just java version
authorbdemsky <bdemsky>
Sun, 1 Aug 2010 02:31:18 +0000 (02:31 +0000)
committerbdemsky <bdemsky>
Sun, 1 Aug 2010 02:31:18 +0000 (02:31 +0000)
Robust/src/Benchmarks/oooJava/crypt/purejava/IDEARunner.java [new file with mode: 0644]
Robust/src/Benchmarks/oooJava/crypt/purejava/JGFCryptBench.java [new file with mode: 0644]

diff --git a/Robust/src/Benchmarks/oooJava/crypt/purejava/IDEARunner.java b/Robust/src/Benchmarks/oooJava/crypt/purejava/IDEARunner.java
new file mode 100644 (file)
index 0000000..f6ab6d0
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,195 @@
+/**************************************************************************
+ *                                                                         *
+ *         Java Grande Forum Benchmark Suite - Thread Version 1.0          *
+ *                                                                         *
+ *                            produced by                                  *
+ *                                                                         *
+ *                  Java Grande Benchmarking Project                       *
+ *                                                                         *
+ *                                at                                       *
+ *                                                                         *
+ *                Edinburgh Parallel Computing Centre                      *
+ *                                                                         * 
+ *                email: epcc-javagrande@epcc.ed.ac.uk                     *
+ *                                                                         *
+ *                  Original version of this code by                       *
+ *                 Gabriel Zachmann (zach@igd.fhg.de)                      *
+ *                                                                         *
+ *      This version copyright (c) The University of Edinburgh, 2001.      *
+ *                         All rights reserved.                            *
+ *                                                                         *
+ **************************************************************************/
+
+
+public class IDEARunner {
+
+  int id, key[];
+  byte text1[], text2[];
+  int nthreads;
+  int local_size;
+
+  public IDEARunner(int id, byte[] text1, byte[] text2, int local_size, int[] key, int nthreads) {
+    this.id = id;
+    this.text1 = text1;
+    this.text2 = text2;
+    this.key = key;
+    this.nthreads = nthreads;
+    this.local_size = local_size;
+  }
+
+  //
+  // run()
+  // 
+  // IDEA encryption/decryption algorithm. It processes plaintext in
+  // 64-bit blocks, one at a time, breaking the block into four 16-bit
+  // unsigned subblocks. It goes through eight rounds of processing
+  // using 6 new subkeys each time, plus four for last step. The source
+  // text is in array text1, the destination text goes into array text2
+  // The routine represents 16-bit subblocks and subkeys as type int so
+  // that they can be treated more easily as unsigned. Multiplication
+  // modulo 0x10001 interprets a zero sub-block as 0x10000; it must to
+  // fit in 16 bits.
+  //
+
+  public void run() {
+    int ilow, iupper, slice, tslice, ttslice;
+
+    tslice = text1.length / 8;
+    ttslice = (tslice + nthreads - 1) / nthreads;
+    slice = ttslice * 8;
+
+    ilow = id * slice;
+    iupper = (id + 1) * slice;
+    if (iupper > text1.length)
+      iupper = text1.length;
+
+    int i1 = ilow; // Index into first text array.
+    // int i2 = ilow; // Index into second text array.
+    int i2 = 0;
+
+    int ik; // Index into key array.
+    int x1, x2, x3, x4, t1, t2; // Four "16-bit" blocks, two temps.
+    int r; // Eight rounds of processing.
+
+    for (int i = ilow; i < iupper; i += 8) {
+
+      ik = 0; // Restart key index.
+      r = 8; // Eight rounds of processing.
+
+      // Load eight plain1 bytes as four 16-bit "unsigned" integers.
+      // Masking with 0xff prevents sign extension with cast to int.
+
+      x1 = text1[i1++] & 0xff; // Build 16-bit x1 from 2 bytes,
+      x1 |= (text1[i1++] & 0xff) << 8; // assuming low-order byte first.
+      x2 = text1[i1++] & 0xff;
+      x2 |= (text1[i1++] & 0xff) << 8;
+      x3 = text1[i1++] & 0xff;
+      x3 |= (text1[i1++] & 0xff) << 8;
+      x4 = text1[i1++] & 0xff;
+      x4 |= (text1[i1++] & 0xff) << 8;
+
+      do {
+        // 1) Multiply (modulo 0x10001), 1st text sub-block
+        // with 1st key sub-block.
+
+        x1 = (int) ((long) x1 * key[ik++] % 0x10001L & 0xffff);
+
+        // 2) Add (modulo 0x10000), 2nd text sub-block
+        // with 2nd key sub-block.
+
+        x2 = x2 + key[ik++] & 0xffff;
+
+        // 3) Add (modulo 0x10000), 3rd text sub-block
+        // with 3rd key sub-block.
+
+        x3 = x3 + key[ik++] & 0xffff;
+
+        // 4) Multiply (modulo 0x10001), 4th text sub-block
+        // with 4th key sub-block.
+
+        x4 = (int) ((long) x4 * key[ik++] % 0x10001L & 0xffff);
+
+        // 5) XOR results from steps 1 and 3.
+
+        t2 = x1 ^ x3;
+
+        // 6) XOR results from steps 2 and 4.
+        // Included in step 8.
+
+        // 7) Multiply (modulo 0x10001), result of step 5
+        // with 5th key sub-block.
+
+        t2 = (int) ((long) t2 * key[ik++] % 0x10001L & 0xffff);
+
+        // 8) Add (modulo 0x10000), results of steps 6 and 7.
+
+        t1 = t2 + (x2 ^ x4) & 0xffff;
+
+        // 9) Multiply (modulo 0x10001), result of step 8
+        // with 6th key sub-block.
+
+        t1 = (int) ((long) t1 * key[ik++] % 0x10001L & 0xffff);
+
+        // 10) Add (modulo 0x10000), results of steps 7 and 9.
+
+        t2 = t1 + t2 & 0xffff;
+
+        // 11) XOR results from steps 1 and 9.
+
+        x1 ^= t1;
+
+        // 14) XOR results from steps 4 and 10. (Out of order).
+
+        x4 ^= t2;
+
+        // 13) XOR results from steps 2 and 10. (Out of order).
+
+        t2 ^= x2;
+
+        // 12) XOR results from steps 3 and 9. (Out of order).
+
+        x2 = x3 ^ t1;
+
+        x3 = t2; // Results of x2 and x3 now swapped.
+
+      } while (--r != 0); // Repeats seven more rounds.
+
+      // Final output transform (4 steps).
+
+      // 1) Multiply (modulo 0x10001), 1st text-block
+      // with 1st key sub-block.
+
+      x1 = (int) ((long) x1 * key[ik++] % 0x10001L & 0xffff);
+
+      // 2) Add (modulo 0x10000), 2nd text sub-block
+      // with 2nd key sub-block. It says x3, but that is to undo swap
+      // of subblocks 2 and 3 in 8th processing round.
+
+      x3 = x3 + key[ik++] & 0xffff;
+
+      // 3) Add (modulo 0x10000), 3rd text sub-block
+      // with 3rd key sub-block. It says x2, but that is to undo swap
+      // of subblocks 2 and 3 in 8th processing round.
+
+      x2 = x2 + key[ik++] & 0xffff;
+
+      // 4) Multiply (modulo 0x10001), 4th text-block
+      // with 4th key sub-block.
+
+      x4 = (int) ((long) x4 * key[ik++] % 0x10001L & 0xffff);
+
+      // Repackage from 16-bit sub-blocks to 8-bit byte array text2.
+
+      text2[i2++] = (byte) x1;
+      text2[i2++] = (byte) (x1 >>> 8);
+      text2[i2++] = (byte) x3; // x3 and x2 are switched
+      text2[i2++] = (byte) (x3 >>> 8); // only in name.
+      text2[i2++] = (byte) x2;
+      text2[i2++] = (byte) (x2 >>> 8);
+      text2[i2++] = (byte) x4;
+      text2[i2++] = (byte) (x4 >>> 8);
+    } // End for loop.
+
+  } // End routine.
+
+} // End of class
diff --git a/Robust/src/Benchmarks/oooJava/crypt/purejava/JGFCryptBench.java b/Robust/src/Benchmarks/oooJava/crypt/purejava/JGFCryptBench.java
new file mode 100644 (file)
index 0000000..e321261
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,403 @@
+import java.util.Random;
+/**************************************************************************
+ *                                                                         *
+ *         Java Grande Forum Benchmark Suite - Thread Version 1.0          *
+ *                                                                         *
+ *                            produced by                                  *
+ *                                                                         *
+ *                  Java Grande Benchmarking Project                       *
+ *                                                                         *
+ *                                at                                       *
+ *                                                                         *
+ *                Edinburgh Parallel Computing Centre                      *
+ *                                                                         * 
+ *                email: epcc-javagrande@epcc.ed.ac.uk                     *
+ *                                                                         *
+ *                  Original version of this code by                       *
+ *                 Gabriel Zachmann (zach@igd.fhg.de)                      *
+ *                                                                         *
+ *      This version copyright (c) The University of Edinburgh, 2001.      *
+ *                         All rights reserved.                            *
+ *                                                                         *
+ **************************************************************************/
+
+public class JGFCryptBench {
+
+  private int nWorker;
+  private int size;
+  private int datasizes[];
+  int array_rows;
+
+  byte[] plain1; // Buffer for plaintext data.
+
+  short[] userkey; // Key for encryption/decryption.
+  int[] Z; // Encryption subkey (userkey derived).
+  int[] DK; // Decryption subkey (userkey derived).
+
+  // buildTestData
+  // Builds the data used for the test -- each time the test is run.
+  void buildTestData() {
+
+    // Create three byte arrays that will be used (and reused) for
+    // encryption/decryption operations.
+
+    plain1 = new byte[array_rows];
+
+    Random rndnum = new Random(136506717L); // Create random number generator.
+
+    // Allocate three arrays to hold keys: userkey is the 128-bit key.
+    // Z is the set of 16-bit encryption subkeys derived from userkey,
+    // while DK is the set of 16-bit decryption subkeys also derived
+    // from userkey. NOTE: The 16-bit values are stored here in
+    // 32-bit int arrays so that the values may be used in calculations
+    // as if they are unsigned. Each 64-bit block of plaintext goes
+    // through eight processing rounds involving six of the subkeys
+    // then a final output transform with four of the keys; (8 * 6)
+    // + 4 = 52 subkeys.
+
+    userkey = new short[8]; // User key has 8 16-bit shorts.
+    Z = new int[52]; // Encryption subkey (user key derived).
+    DK = new int[52]; // Decryption subkey (user key derived).
+
+    // Generate user key randomly; eight 16-bit values in an array.
+
+    for (int i = 0; i < 8; i++) {
+      // Again, the random number function returns int. Converting
+      // to a short type preserves the bit pattern in the lower 16
+      // bits of the int and discards the rest.
+
+      userkey[i] = (short) rndnum.nextInt();
+    }
+
+    // Compute encryption and decryption subkeys.
+
+    calcEncryptKey();
+    calcDecryptKey();
+
+    // Fill plain1 with "text."
+    for (int i = 0; i < array_rows; i++) {
+      plain1[i] = (byte) i;
+
+      // Converting to a byte
+      // type preserves the bit pattern in the lower 8 bits of the
+      // int and discards the rest.
+    }
+  }
+
+  // calcEncryptKey
+
+  // Builds the 52 16-bit encryption subkeys Z[] from the user key and
+  // stores in 32-bit int array. The routing corrects an error in the
+  // source code in the Schnier book. Basically, the sense of the 7-
+  // and 9-bit shifts are reversed. It still works reversed, but would
+  // encrypted code would not decrypt with someone else's IDEA code.
+  //
+
+  private void calcEncryptKey() {
+    int j; // Utility variable.
+
+    for (int i = 0; i < 52; i++)
+      // Zero out the 52-int Z array.
+      Z[i] = 0;
+
+    for (int i = 0; i < 8; i++) // First 8 subkeys are userkey itself.
+    {
+      Z[i] = userkey[i] & 0xffff; // Convert "unsigned"
+      // short to int.
+    }
+
+    // Each set of 8 subkeys thereafter is derived from left rotating
+    // the whole 128-bit key 25 bits to left (once between each set of
+    // eight keys and then before the last four). Instead of actually
+    // rotating the whole key, this routine just grabs the 16 bits
+    // that are 25 bits to the right of the corresponding subkey
+    // eight positions below the current subkey. That 16-bit extent
+    // straddles two array members, so bits are shifted left in one
+    // member and right (with zero fill) in the other. For the last
+    // two subkeys in any group of eight, those 16 bits start to
+    // wrap around to the first two members of the previous eight.
+
+    for (int i = 8; i < 52; i++) {
+      int flag1 = 0;
+      j = i % 8;
+      if (j < 6) {
+        Z[i] = ((Z[i - 7] >>> 9) | (Z[i - 6] << 7)) // Shift and combine.
+            & 0xFFFF; // Just 16 bits.
+        // continue; // Next iteration.
+        flag1 = 1;
+      }
+
+      if (flag1 == 0) {
+        int flag2 = 0;
+
+        if (j == 6) // Wrap to beginning for second chunk.
+        {
+          Z[i] = ((Z[i - 7] >>> 9) | (Z[i - 14] << 7)) & 0xFFFF;
+          // continue;
+          flag2 = 1;
+        }
+
+        if (flag2 == 0) {
+          // j == 7 so wrap to beginning for both chunks.
+          Z[i] = ((Z[i - 15] >>> 9) | (Z[i - 14] << 7)) & 0xFFFF;
+        }
+      }
+    }
+  }
+
+  //
+  // calcDecryptKey
+  //
+  // Builds the 52 16-bit encryption subkeys DK[] from the encryption-
+  // subkeys Z[]. DK[] is a 32-bit int array holding 16-bit values as
+  // unsigned.
+  //
+
+  private void calcDecryptKey() {
+    int j, k; // Index counters.
+    int t1, t2, t3; // Temps to hold decrypt subkeys.
+
+    t1 = inv(Z[0]); // Multiplicative inverse (mod x10001).
+    t2 = -Z[1] & 0xffff; // Additive inverse, 2nd encrypt subkey.
+    t3 = -Z[2] & 0xffff; // Additive inverse, 3rd encrypt subkey.
+
+    DK[51] = inv(Z[3]); // Multiplicative inverse (mod x10001).
+    DK[50] = t3;
+    DK[49] = t2;
+    DK[48] = t1;
+
+    j = 47; // Indices into temp and encrypt arrays.
+    k = 4;
+    for (int i = 0; i < 7; i++) {
+      t1 = Z[k++];
+      DK[j--] = Z[k++];
+      DK[j--] = t1;
+      t1 = inv(Z[k++]);
+      t2 = -Z[k++] & 0xffff;
+      t3 = -Z[k++] & 0xffff;
+      DK[j--] = inv(Z[k++]);
+      DK[j--] = t2;
+      DK[j--] = t3;
+      DK[j--] = t1;
+    }
+
+    t1 = Z[k++];
+    DK[j--] = Z[k++];
+    DK[j--] = t1;
+    t1 = inv(Z[k++]);
+    t2 = -Z[k++] & 0xffff;
+    t3 = -Z[k++] & 0xffff;
+    DK[j--] = inv(Z[k++]);
+    DK[j--] = t3;
+    DK[j--] = t2;
+    DK[j--] = t1;
+  }
+
+  //
+  // mul
+  //
+  // Performs multiplication, modulo (2**16)+1. This code is structured
+  // on the assumption that untaken branches are cheaper than taken
+  // branches, and that the compiler doesn't schedule branches.
+  // Java: Must work with 32-bit int and one 64-bit long to keep
+  // 16-bit values and their products "unsigned." The routine assumes
+  // that both a and b could fit in 16 bits even though they come in
+  // as 32-bit ints. Lots of "& 0xFFFF" masks here to keep things 16-bit.
+  // Also, because the routine stores mod (2**16)+1 results in a 2**16
+  // space, the result is truncated to zero whenever the result would
+  // zero, be 2**16. And if one of the multiplicands is 0, the result
+  // is not zero, but (2**16) + 1 minus the other multiplicand (sort
+  // of an additive inverse mod 0x10001).
+
+  // NOTE: The java conversion of this routine works correctly, but
+  // is half the speed of using Java's modulus division function (%)
+  // on the multiplication with a 16-bit masking of the result--running
+  // in the Symantec Caje IDE. So it's not called for now; the test
+  // uses Java % instead.
+  //
+
+  private int mul(int a, int b) {
+    int ret;
+    long p; // Large enough to catch 16-bit multiply
+    // without hitting sign bit.
+    if (a != 0) {
+      if (b != 0) {
+        p = (long) a * b;
+        b = (int) p & 0xFFFF; // Lower 16 bits.
+        a = (int) p >>> 16; // Upper 16 bits.
+        if (b < a)
+          return (b - a + 1) & 0xFFFF;
+        else
+          return (b - a) & 0xFFFF;
+      } else
+        return ((1 - a) & 0xFFFF); // If b = 0, then same as
+      // 0x10001 - a.
+    } else
+      // If a = 0, then return
+      return ((1 - b) & 0xFFFF); // same as 0x10001 - b.
+  }
+
+  //
+  // inv
+  //
+  // Compute multiplicative inverse of x, modulo (2**16)+1 using
+  // extended Euclid's GCD (greatest common divisor) algorithm.
+  // It is unrolled twice to avoid swapping the meaning of
+  // the registers. And some subtracts are changed to adds.
+  // Java: Though it uses signed 32-bit ints, the interpretation
+  // of the bits within is strictly unsigned 16-bit.
+  //
+
+  private int inv(int x) {
+    int t0, t1;
+    int q, y;
+
+    if (x <= 1) // Assumes positive x.
+      return (x); // 0 and 1 are self-inverse.
+
+    t1 = 0x10001 / x; // (2**16+1)/x; x is >= 2, so fits 16 bits.
+    y = 0x10001 % x;
+    if (y == 1)
+      return ((1 - t1) & 0xFFFF);
+
+    t0 = 1;
+    do {
+      q = x / y;
+      x = x % y;
+      t0 += q * t1;
+      if (x == 1)
+        return (t0);
+      q = y / x;
+      y = y % x;
+      t1 += q * t0;
+    } while (y != 1);
+
+    return ((1 - t1) & 0xFFFF);
+  }
+
+  public JGFCryptBench() {
+    datasizes = new int[3];
+    datasizes[0] = 3000000;
+    datasizes[1] = 20000000;
+    datasizes[2] = 1000000000;
+  }
+
+  public void JGFsetsize(int size, int nWorker) {
+    this.size = size;
+    this.nWorker = nWorker;
+  }
+
+  public void JGFinitialise() {
+    array_rows = datasizes[size];
+    buildTestData();
+  }
+
+  public void JGFkernel(){
+    long startT=System.currentTimeMillis();
+    byte [] crypt1 =  new byte [array_rows];
+    byte [] plain2 =  new byte [array_rows];
+
+    int nW=nWorker;
+    // Encrypt plain1.    
+    int  slice, tslice, ttslice; 
+    tslice = plain1.length / 8;
+    ttslice = (tslice + nWorker-1) / nWorker;
+    slice = ttslice*8;
+    for(int i=0;i<nW;i++) {
+      // setup worker
+      //      sese parallel_e{
+        int ilow = i*slice;
+        int iupper = (i+1)*slice;
+        if(iupper > plain1.length) iupper = plain1.length;
+        int localSize=iupper-ilow;
+        byte local_crypt1[] =  new byte [localSize]; 
+        IDEARunner runner=new IDEARunner(i,plain1,local_crypt1,localSize,Z,nWorker);
+        runner.run();
+       //}
+      
+       //      sese serial_e{
+        if(true){
+          System.arraycopy(runner.text2, 0, crypt1, ilow, runner.local_size);
+        }else{
+          for(int idx=0;idx<runner.local_size;idx++){
+          crypt1[ilow+idx]=runner.text2[idx];
+          }
+        }
+       //}      
+      
+    }       
+    
+    // Decrypt.
+    for(int i=0;i<nW;i++) {
+
+      //sese parallel_d{
+        int ilow = i*slice;
+        int iupper = (i+1)*slice;
+        if(iupper > crypt1.length) iupper = crypt1.length;
+        int localSize=iupper-ilow;
+        byte local_plain2[] =  new byte [localSize];     
+        IDEARunner runner=new IDEARunner(i,crypt1,local_plain2,localSize,DK,nWorker);       
+        runner.run();
+       //}
+      
+       //      sese serial_d{
+        if(true){
+          System.arraycopy(runner.text2, 0, plain2, ilow, runner.local_size);
+        }else{
+          for(int idx=0;idx<runner.local_size;idx++){
+            plain2[ilow+idx]=runner.text2[idx];
+          }
+        }        
+       // }
+      
+    }   
+    int p=plain2[0];
+    long endT=System.currentTimeMillis();
+    System.out.println(p+"runningtime="+(endT-startT));
+
+//    boolean error = false; 
+//    for (int i = 0; i < array_rows; i++){
+//      error = (plain1 [i] != plain2 [i]); 
+//      if (error){
+//        System.out.println("Validation failed");
+//        System.out.println("Original Byte " + i + " = " + plain1[i]); 
+//        System.out.println("Encrypted Byte " + i + " = " + crypt1[i]); 
+//        System.out.println("Decrypted Byte " + i + " = " + plain2[i]); 
+//        return;
+//      }
+//    }
+//    System.out.println("Validation Success");
+  }
+
+  public void JGFrun(int size, int nWorker) {
+
+    JGFsetsize(size, nWorker);
+    long startT=System.currentTimeMillis();
+    JGFinitialise();
+    long endT=System.currentTimeMillis();
+    JGFkernel();
+    
+    System.out.println("init="+(endT-startT));
+  }
+
+  public static void main(String argv[]) {
+    
+
+    JGFCryptBench cb = new JGFCryptBench();
+
+    int problem_size = 2;
+    int nWorker = 30;
+    if (argv.length > 0) {
+      problem_size = Integer.parseInt(argv[0]);
+    }
+
+    if (argv.length > 1) {
+      nWorker = Integer.parseInt(argv[1]);
+    }
+
+    cb.JGFrun(problem_size, nWorker);
+
+  }
+
+}