target/ppc: Implement hashst and hashchk
authorVíctor Colombo <victor.colombo@eldorado.org.br>
Fri, 15 Jul 2022 20:54:38 +0000 (17:54 -0300)
committerDaniel Henrique Barboza <danielhb413@gmail.com>
Tue, 20 Sep 2022 13:54:06 +0000 (10:54 -0300)
Implementation for instructions hashst and hashchk, which were added
in Power ISA 3.1B.

It was decided to implement the hash algorithm from ground up in this
patch exactly as described in Power ISA.

Signed-off-by: Víctor Colombo <victor.colombo@eldorado.org.br>
Reviewed-by: Lucas Mateus Castro <lucas.araujo@eldorado.org.br>
Message-Id: <20220715205439.161110-3-victor.colombo@eldorado.org.br>
[danielhb: fix block comment in excp_helper.c]
Signed-off-by: Daniel Henrique Barboza <danielhb413@gmail.com>
target/ppc/excp_helper.c
target/ppc/helper.h
target/ppc/insn32.decode
target/ppc/translate.c
target/ppc/translate/fixedpoint-impl.c.inc

index 7550aafed660784dfe8a686d39a311176e339f51..7a16991f3d810db79aeb12c5471f2490c64d488d 100644 (file)
@@ -2173,6 +2173,87 @@ void helper_td(CPUPPCState *env, target_ulong arg1, target_ulong arg2,
 #endif
 #endif
 
+static uint32_t helper_SIMON_LIKE_32_64(uint32_t x, uint64_t key, uint32_t lane)
+{
+    const uint16_t c = 0xfffc;
+    const uint64_t z0 = 0xfa2561cdf44ac398ULL;
+    uint16_t z = 0, temp;
+    uint16_t k[32], eff_k[32], xleft[33], xright[33], fxleft[32];
+
+    for (int i = 3; i >= 0; i--) {
+        k[i] = key & 0xffff;
+        key >>= 16;
+    }
+    xleft[0] = x & 0xffff;
+    xright[0] = (x >> 16) & 0xffff;
+
+    for (int i = 0; i < 28; i++) {
+        z = (z0 >> (63 - i)) & 1;
+        temp = ror16(k[i + 3], 3) ^ k[i + 1];
+        k[i + 4] = c ^ z ^ k[i] ^ temp ^ ror16(temp, 1);
+    }
+
+    for (int i = 0; i < 8; i++) {
+        eff_k[4 * i + 0] = k[4 * i + ((0 + lane) % 4)];
+        eff_k[4 * i + 1] = k[4 * i + ((1 + lane) % 4)];
+        eff_k[4 * i + 2] = k[4 * i + ((2 + lane) % 4)];
+        eff_k[4 * i + 3] = k[4 * i + ((3 + lane) % 4)];
+    }
+
+    for (int i = 0; i < 32; i++) {
+        fxleft[i] = (rol16(xleft[i], 1) &
+            rol16(xleft[i], 8)) ^ rol16(xleft[i], 2);
+        xleft[i + 1] = xright[i] ^ fxleft[i] ^ eff_k[i];
+        xright[i + 1] = xleft[i];
+    }
+
+    return (((uint32_t)xright[32]) << 16) | xleft[32];
+}
+
+static uint64_t hash_digest(uint64_t ra, uint64_t rb, uint64_t key)
+{
+    uint64_t stage0_h = 0ULL, stage0_l = 0ULL;
+    uint64_t stage1_h, stage1_l;
+
+    for (int i = 0; i < 4; i++) {
+        stage0_h |= ror64(rb & 0xff, 8 * (2 * i + 1));
+        stage0_h |= ((ra >> 32) & 0xff) << (8 * 2 * i);
+        stage0_l |= ror64((rb >> 32) & 0xff, 8 * (2 * i + 1));
+        stage0_l |= (ra & 0xff) << (8 * 2 * i);
+        rb >>= 8;
+        ra >>= 8;
+    }
+
+    stage1_h = (uint64_t)helper_SIMON_LIKE_32_64(stage0_h >> 32, key, 0) << 32;
+    stage1_h |= helper_SIMON_LIKE_32_64(stage0_h, key, 1);
+    stage1_l = (uint64_t)helper_SIMON_LIKE_32_64(stage0_l >> 32, key, 2) << 32;
+    stage1_l |= helper_SIMON_LIKE_32_64(stage0_l, key, 3);
+
+    return stage1_h ^ stage1_l;
+}
+
+#include "qemu/guest-random.h"
+
+#define HELPER_HASH(op, key, store)                                           \
+void helper_##op(CPUPPCState *env, target_ulong ea, target_ulong ra,          \
+                 target_ulong rb)                                             \
+{                                                                             \
+    uint64_t calculated_hash = hash_digest(ra, rb, key), loaded_hash;         \
+                                                                              \
+    if (store) {                                                              \
+        cpu_stq_data_ra(env, ea, calculated_hash, GETPC());                   \
+    } else {                                                                  \
+        loaded_hash = cpu_ldq_data_ra(env, ea, GETPC());                      \
+        if (loaded_hash != calculated_hash) {                                 \
+            raise_exception_err_ra(env, POWERPC_EXCP_PROGRAM,                 \
+                POWERPC_EXCP_TRAP, GETPC());                                  \
+        }                                                                     \
+    }                                                                         \
+}
+
+HELPER_HASH(HASHST, env->spr[SPR_HASHKEYR], true)
+HELPER_HASH(HASHCHK, env->spr[SPR_HASHKEYR], false)
+
 #if !defined(CONFIG_USER_ONLY)
 
 #ifdef CONFIG_TCG
index 159b352f6eba10ab2a4334a03d9e48390cd72471..5817af632ba60f063adcf1bc8414c182917080be 100644 (file)
@@ -4,6 +4,8 @@ DEF_HELPER_FLAGS_4(tw, TCG_CALL_NO_WG, void, env, tl, tl, i32)
 #if defined(TARGET_PPC64)
 DEF_HELPER_FLAGS_4(td, TCG_CALL_NO_WG, void, env, tl, tl, i32)
 #endif
+DEF_HELPER_4(HASHST, void, env, tl, tl, tl)
+DEF_HELPER_4(HASHCHK, void, env, tl, tl, tl)
 #if !defined(CONFIG_USER_ONLY)
 DEF_HELPER_2(store_msr, void, env, tl)
 DEF_HELPER_1(rfi, void, env)
index eb41efc100e4cb612198027e666c00c8b24c3953..544514565ce56430fe18137fb23fd4de76f10114 100644 (file)
 @X_TSX          ...... ..... ra:5 rb:5 .......... .             &X rt=%x_rt_tsx
 @X_TSXP         ...... ..... ra:5 rb:5 .......... .             &X rt=%rt_tsxp
 
+%x_dw           0:1 21:5 !function=dw_compose_ea
+@X_DW           ...... ..... ra:5 rb:5 .......... .             &X rt=%x_dw
+
 &X_frtp_vrb     frtp vrb
 @X_frtp_vrb     ...... ....0 ..... vrb:5 .......... .           &X_frtp_vrb frtp=%x_frtp
 
@@ -323,6 +326,11 @@ CNTTZDM         011111 ..... ..... ..... 1000111011 -   @X
 PDEPD           011111 ..... ..... ..... 0010011100 -   @X
 PEXTD           011111 ..... ..... ..... 0010111100 -   @X
 
+# Fixed-Point Hash Instructions
+
+HASHST          011111 ..... ..... ..... 1011010010 .   @X_DW
+HASHCHK         011111 ..... ..... ..... 1011110010 .   @X_DW
+
 ## BCD Assist
 
 ADDG6S          011111 ..... ..... ..... - 001001010 -  @X
index 000b1e518d3289aee795b1cbdf949fb60178fb48..29939bd92367af61f78bd3a50114acf433b38d4d 100644 (file)
@@ -6473,6 +6473,11 @@ static int times_16(DisasContext *ctx, int x)
     return x * 16;
 }
 
+static int64_t dw_compose_ea(DisasContext *ctx, int x)
+{
+    return deposit64(0xfffffffffffffe00, 3, 6, x);
+}
+
 /*
  * Helpers for trans_* functions to check for specific insns flags.
  * Use token pasting to ensure that we use the proper flag with the
index db14d3bebc405140d20ba40bd9374478ed27c3dd..41c06de8a27374a060aed955fc2ee0324fe76a32 100644 (file)
@@ -540,3 +540,35 @@ static bool trans_CBCDTD(DisasContext *ctx, arg_X_sa *a)
     gen_helper_CBCDTD(cpu_gpr[a->ra], cpu_gpr[a->rs]);
     return true;
 }
+
+static bool do_hash(DisasContext *ctx, arg_X *a, bool priv,
+    void (*helper)(TCGv_ptr, TCGv, TCGv, TCGv))
+{
+    TCGv ea;
+
+    if (!(ctx->insns_flags2 & PPC2_ISA310)) {
+        /* if version is before v3.1, this operation is a nop */
+        return true;
+    }
+
+    if (priv) {
+        /* if instruction is privileged but the context is in user space */
+        REQUIRE_SV(ctx);
+    }
+
+    if (unlikely(a->ra == 0)) {
+        /* if RA=0, the instruction form is invalid */
+        gen_invalid(ctx);
+        return true;
+    }
+
+    ea = do_ea_calc(ctx, a->ra, tcg_constant_tl(a->rt));
+    helper(cpu_env, ea, cpu_gpr[a->ra], cpu_gpr[a->rb]);
+
+    tcg_temp_free(ea);
+
+    return true;
+}
+
+TRANS(HASHST, do_hash, false, gen_helper_HASHST)
+TRANS(HASHCHK, do_hash, false, gen_helper_HASHCHK)