GNU Linux-libre 5.13.14-gnu1
[releases.git] / arch / s390 / crypto / crc32be-vx.S
1 /* SPDX-License-Identifier: GPL-2.0 */
2 /*
3  * Hardware-accelerated CRC-32 variants for Linux on z Systems
4  *
5  * Use the z/Architecture Vector Extension Facility to accelerate the
6  * computing of CRC-32 checksums.
7  *
8  * This CRC-32 implementation algorithm processes the most-significant
9  * bit first (BE).
10  *
11  * Copyright IBM Corp. 2015
12  * Author(s): Hendrik Brueckner <brueckner@linux.vnet.ibm.com>
13  */
14
15 #include <linux/linkage.h>
16 #include <asm/nospec-insn.h>
17 #include <asm/vx-insn.h>
18
19 /* Vector register range containing CRC-32 constants */
20 #define CONST_R1R2              %v9
21 #define CONST_R3R4              %v10
22 #define CONST_R5                %v11
23 #define CONST_R6                %v12
24 #define CONST_RU_POLY           %v13
25 #define CONST_CRC_POLY          %v14
26
27 .data
28 .align 8
29
30 /*
31  * The CRC-32 constant block contains reduction constants to fold and
32  * process particular chunks of the input data stream in parallel.
33  *
34  * For the CRC-32 variants, the constants are precomputed according to
35  * these definitions:
36  *
37  *      R1 = x4*128+64 mod P(x)
38  *      R2 = x4*128    mod P(x)
39  *      R3 = x128+64   mod P(x)
40  *      R4 = x128      mod P(x)
41  *      R5 = x96       mod P(x)
42  *      R6 = x64       mod P(x)
43  *
44  *      Barret reduction constant, u, is defined as floor(x**64 / P(x)).
45  *
46  *      where P(x) is the polynomial in the normal domain and the P'(x) is the
47  *      polynomial in the reversed (bitreflected) domain.
48  *
49  * Note that the constant definitions below are extended in order to compute
50  * intermediate results with a single VECTOR GALOIS FIELD MULTIPLY instruction.
51  * The righmost doubleword can be 0 to prevent contribution to the result or
52  * can be multiplied by 1 to perform an XOR without the need for a separate
53  * VECTOR EXCLUSIVE OR instruction.
54  *
55  * CRC-32 (IEEE 802.3 Ethernet, ...) polynomials:
56  *
57  *      P(x)  = 0x04C11DB7
58  *      P'(x) = 0xEDB88320
59  */
60
61 .Lconstants_CRC_32_BE:
62         .quad           0x08833794c, 0x0e6228b11        # R1, R2
63         .quad           0x0c5b9cd4c, 0x0e8a45605        # R3, R4
64         .quad           0x0f200aa66, 1 << 32            # R5, x32
65         .quad           0x0490d678d, 1                  # R6, 1
66         .quad           0x104d101df, 0                  # u
67         .quad           0x104C11DB7, 0                  # P(x)
68
69 .previous
70
71         GEN_BR_THUNK %r14
72
73 .text
74 /*
75  * The CRC-32 function(s) use these calling conventions:
76  *
77  * Parameters:
78  *
79  *      %r2:    Initial CRC value, typically ~0; and final CRC (return) value.
80  *      %r3:    Input buffer pointer, performance might be improved if the
81  *              buffer is on a doubleword boundary.
82  *      %r4:    Length of the buffer, must be 64 bytes or greater.
83  *
84  * Register usage:
85  *
86  *      %r5:    CRC-32 constant pool base pointer.
87  *      V0:     Initial CRC value and intermediate constants and results.
88  *      V1..V4: Data for CRC computation.
89  *      V5..V8: Next data chunks that are fetched from the input buffer.
90  *
91  *      V9..V14: CRC-32 constants.
92  */
93 ENTRY(crc32_be_vgfm_16)
94         /* Load CRC-32 constants */
95         larl    %r5,.Lconstants_CRC_32_BE
96         VLM     CONST_R1R2,CONST_CRC_POLY,0,%r5
97
98         /* Load the initial CRC value into the leftmost word of V0. */
99         VZERO   %v0
100         VLVGF   %v0,%r2,0
101
102         /* Load a 64-byte data chunk and XOR with CRC */
103         VLM     %v1,%v4,0,%r3           /* 64-bytes into V1..V4 */
104         VX      %v1,%v0,%v1             /* V1 ^= CRC */
105         aghi    %r3,64                  /* BUF = BUF + 64 */
106         aghi    %r4,-64                 /* LEN = LEN - 64 */
107
108         /* Check remaining buffer size and jump to proper folding method */
109         cghi    %r4,64
110         jl      .Lless_than_64bytes
111
112 .Lfold_64bytes_loop:
113         /* Load the next 64-byte data chunk into V5 to V8 */
114         VLM     %v5,%v8,0,%r3
115
116         /*
117          * Perform a GF(2) multiplication of the doublewords in V1 with
118          * the reduction constants in V0.  The intermediate result is
119          * then folded (accumulated) with the next data chunk in V5 and
120          * stored in V1.  Repeat this step for the register contents
121          * in V2, V3, and V4 respectively.
122          */
123         VGFMAG  %v1,CONST_R1R2,%v1,%v5
124         VGFMAG  %v2,CONST_R1R2,%v2,%v6
125         VGFMAG  %v3,CONST_R1R2,%v3,%v7
126         VGFMAG  %v4,CONST_R1R2,%v4,%v8
127
128         /* Adjust buffer pointer and length for next loop */
129         aghi    %r3,64                  /* BUF = BUF + 64 */
130         aghi    %r4,-64                 /* LEN = LEN - 64 */
131
132         cghi    %r4,64
133         jnl     .Lfold_64bytes_loop
134
135 .Lless_than_64bytes:
136         /* Fold V1 to V4 into a single 128-bit value in V1 */
137         VGFMAG  %v1,CONST_R3R4,%v1,%v2
138         VGFMAG  %v1,CONST_R3R4,%v1,%v3
139         VGFMAG  %v1,CONST_R3R4,%v1,%v4
140
141         /* Check whether to continue with 64-bit folding */
142         cghi    %r4,16
143         jl      .Lfinal_fold
144
145 .Lfold_16bytes_loop:
146
147         VL      %v2,0,,%r3              /* Load next data chunk */
148         VGFMAG  %v1,CONST_R3R4,%v1,%v2  /* Fold next data chunk */
149
150         /* Adjust buffer pointer and size for folding next data chunk */
151         aghi    %r3,16
152         aghi    %r4,-16
153
154         /* Process remaining data chunks */
155         cghi    %r4,16
156         jnl     .Lfold_16bytes_loop
157
158 .Lfinal_fold:
159         /*
160          * The R5 constant is used to fold a 128-bit value into an 96-bit value
161          * that is XORed with the next 96-bit input data chunk.  To use a single
162          * VGFMG instruction, multiply the rightmost 64-bit with x^32 (1<<32) to
163          * form an intermediate 96-bit value (with appended zeros) which is then
164          * XORed with the intermediate reduction result.
165          */
166         VGFMG   %v1,CONST_R5,%v1
167
168         /*
169          * Further reduce the remaining 96-bit value to a 64-bit value using a
170          * single VGFMG, the rightmost doubleword is multiplied with 0x1. The
171          * intermediate result is then XORed with the product of the leftmost
172          * doubleword with R6.  The result is a 64-bit value and is subject to
173          * the Barret reduction.
174          */
175         VGFMG   %v1,CONST_R6,%v1
176
177         /*
178          * The input values to the Barret reduction are the degree-63 polynomial
179          * in V1 (R(x)), degree-32 generator polynomial, and the reduction
180          * constant u.  The Barret reduction result is the CRC value of R(x) mod
181          * P(x).
182          *
183          * The Barret reduction algorithm is defined as:
184          *
185          *    1. T1(x) = floor( R(x) / x^32 ) GF2MUL u
186          *    2. T2(x) = floor( T1(x) / x^32 ) GF2MUL P(x)
187          *    3. C(x)  = R(x) XOR T2(x) mod x^32
188          *
189          * Note: To compensate the division by x^32, use the vector unpack
190          * instruction to move the leftmost word into the leftmost doubleword
191          * of the vector register.  The rightmost doubleword is multiplied
192          * with zero to not contribute to the intermediate results.
193          */
194
195         /* T1(x) = floor( R(x) / x^32 ) GF2MUL u */
196         VUPLLF  %v2,%v1
197         VGFMG   %v2,CONST_RU_POLY,%v2
198
199         /*
200          * Compute the GF(2) product of the CRC polynomial in VO with T1(x) in
201          * V2 and XOR the intermediate result, T2(x),  with the value in V1.
202          * The final result is in the rightmost word of V2.
203          */
204         VUPLLF  %v2,%v2
205         VGFMAG  %v2,CONST_CRC_POLY,%v2,%v1
206
207 .Ldone:
208         VLGVF   %r2,%v2,3
209         BR_EX   %r14
210 ENDPROC(crc32_be_vgfm_16)
211
212 .previous