]> Cypherpunks repositories - gostls13.git/commitdiff
crypto/sha512: provide optimised assembly for riscv64
authorJoel Sing <joel@sing.id.au>
Sat, 12 Aug 2023 14:14:58 +0000 (00:14 +1000)
committerGopher Robot <gobot@golang.org>
Mon, 22 Jan 2024 23:53:04 +0000 (23:53 +0000)
Provide an optimised assembly implementation of sha512 for riscv64.
This results in significant performance gains.

On a StarFive VisionFive 2:

                    │   sha512a   │               sha512b               │
                    │   sec/op    │   sec/op     vs base                │
Hash8Bytes/New-4      7.998µ ± 0%   6.962µ ± 0%  -12.96% (p=0.000 n=10)
Hash8Bytes/Sum384-4   8.113µ ± 0%   6.651µ ± 0%  -18.02% (p=0.000 n=10)
Hash8Bytes/Sum512-4   8.269µ ± 0%   6.748µ ± 0%  -18.39% (p=0.000 n=10)
Hash1K/New-4          57.38µ ± 0%   36.92µ ± 0%  -35.66% (p=0.000 n=10)
Hash1K/Sum384-4       57.47µ ± 0%   36.57µ ± 0%  -36.37% (p=0.000 n=10)
Hash1K/Sum512-4       57.61µ ± 0%   36.75µ ± 0%  -36.21% (p=0.000 n=10)
Hash8K/New-4          402.5µ ± 0%   245.4µ ± 0%  -39.02% (p=0.000 n=10)
Hash8K/Sum384-4       402.5µ ± 0%   245.1µ ± 0%  -39.12% (p=0.000 n=10)
Hash8K/Sum512-4       402.7µ ± 0%   245.3µ ± 0%  -39.09% (p=0.000 n=10)

                    │   sha512a    │                sha512b                │
                    │     B/s      │      B/s       vs base                │
Hash8Bytes/New-4      976.6Ki ± 0%   1123.0Ki ± 0%  +15.00% (p=0.000 n=10)
Hash8Bytes/Sum384-4   966.8Ki ± 0%   1171.9Ki ± 0%  +21.21% (p=0.000 n=10)
Hash8Bytes/Sum512-4   947.3Ki ± 0%   1162.1Ki ± 1%  +22.68% (p=0.000 n=10)
Hash1K/New-4          17.01Mi ± 0%    26.45Mi ± 0%  +55.47% (p=0.000 n=10)
Hash1K/Sum384-4       16.99Mi ± 0%    26.70Mi ± 0%  +57.13% (p=0.000 n=10)
Hash1K/Sum512-4       16.95Mi ± 0%    26.57Mi ± 0%  +56.74% (p=0.000 n=10)
Hash8K/New-4          19.41Mi ± 0%    31.83Mi ± 0%  +63.99% (p=0.000 n=10)
Hash8K/Sum384-4       19.41Mi ± 0%    31.88Mi ± 0%  +64.28% (p=0.000 n=10)
Hash8K/Sum512-4       19.40Mi ± 0%    31.85Mi ± 0%  +64.21% (p=0.000 n=10)

Change-Id: I92629a106b75b0526e9f2a8fe3cc4a6f7fc63c8c
Reviewed-on: https://go-review.googlesource.com/c/go/+/518631
Auto-Submit: Dmitri Shuralyov <dmitshur@golang.org>
Reviewed-by: Dmitri Shuralyov <dmitshur@google.com>
Run-TryBot: Joel Sing <joel@sing.id.au>
Reviewed-by: M Zhuo <mzh@golangcn.org>
Reviewed-by: Wang Yaduo <wangyaduo@linux.alibaba.com>
TryBot-Result: Gopher Robot <gobot@golang.org>
Reviewed-by: Mark Ryan <markdryan@rivosinc.com>
Reviewed-by: Cherry Mui <cherryyz@google.com>
src/crypto/sha512/sha512block_decl.go
src/crypto/sha512/sha512block_generic.go
src/crypto/sha512/sha512block_riscv64.s [new file with mode: 0644]

index 4ad4418bc071e34ac1b4c8cc190ad99043123f78..d5d03d0f3c01536400169d3944b9f2ac66a4e676 100644 (file)
@@ -2,7 +2,7 @@
 // Use of this source code is governed by a BSD-style
 // license that can be found in the LICENSE file.
 
-//go:build s390x || ppc64le || ppc64
+//go:build ppc64le || ppc64 || riscv64 || s390x
 
 package sha512
 
index 02ecc2c794b28f538f1510cb3a5e22529534fec6..f11c0980bd60e95732c92389c0020170ee49ca12 100644 (file)
@@ -2,7 +2,7 @@
 // Use of this source code is governed by a BSD-style
 // license that can be found in the LICENSE file.
 
-//go:build !amd64 && !arm64 && !s390x && !ppc64le && !ppc64
+//go:build !amd64 && !arm64 && !ppc64 && !ppc64le && !riscv64 && !s390x
 
 package sha512
 
diff --git a/src/crypto/sha512/sha512block_riscv64.s b/src/crypto/sha512/sha512block_riscv64.s
new file mode 100644 (file)
index 0000000..361aafe
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,291 @@
+// Copyright 2023 The Go Authors. All rights reserved.
+// Use of this source code is governed by a BSD-style
+// license that can be found in the LICENSE file.
+
+#include "textflag.h"
+
+// SHA512 block routine. See sha512block.go for Go equivalent.
+//
+// The algorithm is detailed in FIPS 180-4:
+//
+//  https://csrc.nist.gov/publications/fips/fips180-4/fips-180-4.pdf
+//
+// Wt = Mt; for 0 <= t <= 15
+// Wt = SIGMA1(Wt-2) + SIGMA0(Wt-15) + Wt-16; for 16 <= t <= 79
+//
+// a = H0
+// b = H1
+// c = H2
+// d = H3
+// e = H4
+// f = H5
+// g = H6
+// h = H7
+//
+// for t = 0 to 79 {
+//    T1 = h + BIGSIGMA1(e) + Ch(e,f,g) + Kt + Wt
+//    T2 = BIGSIGMA0(a) + Maj(a,b,c)
+//    h = g
+//    g = f
+//    f = e
+//    e = d + T1
+//    d = c
+//    c = b
+//    b = a
+//    a = T1 + T2
+// }
+//
+// H0 = a + H0
+// H1 = b + H1
+// H2 = c + H2
+// H3 = d + H3
+// H4 = e + H4
+// H5 = f + H5
+// H6 = g + H6
+// H7 = h + H7
+
+#define ROR(s, r, d, t1, t2) \
+       SLL     $(64-s), r, t1; \
+       SRL     $(s), r, t2; \
+       OR      t1, t2, d
+
+// Wt = Mt; for 0 <= t <= 15
+#define MSGSCHEDULE0(index) \
+       MOVBU   ((index*8)+0)(X29), X5; \
+       MOVBU   ((index*8)+1)(X29), X6; \
+       MOVBU   ((index*8)+2)(X29), X7; \
+       MOVBU   ((index*8)+3)(X29), X8; \
+       SLL     $56, X5; \
+       SLL     $48, X6; \
+       OR      X5, X6, X5; \
+       SLL     $40, X7; \
+       OR      X5, X7, X5; \
+       SLL     $32, X8; \
+       OR      X5, X8, X5; \
+       MOVBU   ((index*8)+4)(X29), X9; \
+       MOVBU   ((index*8)+5)(X29), X6; \
+       MOVBU   ((index*8)+6)(X29), X7; \
+       MOVBU   ((index*8)+7)(X29), X8; \
+       SLL     $24, X9; \
+       OR      X5, X9, X5; \
+       SLL     $16, X6; \
+       OR      X5, X6, X5; \
+       SLL     $8, X7; \
+       OR      X5, X7, X5; \
+       OR      X5, X8, X5; \
+       MOV     X5, (index*8)(X19)
+
+// Wt = SIGMA1(Wt-2) + Wt-7 + SIGMA0(Wt-15) + Wt-16; for 16 <= t <= 79
+//   SIGMA0(x) = ROTR(1,x) XOR ROTR(8,x) XOR SHR(7,x)
+//   SIGMA1(x) = ROTR(19,x) XOR ROTR(61,x) XOR SHR(6,x)
+#define MSGSCHEDULE1(index) \
+       MOV     (((index-2)&0xf)*8)(X19), X5; \
+       MOV     (((index-15)&0xf)*8)(X19), X6; \
+       MOV     (((index-7)&0xf)*8)(X19), X9; \
+       MOV     (((index-16)&0xf)*8)(X19), X21; \
+       ROR(19, X5, X7, X23, X24); \
+       ROR(61, X5, X8, X23, X24); \
+       SRL     $6, X5; \
+       XOR     X7, X5; \
+       XOR     X8, X5; \
+       ADD     X9, X5; \
+       ROR(1, X6, X7, X23, X24); \
+       ROR(8, X6, X8, X23, X24); \
+       SRL     $7, X6; \
+       XOR     X7, X6; \
+       XOR     X8, X6; \
+       ADD     X6, X5; \
+       ADD     X21, X5; \
+       MOV     X5, ((index&0xf)*8)(X19)
+
+// Calculate T1 in X5.
+// h is also used as an accumulator. Wt is passed in X5.
+//   T1 = h + BIGSIGMA1(e) + Ch(e, f, g) + Kt + Wt
+//     BIGSIGMA1(x) = ROTR(14,x) XOR ROTR(18,x) XOR ROTR(41,x)
+//     Ch(x, y, z) = (x AND y) XOR (NOT x AND z)
+#define SHA512T1(index, e, f, g, h) \
+       MOV     (index*8)(X18), X8; \
+       ADD     X5, h; \
+       ROR(14, e, X6, X23, X24); \
+       ADD     X8, h; \
+       ROR(18, e, X7, X23, X24); \
+       XOR     X7, X6; \
+       ROR(41, e, X8, X23, X24); \
+       XOR     X8, X6; \
+       ADD     X6, h; \
+       AND     e, f, X5; \
+       NOT     e, X7; \
+       AND     g, X7; \
+       XOR     X7, X5; \
+       ADD     h, X5
+
+// Calculate T2 in X6.
+//   T2 = BIGSIGMA0(a) + Maj(a, b, c)
+//     BIGSIGMA0(x) = ROTR(28,x) XOR ROTR(34,x) XOR ROTR(39,x)
+//     Maj(x, y, z) = (x AND y) XOR (x AND z) XOR (y AND z)
+#define SHA512T2(a, b, c) \
+       ROR(28, a, X6, X23, X24); \
+       ROR(34, a, X7, X23, X24); \
+       XOR     X7, X6; \
+       ROR(39, a, X8, X23, X24); \
+       XOR     X8, X6; \
+       AND     a, b, X7; \
+       AND     a, c, X8; \
+       XOR     X8, X7; \
+       AND     b, c, X9; \
+       XOR     X9, X7; \
+       ADD     X7, X6
+
+// Calculate T1 and T2, then e = d + T1 and a = T1 + T2.
+// The values for e and a are stored in d and h, ready for rotation.
+#define SHA512ROUND(index, a, b, c, d, e, f, g, h) \
+       SHA512T1(index, e, f, g, h); \
+       SHA512T2(a, b, c); \
+       MOV     X6, h; \
+       ADD     X5, d; \
+       ADD     X5, h
+
+#define SHA512ROUND0(index, a, b, c, d, e, f, g, h) \
+       MSGSCHEDULE0(index); \
+       SHA512ROUND(index, a, b, c, d, e, f, g, h)
+
+#define SHA512ROUND1(index, a, b, c, d, e, f, g, h) \
+       MSGSCHEDULE1(index); \
+       SHA512ROUND(index, a, b, c, d, e, f, g, h)
+
+// func block(dig *digest, p []byte)
+TEXT ·block(SB),0,$128-32
+       MOV     p_base+8(FP), X29
+       MOV     p_len+16(FP), X30
+       SRL     $7, X30
+       SLL     $7, X30
+
+       ADD     X29, X30, X28
+       BEQ     X28, X29, end
+
+       MOV     ·_K(SB), X18           // const table
+       ADD     $8, X2, X19             // message schedule
+
+       MOV     dig+0(FP), X20
+       MOV     (0*8)(X20), X10         // a = H0
+       MOV     (1*8)(X20), X11         // b = H1
+       MOV     (2*8)(X20), X12         // c = H2
+       MOV     (3*8)(X20), X13         // d = H3
+       MOV     (4*8)(X20), X14         // e = H4
+       MOV     (5*8)(X20), X15         // f = H5
+       MOV     (6*8)(X20), X16         // g = H6
+       MOV     (7*8)(X20), X17         // h = H7
+
+loop:
+       SHA512ROUND0(0, X10, X11, X12, X13, X14, X15, X16, X17)
+       SHA512ROUND0(1, X17, X10, X11, X12, X13, X14, X15, X16)
+       SHA512ROUND0(2, X16, X17, X10, X11, X12, X13, X14, X15)
+       SHA512ROUND0(3, X15, X16, X17, X10, X11, X12, X13, X14)
+       SHA512ROUND0(4, X14, X15, X16, X17, X10, X11, X12, X13)
+       SHA512ROUND0(5, X13, X14, X15, X16, X17, X10, X11, X12)
+       SHA512ROUND0(6, X12, X13, X14, X15, X16, X17, X10, X11)
+       SHA512ROUND0(7, X11, X12, X13, X14, X15, X16, X17, X10)
+       SHA512ROUND0(8, X10, X11, X12, X13, X14, X15, X16, X17)
+       SHA512ROUND0(9, X17, X10, X11, X12, X13, X14, X15, X16)
+       SHA512ROUND0(10, X16, X17, X10, X11, X12, X13, X14, X15)
+       SHA512ROUND0(11, X15, X16, X17, X10, X11, X12, X13, X14)
+       SHA512ROUND0(12, X14, X15, X16, X17, X10, X11, X12, X13)
+       SHA512ROUND0(13, X13, X14, X15, X16, X17, X10, X11, X12)
+       SHA512ROUND0(14, X12, X13, X14, X15, X16, X17, X10, X11)
+       SHA512ROUND0(15, X11, X12, X13, X14, X15, X16, X17, X10)
+
+       SHA512ROUND1(16, X10, X11, X12, X13, X14, X15, X16, X17)
+       SHA512ROUND1(17, X17, X10, X11, X12, X13, X14, X15, X16)
+       SHA512ROUND1(18, X16, X17, X10, X11, X12, X13, X14, X15)
+       SHA512ROUND1(19, X15, X16, X17, X10, X11, X12, X13, X14)
+       SHA512ROUND1(20, X14, X15, X16, X17, X10, X11, X12, X13)
+       SHA512ROUND1(21, X13, X14, X15, X16, X17, X10, X11, X12)
+       SHA512ROUND1(22, X12, X13, X14, X15, X16, X17, X10, X11)
+       SHA512ROUND1(23, X11, X12, X13, X14, X15, X16, X17, X10)
+       SHA512ROUND1(24, X10, X11, X12, X13, X14, X15, X16, X17)
+       SHA512ROUND1(25, X17, X10, X11, X12, X13, X14, X15, X16)
+       SHA512ROUND1(26, X16, X17, X10, X11, X12, X13, X14, X15)
+       SHA512ROUND1(27, X15, X16, X17, X10, X11, X12, X13, X14)
+       SHA512ROUND1(28, X14, X15, X16, X17, X10, X11, X12, X13)
+       SHA512ROUND1(29, X13, X14, X15, X16, X17, X10, X11, X12)
+       SHA512ROUND1(30, X12, X13, X14, X15, X16, X17, X10, X11)
+       SHA512ROUND1(31, X11, X12, X13, X14, X15, X16, X17, X10)
+       SHA512ROUND1(32, X10, X11, X12, X13, X14, X15, X16, X17)
+       SHA512ROUND1(33, X17, X10, X11, X12, X13, X14, X15, X16)
+       SHA512ROUND1(34, X16, X17, X10, X11, X12, X13, X14, X15)
+       SHA512ROUND1(35, X15, X16, X17, X10, X11, X12, X13, X14)
+       SHA512ROUND1(36, X14, X15, X16, X17, X10, X11, X12, X13)
+       SHA512ROUND1(37, X13, X14, X15, X16, X17, X10, X11, X12)
+       SHA512ROUND1(38, X12, X13, X14, X15, X16, X17, X10, X11)
+       SHA512ROUND1(39, X11, X12, X13, X14, X15, X16, X17, X10)
+       SHA512ROUND1(40, X10, X11, X12, X13, X14, X15, X16, X17)
+       SHA512ROUND1(41, X17, X10, X11, X12, X13, X14, X15, X16)
+       SHA512ROUND1(42, X16, X17, X10, X11, X12, X13, X14, X15)
+       SHA512ROUND1(43, X15, X16, X17, X10, X11, X12, X13, X14)
+       SHA512ROUND1(44, X14, X15, X16, X17, X10, X11, X12, X13)
+       SHA512ROUND1(45, X13, X14, X15, X16, X17, X10, X11, X12)
+       SHA512ROUND1(46, X12, X13, X14, X15, X16, X17, X10, X11)
+       SHA512ROUND1(47, X11, X12, X13, X14, X15, X16, X17, X10)
+       SHA512ROUND1(48, X10, X11, X12, X13, X14, X15, X16, X17)
+       SHA512ROUND1(49, X17, X10, X11, X12, X13, X14, X15, X16)
+       SHA512ROUND1(50, X16, X17, X10, X11, X12, X13, X14, X15)
+       SHA512ROUND1(51, X15, X16, X17, X10, X11, X12, X13, X14)
+       SHA512ROUND1(52, X14, X15, X16, X17, X10, X11, X12, X13)
+       SHA512ROUND1(53, X13, X14, X15, X16, X17, X10, X11, X12)
+       SHA512ROUND1(54, X12, X13, X14, X15, X16, X17, X10, X11)
+       SHA512ROUND1(55, X11, X12, X13, X14, X15, X16, X17, X10)
+       SHA512ROUND1(56, X10, X11, X12, X13, X14, X15, X16, X17)
+       SHA512ROUND1(57, X17, X10, X11, X12, X13, X14, X15, X16)
+       SHA512ROUND1(58, X16, X17, X10, X11, X12, X13, X14, X15)
+       SHA512ROUND1(59, X15, X16, X17, X10, X11, X12, X13, X14)
+       SHA512ROUND1(60, X14, X15, X16, X17, X10, X11, X12, X13)
+       SHA512ROUND1(61, X13, X14, X15, X16, X17, X10, X11, X12)
+       SHA512ROUND1(62, X12, X13, X14, X15, X16, X17, X10, X11)
+       SHA512ROUND1(63, X11, X12, X13, X14, X15, X16, X17, X10)
+       SHA512ROUND1(64, X10, X11, X12, X13, X14, X15, X16, X17)
+       SHA512ROUND1(65, X17, X10, X11, X12, X13, X14, X15, X16)
+       SHA512ROUND1(66, X16, X17, X10, X11, X12, X13, X14, X15)
+       SHA512ROUND1(67, X15, X16, X17, X10, X11, X12, X13, X14)
+       SHA512ROUND1(68, X14, X15, X16, X17, X10, X11, X12, X13)
+       SHA512ROUND1(69, X13, X14, X15, X16, X17, X10, X11, X12)
+       SHA512ROUND1(70, X12, X13, X14, X15, X16, X17, X10, X11)
+       SHA512ROUND1(71, X11, X12, X13, X14, X15, X16, X17, X10)
+       SHA512ROUND1(72, X10, X11, X12, X13, X14, X15, X16, X17)
+       SHA512ROUND1(73, X17, X10, X11, X12, X13, X14, X15, X16)
+       SHA512ROUND1(74, X16, X17, X10, X11, X12, X13, X14, X15)
+       SHA512ROUND1(75, X15, X16, X17, X10, X11, X12, X13, X14)
+       SHA512ROUND1(76, X14, X15, X16, X17, X10, X11, X12, X13)
+       SHA512ROUND1(77, X13, X14, X15, X16, X17, X10, X11, X12)
+       SHA512ROUND1(78, X12, X13, X14, X15, X16, X17, X10, X11)
+       SHA512ROUND1(79, X11, X12, X13, X14, X15, X16, X17, X10)
+
+       MOV     (0*8)(X20), X5
+       MOV     (1*8)(X20), X6
+       MOV     (2*8)(X20), X7
+       MOV     (3*8)(X20), X8
+       ADD     X5, X10         // H0 = a + H0
+       ADD     X6, X11         // H1 = b + H1
+       ADD     X7, X12         // H2 = c + H2
+       ADD     X8, X13         // H3 = d + H3
+       MOV     X10, (0*8)(X20)
+       MOV     X11, (1*8)(X20)
+       MOV     X12, (2*8)(X20)
+       MOV     X13, (3*8)(X20)
+       MOV     (4*8)(X20), X5
+       MOV     (5*8)(X20), X6
+       MOV     (6*8)(X20), X7
+       MOV     (7*8)(X20), X8
+       ADD     X5, X14         // H4 = e + H4
+       ADD     X6, X15         // H5 = f + H5
+       ADD     X7, X16         // H6 = g + H6
+       ADD     X8, X17         // H7 = h + H7
+       MOV     X14, (4*8)(X20)
+       MOV     X15, (5*8)(X20)
+       MOV     X16, (6*8)(X20)
+       MOV     X17, (7*8)(X20)
+
+       ADD     $128, X29
+       BNE     X28, X29, loop
+
+end:
+       RET