]> git.ipfire.org Git - thirdparty/valgrind.git/commitdiff
Implement arm64 instructions: AESE AESD AESMC AESIMC. n-i-bz.
authorJulian Seward <jseward@acm.org>
Fri, 15 Jul 2016 10:31:34 +0000 (10:31 +0000)
committerJulian Seward <jseward@acm.org>
Fri, 15 Jul 2016 10:31:34 +0000 (10:31 +0000)
git-svn-id: svn://svn.valgrind.org/vex/trunk@3224

VEX/priv/guest_arm64_defs.h
VEX/priv/guest_arm64_helpers.c
VEX/priv/guest_arm64_toIR.c

index 0d8b83b49779b00c483f17bde298e55c296a81a6..3cdeb4ce16d11290fc8681650b82619c90a438df 100644 (file)
@@ -115,6 +115,15 @@ ULong arm64g_calculate_condition ( /* ARM64Condcode << 4 | cc_op */
 
 extern ULong arm64g_dirtyhelper_MRS_CNTVCT_EL0 ( void );
 
+extern void  arm64g_dirtyhelper_AESE ( /*OUT*/V128* res,
+                                       ULong argHi, ULong argLo );
+extern void  arm64g_dirtyhelper_AESD ( /*OUT*/V128* res,
+                                       ULong argHi, ULong argLo );
+extern void  arm64g_dirtyhelper_AESMC  ( /*OUT*/V128* res,
+                                         ULong argHi, ULong argLo );
+extern void  arm64g_dirtyhelper_AESIMC ( /*OUT*/V128* res,
+                                         ULong argHi, ULong argLo );
+
 
 /*---------------------------------------------------------*/
 /*--- Condition code stuff                              ---*/
index 0cf804608b748e8bdb014d81062293b00a8d1798..e102e02dc4486d02952dc60fcf4299f62001fd99 100644 (file)
@@ -692,6 +692,230 @@ ULong arm64g_dirtyhelper_MRS_CNTVCT_EL0 ( void )
 }
 
 
+/* DIRTY HELPERS for doing AES support:
+   * AESE (SubBytes, then ShiftRows)
+   * AESD (InvShiftRows, then InvSubBytes)
+   * AESMC (MixColumns)
+   * AESIMC (InvMixColumns)
+   These don't actually have to be dirty helpers -- they could be
+   clean, but for the fact that they return a V128 and a clean helper
+   can't do that.
+
+   The ARMv8 manual seems to imply that AESE first performs ShiftRows,
+   then SubBytes.  This seems to contradict FIPS 197, so the
+   implementation below is consistent with FIPS 197.  One can observe
+   that the two transformations commute -- the order in which they
+   happen makes no difference to the result.  So the ambiguity doesn't
+   actually matter, but it is confusing.  The v8 manual looks correct
+   about AESD, though.
+
+   The three functions rj_xtime, aesMixColumn and aesInvMixColumn only,
+   are taken from "A byte-oriented AES-256 implementation" and are subject
+   to the following usage terms:
+
+     Byte-oriented AES-256 implementation.
+     All lookup tables replaced with 'on the fly' calculations.
+
+     Copyright (c) 2007-2011 Ilya O. Levin, http://www.literatecode.com
+     Other contributors: Hal Finney
+
+     Permission to use, copy, modify, and distribute this software for any
+     purpose with or without fee is hereby granted, provided that the above
+     copyright notice and this permission notice appear in all copies.
+
+     THE SOFTWARE IS PROVIDED "AS IS" AND THE AUTHOR DISCLAIMS ALL WARRANTIES
+     WITH REGARD TO THIS SOFTWARE INCLUDING ALL IMPLIED WARRANTIES OF
+     MERCHANTABILITY AND FITNESS. IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR BE LIABLE FOR
+     ANY SPECIAL, DIRECT, INDIRECT, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES OR ANY DAMAGES
+     WHATSOEVER RESULTING FROM LOSS OF USE, DATA OR PROFITS, WHETHER IN AN
+     ACTION OF CONTRACT, NEGLIGENCE OR OTHER TORTIOUS ACTION, ARISING OUT OF
+     OR IN CONNECTION WITH THE USE OR PERFORMANCE OF THIS SOFTWARE.
+*/
+
+const UChar aesMapSubBytes[256]
+   = { 0x63, 0x7c, 0x77, 0x7b, 0xf2, 0x6b, 0x6f, 0xc5,
+       0x30, 0x01, 0x67, 0x2b, 0xfe, 0xd7, 0xab, 0x76,
+       0xca, 0x82, 0xc9, 0x7d, 0xfa, 0x59, 0x47, 0xf0,
+       0xad, 0xd4, 0xa2, 0xaf, 0x9c, 0xa4, 0x72, 0xc0,
+       0xb7, 0xfd, 0x93, 0x26, 0x36, 0x3f, 0xf7, 0xcc,
+       0x34, 0xa5, 0xe5, 0xf1, 0x71, 0xd8, 0x31, 0x15,
+       0x04, 0xc7, 0x23, 0xc3, 0x18, 0x96, 0x05, 0x9a,
+       0x07, 0x12, 0x80, 0xe2, 0xeb, 0x27, 0xb2, 0x75,
+       0x09, 0x83, 0x2c, 0x1a, 0x1b, 0x6e, 0x5a, 0xa0,
+       0x52, 0x3b, 0xd6, 0xb3, 0x29, 0xe3, 0x2f, 0x84,
+       0x53, 0xd1, 0x00, 0xed, 0x20, 0xfc, 0xb1, 0x5b,
+       0x6a, 0xcb, 0xbe, 0x39, 0x4a, 0x4c, 0x58, 0xcf,
+       0xd0, 0xef, 0xaa, 0xfb, 0x43, 0x4d, 0x33, 0x85,
+       0x45, 0xf9, 0x02, 0x7f, 0x50, 0x3c, 0x9f, 0xa8,
+       0x51, 0xa3, 0x40, 0x8f, 0x92, 0x9d, 0x38, 0xf5,
+       0xbc, 0xb6, 0xda, 0x21, 0x10, 0xff, 0xf3, 0xd2,
+       0xcd, 0x0c, 0x13, 0xec, 0x5f, 0x97, 0x44, 0x17,
+       0xc4, 0xa7, 0x7e, 0x3d, 0x64, 0x5d, 0x19, 0x73,
+       0x60, 0x81, 0x4f, 0xdc, 0x22, 0x2a, 0x90, 0x88,
+       0x46, 0xee, 0xb8, 0x14, 0xde, 0x5e, 0x0b, 0xdb,
+       0xe0, 0x32, 0x3a, 0x0a, 0x49, 0x06, 0x24, 0x5c,
+       0xc2, 0xd3, 0xac, 0x62, 0x91, 0x95, 0xe4, 0x79,
+       0xe7, 0xc8, 0x37, 0x6d, 0x8d, 0xd5, 0x4e, 0xa9,
+       0x6c, 0x56, 0xf4, 0xea, 0x65, 0x7a, 0xae, 0x08,
+       0xba, 0x78, 0x25, 0x2e, 0x1c, 0xa6, 0xb4, 0xc6,
+       0xe8, 0xdd, 0x74, 0x1f, 0x4b, 0xbd, 0x8b, 0x8a,
+       0x70, 0x3e, 0xb5, 0x66, 0x48, 0x03, 0xf6, 0x0e,
+       0x61, 0x35, 0x57, 0xb9, 0x86, 0xc1, 0x1d, 0x9e,
+       0xe1, 0xf8, 0x98, 0x11, 0x69, 0xd9, 0x8e, 0x94,
+       0x9b, 0x1e, 0x87, 0xe9, 0xce, 0x55, 0x28, 0xdf,
+       0x8c, 0xa1, 0x89, 0x0d, 0xbf, 0xe6, 0x42, 0x68,
+       0x41, 0x99, 0x2d, 0x0f, 0xb0, 0x54, 0xbb, 0x16
+     };
+
+const UChar aesMapInvSubBytes[256]
+   = { 0x52, 0x09, 0x6a, 0xd5, 0x30, 0x36, 0xa5, 0x38,
+       0xbf, 0x40, 0xa3, 0x9e, 0x81, 0xf3, 0xd7, 0xfb,
+       0x7c, 0xe3, 0x39, 0x82, 0x9b, 0x2f, 0xff, 0x87,
+       0x34, 0x8e, 0x43, 0x44, 0xc4, 0xde, 0xe9, 0xcb,
+       0x54, 0x7b, 0x94, 0x32, 0xa6, 0xc2, 0x23, 0x3d,
+       0xee, 0x4c, 0x95, 0x0b, 0x42, 0xfa, 0xc3, 0x4e,
+       0x08, 0x2e, 0xa1, 0x66, 0x28, 0xd9, 0x24, 0xb2,
+       0x76, 0x5b, 0xa2, 0x49, 0x6d, 0x8b, 0xd1, 0x25,
+       0x72, 0xf8, 0xf6, 0x64, 0x86, 0x68, 0x98, 0x16,
+       0xd4, 0xa4, 0x5c, 0xcc, 0x5d, 0x65, 0xb6, 0x92,
+       0x6c, 0x70, 0x48, 0x50, 0xfd, 0xed, 0xb9, 0xda,
+       0x5e, 0x15, 0x46, 0x57, 0xa7, 0x8d, 0x9d, 0x84,
+       0x90, 0xd8, 0xab, 0x00, 0x8c, 0xbc, 0xd3, 0x0a,
+       0xf7, 0xe4, 0x58, 0x05, 0xb8, 0xb3, 0x45, 0x06,
+       0xd0, 0x2c, 0x1e, 0x8f, 0xca, 0x3f, 0x0f, 0x02,
+       0xc1, 0xaf, 0xbd, 0x03, 0x01, 0x13, 0x8a, 0x6b,
+       0x3a, 0x91, 0x11, 0x41, 0x4f, 0x67, 0xdc, 0xea,
+       0x97, 0xf2, 0xcf, 0xce, 0xf0, 0xb4, 0xe6, 0x73,
+       0x96, 0xac, 0x74, 0x22, 0xe7, 0xad, 0x35, 0x85,
+       0xe2, 0xf9, 0x37, 0xe8, 0x1c, 0x75, 0xdf, 0x6e,
+       0x47, 0xf1, 0x1a, 0x71, 0x1d, 0x29, 0xc5, 0x89,
+       0x6f, 0xb7, 0x62, 0x0e, 0xaa, 0x18, 0xbe, 0x1b,
+       0xfc, 0x56, 0x3e, 0x4b, 0xc6, 0xd2, 0x79, 0x20,
+       0x9a, 0xdb, 0xc0, 0xfe, 0x78, 0xcd, 0x5a, 0xf4,
+       0x1f, 0xdd, 0xa8, 0x33, 0x88, 0x07, 0xc7, 0x31,
+       0xb1, 0x12, 0x10, 0x59, 0x27, 0x80, 0xec, 0x5f,
+       0x60, 0x51, 0x7f, 0xa9, 0x19, 0xb5, 0x4a, 0x0d,
+       0x2d, 0xe5, 0x7a, 0x9f, 0x93, 0xc9, 0x9c, 0xef,
+       0xa0, 0xe0, 0x3b, 0x4d, 0xae, 0x2a, 0xf5, 0xb0,
+       0xc8, 0xeb, 0xbb, 0x3c, 0x83, 0x53, 0x99, 0x61,
+       0x17, 0x2b, 0x04, 0x7e, 0xba, 0x77, 0xd6, 0x26,
+       0xe1, 0x69, 0x14, 0x63, 0x55, 0x21, 0x0c, 0x7d
+     };
+
+static inline UChar rj_xtime ( UChar x )
+{
+   UChar y = (UChar)(x << 1);
+   return (x & 0x80) ? (y ^ 0x1b) : y;
+}
+
+static void aesMixColumn ( /*MOD*/UChar* r )
+{
+   UChar a = r[0];
+   UChar b = r[1];
+   UChar c = r[2];
+   UChar d = r[3];
+   UChar e = a ^ b ^ c ^ d;
+   r[0] ^= e ^ rj_xtime(a ^ b);
+   r[1] ^= e ^ rj_xtime(b ^ c);
+   r[2] ^= e ^ rj_xtime(c ^ d);
+   r[3] ^= e ^ rj_xtime(d ^ a);
+}
+
+static void aesInvMixColumn ( /*MOD*/UChar* r )
+{
+   UChar a = r[0];
+   UChar b = r[1];
+   UChar c = r[2];
+   UChar d = r[3];
+   UChar e = a ^ b ^ c ^ d;
+   UChar z = rj_xtime(e);
+   UChar x = e ^ rj_xtime(rj_xtime(z ^ a ^ c));
+   UChar y = e ^ rj_xtime(rj_xtime(z ^ b ^ d));
+   r[0] ^= x ^ rj_xtime(a ^ b);
+   r[1] ^= y ^ rj_xtime(b ^ c);
+   r[2] ^= x ^ rj_xtime(c ^ d);
+   r[3] ^= y ^ rj_xtime(d ^ a);
+}
+
+
+/* CALLED FROM GENERATED CODE */
+void arm64g_dirtyhelper_AESE ( /*OUT*/V128* res, ULong argHi, ULong argLo )
+{
+   res->w64[1] = argHi;
+   res->w64[0] = argLo;
+
+   /* First do SubBytes on the State. */
+   UInt i;
+   for (i = 0; i < 16; i++) {
+      res->w8[i] = aesMapSubBytes[res->w8[i] & 0xFF];
+   }
+
+   /* Then do ShiftRows on the State. */
+#  define XX(_ix) res->w8[_ix]
+   { UChar old1 = XX(1);
+     XX(1) = XX(5); XX(5) = XX(9); XX(9) = XX(13); XX(13) = old1;
+   }
+   { UChar old2 = XX(2); UChar old6 = XX(6);
+     XX(2) = XX(10); XX(6) = XX(14); XX(10) = old2; XX(14) = old6;
+   }
+   { UChar old15 = XX(15);
+     XX(15) = XX(11); XX(11) = XX(7); XX(7) = XX(3); XX(3) = old15;
+   }
+#  undef XX
+}
+
+
+/* CALLED FROM GENERATED CODE */
+void arm64g_dirtyhelper_AESD ( /*OUT*/V128* res, ULong argHi, ULong argLo )
+{
+   res->w64[1] = argHi;
+   res->w64[0] = argLo;
+
+   /* First do InvShiftRows on the State. */
+#  define XX(_ix) res->w8[_ix]
+   { UChar old13 = XX(13);
+     XX(13) = XX(9); XX(9) = XX(5); XX(5) = XX(1); XX(1) = old13;
+   }
+   { UChar old14 = XX(14); UChar old10 = XX(10);
+     XX(14) = XX(6); XX(10) = XX(2); XX(6) = old14; XX(2) = old10;
+   }
+   { UChar old3 = XX(3);
+     XX(3) = XX(7); XX(7) = XX(11); XX(11) = XX(15); XX(15) = old3;
+   }
+#  undef XX
+
+/* Then do InvSubBytes on the State. */
+   UInt i;
+   for (i = 0; i < 16; i++) {
+      res->w8[i] = aesMapInvSubBytes[res->w8[i] & 0xFF];
+   }
+}
+
+
+/* CALLED FROM GENERATED CODE */
+void arm64g_dirtyhelper_AESMC ( /*OUT*/V128* res, ULong argHi, ULong argLo )
+{
+   res->w64[1] = argHi;
+   res->w64[0] = argLo;
+   aesMixColumn(&res->w8[0]);
+   aesMixColumn(&res->w8[4]);
+   aesMixColumn(&res->w8[8]);
+   aesMixColumn(&res->w8[12]);
+}
+
+
+/* CALLED FROM GENERATED CODE */
+void arm64g_dirtyhelper_AESIMC ( /*OUT*/V128* res, ULong argHi, ULong argLo )
+{
+   res->w64[1] = argHi;
+   res->w64[0] = argLo;
+   aesInvMixColumn(&res->w8[0]);
+   aesInvMixColumn(&res->w8[4]);
+   aesInvMixColumn(&res->w8[8]);
+   aesInvMixColumn(&res->w8[12]);
+}
+
+
 /*---------------------------------------------------------------*/
 /*--- Flag-helpers translation-time function specialisers.    ---*/
 /*--- These help iropt specialise calls the above run-time    ---*/
index d4fe1b89990666c101981de4c1f0f2aec0ca8ccc..233ae64ffe3c8c02693259108d71ec37263acf34 100644 (file)
@@ -12860,7 +12860,75 @@ Bool dis_AdvSIMD_vector_x_indexed_elem(/*MB_OUT*/DisResult* dres, UInt insn)
 static
 Bool dis_AdvSIMD_crypto_aes(/*MB_OUT*/DisResult* dres, UInt insn)
 {
+   /* 31        23   21    16     11 9 4
+      0100 1110 size 10100 opcode 10 n d
+      Decode fields are: size,opcode
+      Size is always 00 in ARMv8, it appears.
+   */
 #  define INSN(_bMax,_bMin)  SLICE_UInt(insn, (_bMax), (_bMin))
+   if (INSN(31,24) != BITS8(0,1,0,0,1,1,1,0)
+      || INSN(21,17) != BITS5(1,0,1,0,0) || INSN(11,10) != BITS2(1,0)) {
+      return False;
+   }
+   UInt size   = INSN(23,22);
+   UInt opcode = INSN(16,12);
+   UInt nn     = INSN(9,5);
+   UInt dd     = INSN(4,0);
+
+   if (size == BITS2(0,0)
+       && (opcode == BITS5(0,0,1,0,0) || opcode == BITS5(0,0,1,0,1))) {
+      /* -------- 00,00100: AESE Vd.16b, Vn.16b -------- */
+      /* -------- 00,00101: AESD Vd.16b, Vn.16b -------- */
+      Bool   isD  = opcode == BITS5(0,0,1,0,1);
+      IRTemp op1  = newTemp(Ity_V128);
+      IRTemp op2  = newTemp(Ity_V128);
+      IRTemp xord = newTemp(Ity_V128);
+      IRTemp res  = newTemp(Ity_V128);
+      void*        helper = isD ? &arm64g_dirtyhelper_AESD
+                                : &arm64g_dirtyhelper_AESE;
+      const HChar* hname  = isD ? "arm64g_dirtyhelper_AESD"
+                                : "arm64g_dirtyhelper_AESE";
+      assign(op1, getQReg128(dd));
+      assign(op2, getQReg128(nn));
+      assign(xord, binop(Iop_XorV128, mkexpr(op1), mkexpr(op2)));
+      IRDirty* di
+         = unsafeIRDirty_1_N( res, 0/*regparms*/, hname, helper,
+                              mkIRExprVec_3(
+                                 IRExpr_VECRET(),
+                                 unop(Iop_V128HIto64, mkexpr(xord)),
+                                 unop(Iop_V128to64, mkexpr(xord)) ) );
+      stmt(IRStmt_Dirty(di));
+      putQReg128(dd, mkexpr(res));
+      DIP("aes%c %s.16b, %s.16b\n", isD ? 'd' : 'e',
+                                    nameQReg128(dd), nameQReg128(nn));
+      return True;
+   }
+
+   if (size == BITS2(0,0)
+       && (opcode == BITS5(0,0,1,1,0) || opcode == BITS5(0,0,1,1,1))) {
+      /* -------- 00,00110: AESMC  Vd.16b, Vn.16b -------- */
+      /* -------- 00,00111: AESIMC Vd.16b, Vn.16b -------- */
+      Bool   isI  = opcode == BITS5(0,0,1,1,1);
+      IRTemp src  = newTemp(Ity_V128);
+      IRTemp res  = newTemp(Ity_V128);
+      void*        helper = isI ? &arm64g_dirtyhelper_AESIMC
+                                : &arm64g_dirtyhelper_AESMC;
+      const HChar* hname  = isI ? "arm64g_dirtyhelper_AESIMC"
+                                : "arm64g_dirtyhelper_AESMC";
+      assign(src, getQReg128(nn));
+      IRDirty* di
+         = unsafeIRDirty_1_N( res, 0/*regparms*/, hname, helper,
+                              mkIRExprVec_3(
+                                 IRExpr_VECRET(),
+                                 unop(Iop_V128HIto64, mkexpr(src)),
+                                 unop(Iop_V128to64, mkexpr(src)) ) );
+      stmt(IRStmt_Dirty(di));
+      putQReg128(dd, mkexpr(res));
+      DIP("aes%s %s.16b, %s.16b\n", isI ? "imc" : "mc",
+                                    nameQReg128(dd), nameQReg128(nn));
+      return True;
+   }
+
    return False;
 #  undef INSN
 }