push(@INC,"${dir}","${dir}../../perlasm");
 require "x86asm.pl";
 
 $output=pop and open STDOUT,">$output";
 
 &asm_init($ARGV[0],$x86only = $ARGV[$#ARGV] eq "386");
 
 $sse2=0;
 for (@ARGV) { $sse2=1 if (/-DOPENSSL_IA32_SSE2/); }
 
 ($Zhh,$Zhl,$Zlh,$Zll) = ("ebp","edx","ecx","ebx");
 $inp  = "edi";
 $Htbl = "esi";
 
 $unroll = 0;    # Affects x86 loop. Folded loop performs ~7% worse
 # than unrolled, which has to be weighted against
 # 2.5x x86-specific code size reduction.
 
 sub x86_loop {
 my $off = shift;
 my $rem = "eax";
 
 &mov    ($Zhh,&DWP(4,$Htbl,$Zll));
 &mov    ($Zhl,&DWP(0,$Htbl,$Zll));
 &mov    ($Zlh,&DWP(12,$Htbl,$Zll));
 &mov    ($Zll,&DWP(8,$Htbl,$Zll));
 &xor    ($rem,$rem);    # avoid partial register stalls on PIII
 
 # shrd practically kills P4, 2.5x deterioration, but P4 has
 # MMX code-path to execute. shrd runs tad faster [than twice
 # the shifts, move's and or's] on pre-MMX Pentium (as well as
 # PIII and Core2), *but* minimizes code size, spares register
 # and thus allows to fold the loop...
 if (!$unroll) {
 my $cnt = $inp;
 &mov    ($cnt,15);
 &jmp    (&label("x86_loop"));
 &set_label("x86_loop",16);
 for($i=1;$i<=2;$i++) {
 &mov    (&LB($rem),&LB($Zll));
 &shrd    ($Zll,$Zlh,4);
 &and    (&LB($rem),0xf);
 &shrd    ($Zlh,$Zhl,4);
 &shrd    ($Zhl,$Zhh,4);
 &shr    ($Zhh,4);
 &xor    ($Zhh,&DWP($off+16,"esp",$rem,4));
 
 &mov    (&LB($rem),&BP($off,"esp",$cnt));
 if ($i&1) {
 &and    (&LB($rem),0xf0);
 } else {
 &shl    (&LB($rem),4);
 }
 
 &xor    ($Zll,&DWP(8,$Htbl,$rem));
 &xor    ($Zlh,&DWP(12,$Htbl,$rem));
 &xor    ($Zhl,&DWP(0,$Htbl,$rem));
 &xor    ($Zhh,&DWP(4,$Htbl,$rem));
 
 if ($i&1) {
 &dec    ($cnt);
 &js    (&label("x86_break"));
 } else {
 &jmp    (&label("x86_loop"));
 }
 }
 &set_label("x86_break",16);
 } else {
 for($i=1;$i<32;$i++) {
 &comment($i);
 &mov    (&LB($rem),&LB($Zll));
 &shrd    ($Zll,$Zlh,4);
 &and    (&LB($rem),0xf);
 &shrd    ($Zlh,$Zhl,4);
 &shrd    ($Zhl,$Zhh,4);
 &shr    ($Zhh,4);
 &xor    ($Zhh,&DWP($off+16,"esp",$rem,4));
 
 if ($i&1) {
 &mov    (&LB($rem),&BP($off+15-($i>>1),"esp"));
 &and    (&LB($rem),0xf0);
 } else {
 &mov    (&LB($rem),&BP($off+15-($i>>1),"esp"));
 &shl    (&LB($rem),4);
 }
 
 &xor    ($Zll,&DWP(8,$Htbl,$rem));
 &xor    ($Zlh,&DWP(12,$Htbl,$rem));
 &xor    ($Zhl,&DWP(0,$Htbl,$rem));
 &xor    ($Zhh,&DWP(4,$Htbl,$rem));
 }
 }
 &bswap    ($Zll);
 &bswap    ($Zlh);
 &bswap    ($Zhl);
 if (!$x86only) {
 &bswap    ($Zhh);
 } else {
 &mov    ("eax",$Zhh);
 &bswap    ("eax");
 &mov    ($Zhh,"eax");
 }
 }
 
 if ($unroll) {
 &function_begin_B("_x86_gmult_4bit_inner");
 &x86_loop(4);
 &ret    ();
 &function_end_B("_x86_gmult_4bit_inner");
 }
 
 sub deposit_rem_4bit {
 my $bias = shift;
 
 &mov    (&DWP($bias+0, "esp"),0x0000<<16);
 &mov    (&DWP($bias+4, "esp"),0x1C20<<16);
 &mov    (&DWP($bias+8, "esp"),0x3840<<16);
 &mov    (&DWP($bias+12,"esp"),0x2460<<16);
 &mov    (&DWP($bias+16,"esp"),0x7080<<16);
 &mov    (&DWP($bias+20,"esp"),0x6CA0<<16);
 &mov    (&DWP($bias+24,"esp"),0x48C0<<16);
 &mov    (&DWP($bias+28,"esp"),0x54E0<<16);
 &mov    (&DWP($bias+32,"esp"),0xE100<<16);
 &mov    (&DWP($bias+36,"esp"),0xFD20<<16);
 &mov    (&DWP($bias+40,"esp"),0xD940<<16);
 &mov    (&DWP($bias+44,"esp"),0xC560<<16);
 &mov    (&DWP($bias+48,"esp"),0x9180<<16);
 &mov    (&DWP($bias+52,"esp"),0x8DA0<<16);
 &mov    (&DWP($bias+56,"esp"),0xA9C0<<16);
 &mov    (&DWP($bias+60,"esp"),0xB5E0<<16);
 }
 
 $suffix = $x86only ? "" : "_x86";
 
 &function_begin("gcm_gmult_4bit".$suffix);
 &stack_push(16+4+1);            # +1 for stack alignment
 &mov    ($inp,&wparam(0));        # load Xi
 &mov    ($Htbl,&wparam(1));        # load Htable
 
 &mov    ($Zhh,&DWP(0,$inp));        # load Xi[16]
 &mov    ($Zhl,&DWP(4,$inp));
 &mov    ($Zlh,&DWP(8,$inp));
 &mov    ($Zll,&DWP(12,$inp));
 
 &deposit_rem_4bit(16);
 
 &mov    (&DWP(0,"esp"),$Zhh);        # copy Xi[16] on stack
 &mov    (&DWP(4,"esp"),$Zhl);
 &mov    (&DWP(8,"esp"),$Zlh);
 &mov    (&DWP(12,"esp"),$Zll);
 &shr    ($Zll,20);
 &and    ($Zll,0xf0);
 
 if ($unroll) {
 &call    ("_x86_gmult_4bit_inner");
 } else {
 &x86_loop(0);
 &mov    ($inp,&wparam(0));
 }
 
 &mov    (&DWP(12,$inp),$Zll);
 &mov    (&DWP(8,$inp),$Zlh);
 &mov    (&DWP(4,$inp),$Zhl);
 &mov    (&DWP(0,$inp),$Zhh);
 &stack_pop(16+4+1);
 &function_end("gcm_gmult_4bit".$suffix);
 
 &function_begin("gcm_ghash_4bit".$suffix);
 &stack_push(16+4+1);            # +1 for 64-bit alignment
 &mov    ($Zll,&wparam(0));        # load Xi
 &mov    ($Htbl,&wparam(1));        # load Htable
 &mov    ($inp,&wparam(2));        # load in
 &mov    ("ecx",&wparam(3));        # load len
 &add    ("ecx",$inp);
 &mov    (&wparam(3),"ecx");
 
 &mov    ($Zhh,&DWP(0,$Zll));        # load Xi[16]
 &mov    ($Zhl,&DWP(4,$Zll));
 &mov    ($Zlh,&DWP(8,$Zll));
 &mov    ($Zll,&DWP(12,$Zll));
 
 &deposit_rem_4bit(16);
 
 &set_label("x86_outer_loop",16);
 &xor    ($Zll,&DWP(12,$inp));        # xor with input
 &xor    ($Zlh,&DWP(8,$inp));
 &xor    ($Zhl,&DWP(4,$inp));
 &xor    ($Zhh,&DWP(0,$inp));
 &mov    (&DWP(12,"esp"),$Zll);        # dump it on stack
 &mov    (&DWP(8,"esp"),$Zlh);
 &mov    (&DWP(4,"esp"),$Zhl);
 &mov    (&DWP(0,"esp"),$Zhh);
 
 &shr    ($Zll,20);
 &and    ($Zll,0xf0);
 
 if ($unroll) {
 &call    ("_x86_gmult_4bit_inner");
 } else {
 &x86_loop(0);
 &mov    ($inp,&wparam(2));
 }
 &lea    ($inp,&DWP(16,$inp));
 &cmp    ($inp,&wparam(3));
 &mov    (&wparam(2),$inp)    if (!$unroll);
 &jb    (&label("x86_outer_loop"));
 
 &mov    ($inp,&wparam(0));    # load Xi
 &mov    (&DWP(12,$inp),$Zll);
 &mov    (&DWP(8,$inp),$Zlh);
 &mov    (&DWP(4,$inp),$Zhl);
 &mov    (&DWP(0,$inp),$Zhh);
 &stack_pop(16+4+1);
 &function_end("gcm_ghash_4bit".$suffix);
 
 if (!$x86only) {{{
 
 &static_label("rem_4bit");
 
 if (!$sse2) {{    # pure-MMX "May" version...
 
 $S=12;        # shift factor for rem_4bit
 
 &function_begin_B("_mmx_gmult_4bit_inner");
 # MMX version performs 3.5 times better on P4 (see comment in non-MMX
 # routine for further details), 100% better on Opteron, ~70% better
 # on Core2 and PIII... In other words effort is considered to be well
 # spent... Since initial release the loop was unrolled in order to
 # "liberate" register previously used as loop counter. Instead it's
 # used to optimize critical path in 'Z.hi ^= rem_4bit[Z.lo&0xf]'.
 # The path involves move of Z.lo from MMX to integer register,
 # effective address calculation and finally merge of value to Z.hi.
 # Reference to rem_4bit is scheduled so late that I had to >>4
 # rem_4bit elements. This resulted in 20-45% procent improvement
 # on contemporary ยต-archs.
 {
 my $cnt;
 my $rem_4bit = "eax";
 my @rem = ($Zhh,$Zll);
 my $nhi = $Zhl;
 my $nlo = $Zlh;
 
 my ($Zlo,$Zhi) = ("mm0","mm1");
 my $tmp = "mm2";
 
 &xor    ($nlo,$nlo);    # avoid partial register stalls on PIII
 &mov    ($nhi,$Zll);
 &mov    (&LB($nlo),&LB($nhi));
 &shl    (&LB($nlo),4);
 &and    ($nhi,0xf0);
 &movq    ($Zlo,&QWP(8,$Htbl,$nlo));
 &movq    ($Zhi,&QWP(0,$Htbl,$nlo));
 &movd    ($rem[0],$Zlo);
 
 for ($cnt=28;$cnt>=-2;$cnt--) {
 my $odd = $cnt&1;
 my $nix = $odd ? $nlo : $nhi;
 
 &shl    (&LB($nlo),4)            if ($odd);
 &psrlq    ($Zlo,4);
 &movq    ($tmp,$Zhi);
 &psrlq    ($Zhi,4);
 &pxor    ($Zlo,&QWP(8,$Htbl,$nix));
 &mov    (&LB($nlo),&BP($cnt/2,$inp))    if (!$odd && $cnt>=0);
 &psllq    ($tmp,60);
 &and    ($nhi,0xf0)            if ($odd);
 &pxor    ($Zhi,&QWP(0,$rem_4bit,$rem[1],8)) if ($cnt<28);
 &and    ($rem[0],0xf);
 &pxor    ($Zhi,&QWP(0,$Htbl,$nix));
 &mov    ($nhi,$nlo)            if (!$odd && $cnt>=0);
 &movd    ($rem[1],$Zlo);
 &pxor    ($Zlo,$tmp);
 
 push    (@rem,shift(@rem));        # "rotate" registers
 }
 
 &mov    ($inp,&DWP(4,$rem_4bit,$rem[1],8));    # last rem_4bit[rem]
 
 &psrlq    ($Zlo,32);    # lower part of Zlo is already there
 &movd    ($Zhl,$Zhi);
 &psrlq    ($Zhi,32);
 &movd    ($Zlh,$Zlo);
 &movd    ($Zhh,$Zhi);
 &shl    ($inp,4);    # compensate for rem_4bit[i] being >>4
 
 &bswap    ($Zll);
 &bswap    ($Zhl);
 &bswap    ($Zlh);
 &xor    ($Zhh,$inp);
 &bswap    ($Zhh);
 
 &ret    ();
 }
 &function_end_B("_mmx_gmult_4bit_inner");
 
 &function_begin("gcm_gmult_4bit_mmx");
 &mov    ($inp,&wparam(0));    # load Xi
 &mov    ($Htbl,&wparam(1));    # load Htable
 
 &call    (&label("pic_point"));
 &set_label("pic_point");
 &blindpop("eax");
 &lea    ("eax",&DWP(&label("rem_4bit")."-".&label("pic_point"),"eax"));
 
 &movz    ($Zll,&BP(15,$inp));
 
 &call    ("_mmx_gmult_4bit_inner");
 
 &mov    ($inp,&wparam(0));    # load Xi
 &emms    ();
 &mov    (&DWP(12,$inp),$Zll);
 &mov    (&DWP(4,$inp),$Zhl);
 &mov    (&DWP(8,$inp),$Zlh);
 &mov    (&DWP(0,$inp),$Zhh);
 &function_end("gcm_gmult_4bit_mmx");
 
 # Streamed version performs 20% better on P4, 7% on Opteron,
 # 10% on Core2 and PIII...
 &function_begin("gcm_ghash_4bit_mmx");
 &mov    ($Zhh,&wparam(0));    # load Xi
 &mov    ($Htbl,&wparam(1));    # load Htable
 &mov    ($inp,&wparam(2));    # load in
 &mov    ($Zlh,&wparam(3));    # load len
 
 &call    (&label("pic_point"));
 &set_label("pic_point");
 &blindpop("eax");
 &lea    ("eax",&DWP(&label("rem_4bit")."-".&label("pic_point"),"eax"));
 
 &add    ($Zlh,$inp);
 &mov    (&wparam(3),$Zlh);    # len to point at the end of input
 &stack_push(4+1);        # +1 for stack alignment
 
 &mov    ($Zll,&DWP(12,$Zhh));    # load Xi[16]
 &mov    ($Zhl,&DWP(4,$Zhh));
 &mov    ($Zlh,&DWP(8,$Zhh));
 &mov    ($Zhh,&DWP(0,$Zhh));
 &jmp    (&label("mmx_outer_loop"));
 
 &set_label("mmx_outer_loop",16);
 &xor    ($Zll,&DWP(12,$inp));
 &xor    ($Zhl,&DWP(4,$inp));
 &xor    ($Zlh,&DWP(8,$inp));
 &xor    ($Zhh,&DWP(0,$inp));
 &mov    (&wparam(2),$inp);
 &mov    (&DWP(12,"esp"),$Zll);
 &mov    (&DWP(4,"esp"),$Zhl);
 &mov    (&DWP(8,"esp"),$Zlh);
 &mov    (&DWP(0,"esp"),$Zhh);
 
 &mov    ($inp,"esp");
 &shr    ($Zll,24);
 
 &call    ("_mmx_gmult_4bit_inner");
 
 &mov    ($inp,&wparam(2));
 &lea    ($inp,&DWP(16,$inp));
 &cmp    ($inp,&wparam(3));
 &jb    (&label("mmx_outer_loop"));
 
 &mov    ($inp,&wparam(0));    # load Xi
 &emms    ();
 &mov    (&DWP(12,$inp),$Zll);
 &mov    (&DWP(4,$inp),$Zhl);
 &mov    (&DWP(8,$inp),$Zlh);
 &mov    (&DWP(0,$inp),$Zhh);
 
 &stack_pop(4+1);
 &function_end("gcm_ghash_4bit_mmx");
 
 }} else {{    # "June" MMX version...
 # ... has slower "April" gcm_gmult_4bit_mmx with folded
 # loop. This is done to conserve code size...
 $S=16;        # shift factor for rem_4bit
 
 sub mmx_loop() {
 # MMX version performs 2.8 times better on P4 (see comment in non-MMX
 # routine for further details), 40% better on Opteron and Core2, 50%
 # better on PIII... In other words effort is considered to be well
 # spent...
 my $inp = shift;
 my $rem_4bit = shift;
 my $cnt = $Zhh;
 my $nhi = $Zhl;
 my $nlo = $Zlh;
 my $rem = $Zll;
 
 my ($Zlo,$Zhi) = ("mm0","mm1");
 my $tmp = "mm2";
 
 &xor    ($nlo,$nlo);    # avoid partial register stalls on PIII
 &mov    ($nhi,$Zll);
 &mov    (&LB($nlo),&LB($nhi));
 &mov    ($cnt,14);
 &shl    (&LB($nlo),4);
 &and    ($nhi,0xf0);
 &movq    ($Zlo,&QWP(8,$Htbl,$nlo));
 &movq    ($Zhi,&QWP(0,$Htbl,$nlo));
 &movd    ($rem,$Zlo);
 &jmp    (&label("mmx_loop"));
 
 &set_label("mmx_loop",16);
 &psrlq    ($Zlo,4);
 &and    ($rem,0xf);
 &movq    ($tmp,$Zhi);
 &psrlq    ($Zhi,4);
 &pxor    ($Zlo,&QWP(8,$Htbl,$nhi));
 &mov    (&LB($nlo),&BP(0,$inp,$cnt));
 &psllq    ($tmp,60);
 &pxor    ($Zhi,&QWP(0,$rem_4bit,$rem,8));
 &dec    ($cnt);
 &movd    ($rem,$Zlo);
 &pxor    ($Zhi,&QWP(0,$Htbl,$nhi));
 &mov    ($nhi,$nlo);
 &pxor    ($Zlo,$tmp);
 &js    (&label("mmx_break"));
 
 &shl    (&LB($nlo),4);
 &and    ($rem,0xf);
 &psrlq    ($Zlo,4);
 &and    ($nhi,0xf0);
 &movq    ($tmp,$Zhi);
 &psrlq    ($Zhi,4);
 &pxor    ($Zlo,&QWP(8,$Htbl,$nlo));
 &psllq    ($tmp,60);
 &pxor    ($Zhi,&QWP(0,$rem_4bit,$rem,8));
 &movd    ($rem,$Zlo);
 &pxor    ($Zhi,&QWP(0,$Htbl,$nlo));
 &pxor    ($Zlo,$tmp);
 &jmp    (&label("mmx_loop"));
 
 &set_label("mmx_break",16);
 &shl    (&LB($nlo),4);
 &and    ($rem,0xf);
 &psrlq    ($Zlo,4);
 &and    ($nhi,0xf0);
 &movq    ($tmp,$Zhi);
 &psrlq    ($Zhi,4);
 &pxor    ($Zlo,&QWP(8,$Htbl,$nlo));
 &psllq    ($tmp,60);
 &pxor    ($Zhi,&QWP(0,$rem_4bit,$rem,8));
 &movd    ($rem,$Zlo);
 &pxor    ($Zhi,&QWP(0,$Htbl,$nlo));
 &pxor    ($Zlo,$tmp);
 
 &psrlq    ($Zlo,4);
 &and    ($rem,0xf);
 &movq    ($tmp,$Zhi);
 &psrlq    ($Zhi,4);
 &pxor    ($Zlo,&QWP(8,$Htbl,$nhi));
 &psllq    ($tmp,60);
 &pxor    ($Zhi,&QWP(0,$rem_4bit,$rem,8));
 &movd    ($rem,$Zlo);
 &pxor    ($Zhi,&QWP(0,$Htbl,$nhi));
 &pxor    ($Zlo,$tmp);
 
 &psrlq    ($Zlo,32);    # lower part of Zlo is already there
 &movd    ($Zhl,$Zhi);
 &psrlq    ($Zhi,32);
 &movd    ($Zlh,$Zlo);
 &movd    ($Zhh,$Zhi);
 
 &bswap    ($Zll);
 &bswap    ($Zhl);
 &bswap    ($Zlh);
 &bswap    ($Zhh);
 }
 
 &function_begin("gcm_gmult_4bit_mmx");
 &mov    ($inp,&wparam(0));    # load Xi
 &mov    ($Htbl,&wparam(1));    # load Htable
 
 &call    (&label("pic_point"));
 &set_label("pic_point");
 &blindpop("eax");
 &lea    ("eax",&DWP(&label("rem_4bit")."-".&label("pic_point"),"eax"));
 
 &movz    ($Zll,&BP(15,$inp));
 
 &mmx_loop($inp,"eax");
 
 &emms    ();
 &mov    (&DWP(12,$inp),$Zll);
 &mov    (&DWP(4,$inp),$Zhl);
 &mov    (&DWP(8,$inp),$Zlh);
 &mov    (&DWP(0,$inp),$Zhh);
 &function_end("gcm_gmult_4bit_mmx");
 
 ######################################################################
 # Below subroutine is "528B" variant of "4-bit" GCM GHASH function
 # (see gcm128.c for details). It provides further 20-40% performance
 # improvement over above mentioned "May" version.
 
 &static_label("rem_8bit");
 
 &function_begin("gcm_ghash_4bit_mmx");
 { my ($Zlo,$Zhi) = ("mm7","mm6");
 my $rem_8bit = "esi";
 my $Htbl = "ebx";
 
 # parameter block
 &mov    ("eax",&wparam(0));        # Xi
 &mov    ("ebx",&wparam(1));        # Htable
 &mov    ("ecx",&wparam(2));        # inp
 &mov    ("edx",&wparam(3));        # len
 &mov    ("ebp","esp");            # original %esp
 &call    (&label("pic_point"));
 &set_label    ("pic_point");
 &blindpop    ($rem_8bit);
 &lea    ($rem_8bit,&DWP(&label("rem_8bit")."-".&label("pic_point"),$rem_8bit));
 
 &sub    ("esp",512+16+16);        # allocate stack frame...
 &and    ("esp",-64);            # ...and align it
 &sub    ("esp",16);            # place for (u8)(H[]<<4)
 
 &add    ("edx","ecx");            # pointer to the end of input
 &mov    (&DWP(528+16+0,"esp"),"eax");    # save Xi
 &mov    (&DWP(528+16+8,"esp"),"edx");    # save inp+len
 &mov    (&DWP(528+16+12,"esp"),"ebp");    # save original %esp
 
 { my @lo  = ("mm0","mm1","mm2");
 my @hi  = ("mm3","mm4","mm5");
 my @tmp = ("mm6","mm7");
 my ($off1,$off2,$i) = (0,0,);
 
 &add    ($Htbl,128);            # optimize for size
 &lea    ("edi",&DWP(16+128,"esp"));
 &lea    ("ebp",&DWP(16+256+128,"esp"));
 
 # decompose Htable (low and high parts are kept separately),
 # generate Htable[]>>4, (u8)(Htable[]<<4), save to stack...
 for ($i=0;$i<18;$i++) {
 
 &mov    ("edx",&DWP(16*$i+8-128,$Htbl))        if ($i<16);
 &movq    ($lo[0],&QWP(16*$i+8-128,$Htbl))    if ($i<16);
 &psllq    ($tmp[1],60)                if ($i>1);
 &movq    ($hi[0],&QWP(16*$i+0-128,$Htbl))    if ($i<16);
 &por    ($lo[2],$tmp[1])            if ($i>1);
 &movq    (&QWP($off1-128,"edi"),$lo[1])        if ($i>0 && $i<17);
 &psrlq    ($lo[1],4)                if ($i>0 && $i<17);
 &movq    (&QWP($off1,"edi"),$hi[1])        if ($i>0 && $i<17);
 &movq    ($tmp[0],$hi[1])            if ($i>0 && $i<17);
 &movq    (&QWP($off2-128,"ebp"),$lo[2])        if ($i>1);
 &psrlq    ($hi[1],4)                if ($i>0 && $i<17);
 &movq    (&QWP($off2,"ebp"),$hi[2])        if ($i>1);
 &shl    ("edx",4)                if ($i<16);
 &mov    (&BP($i,"esp"),&LB("edx"))        if ($i<16);
 
 unshift    (@lo,pop(@lo));            # "rotate" registers
 unshift    (@hi,pop(@hi));
 unshift    (@tmp,pop(@tmp));
 $off1 += 8    if ($i>0);
 $off2 += 8    if ($i>1);
 }
 }
 
 &movq    ($Zhi,&QWP(0,"eax"));
 &mov    ("ebx",&DWP(8,"eax"));
 &mov    ("edx",&DWP(12,"eax"));        # load Xi
 
 &set_label("outer",16);
 { my $nlo = "eax";
 my $dat = "edx";
 my @nhi = ("edi","ebp");
 my @rem = ("ebx","ecx");
 my @red = ("mm0","mm1","mm2");
 my $tmp = "mm3";
 
 &xor    ($dat,&DWP(12,"ecx"));        # merge input data
 &xor    ("ebx",&DWP(8,"ecx"));
 &pxor    ($Zhi,&QWP(0,"ecx"));
 &lea    ("ecx",&DWP(16,"ecx"));        # inp+=16
 #&mov    (&DWP(528+12,"esp"),$dat);    # save inp^Xi
 &mov    (&DWP(528+8,"esp"),"ebx");
 &movq    (&QWP(528+0,"esp"),$Zhi);
 &mov    (&DWP(528+16+4,"esp"),"ecx");    # save inp
 
 &xor    ($nlo,$nlo);
 &rol    ($dat,8);
 &mov    (&LB($nlo),&LB($dat));
 &mov    ($nhi[1],$nlo);
 &and    (&LB($nlo),0x0f);
 &shr    ($nhi[1],4);
 &pxor    ($red[0],$red[0]);
 &rol    ($dat,8);            # next byte
 &pxor    ($red[1],$red[1]);
 &pxor    ($red[2],$red[2]);
 
 # Just like in "May" version modulo-schedule for critical path in
 # 'Z.hi ^= rem_8bit[Z.lo&0xff^((u8)H[nhi]<<4)]<<48'. Final 'pxor'
 # is scheduled so late that rem_8bit[] has to be shifted *right*
 # by 16, which is why last argument to pinsrw is 2, which
 # corresponds to <<32=<<48>>16...
 for ($j=11,$i=0;$i<15;$i++) {
 
 if ($i>0) {
 &pxor    ($Zlo,&QWP(16,"esp",$nlo,8));        # Z^=H[nlo]
 &rol    ($dat,8);                # next byte
 &pxor    ($Zhi,&QWP(16+128,"esp",$nlo,8));
 
 &pxor    ($Zlo,$tmp);
 &pxor    ($Zhi,&QWP(16+256+128,"esp",$nhi[0],8));
 &xor    (&LB($rem[1]),&BP(0,"esp",$nhi[0]));    # rem^(H[nhi]<<4)
 } else {
 &movq    ($Zlo,&QWP(16,"esp",$nlo,8));
 &movq    ($Zhi,&QWP(16+128,"esp",$nlo,8));
 }
 
 &mov    (&LB($nlo),&LB($dat));
 &mov    ($dat,&DWP(528+$j,"esp"))        if (--$j%4==0);
 
 &movd    ($rem[0],$Zlo);
 &movz    ($rem[1],&LB($rem[1]))            if ($i>0);
 &psrlq    ($Zlo,8);                # Z>>=8
 
 &movq    ($tmp,$Zhi);
 &mov    ($nhi[0],$nlo);
 &psrlq    ($Zhi,8);
 
 &pxor    ($Zlo,&QWP(16+256+0,"esp",$nhi[1],8));    # Z^=H[nhi]>>4
 &and    (&LB($nlo),0x0f);
 &psllq    ($tmp,56);
 
 &pxor    ($Zhi,$red[1])                if ($i>1);
 &shr    ($nhi[0],4);
 &pinsrw    ($red[0],&WP(0,$rem_8bit,$rem[1],2),2)    if ($i>0);
 
 unshift    (@red,pop(@red));            # "rotate" registers
 unshift    (@rem,pop(@rem));
 unshift    (@nhi,pop(@nhi));
 }
 
 &pxor    ($Zlo,&QWP(16,"esp",$nlo,8));        # Z^=H[nlo]
 &pxor    ($Zhi,&QWP(16+128,"esp",$nlo,8));
 &xor    (&LB($rem[1]),&BP(0,"esp",$nhi[0]));    # rem^(H[nhi]<<4)
 
 &pxor    ($Zlo,$tmp);
 &pxor    ($Zhi,&QWP(16+256+128,"esp",$nhi[0],8));
 &movz    ($rem[1],&LB($rem[1]));
 
 &pxor    ($red[2],$red[2]);            # clear 2nd word
 &psllq    ($red[1],4);
 
 &movd    ($rem[0],$Zlo);
 &psrlq    ($Zlo,4);                # Z>>=4
 
 &movq    ($tmp,$Zhi);
 &psrlq    ($Zhi,4);
 &shl    ($rem[0],4);                # rem<<4
 
 &pxor    ($Zlo,&QWP(16,"esp",$nhi[1],8));    # Z^=H[nhi]
 &psllq    ($tmp,60);
 &movz    ($rem[0],&LB($rem[0]));
 
 &pxor    ($Zlo,$tmp);
 &pxor    ($Zhi,&QWP(16+128,"esp",$nhi[1],8));
 
 &pinsrw    ($red[0],&WP(0,$rem_8bit,$rem[1],2),2);
 &pxor    ($Zhi,$red[1]);
 
 &movd    ($dat,$Zlo);
 &pinsrw    ($red[2],&WP(0,$rem_8bit,$rem[0],2),3);    # last is <<48
 
 &psllq    ($red[0],12);                # correct by <<16>>4
 &pxor    ($Zhi,$red[0]);
 &psrlq    ($Zlo,32);
 &pxor    ($Zhi,$red[2]);
 
 &mov    ("ecx",&DWP(528+16+4,"esp"));    # restore inp
 &movd    ("ebx",$Zlo);
 &movq    ($tmp,$Zhi);            # 01234567
 &psllw    ($Zhi,8);            # 1.3.5.7.
 &psrlw    ($tmp,8);            # .0.2.4.6
 &por    ($Zhi,$tmp);            # 10325476
 &bswap    ($dat);
 &pshufw    ($Zhi,$Zhi,0b00011011);        # 76543210
 &bswap    ("ebx");
 
 &cmp    ("ecx",&DWP(528+16+8,"esp"));    # are we done?
 &jne    (&label("outer"));
 }
 
 &mov    ("eax",&DWP(528+16+0,"esp"));    # restore Xi
 &mov    (&DWP(12,"eax"),"edx");
 &mov    (&DWP(8,"eax"),"ebx");
 &movq    (&QWP(0,"eax"),$Zhi);
 
 &mov    ("esp",&DWP(528+16+12,"esp"));    # restore original %esp
 &emms    ();
 }
 &function_end("gcm_ghash_4bit_mmx");
 }}
 
 if ($sse2) {{
 ######################################################################
 # PCLMULQDQ version.
 
 $Xip="eax";
 $Htbl="edx";
 $const="ecx";
 $inp="esi";
 $len="ebx";
 
 ($Xi,$Xhi)=("xmm0","xmm1");    $Hkey="xmm2";
 ($T1,$T2,$T3)=("xmm3","xmm4","xmm5");
 ($Xn,$Xhn)=("xmm6","xmm7");
 
 &static_label("bswap");
 
 sub clmul64x64_T2 {    # minimal "register" pressure
 my ($Xhi,$Xi,$Hkey,$HK)=@_;
 
 &movdqa        ($Xhi,$Xi);        #
 &pshufd        ($T1,$Xi,0b01001110);
 &pshufd        ($T2,$Hkey,0b01001110)    if (!defined($HK));
 &pxor        ($T1,$Xi);        #
 &pxor        ($T2,$Hkey)        if (!defined($HK));
 $HK=$T2            if (!defined($HK));
 
 &pclmulqdq    ($Xi,$Hkey,0x00);    #######
 &pclmulqdq    ($Xhi,$Hkey,0x11);    #######
 &pclmulqdq    ($T1,$HK,0x00);        #######
 &xorps        ($T1,$Xi);        #
 &xorps        ($T1,$Xhi);        #
 
 &movdqa        ($T2,$T1);        #
 &psrldq        ($T1,8);
 &pslldq        ($T2,8);        #
 &pxor        ($Xhi,$T1);
 &pxor        ($Xi,$T2);        #
 }
 
 sub clmul64x64_T3 {
 # Even though this subroutine offers visually better ILP, it
 # was empirically found to be a tad slower than above version.
 # At least in gcm_ghash_clmul context. But it's just as well,
 # because loop modulo-scheduling is possible only thanks to
 # minimized "register" pressure...
 my ($Xhi,$Xi,$Hkey)=@_;
 
 &movdqa        ($T1,$Xi);        #
 &movdqa        ($Xhi,$Xi);
 &pclmulqdq    ($Xi,$Hkey,0x00);    #######
 &pclmulqdq    ($Xhi,$Hkey,0x11);    #######
 &pshufd        ($T2,$T1,0b01001110);    #
 &pshufd        ($T3,$Hkey,0b01001110);
 &pxor        ($T2,$T1);        #
 &pxor        ($T3,$Hkey);
 &pclmulqdq    ($T2,$T3,0x00);        #######
 &pxor        ($T2,$Xi);        #
 &pxor        ($T2,$Xhi);        #
 
 &movdqa        ($T3,$T2);        #
 &psrldq        ($T2,8);
 &pslldq        ($T3,8);        #
 &pxor        ($Xhi,$T2);
 &pxor        ($Xi,$T3);        #
 }
 
 if (1) {        # Algorithm 9 with <<1 twist.
 # Reduction is shorter and uses only two
 # temporary registers, which makes it better
 # candidate for interleaving with 64x64
 # multiplication. Pre-modulo-scheduled loop
 # was found to be ~20% faster than Algorithm 5
 # below. Algorithm 9 was therefore chosen for
 # further optimization...
 
 sub reduction_alg9 {    # 17/11 times faster than Intel version
 my ($Xhi,$Xi) = @_;
 
 # 1st phase
 &movdqa        ($T2,$Xi);        #
 &movdqa        ($T1,$Xi);
 &psllq        ($Xi,5);
 &pxor        ($T1,$Xi);        #
 &psllq        ($Xi,1);
 &pxor        ($Xi,$T1);        #
 &psllq        ($Xi,57);        #
 &movdqa        ($T1,$Xi);        #
 &pslldq        ($Xi,8);
 &psrldq        ($T1,8);        #
 &pxor        ($Xi,$T2);
 &pxor        ($Xhi,$T1);        #
 
 # 2nd phase
 &movdqa        ($T2,$Xi);
 &psrlq        ($Xi,1);
 &pxor        ($Xhi,$T2);        #
 &pxor        ($T2,$Xi);
 &psrlq        ($Xi,5);
 &pxor        ($Xi,$T2);        #
 &psrlq        ($Xi,1);        #
 &pxor        ($Xi,$Xhi)        #
 }
 
 &function_begin_B("gcm_init_clmul");
 &mov        ($Htbl,&wparam(0));
 &mov        ($Xip,&wparam(1));
 
 &call        (&label("pic"));
 &set_label("pic");
 &blindpop    ($const);
 &lea        ($const,&DWP(&label("bswap")."-".&label("pic"),$const));
 
 &movdqu        ($Hkey,&QWP(0,$Xip));
 &pshufd        ($Hkey,$Hkey,0b01001110);# dword swap
 
 # <<1 twist
 &pshufd        ($T2,$Hkey,0b11111111);    # broadcast uppermost dword
 &movdqa        ($T1,$Hkey);
 &psllq        ($Hkey,1);
 &pxor        ($T3,$T3);        #
 &psrlq        ($T1,63);
 &pcmpgtd    ($T3,$T2);        # broadcast carry bit
 &pslldq        ($T1,8);
 &por        ($Hkey,$T1);        # H<<=1
 
 # magic reduction
 &pand        ($T3,&QWP(16,$const));    # 0x1c2_polynomial
 &pxor        ($Hkey,$T3);        # if(carry) H^=0x1c2_polynomial
 
 # calculate H^2
 &movdqa        ($Xi,$Hkey);
 &clmul64x64_T2    ($Xhi,$Xi,$Hkey);
 &reduction_alg9    ($Xhi,$Xi);
 
 &pshufd        ($T1,$Hkey,0b01001110);
 &pshufd        ($T2,$Xi,0b01001110);
 &pxor        ($T1,$Hkey);        # Karatsuba pre-processing
 &movdqu        (&QWP(0,$Htbl),$Hkey);    # save H
 &pxor        ($T2,$Xi);        # Karatsuba pre-processing
 &movdqu        (&QWP(16,$Htbl),$Xi);    # save H^2
 &palignr    ($T2,$T1,8);        # low part is H.lo^H.hi
 &movdqu        (&QWP(32,$Htbl),$T2);    # save Karatsuba "salt"
 
 &ret        ();
 &function_end_B("gcm_init_clmul");
 
 &function_begin_B("gcm_gmult_clmul");
 &mov        ($Xip,&wparam(0));
 &mov        ($Htbl,&wparam(1));
 
 &call        (&label("pic"));
 &set_label("pic");
 &blindpop    ($const);
 &lea        ($const,&DWP(&label("bswap")."-".&label("pic"),$const));
 
 &movdqu        ($Xi,&QWP(0,$Xip));
 &movdqa        ($T3,&QWP(0,$const));
 &movups        ($Hkey,&QWP(0,$Htbl));
 &pshufb        ($Xi,$T3);
 &movups        ($T2,&QWP(32,$Htbl));
 
 &clmul64x64_T2    ($Xhi,$Xi,$Hkey,$T2);
 &reduction_alg9    ($Xhi,$Xi);
 
 &pshufb        ($Xi,$T3);
 &movdqu        (&QWP(0,$Xip),$Xi);
 
 &ret    ();
 &function_end_B("gcm_gmult_clmul");
 
 &function_begin("gcm_ghash_clmul");
 &mov        ($Xip,&wparam(0));
 &mov        ($Htbl,&wparam(1));
 &mov        ($inp,&wparam(2));
 &mov        ($len,&wparam(3));
 
 &call        (&label("pic"));
 &set_label("pic");
 &blindpop    ($const);
 &lea        ($const,&DWP(&label("bswap")."-".&label("pic"),$const));
 
 &movdqu        ($Xi,&QWP(0,$Xip));
 &movdqa        ($T3,&QWP(0,$const));
 &movdqu        ($Hkey,&QWP(0,$Htbl));
 &pshufb        ($Xi,$T3);
 
 &sub        ($len,0x10);
 &jz        (&label("odd_tail"));
 
 #######
 # Xi+2 =[H*(Ii+1 + Xi+1)] mod P =
 #    [(H*Ii+1) + (H*Xi+1)] mod P =
 #    [(H*Ii+1) + H^2*(Ii+Xi)] mod P
 #
 &movdqu        ($T1,&QWP(0,$inp));    # Ii
 &movdqu        ($Xn,&QWP(16,$inp));    # Ii+1
 &pshufb        ($T1,$T3);
 &pshufb        ($Xn,$T3);
 &movdqu        ($T3,&QWP(32,$Htbl));
 &pxor        ($Xi,$T1);        # Ii+Xi
 
 &pshufd        ($T1,$Xn,0b01001110);    # H*Ii+1
 &movdqa        ($Xhn,$Xn);
 &pxor        ($T1,$Xn);        #
 &lea        ($inp,&DWP(32,$inp));    # i+=2
 
 &pclmulqdq    ($Xn,$Hkey,0x00);    #######
 &pclmulqdq    ($Xhn,$Hkey,0x11);    #######
 &pclmulqdq    ($T1,$T3,0x00);        #######
 &movups        ($Hkey,&QWP(16,$Htbl));    # load H^2
 &nop        ();
 
 &sub        ($len,0x20);
 &jbe        (&label("even_tail"));
 &jmp        (&label("mod_loop"));
 
 &set_label("mod_loop",32);
 &pshufd        ($T2,$Xi,0b01001110);    # H^2*(Ii+Xi)
 &movdqa        ($Xhi,$Xi);
 &pxor        ($T2,$Xi);        #
 &nop        ();
 
 &pclmulqdq    ($Xi,$Hkey,0x00);    #######
 &pclmulqdq    ($Xhi,$Hkey,0x11);    #######
 &pclmulqdq    ($T2,$T3,0x10);        #######
 &movups        ($Hkey,&QWP(0,$Htbl));    # load H
 
 &xorps        ($Xi,$Xn);        # (H*Ii+1) + H^2*(Ii+Xi)
 &movdqa        ($T3,&QWP(0,$const));
 &xorps        ($Xhi,$Xhn);
 &movdqu    ($Xhn,&QWP(0,$inp));    # Ii
 &pxor        ($T1,$Xi);        # aggregated Karatsuba post-processing
 &movdqu    ($Xn,&QWP(16,$inp));    # Ii+1
 &pxor        ($T1,$Xhi);        #
 
 &pshufb    ($Xhn,$T3);
 &pxor        ($T2,$T1);        #
 
 &movdqa        ($T1,$T2);        #
 &psrldq        ($T2,8);
 &pslldq        ($T1,8);        #
 &pxor        ($Xhi,$T2);
 &pxor        ($Xi,$T1);        #
 &pshufb    ($Xn,$T3);
 &pxor        ($Xhi,$Xhn);        # "Ii+Xi", consume early
 
 &movdqa        ($Xhn,$Xn);        #&clmul64x64_TX    ($Xhn,$Xn,$Hkey); H*Ii+1
 &movdqa    ($T2,$Xi);        #&reduction_alg9($Xhi,$Xi); 1st phase
 &movdqa    ($T1,$Xi);
 &psllq    ($Xi,5);
 &pxor        ($T1,$Xi);        #
 &psllq    ($Xi,1);
 &pxor        ($Xi,$T1);        #
 &pclmulqdq    ($Xn,$Hkey,0x00);    #######
 &movups        ($T3,&QWP(32,$Htbl));
 &psllq    ($Xi,57);        #
 &movdqa    ($T1,$Xi);        #
 &pslldq    ($Xi,8);
 &psrldq    ($T1,8);        #
 &pxor        ($Xi,$T2);
 &pxor        ($Xhi,$T1);        #
 &pshufd        ($T1,$Xhn,0b01001110);
 &movdqa    ($T2,$Xi);        # 2nd phase
 &psrlq    ($Xi,1);
 &pxor        ($T1,$Xhn);
 &pxor        ($Xhi,$T2);        #
 &pclmulqdq    ($Xhn,$Hkey,0x11);    #######
 &movups        ($Hkey,&QWP(16,$Htbl));    # load H^2
 &pxor        ($T2,$Xi);
 &psrlq    ($Xi,5);
 &pxor        ($Xi,$T2);        #
 &psrlq    ($Xi,1);        #
 &pxor        ($Xi,$Xhi)        #
 &pclmulqdq    ($T1,$T3,0x00);        #######
 
 &lea        ($inp,&DWP(32,$inp));
 &sub        ($len,0x20);
 &ja        (&label("mod_loop"));
 
 &set_label("even_tail");
 &pshufd        ($T2,$Xi,0b01001110);    # H^2*(Ii+Xi)
 &movdqa        ($Xhi,$Xi);
 &pxor        ($T2,$Xi);        #
 
 &pclmulqdq    ($Xi,$Hkey,0x00);    #######
 &pclmulqdq    ($Xhi,$Hkey,0x11);    #######
 &pclmulqdq    ($T2,$T3,0x10);        #######
 &movdqa        ($T3,&QWP(0,$const));
 
 &xorps        ($Xi,$Xn);        # (H*Ii+1) + H^2*(Ii+Xi)
 &xorps        ($Xhi,$Xhn);
 &pxor        ($T1,$Xi);        # aggregated Karatsuba post-processing
 &pxor        ($T1,$Xhi);        #
 
 &pxor        ($T2,$T1);        #
 
 &movdqa        ($T1,$T2);        #
 &psrldq        ($T2,8);
 &pslldq        ($T1,8);        #
 &pxor        ($Xhi,$T2);
 &pxor        ($Xi,$T1);        #
 
 &reduction_alg9    ($Xhi,$Xi);
 
 &test        ($len,$len);
 &jnz        (&label("done"));
 
 &movups        ($Hkey,&QWP(0,$Htbl));    # load H
 &set_label("odd_tail");
 &movdqu        ($T1,&QWP(0,$inp));    # Ii
 &pshufb        ($T1,$T3);
 &pxor        ($Xi,$T1);        # Ii+Xi
 
 &clmul64x64_T2    ($Xhi,$Xi,$Hkey);    # H*(Ii+Xi)
 &reduction_alg9    ($Xhi,$Xi);
 
 &set_label("done");
 &pshufb        ($Xi,$T3);
 &movdqu        (&QWP(0,$Xip),$Xi);
 &function_end("gcm_ghash_clmul");
 
 } else {        # Algorithm 5. Kept for reference purposes.
 
 sub reduction_alg5 {    # 19/16 times faster than Intel version
 my ($Xhi,$Xi)=@_;
 
 # <<1
 &movdqa        ($T1,$Xi);        #
 &movdqa        ($T2,$Xhi);
 &pslld        ($Xi,1);
 &pslld        ($Xhi,1);        #
 &psrld        ($T1,31);
 &psrld        ($T2,31);        #
 &movdqa        ($T3,$T1);
 &pslldq        ($T1,4);
 &psrldq        ($T3,12);        #
 &pslldq        ($T2,4);
 &por        ($Xhi,$T3);        #
 &por        ($Xi,$T1);
 &por        ($Xhi,$T2);        #
 
 # 1st phase
 &movdqa        ($T1,$Xi);
 &movdqa        ($T2,$Xi);
 &movdqa        ($T3,$Xi);        #
 &pslld        ($T1,31);
 &pslld        ($T2,30);
 &pslld        ($Xi,25);        #
 &pxor        ($T1,$T2);
 &pxor        ($T1,$Xi);        #
 &movdqa        ($T2,$T1);        #
 &pslldq        ($T1,12);
 &psrldq        ($T2,4);        #
 &pxor        ($T3,$T1);
 
 # 2nd phase
 &pxor        ($Xhi,$T3);        #
 &movdqa        ($Xi,$T3);
 &movdqa        ($T1,$T3);
 &psrld        ($Xi,1);        #
 &psrld        ($T1,2);
 &psrld        ($T3,7);        #
 &pxor        ($Xi,$T1);
 &pxor        ($Xhi,$T2);
 &pxor        ($Xi,$T3);        #
 &pxor        ($Xi,$Xhi);        #
 }
 
 &function_begin_B("gcm_init_clmul");
 &mov        ($Htbl,&wparam(0));
 &mov        ($Xip,&wparam(1));
 
 &call        (&label("pic"));
 &set_label("pic");
 &blindpop    ($const);
 &lea        ($const,&DWP(&label("bswap")."-".&label("pic"),$const));
 
 &movdqu        ($Hkey,&QWP(0,$Xip));
 &pshufd        ($Hkey,$Hkey,0b01001110);# dword swap
 
 # calculate H^2
 &movdqa        ($Xi,$Hkey);
 &clmul64x64_T3    ($Xhi,$Xi,$Hkey);
 &reduction_alg5    ($Xhi,$Xi);
 
 &movdqu        (&QWP(0,$Htbl),$Hkey);    # save H
 &movdqu        (&QWP(16,$Htbl),$Xi);    # save H^2
 
 &ret        ();
 &function_end_B("gcm_init_clmul");
 
 &function_begin_B("gcm_gmult_clmul");
 &mov        ($Xip,&wparam(0));
 &mov        ($Htbl,&wparam(1));
 
 &call        (&label("pic"));
 &set_label("pic");
 &blindpop    ($const);
 &lea        ($const,&DWP(&label("bswap")."-".&label("pic"),$const));
 
 &movdqu        ($Xi,&QWP(0,$Xip));
 &movdqa        ($Xn,&QWP(0,$const));
 &movdqu        ($Hkey,&QWP(0,$Htbl));
 &pshufb        ($Xi,$Xn);
 
 &clmul64x64_T3    ($Xhi,$Xi,$Hkey);
 &reduction_alg5    ($Xhi,$Xi);
 
 &pshufb        ($Xi,$Xn);
 &movdqu        (&QWP(0,$Xip),$Xi);
 
 &ret    ();
 &function_end_B("gcm_gmult_clmul");
 
 &function_begin("gcm_ghash_clmul");
 &mov        ($Xip,&wparam(0));
 &mov        ($Htbl,&wparam(1));
 &mov        ($inp,&wparam(2));
 &mov        ($len,&wparam(3));
 
 &call        (&label("pic"));
 &set_label("pic");
 &blindpop    ($const);
 &lea        ($const,&DWP(&label("bswap")."-".&label("pic"),$const));
 
 &movdqu        ($Xi,&QWP(0,$Xip));
 &movdqa        ($T3,&QWP(0,$const));
 &movdqu        ($Hkey,&QWP(0,$Htbl));
 &pshufb        ($Xi,$T3);
 
 &sub        ($len,0x10);
 &jz        (&label("odd_tail"));
 
 #######
 # Xi+2 =[H*(Ii+1 + Xi+1)] mod P =
 #    [(H*Ii+1) + (H*Xi+1)] mod P =
 #    [(H*Ii+1) + H^2*(Ii+Xi)] mod P
 #
 &movdqu        ($T1,&QWP(0,$inp));    # Ii
 &movdqu        ($Xn,&QWP(16,$inp));    # Ii+1
 &pshufb        ($T1,$T3);
 &pshufb        ($Xn,$T3);
 &pxor        ($Xi,$T1);        # Ii+Xi
 
 &clmul64x64_T3    ($Xhn,$Xn,$Hkey);    # H*Ii+1
 &movdqu        ($Hkey,&QWP(16,$Htbl));    # load H^2
 
 &sub        ($len,0x20);
 &lea        ($inp,&DWP(32,$inp));    # i+=2
 &jbe        (&label("even_tail"));
 
 &set_label("mod_loop");
 &clmul64x64_T3    ($Xhi,$Xi,$Hkey);    # H^2*(Ii+Xi)
 &movdqu        ($Hkey,&QWP(0,$Htbl));    # load H
 
 &pxor        ($Xi,$Xn);        # (H*Ii+1) + H^2*(Ii+Xi)
 &pxor        ($Xhi,$Xhn);
 
 &reduction_alg5    ($Xhi,$Xi);
 
 #######
 &movdqa        ($T3,&QWP(0,$const));
 &movdqu        ($T1,&QWP(0,$inp));    # Ii
 &movdqu        ($Xn,&QWP(16,$inp));    # Ii+1
 &pshufb        ($T1,$T3);
 &pshufb        ($Xn,$T3);
 &pxor        ($Xi,$T1);        # Ii+Xi
 
 &clmul64x64_T3    ($Xhn,$Xn,$Hkey);    # H*Ii+1
 &movdqu        ($Hkey,&QWP(16,$Htbl));    # load H^2
 
 &sub        ($len,0x20);
 &lea        ($inp,&DWP(32,$inp));
 &ja        (&label("mod_loop"));
 
 &set_label("even_tail");
 &clmul64x64_T3    ($Xhi,$Xi,$Hkey);    # H^2*(Ii+Xi)
 
 &pxor        ($Xi,$Xn);        # (H*Ii+1) + H^2*(Ii+Xi)
 &pxor        ($Xhi,$Xhn);
 
 &reduction_alg5    ($Xhi,$Xi);
 
 &movdqa        ($T3,&QWP(0,$const));
 &test        ($len,$len);
 &jnz        (&label("done"));
 
 &movdqu        ($Hkey,&QWP(0,$Htbl));    # load H
 &set_label("odd_tail");
 &movdqu        ($T1,&QWP(0,$inp));    # Ii
 &pshufb        ($T1,$T3);
 &pxor        ($Xi,$T1);        # Ii+Xi
 
 &clmul64x64_T3    ($Xhi,$Xi,$Hkey);    # H*(Ii+Xi)
 &reduction_alg5    ($Xhi,$Xi);
 
 &movdqa        ($T3,&QWP(0,$const));
 &set_label("done");
 &pshufb        ($Xi,$T3);
 &movdqu        (&QWP(0,$Xip),$Xi);
 &function_end("gcm_ghash_clmul");
 
 }
 
 &set_label("bswap",64);
 &data_byte(15,14,13,12,11,10,9,8,7,6,5,4,3,2,1,0);
 &data_byte(1,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0xc2);    # 0x1c2_polynomial
 &set_label("rem_8bit",64);
 &data_short(0x0000,0x01C2,0x0384,0x0246,0x0708,0x06CA,0x048C,0x054E);
 &data_short(0x0E10,0x0FD2,0x0D94,0x0C56,0x0918,0x08DA,0x0A9C,0x0B5E);
 &data_short(0x1C20,0x1DE2,0x1FA4,0x1E66,0x1B28,0x1AEA,0x18AC,0x196E);
 &data_short(0x1230,0x13F2,0x11B4,0x1076,0x1538,0x14FA,0x16BC,0x177E);
 &data_short(0x3840,0x3982,0x3BC4,0x3A06,0x3F48,0x3E8A,0x3CCC,0x3D0E);
 &data_short(0x3650,0x3792,0x35D4,0x3416,0x3158,0x309A,0x32DC,0x331E);
 &data_short(0x2460,0x25A2,0x27E4,0x2626,0x2368,0x22AA,0x20EC,0x212E);
 &data_short(0x2A70,0x2BB2,0x29F4,0x2836,0x2D78,0x2CBA,0x2EFC,0x2F3E);
 &data_short(0x7080,0x7142,0x7304,0x72C6,0x7788,0x764A,0x740C,0x75CE);
 &data_short(0x7E90,0x7F52,0x7D14,0x7CD6,0x7998,0x785A,0x7A1C,0x7BDE);
 &data_short(0x6CA0,0x6D62,0x6F24,0x6EE6,0x6BA8,0x6A6A,0x682C,0x69EE);
 &data_short(0x62B0,0x6372,0x6134,0x60F6,0x65B8,0x647A,0x663C,0x67FE);
 &data_short(0x48C0,0x4902,0x4B44,0x4A86,0x4FC8,0x4E0A,0x4C4C,0x4D8E);
 &data_short(0x46D0,0x4712,0x4554,0x4496,0x41D8,0x401A,0x425C,0x439E);
 &data_short(0x54E0,0x5522,0x5764,0x56A6,0x53E8,0x522A,0x506C,0x51AE);
 &data_short(0x5AF0,0x5B32,0x5974,0x58B6,0x5DF8,0x5C3A,0x5E7C,0x5FBE);
 &data_short(0xE100,0xE0C2,0xE284,0xE346,0xE608,0xE7CA,0xE58C,0xE44E);
 &data_short(0xEF10,0xEED2,0xEC94,0xED56,0xE818,0xE9DA,0xEB9C,0xEA5E);
 &data_short(0xFD20,0xFCE2,0xFEA4,0xFF66,0xFA28,0xFBEA,0xF9AC,0xF86E);
 &data_short(0xF330,0xF2F2,0xF0B4,0xF176,0xF438,0xF5FA,0xF7BC,0xF67E);
 &data_short(0xD940,0xD882,0xDAC4,0xDB06,0xDE48,0xDF8A,0xDDCC,0xDC0E);
 &data_short(0xD750,0xD692,0xD4D4,0xD516,0xD058,0xD19A,0xD3DC,0xD21E);
 &data_short(0xC560,0xC4A2,0xC6E4,0xC726,0xC268,0xC3AA,0xC1EC,0xC02E);
 &data_short(0xCB70,0xCAB2,0xC8F4,0xC936,0xCC78,0xCDBA,0xCFFC,0xCE3E);
 &data_short(0x9180,0x9042,0x9204,0x93C6,0x9688,0x974A,0x950C,0x94CE);
 &data_short(0x9F90,0x9E52,0x9C14,0x9DD6,0x9898,0x995A,0x9B1C,0x9ADE);
 &data_short(0x8DA0,0x8C62,0x8E24,0x8FE6,0x8AA8,0x8B6A,0x892C,0x88EE);
 &data_short(0x83B0,0x8272,0x8034,0x81F6,0x84B8,0x857A,0x873C,0x86FE);
 &data_short(0xA9C0,0xA802,0xAA44,0xAB86,0xAEC8,0xAF0A,0xAD4C,0xAC8E);
 &data_short(0xA7D0,0xA612,0xA454,0xA596,0xA0D8,0xA11A,0xA35C,0xA29E);
 &data_short(0xB5E0,0xB422,0xB664,0xB7A6,0xB2E8,0xB32A,0xB16C,0xB0AE);
 &data_short(0xBBF0,0xBA32,0xB874,0xB9B6,0xBCF8,0xBD3A,0xBF7C,0xBEBE);
 }}    # $sse2
 
 &set_label("rem_4bit",64);
 &data_word(0,0x0000<<$S,0,0x1C20<<$S,0,0x3840<<$S,0,0x2460<<$S);
 &data_word(0,0x7080<<$S,0,0x6CA0<<$S,0,0x48C0<<$S,0,0x54E0<<$S);
 &data_word(0,0xE100<<$S,0,0xFD20<<$S,0,0xD940<<$S,0,0xC560<<$S);
 &data_word(0,0x9180<<$S,0,0x8DA0<<$S,0,0xA9C0<<$S,0,0xB5E0<<$S);
 }}}    # !$x86only
 
 &asciz("GHASH for x86, CRYPTOGAMS by <appro\@openssl.org>");
 &asm_finish();
 
 close STDOUT or die "error closing STDOUT: $!";
 
 # A question was risen about choice of vanilla MMX. Or rather why wasn't
 # SSE2 chosen instead? In addition to the fact that MMX runs on legacy
 # CPUs such as PIII, "4-bit" MMX version was observed to provide better
 # performance than *corresponding* SSE2 one even on contemporary CPUs.
 # SSE2 results were provided by Peter-Michael Hager. He maintains SSE2
 # implementation featuring full range of lookup-table sizes, but with
 # per-invocation lookup table setup. Latter means that table size is
 # chosen depending on how much data is to be hashed in every given call,
 # more data - larger table. Best reported result for Core2 is ~4 cycles
 # per processed byte out of 64KB block. This number accounts even for
 # 64KB table setup overhead. As discussed in gcm128.c we choose to be
 # more conservative in respect to lookup table sizes, but how do the
 # results compare? Minimalistic "256B" MMX version delivers ~11 cycles
 # on same platform. As also discussed in gcm128.c, next in line "8-bit
 # Shoup's" or "4KB" method should deliver twice the performance of
 # "256B" one, in other words not worse than ~6 cycles per byte. It
 # should be also be noted that in SSE2 case improvement can be "super-
 # linear," i.e. more than twice, mostly because >>8 maps to single
 # instruction on SSE2 register. This is unlike "4-bit" case when >>4
 # maps to same amount of instructions in both MMX and SSE2 cases.
 # Bottom line is that switch to SSE2 is considered to be justifiable
 # only in case we choose to implement "8-bit" method...
 
 |