armv4-mont.S

#include "arm_arch.h"

.text
.code	32

#if __ARM_ARCH__>=7
.align	5
.LOPENSSL_armcap:
.word	OPENSSL_armcap_P-bn_mul_mont
#endif

.global	bn_mul_mont
.hidden	bn_mul_mont
.type	bn_mul_mont,%function

.align	5
bn_mul_mont:
	ldr	ip,[sp,#4]		@ load num
	stmdb	sp!,{r0,r2}		@ sp points at argument block
#if __ARM_ARCH__>=7
	tst	ip,#7
	bne	.Lialu
	adr	r0,bn_mul_mont
	ldr	r2,.LOPENSSL_armcap
	ldr	r0,[r0,r2]
	tst	r0,#1			@ NEON available?
	ldmia	sp, {r0,r2}
	beq	.Lialu
	add	sp,sp,#8
	b	bn_mul8x_mont_neon
.align	4
.Lialu:
#endif
	cmp	ip,#2
	mov	r0,ip			@ load num
	movlt	r0,#0
	addlt	sp,sp,#2*4
	blt	.Labrt

	stmdb	sp!,{r4-r12,lr}		@ save 10 registers

	mov	r0,r0,lsl#2		@ rescale r0 for byte count
	sub	sp,sp,r0		@ alloca(4*num)
	sub	sp,sp,#4		@ +extra dword
	sub	r0,r0,#4		@ "num=num-1"
	add	r4,r2,r0		@ &bp[num-1]

	add	r0,sp,r0		@ r0 to point at &tp[num-1]
	ldr	r8,[r0,#14*4]		@ &n0
	ldr	r2,[r2]		@ bp[0]
	ldr	r5,[r1],#4		@ ap[0],ap++
	ldr	r6,[r3],#4		@ np[0],np++
	ldr	r8,[r8]		@ *n0
	str	r4,[r0,#15*4]		@ save &bp[num]

	umull	r10,r11,r5,r2	@ ap[0]*bp[0]
	str	r8,[r0,#14*4]		@ save n0 value
	mul	r8,r10,r8		@ "tp[0]"*n0
	mov	r12,#0
	umlal	r10,r12,r6,r8	@ np[0]*n0+"t[0]"
	mov	r4,sp

.L1st:
	ldr	r5,[r1],#4		@ ap[j],ap++
	mov	r10,r11
	ldr	r6,[r3],#4		@ np[j],np++
	mov	r11,#0
	umlal	r10,r11,r5,r2	@ ap[j]*bp[0]
	mov	r14,#0
	umlal	r12,r14,r6,r8	@ np[j]*n0
	adds	r12,r12,r10
	str	r12,[r4],#4		@ tp[j-1]=,tp++
	adc	r12,r14,#0
	cmp	r4,r0
	bne	.L1st

	adds	r12,r12,r11
	ldr	r4,[r0,#13*4]		@ restore bp
	mov	r14,#0
	ldr	r8,[r0,#14*4]		@ restore n0
	adc	r14,r14,#0
	str	r12,[r0]		@ tp[num-1]=
	str	r14,[r0,#4]		@ tp[num]=

.Louter:
	sub	r7,r0,sp		@ "original" r0-1 value
	sub	r1,r1,r7		@ "rewind" ap to &ap[1]
	ldr	r2,[r4,#4]!		@ *(++bp)
	sub	r3,r3,r7		@ "rewind" np to &np[1]
	ldr	r5,[r1,#-4]		@ ap[0]
	ldr	r10,[sp]		@ tp[0]
	ldr	r6,[r3,#-4]		@ np[0]
	ldr	r7,[sp,#4]		@ tp[1]

	mov	r11,#0
	umlal	r10,r11,r5,r2	@ ap[0]*bp[i]+tp[0]
	str	r4,[r0,#13*4]		@ save bp
	mul	r8,r10,r8
	mov	r12,#0
	umlal	r10,r12,r6,r8	@ np[0]*n0+"tp[0]"
	mov	r4,sp

.Linner:
	ldr	r5,[r1],#4		@ ap[j],ap++
	adds	r10,r11,r7		@ +=tp[j]
	ldr	r6,[r3],#4		@ np[j],np++
	mov	r11,#0
	umlal	r10,r11,r5,r2	@ ap[j]*bp[i]
	mov	r14,#0
	umlal	r12,r14,r6,r8	@ np[j]*n0
	adc	r11,r11,#0
	ldr	r7,[r4,#8]		@ tp[j+1]
	adds	r12,r12,r10
	str	r12,[r4],#4		@ tp[j-1]=,tp++
	adc	r12,r14,#0
	cmp	r4,r0
	bne	.Linner

	adds	r12,r12,r11
	mov	r14,#0
	ldr	r4,[r0,#13*4]		@ restore bp
	adc	r14,r14,#0
	ldr	r8,[r0,#14*4]		@ restore n0
	adds	r12,r12,r7
	ldr	r7,[r0,#15*4]		@ restore &bp[num]
	adc	r14,r14,#0
	str	r12,[r0]		@ tp[num-1]=
	str	r14,[r0,#4]		@ tp[num]=

	cmp	r4,r7
	bne	.Louter

	ldr	r2,[r0,#12*4]		@ pull rp
	add	r0,r0,#4		@ r0 to point at &tp[num]
	sub	r5,r0,sp		@ "original" num value
	mov	r4,sp			@ "rewind" r4
	mov	r1,r4			@ "borrow" r1
	sub	r3,r3,r5		@ "rewind" r3 to &np[0]

	subs	r7,r7,r7		@ "clear" carry flag
.Lsub:	ldr	r7,[r4],#4
	ldr	r6,[r3],#4
	sbcs	r7,r7,r6		@ tp[j]-np[j]
	str	r7,[r2],#4		@ rp[j]=
	teq	r4,r0		@ preserve carry
	bne	.Lsub
	sbcs	r14,r14,#0		@ upmost carry
	mov	r4,sp			@ "rewind" r4
	sub	r2,r2,r5		@ "rewind" r2

	and	r1,r4,r14
	bic	r3,r2,r14
	orr	r1,r1,r3		@ ap=borrow?tp:rp

.Lcopy:	ldr	r7,[r1],#4		@ copy or in-place refresh
	str	sp,[r4],#4		@ zap tp
	str	r7,[r2],#4
	cmp	r4,r0
	bne	.Lcopy

	add	sp,r0,#4		@ skip over tp[num+1]
	ldmia	sp!,{r4-r12,lr}		@ restore registers
	add	sp,sp,#2*4		@ skip over {r0,r2}
	mov	r0,#1
.Labrt:	tst	lr,#1
	moveq	pc,lr			@ be binary compatible with V4, yet
	.word	0xe12fff1e			@ interoperable with Thumb ISA:-)
.size	bn_mul_mont,.-bn_mul_mont
#if __ARM_ARCH__>=7
.fpu	neon

.type	bn_mul8x_mont_neon,%function
.align	5
bn_mul8x_mont_neon:
	mov	ip,sp
	stmdb	sp!,{r4-r11}
	vstmdb	sp!,{d8-d15}		@ ABI specification says so
	ldmia	ip,{r4-r5}		@ load rest of parameter block

	sub		r7,sp,#16
	vld1.32		{d28[0]}, [r2,:32]!
	sub		r7,r7,r5,lsl#4
	vld1.32		{d0-d3},  [r1]!		@ can't specify :32 :-(
	and		r7,r7,#-64
	vld1.32		{d30[0]}, [r4,:32]
	mov		sp,r7			@ alloca
	veor		d8,d8,d8
	subs		r8,r5,#8
	vzip.16		d28,d8

	vmull.u32	q6,d28,d0[0]
	vmull.u32	q7,d28,d0[1]
	vmull.u32	q8,d28,d1[0]
	vshl.i64	d10,d13,#16
	vmull.u32	q9,d28,d1[1]

	vadd.u64	d10,d10,d12
	veor		d8,d8,d8
	vmul.u32	d29,d10,d30

	vmull.u32	q10,d28,d2[0]
	 vld1.32	{d4-d7}, [r3]!
	vmull.u32	q11,d28,d2[1]
	vmull.u32	q12,d28,d3[0]
	vzip.16		d29,d8
	vmull.u32	q13,d28,d3[1]

	bne	.LNEON_1st

	@ special case for num=8, everything is in register bank...

	vmlal.u32	q6,d29,d4[0]
	sub		r9,r5,#1
	vmlal.u32	q7,d29,d4[1]
	vmlal.u32	q8,d29,d5[0]
	vmlal.u32	q9,d29,d5[1]

	vmlal.u32	q10,d29,d6[0]
	vmov		q5,q6
	vmlal.u32	q11,d29,d6[1]
	vmov		q6,q7
	vmlal.u32	q12,d29,d7[0]
	vmov		q7,q8
	vmlal.u32	q13,d29,d7[1]
	vmov		q8,q9
	vmov		q9,q10
	vshr.u64	d10,d10,#16
	vmov		q10,q11
	vmov		q11,q12
	vadd.u64	d10,d10,d11
	vmov		q12,q13
	veor		q13,q13
	vshr.u64	d10,d10,#16

	b	.LNEON_outer8

.align	4
.LNEON_outer8:
	vld1.32		{d28[0]}, [r2,:32]!
	veor		d8,d8,d8
	vzip.16		d28,d8
	vadd.u64	d12,d12,d10

	vmlal.u32	q6,d28,d0[0]
	vmlal.u32	q7,d28,d0[1]
	vmlal.u32	q8,d28,d1[0]
	vshl.i64	d10,d13,#16
	vmlal.u32	q9,d28,d1[1]

	vadd.u64	d10,d10,d12
	veor		d8,d8,d8
	subs		r9,r9,#1
	vmul.u32	d29,d10,d30

	vmlal.u32	q10,d28,d2[0]
	vmlal.u32	q11,d28,d2[1]
	vmlal.u32	q12,d28,d3[0]
	vzip.16		d29,d8
	vmlal.u32	q13,d28,d3[1]

	vmlal.u32	q6,d29,d4[0]
	vmlal.u32	q7,d29,d4[1]
	vmlal.u32	q8,d29,d5[0]
	vmlal.u32	q9,d29,d5[1]

	vmlal.u32	q10,d29,d6[0]
	vmov		q5,q6
	vmlal.u32	q11,d29,d6[1]
	vmov		q6,q7
	vmlal.u32	q12,d29,d7[0]
	vmov		q7,q8
	vmlal.u32	q13,d29,d7[1]
	vmov		q8,q9
	vmov		q9,q10
	vshr.u64	d10,d10,#16
	vmov		q10,q11
	vmov		q11,q12
	vadd.u64	d10,d10,d11
	vmov		q12,q13
	veor		q13,q13
	vshr.u64	d10,d10,#16

	bne	.LNEON_outer8

	vadd.u64	d12,d12,d10
	mov		r7,sp
	vshr.u64	d10,d12,#16
	mov		r8,r5
	vadd.u64	d13,d13,d10
	add		r6,sp,#16
	vshr.u64	d10,d13,#16
	vzip.16		d12,d13

	b	.LNEON_tail2

.align	4
.LNEON_1st:
	vmlal.u32	q6,d29,d4[0]
	 vld1.32	{d0-d3}, [r1]!
	vmlal.u32	q7,d29,d4[1]
	subs		r8,r8,#8
	vmlal.u32	q8,d29,d5[0]
	vmlal.u32	q9,d29,d5[1]

	vmlal.u32	q10,d29,d6[0]
	 vld1.32	{d4-d5}, [r3]!
	vmlal.u32	q11,d29,d6[1]
	 vst1.64	{q6-q7}, [r7,:256]!
	vmlal.u32	q12,d29,d7[0]
	vmlal.u32	q13,d29,d7[1]
	 vst1.64	{q8-q9}, [r7,:256]!

	vmull.u32	q6,d28,d0[0]
	 vld1.32	{d6-d7}, [r3]!
	vmull.u32	q7,d28,d0[1]
	 vst1.64	{q10-q11}, [r7,:256]!
	vmull.u32	q8,d28,d1[0]
	vmull.u32	q9,d28,d1[1]
	 vst1.64	{q12-q13}, [r7,:256]!

	vmull.u32	q10,d28,d2[0]
	vmull.u32	q11,d28,d2[1]
	vmull.u32	q12,d28,d3[0]
	vmull.u32	q13,d28,d3[1]

	bne	.LNEON_1st

	vmlal.u32	q6,d29,d4[0]
	add		r6,sp,#16
	vmlal.u32	q7,d29,d4[1]
	sub		r1,r1,r5,lsl#2		@ rewind r1
	vmlal.u32	q8,d29,d5[0]
	 vld1.64	{q5}, [sp,:128]
	vmlal.u32	q9,d29,d5[1]
	sub		r9,r5,#1

	vmlal.u32	q10,d29,d6[0]
	vst1.64		{q6-q7}, [r7,:256]!
	vmlal.u32	q11,d29,d6[1]
	vshr.u64	d10,d10,#16
	 vld1.64	{q6},       [r6, :128]!
	vmlal.u32	q12,d29,d7[0]
	vst1.64		{q8-q9}, [r7,:256]!
	vmlal.u32	q13,d29,d7[1]

	vst1.64		{q10-q11}, [r7,:256]!
	vadd.u64	d10,d10,d11
	veor		q4,q4,q4
	vst1.64		{q12-q13}, [r7,:256]!
	 vld1.64	{q7-q8}, [r6, :256]!
	vst1.64		{q4},          [r7,:128]
	vshr.u64	d10,d10,#16

	b		.LNEON_outer

.align	4
.LNEON_outer:
	vld1.32		{d28[0]}, [r2,:32]!
	sub		r3,r3,r5,lsl#2		@ rewind r3
	vld1.32		{d0-d3},  [r1]!
	veor		d8,d8,d8
	mov		r7,sp
	vzip.16		d28,d8
	sub		r8,r5,#8
	vadd.u64	d12,d12,d10

	vmlal.u32	q6,d28,d0[0]
	 vld1.64	{q9-q10},[r6,:256]!
	vmlal.u32	q7,d28,d0[1]
	vmlal.u32	q8,d28,d1[0]
	 vld1.64	{q11-q12},[r6,:256]!
	vmlal.u32	q9,d28,d1[1]

	vshl.i64	d10,d13,#16
	veor		d8,d8,d8
	vadd.u64	d10,d10,d12
	 vld1.64	{q13},[r6,:128]!
	vmul.u32	d29,d10,d30

	vmlal.u32	q10,d28,d2[0]
	 vld1.32	{d4-d7}, [r3]!
	vmlal.u32	q11,d28,d2[1]
	vmlal.u32	q12,d28,d3[0]
	vzip.16		d29,d8
	vmlal.u32	q13,d28,d3[1]

.LNEON_inner:
	vmlal.u32	q6,d29,d4[0]
	 vld1.32	{d0-d3}, [r1]!
	vmlal.u32	q7,d29,d4[1]
	 subs		r8,r8,#8
	vmlal.u32	q8,d29,d5[0]
	vmlal.u32	q9,d29,d5[1]
	vst1.64		{q6-q7}, [r7,:256]!

	vmlal.u32	q10,d29,d6[0]
	 vld1.64	{q6},       [r6, :128]!
	vmlal.u32	q11,d29,d6[1]
	vst1.64		{q8-q9}, [r7,:256]!
	vmlal.u32	q12,d29,d7[0]
	 vld1.64	{q7-q8}, [r6, :256]!
	vmlal.u32	q13,d29,d7[1]
	vst1.64		{q10-q11}, [r7,:256]!

	vmlal.u32	q6,d28,d0[0]
	 vld1.64	{q9-q10}, [r6, :256]!
	vmlal.u32	q7,d28,d0[1]
	vst1.64		{q12-q13}, [r7,:256]!
	vmlal.u32	q8,d28,d1[0]
	 vld1.64	{q11-q12}, [r6, :256]!
	vmlal.u32	q9,d28,d1[1]
	 vld1.32	{d4-d7}, [r3]!

	vmlal.u32	q10,d28,d2[0]
	 vld1.64	{q13},       [r6, :128]!
	vmlal.u32	q11,d28,d2[1]
	vmlal.u32	q12,d28,d3[0]
	vmlal.u32	q13,d28,d3[1]

	bne	.LNEON_inner

	vmlal.u32	q6,d29,d4[0]
	add		r6,sp,#16
	vmlal.u32	q7,d29,d4[1]
	sub		r1,r1,r5,lsl#2		@ rewind r1
	vmlal.u32	q8,d29,d5[0]
	 vld1.64	{q5}, [sp,:128]
	vmlal.u32	q9,d29,d5[1]
	subs		r9,r9,#1

	vmlal.u32	q10,d29,d6[0]
	vst1.64		{q6-q7}, [r7,:256]!
	vmlal.u32	q11,d29,d6[1]
	 vld1.64	{q6},       [r6, :128]!
	vshr.u64	d10,d10,#16
	vst1.64		{q8-q9}, [r7,:256]!
	vmlal.u32	q12,d29,d7[0]
	 vld1.64	{q7-q8}, [r6, :256]!
	vmlal.u32	q13,d29,d7[1]

	vst1.64		{q10-q11}, [r7,:256]!
	vadd.u64	d10,d10,d11
	vst1.64		{q12-q13}, [r7,:256]!
	vshr.u64	d10,d10,#16

	bne	.LNEON_outer

	mov		r7,sp
	mov		r8,r5

.LNEON_tail:
	vadd.u64	d12,d12,d10
	vld1.64		{q9-q10}, [r6, :256]!
	vshr.u64	d10,d12,#16
	vadd.u64	d13,d13,d10
	vld1.64		{q11-q12}, [r6, :256]!
	vshr.u64	d10,d13,#16
	vld1.64		{q13},       [r6, :128]!
	vzip.16		d12,d13

.LNEON_tail2:
	vadd.u64	d14,d14,d10
	vst1.32		{d12[0]}, [r7, :32]!
	vshr.u64	d10,d14,#16
	vadd.u64	d15,d15,d10
	vshr.u64	d10,d15,#16
	vzip.16		d14,d15

	vadd.u64	d16,d16,d10
	vst1.32		{d14[0]}, [r7, :32]!
	vshr.u64	d10,d16,#16
	vadd.u64	d17,d17,d10
	vshr.u64	d10,d17,#16
	vzip.16		d16,d17

	vadd.u64	d18,d18,d10
	vst1.32		{d16[0]}, [r7, :32]!
	vshr.u64	d10,d18,#16
	vadd.u64	d19,d19,d10
	vshr.u64	d10,d19,#16
	vzip.16		d18,d19

	vadd.u64	d20,d20,d10
	vst1.32		{d18[0]}, [r7, :32]!
	vshr.u64	d10,d20,#16
	vadd.u64	d21,d21,d10
	vshr.u64	d10,d21,#16
	vzip.16		d20,d21

	vadd.u64	d22,d22,d10
	vst1.32		{d20[0]}, [r7, :32]!
	vshr.u64	d10,d22,#16
	vadd.u64	d23,d23,d10
	vshr.u64	d10,d23,#16
	vzip.16		d22,d23

	vadd.u64	d24,d24,d10
	vst1.32		{d22[0]}, [r7, :32]!
	vshr.u64	d10,d24,#16
	vadd.u64	d25,d25,d10
	vld1.64		{q6}, [r6, :128]!
	vshr.u64	d10,d25,#16
	vzip.16		d24,d25

	vadd.u64	d26,d26,d10
	vst1.32		{d24[0]}, [r7, :32]!
	vshr.u64	d10,d26,#16
	vadd.u64	d27,d27,d10
	vld1.64		{q7-q8},	[r6, :256]!
	vshr.u64	d10,d27,#16
	vzip.16		d26,d27
	subs		r8,r8,#8
	vst1.32		{d26[0]}, [r7, :32]!

	bne	.LNEON_tail

	vst1.32	{d10[0]}, [r7, :32]		@ top-most bit
	sub	r3,r3,r5,lsl#2			@ rewind r3
	subs	r1,sp,#0				@ clear carry flag
	add	r2,sp,r5,lsl#2

.LNEON_sub:
	ldmia	r1!, {r4-r7}
	ldmia	r3!, {r8-r11}
	sbcs	r8, r4,r8
	sbcs	r9, r5,r9
	sbcs	r10,r6,r10
	sbcs	r11,r7,r11
	teq	r1,r2				@ preserves carry
	stmia	r0!, {r8-r11}
	bne	.LNEON_sub

	ldr	r10, [r1]				@ load top-most bit
	veor	q0,q0,q0
	sub	r11,r2,sp				@ this is num*4
	veor	q1,q1,q1
	mov	r1,sp
	sub	r0,r0,r11				@ rewind r0
	mov	r3,r2				@ second 3/4th of frame
	sbcs	r10,r10,#0				@ result is carry flag

.LNEON_copy_n_zap:
	ldmia	r1!, {r4-r7}
	ldmia	r0,  {r8-r11}
	movcc	r8, r4
	vst1.64	{q0-q1}, [r3,:256]!			@ wipe
	movcc	r9, r5
	movcc	r10,r6
	vst1.64	{q0-q1}, [r3,:256]!			@ wipe
	movcc	r11,r7
	ldmia	r1, {r4-r7}
	stmia	r0!, {r8-r11}
	sub	r1,r1,#16
	ldmia	r0, {r8-r11}
	movcc	r8, r4
	vst1.64	{q0-q1}, [r1,:256]!			@ wipe
	movcc	r9, r5
	movcc	r10,r6
	vst1.64	{q0-q1}, [r3,:256]!			@ wipe
	movcc	r11,r7
	teq	r1,r2				@ preserves carry
	stmia	r0!, {r8-r11}
	bne	.LNEON_copy_n_zap

	sub	sp,ip,#96
        vldmia  sp!,{d8-d15}
        ldmia   sp!,{r4-r11}
	.word	0xe12fff1e
.size	bn_mul8x_mont_neon,.-bn_mul8x_mont_neon
#endif
.asciz	"Montgomery multiplication for ARMv4/NEON, CRYPTOGAMS by <appro@openssl.org>"
.align	2
#if __ARM_ARCH__>=7
.comm	OPENSSL_armcap_P,4,4
#endif