crypto-perf/crypto.cpp

   1 #include <stdio.h>
   2 #include <stdlib.h>
   3 #include <string.h>
   4 #include <unistd.h>
   5 #include <sys/time.h>
   6 #include <sched.h>
   7 #include <sys/resource.h>
   8 #include <ctype.h>
   9 #define USEC_PER_SEC 1000000ULL
  10 #define MAX_COUNT 1000000000ULL
  11 #define NUM_INSTS_GARBAGE 18
  12
  13 // Contains information about benchmark options.
  14 typedef struct {
  15     int cpu_to_lock;
  16     int locked_freq;
  17 } command_data_t;
  18
  19 void usage() {
  20     printf("--------------------------------------------------------------------------------\n");
  21     printf("Usage:");
  22     printf("    crypto [--cpu_to_lock CPU] [--locked_freq FREQ_IN_KHZ]\n\n");
  23     printf("!!!!!!Lock the desired core to a desired frequency before invoking this benchmark.\n");
  24     printf(
  25           "Hint: Set scaling_max_freq=scaling_min_freq=FREQ_IN_KHZ. FREQ_IN_KHZ "
  26           "can be obtained from scaling_available_freq\n");
  27     printf("--------------------------------------------------------------------------------\n");
  28 }
  29
  30 int processOptions(int argc, char **argv, command_data_t *cmd_data) {
  31     // Initialize the command_flags.
  32     cmd_data->cpu_to_lock = 0;
  33     cmd_data->locked_freq = 1;
  34     for (int i = 1; i < argc; i++) {
  35         if (argv[i][0] == '-') {
  36             int *save_value = NULL;
  37             if (strcmp(argv[i], "--cpu_to_lock") == 0) {
  38                 save_value = &cmd_data->cpu_to_lock;
  39             } else if (strcmp(argv[i], "--locked_freq") == 0) {
  40                 save_value = &cmd_data->locked_freq;
  41             } else {
  42                 printf("Unknown option %s\n", argv[i]);
  43                 return -1;
  44             }
  45             if (save_value) {
  46                 // Checking both characters without a strlen() call should be
  47                 // safe since as long as the argument exists, one character will
  48                 // be present (\0). And if the first character is '-', then
  49                 // there will always be a second character (\0 again).
  50                 if (i == argc - 1 ||
  51                     (argv[i + 1][0] == '-' && !isdigit(argv[i + 1][1]))) {
  52                     printf("The option %s requires one argument.\n", argv[i]);
  53                     return -1;
  54                 }
  55                 *save_value = (int)strtol(argv[++i], NULL, 0);
  56             }
  57         }
  58     }
  59     return 0;
  60 }
  61 /* Performs encryption on garbage values. In Cortex-A57 r0p1 and later
  62  * revisions, pairs of dependent AESE/AESMC and AESD/AESIMC instructions are
  63  * higher performance when adjacent, and in the described order below. */
  64 void garbage_encrypt() {
  65     __asm__ __volatile__(
  66         "aese  v0.16b, v4.16b ;"
  67         "aesmc  v0.16b, v0.16b ;"
  68         "aese  v1.16b, v4.16b ;"
  69         "aesmc  v1.16b, v1.16b ;"
  70         "aese  v2.16b, v4.16b ;"
  71         "aesmc  v2.16b, v2.16b ;"
  72         "aese  v0.16b, v5.16b ;"
  73         "aesmc  v0.16b, v0.16b ;"
  74         "aese  v1.16b, v5.16b ;"
  75         "aesmc  v1.16b, v1.16b ;"
  76         "aese  v2.16b, v5.16b ;"
  77         "aesmc  v2.16b, v2.16b ;"
  78         "aese  v0.16b, v6.16b ;"
  79         "aesmc  v0.16b, v0.16b ;"
  80         "aese  v1.16b, v6.16b ;"
  81         "aesmc  v1.16b, v1.16b ;"
  82         "aese  v2.16b, v6.16b ;"
  83         "aesmc  v2.16b, v2.16b ;");
  84 }
  85
  86 void garbage_decrypt() {
  87     __asm__ __volatile__(
  88         "aesd  v0.16b, v4.16b ;"
  89         "aesimc v0.16b, v0.16b ;"
  90         "aesd  v1.16b, v4.16b ;"
  91         "aesimc v1.16b, v1.16b ;"
  92         "aesd  v2.16b, v4.16b ;"
  93         "aesimc v2.16b, v2.16b ;"
  94         "aesd  v0.16b, v5.16b ;"
  95         "aesimc v0.16b, v0.16b ;"
  96         "aesd  v1.16b, v5.16b ;"
  97         "aesimc v1.16b, v1.16b ;"
  98         "aesd  v2.16b, v5.16b ;"
  99         "aesimc v2.16b, v2.16b ;"
 100         "aesd  v0.16b, v6.16b ;"
 101         "aesimc v0.16b, v0.16b ;"
 102         "aesd  v1.16b, v6.16b ;"
 103         "aesimc v1.16b, v1.16b ;"
 104         "aesd  v2.16b, v6.16b ;"
 105         "aesimc v2.16b, v2.16b ;");
 106 }
 107
 108
 109 int main(int argc, char **argv) {
 110     usage();
 111     command_data_t cmd_data;
 112
 113     if(processOptions(argc, argv, &cmd_data) == -1) {
 114         usage();
 115         return -1;
 116     }
 117     unsigned long long count = 0;
 118     struct timeval begin_time, end_time, elapsed_time;
 119     cpu_set_t cpuset;
 120     CPU_ZERO(&cpuset);
 121     CPU_SET(cmd_data.cpu_to_lock, &cpuset);
 122     if (sched_setaffinity(0, sizeof(cpuset), &cpuset) != 0) {
 123         perror("sched_setaffinity failed");
 124         return false;
 125     }
 126     gettimeofday(&begin_time, NULL);
 127     while (count < MAX_COUNT) {
 128       garbage_encrypt();
 129       count++;
 130     }
 131     gettimeofday(&end_time, NULL);
 132     timersub(&end_time, &begin_time, &elapsed_time);
 133     fprintf(stderr, "encrypt: %llu us\n",
 134             elapsed_time.tv_sec * USEC_PER_SEC + elapsed_time.tv_usec);
 135     fprintf(stderr, "encrypt instructions: %llu\n",
 136             MAX_COUNT * NUM_INSTS_GARBAGE);
 137     fprintf(stderr, "encrypt instructions per second: %f\n",
 138             (float)(MAX_COUNT * NUM_INSTS_GARBAGE * USEC_PER_SEC) /
 139                 (elapsed_time.tv_sec * USEC_PER_SEC + elapsed_time.tv_usec));
 140     if (cmd_data.locked_freq != 0) {
 141         fprintf(stderr, "encrypt instructions per cycle: %f\n",
 142                 (float)(MAX_COUNT * NUM_INSTS_GARBAGE * USEC_PER_SEC) /
 143                 ((elapsed_time.tv_sec * USEC_PER_SEC + elapsed_time.tv_usec) *
 144                  1000 * cmd_data.locked_freq));
 145     }
 146     printf("--------------------------------------------------------------------------------\n");
 147
 148     count = 0;
 149     gettimeofday(&begin_time, NULL);
 150     while (count < MAX_COUNT) {
 151       garbage_decrypt();
 152       count++;
 153     }
 154     gettimeofday(&end_time, NULL);
 155     timersub(&end_time, &begin_time, &elapsed_time);
 156     fprintf(stderr, "decrypt: %llu us\n",
 157             elapsed_time.tv_sec * USEC_PER_SEC + elapsed_time.tv_usec);
 158     fprintf(stderr, "decrypt instructions: %llu\n",
 159             MAX_COUNT * NUM_INSTS_GARBAGE);
 160     fprintf(stderr, "decrypt instructions per second: %f\n",
 161             (float)(MAX_COUNT * NUM_INSTS_GARBAGE * USEC_PER_SEC) /
 162                 (elapsed_time.tv_sec * USEC_PER_SEC + elapsed_time.tv_usec));
 163     if (cmd_data.locked_freq != 0) {
 164         fprintf(stderr, "decrypt instructions per cycle: %f\n",
 165                 (float)(MAX_COUNT * NUM_INSTS_GARBAGE * USEC_PER_SEC) /
 166                 ((elapsed_time.tv_sec * USEC_PER_SEC + elapsed_time.tv_usec) *
 167                  1000 * cmd_data.locked_freq));
 168     }
 169     return 0;
 170 }