[Информационная безопасность, Программирование, Производство и разработка электроники, Процессоры] Как ускорить шифрование по ГОСТ 28147-89 на процессоре Baikal-M
Автор
Сообщение
news_bot ®
Стаж: 6 лет 9 месяцев
Сообщений: 27286
Наиболее важные замечания перед написанием алгоритма
В этом посте на примере описания реализации алгоритма шифрования по ГОСТ 28147–89, построенного на сети Фейстеля, показаны возможности процессора Baikal-M и проведен анализ конвейера и сравнительные испытания реализации алгоритма с помощью векторных вычислений с сопроцессором SIMD и без него.
Для тех, у кого нет времени или желания читать #многобукв# сразу результат – на Baikal-M можно получить 8 * 650Мбит/c ~ 5.2Гбит/с (с одного А57 ядра ~650Мбит/с)
СнК Baikal-M
Общая схема СнК ниже. Важно — СнК содержит 8 ядер ARM Cortex A57 (алгоритм оптимизирован под это ядро)
Ядро ARM Cortex-A57
Оптимизация алгоритма ГОСТ89 производится согласно документу ARM Cortex-A57 software optimization guide.
На следующем рисунке отображена схема конвейера ядер Cortex-A57 в составе процессора Baikal-M, для которого производилась оптимизация алгоритма.
Из документа ARM Cortex-A57 software optimization guide следует:
- Декодер принимает 3 инструкции за такт (пачка)
- Инструкция NOP может быть только 1 в пачке из 3
- Есть 2 исполняющих устройств ALU_INT по 64 бит (может быть направлено 2 микроинструкции типа add/or за такт)
- Есть 1 исполняющее устройство LOAD_MEM
- Есть 2 исполняющих устройств SIMD_INT по 128 бит (может быть направлено 2 микроинструкции типа vadd/vor за такт, но latency инструкций большое (больше 3 тактов))
Цель оптимизации — загрузить максимально декодер и все доступные вычислительные блоки в выполняемом алгоритме.
Алгоритм ГОСТ89
Про ГОСТ89 написано много, поэтому детально разбирать его в этом посте цели нет. Укажу только основные характеристики для понимания кода и оптимизации:
- Алгоритм построен на сети Фейстеля
- Состоит из 32 раундов
- Раунд состоит из подмешивания ключа и замены 8 частей по 4 бита по таблице со сдвигом на 11 бит.
Подробное описание алгоритмом преобразования информации по ГОСТ 28147-89 приведено собственно в Государственном Стандарте Союза ССР.
Оценка производительности предложенных реализаций алгоритма ГОСТ89
Шифрование 4 блоков на ALU_INT
Предложенный ниже алгоритм одного раунда использует ~54 инструкции. Декодер принимает три инструкции (см. п1) => предел декодера определяет минимальное время 18 тактов процессора.
Из этого рассчитываем максимальную теоретическую производительность на предложенном ниже алгоритме:
4 * 64 = 256 бит (такая пачка из 4 блоков по 64бит)
256 / (18 * 32) ~ 0.444 (один раунд это 18 тактов процессора, всего 32 раунда)
Для Juno 1.1GHz
0.444 * 1100 ~ 488Мбит
На эксперименте получаем 447 Мбит
Для Байкал М-1000 1.5GHz
0.444 * 1500 ~ 660Мбит
На эксперименте получаем 600 Мбит
Предложенный код работает ~20 тактов на раунд т. е. нехватка исполнительных устройств и зависимость по регистрам в алгоритме съедают ~2 тактов декодера от предельного
Конфликт по данным в конце раунда даёт задержку один такт сразу и один такт когда требуется использовать регистр w22. т. е. конвейер не тормозится если конфликт внутри ALU т. е. процессор ведёт себя как superscalar out-of-order.
Остановка происходит, если есть конфликт по регистрам между исполнительными блоками (пример — конфликт ALU и LOAD_MEM) т. е. процессор ведёт себя как superscalar in-order.
Wave формы
Разбираем подробнее где тормозит конвейер. Для этого смотрим загруженность декодера и клок. Нижняя последовательность это clk. Затем по три значения на входе декодера и как они меняются по ходу исполнения. Коды команд из листинга.
Code dump
SPL
// Prepare
4231dc: a9bf53f3 stp x19, x20, [sp, #-16]!
4231e0: a9bf5bf5 stp x21, x22, [sp, #-16]!
4231e4: a9bf63f7 stp x23, x24, [sp, #-16]!
4231e8: a9bf6bf9 stp x25, x26, [sp, #-16]!
4231ec: a9bf73fb stp x27, x28, [sp, #-16]!
4231f0: 29402408 ldp w8, w9, [x0]
4231f4: 29414c12 ldp w18, w19, [x0, #8]
4231f8: 29426c1a ldp w26, w27, [x0, #16]
4231fc: 29437007 ldp w7, w28, [x0, #24]
423200: b940004a ldr w10, [x2]
423204: 91100064 add x4, x3, #0x400
423208: 91200065 add x5, x3, #0x800
42320c: 91300066 add x6, x3, #0xc00
// Round 1
423210: 0b08014b add w11, w10, w8
423214: 0b120155 add w21, w10, w18
423218: d503201f nop
42321c: d3587d6c ubfx x12, x11, #24, #8
423220: d3505d6d ubfx x13, x11, #16, #8
423224: d503201f nop
423228: d3483d6e ubfx x14, x11, #8, #8
42322c: d3401d6f ubfx x15, x11, #0, #8
423230: b86c786c ldr w12, [x3, x12, lsl #2]
423234: d3587eb6 ubfx x22, x21, #24, #8
423238: d3505eb7 ubfx x23, x21, #16, #8
42323c: b86d788d ldr w13, [x4, x13, lsl #2]
423240: d3483eb8 ubfx x24, x21, #8, #8
423244: d3401eb9 ubfx x25, x21, #0, #8
423248: b86e78ae ldr w14, [x5, x14, lsl #2]
42324c: b86f78cf ldr w15, [x6, x15, lsl #2]
423250: 2a0d018c orr w12, w12, w13
423254: 0b1a014b add w11, w10, w26
423258: b8767876 ldr w22, [x3, x22, lsl #2]
42325c: 2a0f01ce orr w14, w14, w15
423260: 0b070155 add w21, w10, w7
423264: b8777897 ldr w23, [x4, x23, lsl #2]
423268: 2a0e018c orr w12, w12, w14
42326c: b87878b8 ldr w24, [x5, x24, lsl #2]
423270: 2a1702d6 orr w22, w22, w23
423274: 4a0c0129 eor w9, w9, w12
423278: b87978d9 ldr w25, [x6, x25, lsl #2]
42327c: d3587d6c ubfx x12, x11, #24, #8
423280: d3505d6d ubfx x13, x11, #16, #8
423284: 2a190318 orr w24, w24, w25
423288: d3483d6e ubfx x14, x11, #8, #8
42328c: b940044a ldr w10, [x2, #4]
423290: d3401d6f ubfx x15, x11, #0, #8
423294: 2a1802d6 orr w22, w22, w24
423298: b86c786c ldr w12, [x3, x12, lsl #2]
42329c: 4a160273 eor w19, w19, w22
4232a0: d3483eb8 ubfx x24, x21, #8, #8
4232a4: b86e78ae ldr w14, [x5, x14, lsl #2]
4232a8: d3587eb6 ubfx x22, x21, #24, #8
4232ac: d3505eb7 ubfx x23, x21, #16, #8
4232b0: b86d788d ldr w13, [x4, x13, lsl #2]
4232b4: d3401eb9 ubfx x25, x21, #0, #8
4232b8: 2a0d018c orr w12, w12, w13
4232bc: b86f78cf ldr w15, [x6, x15, lsl #2]
4232c0: b8767876 ldr w22, [x3, x22, lsl #2]
4232c4: 2a0f01ce orr w14, w14, w15
4232c8: b8777897 ldr w23, [x4, x23, lsl #2]
4232cc: 2a0e018c orr w12, w12, w14
4232d0: b87878b8 ldr w24, [x5, x24, lsl #2]
4232d4: 2a1702d6 orr w22, w22, w23
4232d8: 4a0c037b eor w27, w27, w12
// 2 ticks (LOAD_MEM + ALU, w25 conflict)
4232dc: b87978d9 ldr w25, [x6, x25, lsl #2]
4232e0: 2a190318 orr w24, w24, w25
4232e4: 2a1802d6 orr w22, w22, w24
4232e8: 4a16039c eor w28, w28, w22
// Round 2
4232ec: 0b09014b add w11, w10, w9
4232f0: 0b130155 add w21, w10, w19
4232f4: d503201f nop
4232f8: d3587d6c ubfx x12, x11, #24, #8
4232fc: d3505d6d ubfx x13, x11, #16, #8
423300: d503201f nop
423304: d3483d6e ubfx x14, x11, #8, #8
423308: d3401d6f ubfx x15, x11, #0, #8
42330c: b86c786c ldr w12, [x3, x12, lsl #2]
423310: d3587eb6 ubfx x22, x21, #24, #8
423314: d3505eb7 ubfx x23, x21, #16, #8
// 2 clks (w22 not ready, lack of ALU)
423318: b86d788d ldr w13, [x4, x13, lsl #2]
42331c: d3483eb8 ubfx x24, x21, #8, #8
423320: d3401eb9 ubfx x25, x21, #0, #8
423324: b86e78ae ldr w14, [x5, x14, lsl #2]
423328: b86f78cf ldr w15, [x6, x15, lsl #2]
42332c: 2a0d018c orr w12, w12, w13
423330: 0b1b014b add w11, w10, w27
423334: b8767876 ldr w22, [x3, x22, lsl #2]
423338: 2a0f01ce orr w14, w14, w15
42333c: 0b1c0155 add w21, w10, w28
423340: b8777897 ldr w23, [x4, x23, lsl #2]
423344: 2a0e018c orr w12, w12, w14
423348: b87878b8 ldr w24, [x5, x24, lsl #2]
42334c: 2a1702d6 orr w22, w22, w23
423350: 4a0c0108 eor w8, w8, w12
423354: b87978d9 ldr w25, [x6, x25, lsl #2]
423358: d3587d6c ubfx x12, x11, #24, #8
42335c: d3505d6d ubfx x13, x11, #16, #8
423360: 2a190318 orr w24, w24, w25
423364: d3483d6e ubfx x14, x11, #8, #8
423368: b940084a ldr w10, [x2, #8]
42336c: d3401d6f ubfx x15, x11, #0, #8
423370: 2a1802d6 orr w22, w22, w24
423374: b86c786c ldr w12, [x3, x12, lsl #2]
// 2 clk (lack of ALU)
423378: 4a160252 eor w18, w18, w22
42337c: d3483eb8 ubfx x24, x21, #8, #8
423380: b86e78ae ldr w14, [x5, x14, lsl #2]
423384: d3587eb6 ubfx x22, x21, #24, #8
423388: d3505eb7 ubfx x23, x21, #16, #8
42338c: b86d788d ldr w13, [x4, x13, lsl #2]
423390: d3401eb9 ubfx x25, x21, #0, #8
423394: 2a0d018c orr w12, w12, w13
423398: b86f78cf ldr w15, [x6, x15, lsl #2]
42339c: b8767876 ldr w22, [x3, x22, lsl #2]
4233a0: 2a0f01ce orr w14, w14, w15
4233a4: b8777897 ldr w23, [x4, x23, lsl #2]
4233a8: 2a0e018c orr w12, w12, w14
4233ac: b87878b8 ldr w24, [x5, x24, lsl #2]
4233b0: 2a1702d6 orr w22, w22, w23
4233b4: 4a0c035a eor w26, w26, w12
4233b8: b87978d9 ldr w25, [x6, x25, lsl #2]
4233bc: 2a190318 orr w24, w24, w25
4233c0: 2a1802d6 orr w22, w22, w24
4233c4: 4a1600e7 eor w7, w7, w22
Шифрование 10 блоков(6 блоков на ALU и 4 блока на NEON)
105 инструкций => предел декодера 105/3 = 35 тактов
10*64=640 бит (10 блоков по 64 бит)
640/(35*32) ~ 0.571 (32 раунда за 35 тактов)
Для Juno 1.1GHz
0.571 * 1100 ~ 628Мбит/с
На эксперименте получаем 494Мбит/с
Для Байкал М-1000 1.5GHz
0.571 * 1500 ~ 860Мбит
На эксперименте получаем 650 Мбит
Это ~44 тактов т. е. нехватка исполнительных устройств и зависимость по регистрам в алгоритме съедают ~9 тактов декодера
Большая latency на NEON даёт ~7 тактов задержки на замене по таблице (инструкции TBL). Сама инструкция не идёт в конвейер без подготовки, даже с учётом независимости по данным. Алгоритм пока не позволяет растянуть код для удаления зависимости. Ещё 2 такта добавляется на переходе между раундами.
Важно! Если возникает конфликт по данным NEON, то декодер тормозится полностью Пример — конфликт по регистру v3 из NEON останавливает и декодирование инструкций для обычного ALU т. е. в этом случае процессор superscalar in-order.
Wave формы
Разбираем подробнее, где тормозит конвейер. Для этого смотрим входы декодера на wave формах. Нижняя последовательность это clk. Затем по три значения на входе декодера и как они меняются по ходу исполнения. Коды команд из листинга.
Code dump
SPL
//Prepare
428500: a9bf4bf1 stp x17, x18, [sp, #-16]!
428504: a9bf53f3 stp x19, x20, [sp, #-16]!
428508: a9bf5bf5 stp x21, x22, [sp, #-16]!
42850c: a9bf63f7 stp x23, x24, [sp, #-16]!
428510: a9bf6bf9 stp x25, x26, [sp, #-16]!
428514: a9bf73fb stp x27, x28, [sp, #-16]!
428518: a9bf03f0 stp x16, x0, [sp, #-16]!
42851c: 28c12408 ldp w8, w9, [x0], #8
428520: 28c14c12 ldp w18, w19, [x0], #8
428524: 28c16c1a ldp w26, w27, [x0], #8
428528: 28c17007 ldp w7, w28, [x0], #8
42852c: 28c14410 ldp w16, w17, [x0], #8
428530: 28c11014 ldp w20, w4, [x0], #8
428534: b940004a ldr w10, [x2]
428538: 4c40a85e ld1 {v30.4s, v31.4s}, [x2]
42853c: 4e0407c0 dup v0.4s, v30.s[0]
428540: 4c408812 ld2 {v18.4s, v19.4s}, [x0]
428544: 2a0403e0 mov w0, w4
428548: 91100064 add x4, x3, #0x400
42854c: 91200065 add x5, x3, #0x800
428550: 91300066 add x6, x3, #0xc00
// Round 1
428554: 0b08014b add w11, w10, w8
// 3 clks (v0 SIMD)
428558: 0b120155 add w21, w10, w18
42855c: 4eb28401 add v1.4s, v0.4s, v18.4s
428560: d3587d6c ubfx x12, x11, #24, #8
428564: d3505d6d ubfx x13, x11, #16, #8
428568: 4e0c07c0 dup v0.4s, v30.s[1]
42856c: d3483d6e ubfx x14, x11, #8, #8
428570: d3401d6f ubfx x15, x11, #0, #8
428574: b86c786c ldr w12, [x3, x12, lsl #2]
428578: d3587eb6 ubfx x22, x21, #24, #8
42857c: b86d788d ldr w13, [x4, x13, lsl #2]
428580: 6f0c0423 ushr v3.16b, v1.16b, #4
428584: d3505eb7 ubfx x23, x21, #16, #8
428588: b86e78ae ldr w14, [x5, x14, lsl #2]
42858c: 4e311c25 and v5.16b, v1.16b, v17.16b
428590: d3483eb8 ubfx x24, x21, #8, #8
428594: b86f78cf ldr w15, [x6, x15, lsl #2]
428598: 4e301c24 and v4.16b, v1.16b, v16.16b
42859c: d3401eb9 ubfx x25, x21, #0, #8
4285a0: b8767876 ldr w22, [x3, x22, lsl #2]
4285a4: 4e311c66 and v6.16b, v3.16b, v17.16b
4285a8: 2a0d018c orr w12, w12, w13
4285ac: b8777897 ldr w23, [x4, x23, lsl #2]
4285b0: 4e301c67 and v7.16b, v3.16b, v16.16b
4285b4: 2a0f01ce orr w14, w14, w15
4285b8: b87878b8 ldr w24, [x5, x24, lsl #2]
4285bc: 4ea41cc4 orr v4.16b, v6.16b, v4.16b
4285c0: 2a0e018c orr w12, w12, w14
4285c4: 2a1702d6 orr w22, w22, w23
4285c8: 4ea71ca5 orr v5.16b, v5.16b, v7.16b
4285cc: 4a0c0129 eor w9, w9, w12
4285d0: 4ea41c87 mov v7.16b, v4.16b
4285d4: 4ea51ca6 mov v6.16b, v5.16b
4285d8: 0b1a014b add w11, w10, w26
4285dc: b87978d9 ldr w25, [x6, x25, lsl #2]
4285e0: 4e040104 tbl v4.16b, {v8.16b}, v4.16b
4285e4: 0b070155 add w21, w10, w7
4285e8: 2a190318 orr w24, w24, w25
4285ec: 4e050125 tbl v5.16b, {v9.16b}, v5.16b
4285f0: 2a1802d6 orr w22, w22, w24
// 4 clks (TBL q-form 3*1+3 = 6 latency!)
4285f4: d503201f nop
4285f8: 4e060146 tbl v6.16b, {v10.16b}, v6.16b
4285fc: 4a160273 eor w19, w19, w22
428600: d3587d6c ubfx x12, x11, #24, #8
// 2 clks
428604: 4e070167 tbl v7.16b, {v11.16b}, v7.16b
428608: d3505d6d ubfx x13, x11, #16, #8
42860c: b86c786c ldr w12, [x3, x12, lsl #2]
// 3 clks
428610: 4e2c1c84 and v4.16b, v4.16b, v12.16b
428614: d3483d6e ubfx x14, x11, #8, #8
428618: d3401d6f ubfx x15, x11, #0, #8
// 3 clk
42861c: 4e2d1ca5 and v5.16b, v5.16b, v13.16b
428620: d3587eb6 ubfx x22, x21, #24, #8
428624: b86d788d ldr w13, [x4, x13, lsl #2]
428628: 4e2e1cc6 and v6.16b, v6.16b, v14.16b
42862c: d3505eb7 ubfx x23, x21, #16, #8
428630: b86e78ae ldr w14, [x5, x14, lsl #2]
428634: 4e2f1ce7 and v7.16b, v7.16b, v15.16b
428638: d3483eb8 ubfx x24, x21, #8, #8
42863c: b86f78cf ldr w15, [x6, x15, lsl #2]
428640: 4ea51c84 orr v4.16b, v4.16b, v5.16b
428644: d3401eb9 ubfx x25, x21, #0, #8
428648: b8767876 ldr w22, [x3, x22, lsl #2]
42864c: 4ea71cc6 orr v6.16b, v6.16b, v7.16b
428650: 2a0d018c orr w12, w12, w13
428654: b8777897 ldr w23, [x4, x23, lsl #2]
// 2 clks
428658: 4ea61c84 orr v4.16b, v4.16b, v6.16b
42865c: 2a0f01ce orr w14, w14, w15
428660: b87878b8 ldr w24, [x5, x24, lsl #2]
428664: 6f2b0481 ushr v1.4s, v4.4s, #21
428668: 2a0e018c orr w12, w12, w14
42866c: b87978d9 ldr w25, [x6, x25, lsl #2]
428670: 4f2b5483 shl v3.4s, v4.4s, #11
428674: 2a1702d6 orr w22, w22, w23
428678: 0b10014b add w11, w10, w16
// 2 clks
42867c: 4ea31c35 orr v21.16b, v1.16b, v3.16b
428680: 2a190318 orr w24, w24, w25
428684: 4a0c037b eor w27, w27, w12
428688: d503201f nop
42868c: 2a1802d6 orr w22, w22, w24
428690: 0b140155 add w21, w10, w20
428694: 4a16039c eor w28, w28, w22
428698: d3587d6c ubfx x12, x11, #24, #8
42869c: 6e351e73 eor v19.16b, v19.16b, v21.16b
// 2clks
4286a0: d3505d6d ubfx x13, x11, #16, #8
4286a4: b940044a ldr w10, [x2, #4]
4286a8: d3483d6e ubfx x14, x11, #8, #8
4286ac: d3401d6f ubfx x15, x11, #0, #8
4286b0: b86c786c ldr w12, [x3, x12, lsl #2]
4286b4: d3587eb6 ubfx x22, x21, #24, #8
4286b8: d3505eb7 ubfx x23, x21, #16, #8
4286bc: b86d788d ldr w13, [x4, x13, lsl #2]
4286c0: d3483eb8 ubfx x24, x21, #8, #8
4286c4: d3401eb9 ubfx x25, x21, #0, #8
4286c8: b86e78ae ldr w14, [x5, x14, lsl #2]
4286cc: b86f78cf ldr w15, [x6, x15, lsl #2]
// 2clks
4286d0: 2a0d018c orr w12, w12, w13
4286d4: d503201f nop
4286d8: b8767876 ldr w22, [x3, x22, lsl #2]
4286dc: 2a0f01ce orr w14, w14, w15
4286e0: b8777897 ldr w23, [x4, x23, lsl #2]
4286e4: 2a0e018c orr w12, w12, w14
4286e8: b87878b8 ldr w24, [x5, x24, lsl #2]
4286ec: 2a1702d6 orr w22, w22, w23
4286f0: 4a0c0231 eor w17, w17, w12
// 2 clks
4286f4: b87978d9 ldr w25, [x6, x25, lsl #2]
4286f8: 2a190318 orr w24, w24, w25
4286fc: 2a1802d6 orr w22, w22, w24
428700: 4a160000 eor w0, w0, w22
// Round 2
428704: 0b09014b add w11, w10, w9
428708: 0b130155 add w21, w10, w19
42870c: 4eb38401 add v1.4s, v0.4s, v19.4s
428710: d3587d6c ubfx x12, x11, #24, #8
428714: d3505d6d ubfx x13, x11, #16, #8
428718: 4e1407c0 dup v0.4s, v30.s[2]
42871c: d3483d6e ubfx x14, x11, #8, #8
428720: d3401d6f ubfx x15, x11, #0, #8
428724: b86c786c ldr w12, [x3, x12, lsl #2]
428728: d3587eb6 ubfx x22, x21, #24, #8
42872c: b86d788d ldr w13, [x4, x13, lsl #2]
428730: 6f0c0423 ushr v3.16b, v1.16b, #4
428734: d3505eb7 ubfx x23, x21, #16, #8
428738: b86e78ae ldr w14, [x5, x14, lsl #2]
42873c: 4e311c25 and v5.16b, v1.16b, v17.16b
428740: d3483eb8 ubfx x24, x21, #8, #8
428744: b86f78cf ldr w15, [x6, x15, lsl #2]
428748: 4e301c24 and v4.16b, v1.16b, v16.16b
42874c: d3401eb9 ubfx x25, x21, #0, #8
428750: b8767876 ldr w22, [x3, x22, lsl #2]
428754: 4e311c66 and v6.16b, v3.16b, v17.16b
428758: 2a0d018c orr w12, w12, w13
42875c: b8777897 ldr w23, [x4, x23, lsl #2]
428760: 4e301c67 and v7.16b, v3.16b, v16.16b
428764: 2a0f01ce orr w14, w14, w15
428768: b87878b8 ldr w24, [x5, x24, lsl #2]
42876c: 4ea41cc4 orr v4.16b, v6.16b, v4.16b
428770: 2a0e018c orr w12, w12, w14
428774: 2a1702d6 orr w22, w22, w23
428778: 4ea71ca5 orr v5.16b, v5.16b, v7.16b
42877c: 4a0c0108 eor w8, w8, w12
428780: 4ea41c87 mov v7.16b, v4.16b
428784: 4ea51ca6 mov v6.16b, v5.16b
428788: 0b1b014b add w11, w10, w27
42878c: b87978d9 ldr w25, [x6, x25, lsl #2]
428790: 4e040104 tbl v4.16b, {v8.16b}, v4.16b
428794: 0b1c0155 add w21, w10, w28
428798: 2a190318 orr w24, w24, w25
42879c: 4e050125 tbl v5.16b, {v9.16b}, v5.16b
4287a0: 2a1802d6 orr w22, w22, w24
4287a4: d503201f nop
// 3clks (TBL q-form 3*1+3 = 6 latency!)
4287a8: 4e060146 tbl v6.16b, {v10.16b}, v6.16b
4287ac: 4a160252 eor w18, w18, w22
4287b0: d3587d6c ubfx x12, x11, #24, #8
// 2clk
4287b4: 4e070167 tbl v7.16b, {v11.16b}, v7.16b
4287b8: d3505d6d ubfx x13, x11, #16, #8
4287bc: b86c786c ldr w12, [x3, x12, lsl #2]
// 4 clks
4287c0: 4e2c1c84 and v4.16b, v4.16b, v12.16b
4287c4: d3483d6e ubfx x14, x11, #8, #8
4287c8: d3401d6f ubfx x15, x11, #0, #8
// 2 clks
4287cc: 4e2d1ca5 and v5.16b, v5.16b, v13.16b
4287d0: d3587eb6 ubfx x22, x21, #24, #8
4287d4: b86d788d ldr w13, [x4, x13, lsl #2]
4287d8: 4e2e1cc6 and v6.16b, v6.16b, v14.16b
4287dc: d3505eb7 ubfx x23, x21, #16, #8
4287e0: b86e78ae ldr w14, [x5, x14, lsl #2]
4287e4: 4e2f1ce7 and v7.16b, v7.16b, v15.16b
4287e8: d3483eb8 ubfx x24, x21, #8, #8
4287ec: b86f78cf ldr w15, [x6, x15, lsl #2]
4287f0: 4ea51c84 orr v4.16b, v4.16b, v5.16b
4287f4: d3401eb9 ubfx x25, x21, #0, #8
4287f8: b8767876 ldr w22, [x3, x22, lsl #2]
4287fc: 4ea71cc6 orr v6.16b, v6.16b, v7.16b
428800: 2a0d018c orr w12, w12, w13
428804: b8777897 ldr w23, [x4, x23, lsl #2]
// 2 clks
428808: 4ea61c84 orr v4.16b, v4.16b, v6.16b
42880c: 2a0f01ce orr w14, w14, w15
428810: b87878b8 ldr w24, [x5, x24, lsl #2]
428814: 6f2b0481 ushr v1.4s, v4.4s, #21
428818: 2a0e018c orr w12, w12, w14
42881c: b87978d9 ldr w25, [x6, x25, lsl #2]
428820: 4f2b5483 shl v3.4s, v4.4s, #11
428824: 2a1702d6 orr w22, w22, w23
428828: 0b11014b add w11, w10, w17
42882c: 4ea31c35 orr v21.16b, v1.16b, v3.16b
428830: 2a190318 orr w24, w24, w25
428834: 4a0c035a eor w26, w26, w12
// 2 clks
428838: d503201f nop
42883c: 2a1802d6 orr w22, w22, w24
428840: 0b000155 add w21, w10, w0
428844: 4a1600e7 eor w7, w7, w22
428848: d3587d6c ubfx x12, x11, #24, #8
42884c: 6e351e52 eor v18.16b, v18.16b, v21.16b
428850: d3505d6d ubfx x13, x11, #16, #8
428854: b940084a ldr w10, [x2, #8]
428858: d3483d6e ubfx x14, x11, #8, #8
42885c: d3401d6f ubfx x15, x11, #0, #8
428860: b86c786c ldr w12, [x3, x12, lsl #2]
428864: d3587eb6 ubfx x22, x21, #24, #8
428868: d3505eb7 ubfx x23, x21, #16, #8
42886c: b86d788d ldr w13, [x4, x13, lsl #2]
428870: d3483eb8 ubfx x24, x21, #8, #8
428874: d3401eb9 ubfx x25, x21, #0, #8
428878: b86e78ae ldr w14, [x5, x14, lsl #2]
42887c: b86f78cf ldr w15, [x6, x15, lsl #2]
428880: 2a0d018c orr w12, w12, w13
428884: d503201f nop
428888: b8767876 ldr w22, [x3, x22, lsl #2]
42888c: 2a0f01ce orr w14, w14, w15
428890: b8777897 ldr w23, [x4, x23, lsl #2]
428894: 2a0e018c orr w12, w12, w14
428898: b87878b8 ldr w24, [x5, x24, lsl #2]
42889c: 2a1702d6 orr w22, w22, w23
4288a0: 4a0c0210 eor w16, w16, w12
4288a4: b87978d9 ldr w25, [x6, x25, lsl #2]
4288a8: 2a190318 orr w24, w24, w25
4288ac: 2a1802d6 orr w22, w22, w24
4288b0: 4a160294 eor w20, w20, w22
4288b4: 0b08014b add w11, w10, w8
Выводы
На Baikal-M можно получить скорость 8 * 650Мбит/c ~ 5.2Гбит/с в алгоритме ГОСТ89 или магма (с одного ядра Cortex-А57 ~650Мбит/с).
Ядра ARM описаны хорошо, но имеют достаточно сложное устройство конвейера. В посте предложен пример оптимизации кода.
Этот пример должен работать до ядер А75. Более новые ARM ядра имеют улучшенный конвейер.
Где можно почитать подробнее об оптимизации, если интересно
===========
Источник:
habr.com
===========
Похожие новости:
- [Программирование, Промышленное программирование, Инженерные системы] Укрощение строптивого или Reverse Engineering французского паллетайзера на Simatic S7-300
- [Python, Программирование, Accessibility, Здоровье] Эксперимент для сотрудника с нарушением слуха, ч. 2, проверка на себе
- [Программирование, Совершенный код, C, Rust, Браузеры] Tor Project планирует заменить код C на Rust
- [Информационная безопасность, IT-компании] Microsoft покупает разработчика систем безопасности RiskIQ
- [FPGA, Процессоры, DIY или Сделай сам, Электроника для начинающих] Zynq 7000. Собираем Linux и RootFS при помощи Buildroot
- [Программирование, .NET, C#] Даты, время и часовые пояса: улучшения в .NET 6
- [Информационная безопасность, Мессенджеры] Лаборатория Касперского: 83% фишинговых ссылок в мессенджерах РФ распространяются через WhatsApp
- [Информационная безопасность] Security Week 28: уязвимости PrintNightmare в деталях
- [Производство и разработка электроники, Гаджеты, Энергия и элементы питания, Носимая электроника] Деградация аккумуляторов Apple AirPods — очередной пример запланированного устаревания
- [Информационная безопасность, Мессенджеры, Законодательство в IT] В Еврокомиссию пожаловались на спорное изменение политики WhatsApp
Теги для поиска: #_informatsionnaja_bezopasnost (Информационная безопасность), #_programmirovanie (Программирование), #_proizvodstvo_i_razrabotka_elektroniki (Производство и разработка электроники), #_protsessory (Процессоры), #_rossijskij_protsessor (российский процессор), #_bem1000, #_bajkalm1000 (Байкал-M1000), #_baikalm, #_blog_kompanii_bajkal_elektroniks (
Блог компании Байкал Электроникс
), #_informatsionnaja_bezopasnost (
Информационная безопасность
), #_programmirovanie (
Программирование
), #_proizvodstvo_i_razrabotka_elektroniki (
Производство и разработка электроники
), #_protsessory (
Процессоры
)
Вы не можете начинать темы
Вы не можете отвечать на сообщения
Вы не можете редактировать свои сообщения
Вы не можете удалять свои сообщения
Вы не можете голосовать в опросах
Вы не можете прикреплять файлы к сообщениям
Вы не можете скачивать файлы
Текущее время: 21-Ноя 22:20
Часовой пояс: UTC + 5
| Автор | Сообщение |
|---|---|
|
news_bot ®
Стаж: 6 лет 9 месяцев |
|
|
Наиболее важные замечания перед написанием алгоритма В этом посте на примере описания реализации алгоритма шифрования по ГОСТ 28147–89, построенного на сети Фейстеля, показаны возможности процессора Baikal-M и проведен анализ конвейера и сравнительные испытания реализации алгоритма с помощью векторных вычислений с сопроцессором SIMD и без него. Для тех, у кого нет времени или желания читать #многобукв# сразу результат – на Baikal-M можно получить 8 * 650Мбит/c ~ 5.2Гбит/с (с одного А57 ядра ~650Мбит/с) СнК Baikal-M Общая схема СнК ниже. Важно — СнК содержит 8 ядер ARM Cortex A57 (алгоритм оптимизирован под это ядро)  Ядро ARM Cortex-A57 Оптимизация алгоритма ГОСТ89 производится согласно документу ARM Cortex-A57 software optimization guide. На следующем рисунке отображена схема конвейера ядер Cortex-A57 в составе процессора Baikal-M, для которого производилась оптимизация алгоритма.  Из документа ARM Cortex-A57 software optimization guide следует:
Цель оптимизации — загрузить максимально декодер и все доступные вычислительные блоки в выполняемом алгоритме. Алгоритм ГОСТ89 Про ГОСТ89 написано много, поэтому детально разбирать его в этом посте цели нет. Укажу только основные характеристики для понимания кода и оптимизации:
Подробное описание алгоритмом преобразования информации по ГОСТ 28147-89 приведено собственно в Государственном Стандарте Союза ССР. Оценка производительности предложенных реализаций алгоритма ГОСТ89 Шифрование 4 блоков на ALU_INT Предложенный ниже алгоритм одного раунда использует ~54 инструкции. Декодер принимает три инструкции (см. п1) => предел декодера определяет минимальное время 18 тактов процессора. Из этого рассчитываем максимальную теоретическую производительность на предложенном ниже алгоритме: 4 * 64 = 256 бит (такая пачка из 4 блоков по 64бит) 256 / (18 * 32) ~ 0.444 (один раунд это 18 тактов процессора, всего 32 раунда) Для Juno 1.1GHz 0.444 * 1100 ~ 488Мбит На эксперименте получаем 447 Мбит Для Байкал М-1000 1.5GHz 0.444 * 1500 ~ 660Мбит На эксперименте получаем 600 Мбит Предложенный код работает ~20 тактов на раунд т. е. нехватка исполнительных устройств и зависимость по регистрам в алгоритме съедают ~2 тактов декодера от предельного Конфликт по данным в конце раунда даёт задержку один такт сразу и один такт когда требуется использовать регистр w22. т. е. конвейер не тормозится если конфликт внутри ALU т. е. процессор ведёт себя как superscalar out-of-order. Остановка происходит, если есть конфликт по регистрам между исполнительными блоками (пример — конфликт ALU и LOAD_MEM) т. е. процессор ведёт себя как superscalar in-order. Wave формы Разбираем подробнее где тормозит конвейер. Для этого смотрим загруженность декодера и клок. Нижняя последовательность это clk. Затем по три значения на входе декодера и как они меняются по ходу исполнения. Коды команд из листинга.  Code dumpSPL// Prepare
4231dc: a9bf53f3 stp x19, x20, [sp, #-16]! 4231e0: a9bf5bf5 stp x21, x22, [sp, #-16]! 4231e4: a9bf63f7 stp x23, x24, [sp, #-16]! 4231e8: a9bf6bf9 stp x25, x26, [sp, #-16]! 4231ec: a9bf73fb stp x27, x28, [sp, #-16]! 4231f0: 29402408 ldp w8, w9, [x0] 4231f4: 29414c12 ldp w18, w19, [x0, #8] 4231f8: 29426c1a ldp w26, w27, [x0, #16] 4231fc: 29437007 ldp w7, w28, [x0, #24] 423200: b940004a ldr w10, [x2] 423204: 91100064 add x4, x3, #0x400 423208: 91200065 add x5, x3, #0x800 42320c: 91300066 add x6, x3, #0xc00 // Round 1 423210: 0b08014b add w11, w10, w8 423214: 0b120155 add w21, w10, w18 423218: d503201f nop 42321c: d3587d6c ubfx x12, x11, #24, #8 423220: d3505d6d ubfx x13, x11, #16, #8 423224: d503201f nop 423228: d3483d6e ubfx x14, x11, #8, #8 42322c: d3401d6f ubfx x15, x11, #0, #8 423230: b86c786c ldr w12, [x3, x12, lsl #2] 423234: d3587eb6 ubfx x22, x21, #24, #8 423238: d3505eb7 ubfx x23, x21, #16, #8 42323c: b86d788d ldr w13, [x4, x13, lsl #2] 423240: d3483eb8 ubfx x24, x21, #8, #8 423244: d3401eb9 ubfx x25, x21, #0, #8 423248: b86e78ae ldr w14, [x5, x14, lsl #2] 42324c: b86f78cf ldr w15, [x6, x15, lsl #2] 423250: 2a0d018c orr w12, w12, w13 423254: 0b1a014b add w11, w10, w26 423258: b8767876 ldr w22, [x3, x22, lsl #2] 42325c: 2a0f01ce orr w14, w14, w15 423260: 0b070155 add w21, w10, w7 423264: b8777897 ldr w23, [x4, x23, lsl #2] 423268: 2a0e018c orr w12, w12, w14 42326c: b87878b8 ldr w24, [x5, x24, lsl #2] 423270: 2a1702d6 orr w22, w22, w23 423274: 4a0c0129 eor w9, w9, w12 423278: b87978d9 ldr w25, [x6, x25, lsl #2] 42327c: d3587d6c ubfx x12, x11, #24, #8 423280: d3505d6d ubfx x13, x11, #16, #8 423284: 2a190318 orr w24, w24, w25 423288: d3483d6e ubfx x14, x11, #8, #8 42328c: b940044a ldr w10, [x2, #4] 423290: d3401d6f ubfx x15, x11, #0, #8 423294: 2a1802d6 orr w22, w22, w24 423298: b86c786c ldr w12, [x3, x12, lsl #2] 42329c: 4a160273 eor w19, w19, w22 4232a0: d3483eb8 ubfx x24, x21, #8, #8 4232a4: b86e78ae ldr w14, [x5, x14, lsl #2] 4232a8: d3587eb6 ubfx x22, x21, #24, #8 4232ac: d3505eb7 ubfx x23, x21, #16, #8 4232b0: b86d788d ldr w13, [x4, x13, lsl #2] 4232b4: d3401eb9 ubfx x25, x21, #0, #8 4232b8: 2a0d018c orr w12, w12, w13 4232bc: b86f78cf ldr w15, [x6, x15, lsl #2] 4232c0: b8767876 ldr w22, [x3, x22, lsl #2] 4232c4: 2a0f01ce orr w14, w14, w15 4232c8: b8777897 ldr w23, [x4, x23, lsl #2] 4232cc: 2a0e018c orr w12, w12, w14 4232d0: b87878b8 ldr w24, [x5, x24, lsl #2] 4232d4: 2a1702d6 orr w22, w22, w23 4232d8: 4a0c037b eor w27, w27, w12 // 2 ticks (LOAD_MEM + ALU, w25 conflict) 4232dc: b87978d9 ldr w25, [x6, x25, lsl #2] 4232e0: 2a190318 orr w24, w24, w25 4232e4: 2a1802d6 orr w22, w22, w24 4232e8: 4a16039c eor w28, w28, w22 // Round 2 4232ec: 0b09014b add w11, w10, w9 4232f0: 0b130155 add w21, w10, w19 4232f4: d503201f nop 4232f8: d3587d6c ubfx x12, x11, #24, #8 4232fc: d3505d6d ubfx x13, x11, #16, #8 423300: d503201f nop 423304: d3483d6e ubfx x14, x11, #8, #8 423308: d3401d6f ubfx x15, x11, #0, #8 42330c: b86c786c ldr w12, [x3, x12, lsl #2] 423310: d3587eb6 ubfx x22, x21, #24, #8 423314: d3505eb7 ubfx x23, x21, #16, #8 // 2 clks (w22 not ready, lack of ALU) 423318: b86d788d ldr w13, [x4, x13, lsl #2] 42331c: d3483eb8 ubfx x24, x21, #8, #8 423320: d3401eb9 ubfx x25, x21, #0, #8 423324: b86e78ae ldr w14, [x5, x14, lsl #2] 423328: b86f78cf ldr w15, [x6, x15, lsl #2] 42332c: 2a0d018c orr w12, w12, w13 423330: 0b1b014b add w11, w10, w27 423334: b8767876 ldr w22, [x3, x22, lsl #2] 423338: 2a0f01ce orr w14, w14, w15 42333c: 0b1c0155 add w21, w10, w28 423340: b8777897 ldr w23, [x4, x23, lsl #2] 423344: 2a0e018c orr w12, w12, w14 423348: b87878b8 ldr w24, [x5, x24, lsl #2] 42334c: 2a1702d6 orr w22, w22, w23 423350: 4a0c0108 eor w8, w8, w12 423354: b87978d9 ldr w25, [x6, x25, lsl #2] 423358: d3587d6c ubfx x12, x11, #24, #8 42335c: d3505d6d ubfx x13, x11, #16, #8 423360: 2a190318 orr w24, w24, w25 423364: d3483d6e ubfx x14, x11, #8, #8 423368: b940084a ldr w10, [x2, #8] 42336c: d3401d6f ubfx x15, x11, #0, #8 423370: 2a1802d6 orr w22, w22, w24 423374: b86c786c ldr w12, [x3, x12, lsl #2] // 2 clk (lack of ALU) 423378: 4a160252 eor w18, w18, w22 42337c: d3483eb8 ubfx x24, x21, #8, #8 423380: b86e78ae ldr w14, [x5, x14, lsl #2] 423384: d3587eb6 ubfx x22, x21, #24, #8 423388: d3505eb7 ubfx x23, x21, #16, #8 42338c: b86d788d ldr w13, [x4, x13, lsl #2] 423390: d3401eb9 ubfx x25, x21, #0, #8 423394: 2a0d018c orr w12, w12, w13 423398: b86f78cf ldr w15, [x6, x15, lsl #2] 42339c: b8767876 ldr w22, [x3, x22, lsl #2] 4233a0: 2a0f01ce orr w14, w14, w15 4233a4: b8777897 ldr w23, [x4, x23, lsl #2] 4233a8: 2a0e018c orr w12, w12, w14 4233ac: b87878b8 ldr w24, [x5, x24, lsl #2] 4233b0: 2a1702d6 orr w22, w22, w23 4233b4: 4a0c035a eor w26, w26, w12 4233b8: b87978d9 ldr w25, [x6, x25, lsl #2] 4233bc: 2a190318 orr w24, w24, w25 4233c0: 2a1802d6 orr w22, w22, w24 4233c4: 4a1600e7 eor w7, w7, w22 Шифрование 10 блоков(6 блоков на ALU и 4 блока на NEON) 105 инструкций => предел декодера 105/3 = 35 тактов 10*64=640 бит (10 блоков по 64 бит) 640/(35*32) ~ 0.571 (32 раунда за 35 тактов) Для Juno 1.1GHz 0.571 * 1100 ~ 628Мбит/с На эксперименте получаем 494Мбит/с Для Байкал М-1000 1.5GHz 0.571 * 1500 ~ 860Мбит На эксперименте получаем 650 Мбит Это ~44 тактов т. е. нехватка исполнительных устройств и зависимость по регистрам в алгоритме съедают ~9 тактов декодера Большая latency на NEON даёт ~7 тактов задержки на замене по таблице (инструкции TBL). Сама инструкция не идёт в конвейер без подготовки, даже с учётом независимости по данным. Алгоритм пока не позволяет растянуть код для удаления зависимости. Ещё 2 такта добавляется на переходе между раундами. Важно! Если возникает конфликт по данным NEON, то декодер тормозится полностью Пример — конфликт по регистру v3 из NEON останавливает и декодирование инструкций для обычного ALU т. е. в этом случае процессор superscalar in-order. Wave формы Разбираем подробнее, где тормозит конвейер. Для этого смотрим входы декодера на wave формах. Нижняя последовательность это clk. Затем по три значения на входе декодера и как они меняются по ходу исполнения. Коды команд из листинга.   Code dumpSPL//Prepare
428500: a9bf4bf1 stp x17, x18, [sp, #-16]! 428504: a9bf53f3 stp x19, x20, [sp, #-16]! 428508: a9bf5bf5 stp x21, x22, [sp, #-16]! 42850c: a9bf63f7 stp x23, x24, [sp, #-16]! 428510: a9bf6bf9 stp x25, x26, [sp, #-16]! 428514: a9bf73fb stp x27, x28, [sp, #-16]! 428518: a9bf03f0 stp x16, x0, [sp, #-16]! 42851c: 28c12408 ldp w8, w9, [x0], #8 428520: 28c14c12 ldp w18, w19, [x0], #8 428524: 28c16c1a ldp w26, w27, [x0], #8 428528: 28c17007 ldp w7, w28, [x0], #8 42852c: 28c14410 ldp w16, w17, [x0], #8 428530: 28c11014 ldp w20, w4, [x0], #8 428534: b940004a ldr w10, [x2] 428538: 4c40a85e ld1 {v30.4s, v31.4s}, [x2] 42853c: 4e0407c0 dup v0.4s, v30.s[0] 428540: 4c408812 ld2 {v18.4s, v19.4s}, [x0] 428544: 2a0403e0 mov w0, w4 428548: 91100064 add x4, x3, #0x400 42854c: 91200065 add x5, x3, #0x800 428550: 91300066 add x6, x3, #0xc00 // Round 1 428554: 0b08014b add w11, w10, w8 // 3 clks (v0 SIMD) 428558: 0b120155 add w21, w10, w18 42855c: 4eb28401 add v1.4s, v0.4s, v18.4s 428560: d3587d6c ubfx x12, x11, #24, #8 428564: d3505d6d ubfx x13, x11, #16, #8 428568: 4e0c07c0 dup v0.4s, v30.s[1] 42856c: d3483d6e ubfx x14, x11, #8, #8 428570: d3401d6f ubfx x15, x11, #0, #8 428574: b86c786c ldr w12, [x3, x12, lsl #2] 428578: d3587eb6 ubfx x22, x21, #24, #8 42857c: b86d788d ldr w13, [x4, x13, lsl #2] 428580: 6f0c0423 ushr v3.16b, v1.16b, #4 428584: d3505eb7 ubfx x23, x21, #16, #8 428588: b86e78ae ldr w14, [x5, x14, lsl #2] 42858c: 4e311c25 and v5.16b, v1.16b, v17.16b 428590: d3483eb8 ubfx x24, x21, #8, #8 428594: b86f78cf ldr w15, [x6, x15, lsl #2] 428598: 4e301c24 and v4.16b, v1.16b, v16.16b 42859c: d3401eb9 ubfx x25, x21, #0, #8 4285a0: b8767876 ldr w22, [x3, x22, lsl #2] 4285a4: 4e311c66 and v6.16b, v3.16b, v17.16b 4285a8: 2a0d018c orr w12, w12, w13 4285ac: b8777897 ldr w23, [x4, x23, lsl #2] 4285b0: 4e301c67 and v7.16b, v3.16b, v16.16b 4285b4: 2a0f01ce orr w14, w14, w15 4285b8: b87878b8 ldr w24, [x5, x24, lsl #2] 4285bc: 4ea41cc4 orr v4.16b, v6.16b, v4.16b 4285c0: 2a0e018c orr w12, w12, w14 4285c4: 2a1702d6 orr w22, w22, w23 4285c8: 4ea71ca5 orr v5.16b, v5.16b, v7.16b 4285cc: 4a0c0129 eor w9, w9, w12 4285d0: 4ea41c87 mov v7.16b, v4.16b 4285d4: 4ea51ca6 mov v6.16b, v5.16b 4285d8: 0b1a014b add w11, w10, w26 4285dc: b87978d9 ldr w25, [x6, x25, lsl #2] 4285e0: 4e040104 tbl v4.16b, {v8.16b}, v4.16b 4285e4: 0b070155 add w21, w10, w7 4285e8: 2a190318 orr w24, w24, w25 4285ec: 4e050125 tbl v5.16b, {v9.16b}, v5.16b 4285f0: 2a1802d6 orr w22, w22, w24 // 4 clks (TBL q-form 3*1+3 = 6 latency!) 4285f4: d503201f nop 4285f8: 4e060146 tbl v6.16b, {v10.16b}, v6.16b 4285fc: 4a160273 eor w19, w19, w22 428600: d3587d6c ubfx x12, x11, #24, #8 // 2 clks 428604: 4e070167 tbl v7.16b, {v11.16b}, v7.16b 428608: d3505d6d ubfx x13, x11, #16, #8 42860c: b86c786c ldr w12, [x3, x12, lsl #2] // 3 clks 428610: 4e2c1c84 and v4.16b, v4.16b, v12.16b 428614: d3483d6e ubfx x14, x11, #8, #8 428618: d3401d6f ubfx x15, x11, #0, #8 // 3 clk 42861c: 4e2d1ca5 and v5.16b, v5.16b, v13.16b 428620: d3587eb6 ubfx x22, x21, #24, #8 428624: b86d788d ldr w13, [x4, x13, lsl #2] 428628: 4e2e1cc6 and v6.16b, v6.16b, v14.16b 42862c: d3505eb7 ubfx x23, x21, #16, #8 428630: b86e78ae ldr w14, [x5, x14, lsl #2] 428634: 4e2f1ce7 and v7.16b, v7.16b, v15.16b 428638: d3483eb8 ubfx x24, x21, #8, #8 42863c: b86f78cf ldr w15, [x6, x15, lsl #2] 428640: 4ea51c84 orr v4.16b, v4.16b, v5.16b 428644: d3401eb9 ubfx x25, x21, #0, #8 428648: b8767876 ldr w22, [x3, x22, lsl #2] 42864c: 4ea71cc6 orr v6.16b, v6.16b, v7.16b 428650: 2a0d018c orr w12, w12, w13 428654: b8777897 ldr w23, [x4, x23, lsl #2] // 2 clks 428658: 4ea61c84 orr v4.16b, v4.16b, v6.16b 42865c: 2a0f01ce orr w14, w14, w15 428660: b87878b8 ldr w24, [x5, x24, lsl #2] 428664: 6f2b0481 ushr v1.4s, v4.4s, #21 428668: 2a0e018c orr w12, w12, w14 42866c: b87978d9 ldr w25, [x6, x25, lsl #2] 428670: 4f2b5483 shl v3.4s, v4.4s, #11 428674: 2a1702d6 orr w22, w22, w23 428678: 0b10014b add w11, w10, w16 // 2 clks 42867c: 4ea31c35 orr v21.16b, v1.16b, v3.16b 428680: 2a190318 orr w24, w24, w25 428684: 4a0c037b eor w27, w27, w12 428688: d503201f nop 42868c: 2a1802d6 orr w22, w22, w24 428690: 0b140155 add w21, w10, w20 428694: 4a16039c eor w28, w28, w22 428698: d3587d6c ubfx x12, x11, #24, #8 42869c: 6e351e73 eor v19.16b, v19.16b, v21.16b // 2clks 4286a0: d3505d6d ubfx x13, x11, #16, #8 4286a4: b940044a ldr w10, [x2, #4] 4286a8: d3483d6e ubfx x14, x11, #8, #8 4286ac: d3401d6f ubfx x15, x11, #0, #8 4286b0: b86c786c ldr w12, [x3, x12, lsl #2] 4286b4: d3587eb6 ubfx x22, x21, #24, #8 4286b8: d3505eb7 ubfx x23, x21, #16, #8 4286bc: b86d788d ldr w13, [x4, x13, lsl #2] 4286c0: d3483eb8 ubfx x24, x21, #8, #8 4286c4: d3401eb9 ubfx x25, x21, #0, #8 4286c8: b86e78ae ldr w14, [x5, x14, lsl #2] 4286cc: b86f78cf ldr w15, [x6, x15, lsl #2] // 2clks 4286d0: 2a0d018c orr w12, w12, w13 4286d4: d503201f nop 4286d8: b8767876 ldr w22, [x3, x22, lsl #2] 4286dc: 2a0f01ce orr w14, w14, w15 4286e0: b8777897 ldr w23, [x4, x23, lsl #2] 4286e4: 2a0e018c orr w12, w12, w14 4286e8: b87878b8 ldr w24, [x5, x24, lsl #2] 4286ec: 2a1702d6 orr w22, w22, w23 4286f0: 4a0c0231 eor w17, w17, w12 // 2 clks 4286f4: b87978d9 ldr w25, [x6, x25, lsl #2] 4286f8: 2a190318 orr w24, w24, w25 4286fc: 2a1802d6 orr w22, w22, w24 428700: 4a160000 eor w0, w0, w22 // Round 2 428704: 0b09014b add w11, w10, w9 428708: 0b130155 add w21, w10, w19 42870c: 4eb38401 add v1.4s, v0.4s, v19.4s 428710: d3587d6c ubfx x12, x11, #24, #8 428714: d3505d6d ubfx x13, x11, #16, #8 428718: 4e1407c0 dup v0.4s, v30.s[2] 42871c: d3483d6e ubfx x14, x11, #8, #8 428720: d3401d6f ubfx x15, x11, #0, #8 428724: b86c786c ldr w12, [x3, x12, lsl #2] 428728: d3587eb6 ubfx x22, x21, #24, #8 42872c: b86d788d ldr w13, [x4, x13, lsl #2] 428730: 6f0c0423 ushr v3.16b, v1.16b, #4 428734: d3505eb7 ubfx x23, x21, #16, #8 428738: b86e78ae ldr w14, [x5, x14, lsl #2] 42873c: 4e311c25 and v5.16b, v1.16b, v17.16b 428740: d3483eb8 ubfx x24, x21, #8, #8 428744: b86f78cf ldr w15, [x6, x15, lsl #2] 428748: 4e301c24 and v4.16b, v1.16b, v16.16b 42874c: d3401eb9 ubfx x25, x21, #0, #8 428750: b8767876 ldr w22, [x3, x22, lsl #2] 428754: 4e311c66 and v6.16b, v3.16b, v17.16b 428758: 2a0d018c orr w12, w12, w13 42875c: b8777897 ldr w23, [x4, x23, lsl #2] 428760: 4e301c67 and v7.16b, v3.16b, v16.16b 428764: 2a0f01ce orr w14, w14, w15 428768: b87878b8 ldr w24, [x5, x24, lsl #2] 42876c: 4ea41cc4 orr v4.16b, v6.16b, v4.16b 428770: 2a0e018c orr w12, w12, w14 428774: 2a1702d6 orr w22, w22, w23 428778: 4ea71ca5 orr v5.16b, v5.16b, v7.16b 42877c: 4a0c0108 eor w8, w8, w12 428780: 4ea41c87 mov v7.16b, v4.16b 428784: 4ea51ca6 mov v6.16b, v5.16b 428788: 0b1b014b add w11, w10, w27 42878c: b87978d9 ldr w25, [x6, x25, lsl #2] 428790: 4e040104 tbl v4.16b, {v8.16b}, v4.16b 428794: 0b1c0155 add w21, w10, w28 428798: 2a190318 orr w24, w24, w25 42879c: 4e050125 tbl v5.16b, {v9.16b}, v5.16b 4287a0: 2a1802d6 orr w22, w22, w24 4287a4: d503201f nop // 3clks (TBL q-form 3*1+3 = 6 latency!) 4287a8: 4e060146 tbl v6.16b, {v10.16b}, v6.16b 4287ac: 4a160252 eor w18, w18, w22 4287b0: d3587d6c ubfx x12, x11, #24, #8 // 2clk 4287b4: 4e070167 tbl v7.16b, {v11.16b}, v7.16b 4287b8: d3505d6d ubfx x13, x11, #16, #8 4287bc: b86c786c ldr w12, [x3, x12, lsl #2] // 4 clks 4287c0: 4e2c1c84 and v4.16b, v4.16b, v12.16b 4287c4: d3483d6e ubfx x14, x11, #8, #8 4287c8: d3401d6f ubfx x15, x11, #0, #8 // 2 clks 4287cc: 4e2d1ca5 and v5.16b, v5.16b, v13.16b 4287d0: d3587eb6 ubfx x22, x21, #24, #8 4287d4: b86d788d ldr w13, [x4, x13, lsl #2] 4287d8: 4e2e1cc6 and v6.16b, v6.16b, v14.16b 4287dc: d3505eb7 ubfx x23, x21, #16, #8 4287e0: b86e78ae ldr w14, [x5, x14, lsl #2] 4287e4: 4e2f1ce7 and v7.16b, v7.16b, v15.16b 4287e8: d3483eb8 ubfx x24, x21, #8, #8 4287ec: b86f78cf ldr w15, [x6, x15, lsl #2] 4287f0: 4ea51c84 orr v4.16b, v4.16b, v5.16b 4287f4: d3401eb9 ubfx x25, x21, #0, #8 4287f8: b8767876 ldr w22, [x3, x22, lsl #2] 4287fc: 4ea71cc6 orr v6.16b, v6.16b, v7.16b 428800: 2a0d018c orr w12, w12, w13 428804: b8777897 ldr w23, [x4, x23, lsl #2] // 2 clks 428808: 4ea61c84 orr v4.16b, v4.16b, v6.16b 42880c: 2a0f01ce orr w14, w14, w15 428810: b87878b8 ldr w24, [x5, x24, lsl #2] 428814: 6f2b0481 ushr v1.4s, v4.4s, #21 428818: 2a0e018c orr w12, w12, w14 42881c: b87978d9 ldr w25, [x6, x25, lsl #2] 428820: 4f2b5483 shl v3.4s, v4.4s, #11 428824: 2a1702d6 orr w22, w22, w23 428828: 0b11014b add w11, w10, w17 42882c: 4ea31c35 orr v21.16b, v1.16b, v3.16b 428830: 2a190318 orr w24, w24, w25 428834: 4a0c035a eor w26, w26, w12 // 2 clks 428838: d503201f nop 42883c: 2a1802d6 orr w22, w22, w24 428840: 0b000155 add w21, w10, w0 428844: 4a1600e7 eor w7, w7, w22 428848: d3587d6c ubfx x12, x11, #24, #8 42884c: 6e351e52 eor v18.16b, v18.16b, v21.16b 428850: d3505d6d ubfx x13, x11, #16, #8 428854: b940084a ldr w10, [x2, #8] 428858: d3483d6e ubfx x14, x11, #8, #8 42885c: d3401d6f ubfx x15, x11, #0, #8 428860: b86c786c ldr w12, [x3, x12, lsl #2] 428864: d3587eb6 ubfx x22, x21, #24, #8 428868: d3505eb7 ubfx x23, x21, #16, #8 42886c: b86d788d ldr w13, [x4, x13, lsl #2] 428870: d3483eb8 ubfx x24, x21, #8, #8 428874: d3401eb9 ubfx x25, x21, #0, #8 428878: b86e78ae ldr w14, [x5, x14, lsl #2] 42887c: b86f78cf ldr w15, [x6, x15, lsl #2] 428880: 2a0d018c orr w12, w12, w13 428884: d503201f nop 428888: b8767876 ldr w22, [x3, x22, lsl #2] 42888c: 2a0f01ce orr w14, w14, w15 428890: b8777897 ldr w23, [x4, x23, lsl #2] 428894: 2a0e018c orr w12, w12, w14 428898: b87878b8 ldr w24, [x5, x24, lsl #2] 42889c: 2a1702d6 orr w22, w22, w23 4288a0: 4a0c0210 eor w16, w16, w12 4288a4: b87978d9 ldr w25, [x6, x25, lsl #2] 4288a8: 2a190318 orr w24, w24, w25 4288ac: 2a1802d6 orr w22, w22, w24 4288b0: 4a160294 eor w20, w20, w22 4288b4: 0b08014b add w11, w10, w8 Выводы На Baikal-M можно получить скорость 8 * 650Мбит/c ~ 5.2Гбит/с в алгоритме ГОСТ89 или магма (с одного ядра Cortex-А57 ~650Мбит/с). Ядра ARM описаны хорошо, но имеют достаточно сложное устройство конвейера. В посте предложен пример оптимизации кода. Этот пример должен работать до ядер А75. Более новые ARM ядра имеют улучшенный конвейер. Где можно почитать подробнее об оптимизации, если интересно =========== Источник: habr.com =========== Похожие новости:
Блог компании Байкал Электроникс ), #_informatsionnaja_bezopasnost ( Информационная безопасность ), #_programmirovanie ( Программирование ), #_proizvodstvo_i_razrabotka_elektroniki ( Производство и разработка электроники ), #_protsessory ( Процессоры ) |
|
Вы не можете начинать темы
Вы не можете отвечать на сообщения
Вы не можете редактировать свои сообщения
Вы не можете удалять свои сообщения
Вы не можете голосовать в опросах
Вы не можете прикреплять файлы к сообщениям
Вы не можете скачивать файлы
Вы не можете отвечать на сообщения
Вы не можете редактировать свои сообщения
Вы не можете удалять свои сообщения
Вы не можете голосовать в опросах
Вы не можете прикреплять файлы к сообщениям
Вы не можете скачивать файлы
Текущее время: 21-Ноя 22:20
Часовой пояс: UTC + 5