| 1 | #! /usr/bin/env perl
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|---|
| 2 | # Copyright 2014-2020 The OpenSSL Project Authors. All Rights Reserved.
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| 3 | #
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|---|
| 4 | # Licensed under the OpenSSL license (the "License"). You may not use
|
|---|
| 5 | # this file except in compliance with the License. You can obtain a copy
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|---|
| 6 | # in the file LICENSE in the source distribution or at
|
|---|
| 7 | # https://www.openssl.org/source/license.html
|
|---|
| 8 |
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|---|
| 9 | #
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|---|
| 10 | # ====================================================================
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|---|
| 11 | # Written by Andy Polyakov <[email protected]> for the OpenSSL
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|---|
| 12 | # project. The module is, however, dual licensed under OpenSSL and
|
|---|
| 13 | # CRYPTOGAMS licenses depending on where you obtain it. For further
|
|---|
| 14 | # details see http://www.openssl.org/~appro/cryptogams/.
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|---|
| 15 | # ====================================================================
|
|---|
| 16 | #
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|---|
| 17 | # SHA1 for ARMv8.
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|---|
| 18 | #
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|---|
| 19 | # Performance in cycles per processed byte and improvement coefficient
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|---|
| 20 | # over code generated with "default" compiler:
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|---|
| 21 | #
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|---|
| 22 | # hardware-assisted software(*)
|
|---|
| 23 | # Apple A7 2.31 4.13 (+14%)
|
|---|
| 24 | # Cortex-A53 2.24 8.03 (+97%)
|
|---|
| 25 | # Cortex-A57 2.35 7.88 (+74%)
|
|---|
| 26 | # Denver 2.13 3.97 (+0%)(**)
|
|---|
| 27 | # X-Gene 8.80 (+200%)
|
|---|
| 28 | # Mongoose 2.05 6.50 (+160%)
|
|---|
| 29 | # Kryo 1.88 8.00 (+90%)
|
|---|
| 30 | #
|
|---|
| 31 | # (*) Software results are presented mostly for reference purposes.
|
|---|
| 32 | # (**) Keep in mind that Denver relies on binary translation, which
|
|---|
| 33 | # optimizes compiler output at run-time.
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|---|
| 34 |
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|---|
| 35 | $flavour = shift;
|
|---|
| 36 | $output = shift;
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|---|
| 37 |
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|---|
| 38 | $0 =~ m/(.*[\/\\])[^\/\\]+$/; $dir=$1;
|
|---|
| 39 | ( $xlate="${dir}arm-xlate.pl" and -f $xlate ) or
|
|---|
| 40 | ( $xlate="${dir}../../perlasm/arm-xlate.pl" and -f $xlate) or
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|---|
| 41 | die "can't locate arm-xlate.pl";
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|---|
| 42 |
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|---|
| 43 | open OUT,"| \"$^X\" $xlate $flavour $output";
|
|---|
| 44 | *STDOUT=*OUT;
|
|---|
| 45 |
|
|---|
| 46 | ($ctx,$inp,$num)=("x0","x1","x2");
|
|---|
| 47 | @Xw=map("w$_",(3..17,19));
|
|---|
| 48 | @Xx=map("x$_",(3..17,19));
|
|---|
| 49 | @V=($A,$B,$C,$D,$E)=map("w$_",(20..24));
|
|---|
| 50 | ($t0,$t1,$t2,$K)=map("w$_",(25..28));
|
|---|
| 51 |
|
|---|
| 52 |
|
|---|
| 53 | sub BODY_00_19 {
|
|---|
| 54 | my ($i,$a,$b,$c,$d,$e)=@_;
|
|---|
| 55 | my $j=($i+2)&15;
|
|---|
| 56 |
|
|---|
| 57 | $code.=<<___ if ($i<15 && !($i&1));
|
|---|
| 58 | lsr @Xx[$i+1],@Xx[$i],#32
|
|---|
| 59 | ___
|
|---|
| 60 | $code.=<<___ if ($i<14 && !($i&1));
|
|---|
| 61 | ldr @Xx[$i+2],[$inp,#`($i+2)*4-64`]
|
|---|
| 62 | ___
|
|---|
| 63 | $code.=<<___ if ($i<14 && ($i&1));
|
|---|
| 64 | #ifdef __ARMEB__
|
|---|
| 65 | ror @Xx[$i+1],@Xx[$i+1],#32
|
|---|
| 66 | #else
|
|---|
| 67 | rev32 @Xx[$i+1],@Xx[$i+1]
|
|---|
| 68 | #endif
|
|---|
| 69 | ___
|
|---|
| 70 | $code.=<<___ if ($i<14);
|
|---|
| 71 | bic $t0,$d,$b
|
|---|
| 72 | and $t1,$c,$b
|
|---|
| 73 | ror $t2,$a,#27
|
|---|
| 74 | add $d,$d,$K // future e+=K
|
|---|
| 75 | orr $t0,$t0,$t1
|
|---|
| 76 | add $e,$e,$t2 // e+=rot(a,5)
|
|---|
| 77 | ror $b,$b,#2
|
|---|
| 78 | add $d,$d,@Xw[($i+1)&15] // future e+=X[i]
|
|---|
| 79 | add $e,$e,$t0 // e+=F(b,c,d)
|
|---|
| 80 | ___
|
|---|
| 81 | $code.=<<___ if ($i==19);
|
|---|
| 82 | movz $K,#0xeba1
|
|---|
| 83 | movk $K,#0x6ed9,lsl#16
|
|---|
| 84 | ___
|
|---|
| 85 | $code.=<<___ if ($i>=14);
|
|---|
| 86 | eor @Xw[$j],@Xw[$j],@Xw[($j+2)&15]
|
|---|
| 87 | bic $t0,$d,$b
|
|---|
| 88 | and $t1,$c,$b
|
|---|
| 89 | ror $t2,$a,#27
|
|---|
| 90 | eor @Xw[$j],@Xw[$j],@Xw[($j+8)&15]
|
|---|
| 91 | add $d,$d,$K // future e+=K
|
|---|
| 92 | orr $t0,$t0,$t1
|
|---|
| 93 | add $e,$e,$t2 // e+=rot(a,5)
|
|---|
| 94 | eor @Xw[$j],@Xw[$j],@Xw[($j+13)&15]
|
|---|
| 95 | ror $b,$b,#2
|
|---|
| 96 | add $d,$d,@Xw[($i+1)&15] // future e+=X[i]
|
|---|
| 97 | add $e,$e,$t0 // e+=F(b,c,d)
|
|---|
| 98 | ror @Xw[$j],@Xw[$j],#31
|
|---|
| 99 | ___
|
|---|
| 100 | }
|
|---|
| 101 |
|
|---|
| 102 | sub BODY_40_59 {
|
|---|
| 103 | my ($i,$a,$b,$c,$d,$e)=@_;
|
|---|
| 104 | my $j=($i+2)&15;
|
|---|
| 105 |
|
|---|
| 106 | $code.=<<___ if ($i==59);
|
|---|
| 107 | movz $K,#0xc1d6
|
|---|
| 108 | movk $K,#0xca62,lsl#16
|
|---|
| 109 | ___
|
|---|
| 110 | $code.=<<___;
|
|---|
| 111 | orr $t0,$b,$c
|
|---|
| 112 | and $t1,$b,$c
|
|---|
| 113 | eor @Xw[$j],@Xw[$j],@Xw[($j+2)&15]
|
|---|
| 114 | ror $t2,$a,#27
|
|---|
| 115 | and $t0,$t0,$d
|
|---|
| 116 | add $d,$d,$K // future e+=K
|
|---|
| 117 | eor @Xw[$j],@Xw[$j],@Xw[($j+8)&15]
|
|---|
| 118 | add $e,$e,$t2 // e+=rot(a,5)
|
|---|
| 119 | orr $t0,$t0,$t1
|
|---|
| 120 | ror $b,$b,#2
|
|---|
| 121 | eor @Xw[$j],@Xw[$j],@Xw[($j+13)&15]
|
|---|
| 122 | add $d,$d,@Xw[($i+1)&15] // future e+=X[i]
|
|---|
| 123 | add $e,$e,$t0 // e+=F(b,c,d)
|
|---|
| 124 | ror @Xw[$j],@Xw[$j],#31
|
|---|
| 125 | ___
|
|---|
| 126 | }
|
|---|
| 127 |
|
|---|
| 128 | sub BODY_20_39 {
|
|---|
| 129 | my ($i,$a,$b,$c,$d,$e)=@_;
|
|---|
| 130 | my $j=($i+2)&15;
|
|---|
| 131 |
|
|---|
| 132 | $code.=<<___ if ($i==39);
|
|---|
| 133 | movz $K,#0xbcdc
|
|---|
| 134 | movk $K,#0x8f1b,lsl#16
|
|---|
| 135 | ___
|
|---|
| 136 | $code.=<<___ if ($i<78);
|
|---|
| 137 | eor @Xw[$j],@Xw[$j],@Xw[($j+2)&15]
|
|---|
| 138 | eor $t0,$d,$b
|
|---|
| 139 | ror $t2,$a,#27
|
|---|
| 140 | add $d,$d,$K // future e+=K
|
|---|
| 141 | eor @Xw[$j],@Xw[$j],@Xw[($j+8)&15]
|
|---|
| 142 | eor $t0,$t0,$c
|
|---|
| 143 | add $e,$e,$t2 // e+=rot(a,5)
|
|---|
| 144 | ror $b,$b,#2
|
|---|
| 145 | eor @Xw[$j],@Xw[$j],@Xw[($j+13)&15]
|
|---|
| 146 | add $d,$d,@Xw[($i+1)&15] // future e+=X[i]
|
|---|
| 147 | add $e,$e,$t0 // e+=F(b,c,d)
|
|---|
| 148 | ror @Xw[$j],@Xw[$j],#31
|
|---|
| 149 | ___
|
|---|
| 150 | $code.=<<___ if ($i==78);
|
|---|
| 151 | ldp @Xw[1],@Xw[2],[$ctx]
|
|---|
| 152 | eor $t0,$d,$b
|
|---|
| 153 | ror $t2,$a,#27
|
|---|
| 154 | add $d,$d,$K // future e+=K
|
|---|
| 155 | eor $t0,$t0,$c
|
|---|
| 156 | add $e,$e,$t2 // e+=rot(a,5)
|
|---|
| 157 | ror $b,$b,#2
|
|---|
| 158 | add $d,$d,@Xw[($i+1)&15] // future e+=X[i]
|
|---|
| 159 | add $e,$e,$t0 // e+=F(b,c,d)
|
|---|
| 160 | ___
|
|---|
| 161 | $code.=<<___ if ($i==79);
|
|---|
| 162 | ldp @Xw[3],@Xw[4],[$ctx,#8]
|
|---|
| 163 | eor $t0,$d,$b
|
|---|
| 164 | ror $t2,$a,#27
|
|---|
| 165 | eor $t0,$t0,$c
|
|---|
| 166 | add $e,$e,$t2 // e+=rot(a,5)
|
|---|
| 167 | ror $b,$b,#2
|
|---|
| 168 | ldr @Xw[5],[$ctx,#16]
|
|---|
| 169 | add $e,$e,$t0 // e+=F(b,c,d)
|
|---|
| 170 | ___
|
|---|
| 171 | }
|
|---|
| 172 |
|
|---|
| 173 | $code.=<<___;
|
|---|
| 174 | #include "arm_arch.h"
|
|---|
| 175 |
|
|---|
| 176 | .text
|
|---|
| 177 |
|
|---|
| 178 | .extern OPENSSL_armcap_P
|
|---|
| 179 | .hidden OPENSSL_armcap_P
|
|---|
| 180 | .globl sha1_block_data_order
|
|---|
| 181 | .type sha1_block_data_order,%function
|
|---|
| 182 | .align 6
|
|---|
| 183 | sha1_block_data_order:
|
|---|
| 184 | #ifdef __ILP32__
|
|---|
| 185 | ldrsw x16,.LOPENSSL_armcap_P
|
|---|
| 186 | #else
|
|---|
| 187 | ldr x16,.LOPENSSL_armcap_P
|
|---|
| 188 | #endif
|
|---|
| 189 | adr x17,.LOPENSSL_armcap_P
|
|---|
| 190 | add x16,x16,x17
|
|---|
| 191 | ldr w16,[x16]
|
|---|
| 192 | tst w16,#ARMV8_SHA1
|
|---|
| 193 | b.ne .Lv8_entry
|
|---|
| 194 |
|
|---|
| 195 | stp x29,x30,[sp,#-96]!
|
|---|
| 196 | add x29,sp,#0
|
|---|
| 197 | stp x19,x20,[sp,#16]
|
|---|
| 198 | stp x21,x22,[sp,#32]
|
|---|
| 199 | stp x23,x24,[sp,#48]
|
|---|
| 200 | stp x25,x26,[sp,#64]
|
|---|
| 201 | stp x27,x28,[sp,#80]
|
|---|
| 202 |
|
|---|
| 203 | ldp $A,$B,[$ctx]
|
|---|
| 204 | ldp $C,$D,[$ctx,#8]
|
|---|
| 205 | ldr $E,[$ctx,#16]
|
|---|
| 206 |
|
|---|
| 207 | .Loop:
|
|---|
| 208 | ldr @Xx[0],[$inp],#64
|
|---|
| 209 | movz $K,#0x7999
|
|---|
| 210 | sub $num,$num,#1
|
|---|
| 211 | movk $K,#0x5a82,lsl#16
|
|---|
| 212 | #ifdef __ARMEB__
|
|---|
| 213 | ror $Xx[0],@Xx[0],#32
|
|---|
| 214 | #else
|
|---|
| 215 | rev32 @Xx[0],@Xx[0]
|
|---|
| 216 | #endif
|
|---|
| 217 | add $E,$E,$K // warm it up
|
|---|
| 218 | add $E,$E,@Xw[0]
|
|---|
| 219 | ___
|
|---|
| 220 | for($i=0;$i<20;$i++) { &BODY_00_19($i,@V); unshift(@V,pop(@V)); }
|
|---|
| 221 | for(;$i<40;$i++) { &BODY_20_39($i,@V); unshift(@V,pop(@V)); }
|
|---|
| 222 | for(;$i<60;$i++) { &BODY_40_59($i,@V); unshift(@V,pop(@V)); }
|
|---|
| 223 | for(;$i<80;$i++) { &BODY_20_39($i,@V); unshift(@V,pop(@V)); }
|
|---|
| 224 | $code.=<<___;
|
|---|
| 225 | add $B,$B,@Xw[2]
|
|---|
| 226 | add $C,$C,@Xw[3]
|
|---|
| 227 | add $A,$A,@Xw[1]
|
|---|
| 228 | add $D,$D,@Xw[4]
|
|---|
| 229 | add $E,$E,@Xw[5]
|
|---|
| 230 | stp $A,$B,[$ctx]
|
|---|
| 231 | stp $C,$D,[$ctx,#8]
|
|---|
| 232 | str $E,[$ctx,#16]
|
|---|
| 233 | cbnz $num,.Loop
|
|---|
| 234 |
|
|---|
| 235 | ldp x19,x20,[sp,#16]
|
|---|
| 236 | ldp x21,x22,[sp,#32]
|
|---|
| 237 | ldp x23,x24,[sp,#48]
|
|---|
| 238 | ldp x25,x26,[sp,#64]
|
|---|
| 239 | ldp x27,x28,[sp,#80]
|
|---|
| 240 | ldr x29,[sp],#96
|
|---|
| 241 | ret
|
|---|
| 242 | .size sha1_block_data_order,.-sha1_block_data_order
|
|---|
| 243 | ___
|
|---|
| 244 | {{{
|
|---|
| 245 | my ($ABCD,$E,$E0,$E1)=map("v$_.16b",(0..3));
|
|---|
| 246 | my @MSG=map("v$_.16b",(4..7));
|
|---|
| 247 | my @Kxx=map("v$_.4s",(16..19));
|
|---|
| 248 | my ($W0,$W1)=("v20.4s","v21.4s");
|
|---|
| 249 | my $ABCD_SAVE="v22.16b";
|
|---|
| 250 |
|
|---|
| 251 | $code.=<<___;
|
|---|
| 252 | .type sha1_block_armv8,%function
|
|---|
| 253 | .align 6
|
|---|
| 254 | sha1_block_armv8:
|
|---|
| 255 | .Lv8_entry:
|
|---|
| 256 | stp x29,x30,[sp,#-16]!
|
|---|
| 257 | add x29,sp,#0
|
|---|
| 258 |
|
|---|
| 259 | adr x4,.Lconst
|
|---|
| 260 | eor $E,$E,$E
|
|---|
| 261 | ld1.32 {$ABCD},[$ctx],#16
|
|---|
| 262 | ld1.32 {$E}[0],[$ctx]
|
|---|
| 263 | sub $ctx,$ctx,#16
|
|---|
| 264 | ld1.32 {@Kxx[0]-@Kxx[3]},[x4]
|
|---|
| 265 |
|
|---|
| 266 | .Loop_hw:
|
|---|
| 267 | ld1 {@MSG[0]-@MSG[3]},[$inp],#64
|
|---|
| 268 | sub $num,$num,#1
|
|---|
| 269 | rev32 @MSG[0],@MSG[0]
|
|---|
| 270 | rev32 @MSG[1],@MSG[1]
|
|---|
| 271 |
|
|---|
| 272 | add.i32 $W0,@Kxx[0],@MSG[0]
|
|---|
| 273 | rev32 @MSG[2],@MSG[2]
|
|---|
| 274 | orr $ABCD_SAVE,$ABCD,$ABCD // offload
|
|---|
| 275 |
|
|---|
| 276 | add.i32 $W1,@Kxx[0],@MSG[1]
|
|---|
| 277 | rev32 @MSG[3],@MSG[3]
|
|---|
| 278 | sha1h $E1,$ABCD
|
|---|
| 279 | sha1c $ABCD,$E,$W0 // 0
|
|---|
| 280 | add.i32 $W0,@Kxx[$j],@MSG[2]
|
|---|
| 281 | sha1su0 @MSG[0],@MSG[1],@MSG[2]
|
|---|
| 282 | ___
|
|---|
| 283 | for ($j=0,$i=1;$i<20-3;$i++) {
|
|---|
| 284 | my $f=("c","p","m","p")[$i/5];
|
|---|
| 285 | $code.=<<___;
|
|---|
| 286 | sha1h $E0,$ABCD // $i
|
|---|
| 287 | sha1$f $ABCD,$E1,$W1
|
|---|
| 288 | add.i32 $W1,@Kxx[$j],@MSG[3]
|
|---|
| 289 | sha1su1 @MSG[0],@MSG[3]
|
|---|
| 290 | ___
|
|---|
| 291 | $code.=<<___ if ($i<20-4);
|
|---|
| 292 | sha1su0 @MSG[1],@MSG[2],@MSG[3]
|
|---|
| 293 | ___
|
|---|
| 294 | ($E0,$E1)=($E1,$E0); ($W0,$W1)=($W1,$W0);
|
|---|
| 295 | push(@MSG,shift(@MSG)); $j++ if ((($i+3)%5)==0);
|
|---|
| 296 | }
|
|---|
| 297 | $code.=<<___;
|
|---|
| 298 | sha1h $E0,$ABCD // $i
|
|---|
| 299 | sha1p $ABCD,$E1,$W1
|
|---|
| 300 | add.i32 $W1,@Kxx[$j],@MSG[3]
|
|---|
| 301 |
|
|---|
| 302 | sha1h $E1,$ABCD // 18
|
|---|
| 303 | sha1p $ABCD,$E0,$W0
|
|---|
| 304 |
|
|---|
| 305 | sha1h $E0,$ABCD // 19
|
|---|
| 306 | sha1p $ABCD,$E1,$W1
|
|---|
| 307 |
|
|---|
| 308 | add.i32 $E,$E,$E0
|
|---|
| 309 | add.i32 $ABCD,$ABCD,$ABCD_SAVE
|
|---|
| 310 |
|
|---|
| 311 | cbnz $num,.Loop_hw
|
|---|
| 312 |
|
|---|
| 313 | st1.32 {$ABCD},[$ctx],#16
|
|---|
| 314 | st1.32 {$E}[0],[$ctx]
|
|---|
| 315 |
|
|---|
| 316 | ldr x29,[sp],#16
|
|---|
| 317 | ret
|
|---|
| 318 | .size sha1_block_armv8,.-sha1_block_armv8
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| 319 | .align 6
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| 320 | .Lconst:
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|---|
| 321 | .long 0x5a827999,0x5a827999,0x5a827999,0x5a827999 //K_00_19
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|---|
| 322 | .long 0x6ed9eba1,0x6ed9eba1,0x6ed9eba1,0x6ed9eba1 //K_20_39
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|---|
| 323 | .long 0x8f1bbcdc,0x8f1bbcdc,0x8f1bbcdc,0x8f1bbcdc //K_40_59
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|---|
| 324 | .long 0xca62c1d6,0xca62c1d6,0xca62c1d6,0xca62c1d6 //K_60_79
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|---|
| 325 | .LOPENSSL_armcap_P:
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|---|
| 326 | #ifdef __ILP32__
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|---|
| 327 | .long OPENSSL_armcap_P-.
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|---|
| 328 | #else
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|---|
| 329 | .quad OPENSSL_armcap_P-.
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|---|
| 330 | #endif
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|---|
| 331 | .asciz "SHA1 block transform for ARMv8, CRYPTOGAMS by <appro\@openssl.org>"
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| 332 | .align 2
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| 333 | ___
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| 334 | }}}
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|---|
| 335 |
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|---|
| 336 | { my %opcode = (
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|---|
| 337 | "sha1c" => 0x5e000000, "sha1p" => 0x5e001000,
|
|---|
| 338 | "sha1m" => 0x5e002000, "sha1su0" => 0x5e003000,
|
|---|
| 339 | "sha1h" => 0x5e280800, "sha1su1" => 0x5e281800 );
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|---|
| 340 |
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|---|
| 341 | sub unsha1 {
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|---|
| 342 | my ($mnemonic,$arg)=@_;
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|---|
| 343 |
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|---|
| 344 | $arg =~ m/[qv]([0-9]+)[^,]*,\s*[qv]([0-9]+)[^,]*(?:,\s*[qv]([0-9]+))?/o
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|---|
| 345 | &&
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|---|
| 346 | sprintf ".inst\t0x%08x\t//%s %s",
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|---|
| 347 | $opcode{$mnemonic}|$1|($2<<5)|($3<<16),
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|---|
| 348 | $mnemonic,$arg;
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|---|
| 349 | }
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|---|
| 350 | }
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|---|
| 351 |
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|---|
| 352 | foreach(split("\n",$code)) {
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|---|
| 353 |
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|---|
| 354 | s/\`([^\`]*)\`/eval($1)/geo;
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|---|
| 355 |
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|---|
| 356 | s/\b(sha1\w+)\s+([qv].*)/unsha1($1,$2)/geo;
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|---|
| 357 |
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|---|
| 358 | s/\.\w?32\b//o and s/\.16b/\.4s/go;
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|---|
| 359 | m/(ld|st)1[^\[]+\[0\]/o and s/\.4s/\.s/go;
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|---|
| 360 |
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|---|
| 361 | print $_,"\n";
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|---|
| 362 | }
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|---|
| 363 |
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|---|
| 364 | close STDOUT or die "error closing STDOUT: $!";
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