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Add impl Mul<FieldElement51x4> for FieldElement51x4.
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70199d6094
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@ -20,6 +20,7 @@ extern "C" {
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fn madd52hi(z: u64x4, x: u64x4, y: u64x4) -> u64x4;
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}
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#[derive(Copy, Clone)]
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pub struct FieldElement51x4([u64x4; 5]);
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impl FieldElement51x4 {
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@ -97,6 +98,146 @@ impl FieldElement51x4 {
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}
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}
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impl<'a, 'b> Mul<&'b FieldElement51x4> for &'a FieldElement51x4 {
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type Output = FieldElement51x4;
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fn mul(self, rhs: &'b FieldElement51x4) -> FieldElement51x4 {
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unsafe {
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// Inputs
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let x = &self.0;
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let y = &rhs.0;
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// Accumulators for lo-sourced terms
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let mut z0lo = u64x4::splat(0);
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let mut z1lo = u64x4::splat(0);
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let mut z2lo = u64x4::splat(0);
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let mut z3lo = u64x4::splat(0);
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let mut z4lo = u64x4::splat(0);
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let mut z5lo = u64x4::splat(0);
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||||
let mut z6lo = u64x4::splat(0);
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let mut z7lo = u64x4::splat(0);
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||||
let mut z8lo = u64x4::splat(0);
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// Accumulators for hi-sourced terms
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// Need to be doubled before adding
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let mut z1hi = u64x4::splat(0);
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let mut z2hi = u64x4::splat(0);
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let mut z3hi = u64x4::splat(0);
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let mut z4hi = u64x4::splat(0);
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let mut z5hi = u64x4::splat(0);
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let mut z6hi = u64x4::splat(0);
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let mut z7hi = u64x4::splat(0);
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let mut z8hi = u64x4::splat(0);
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let mut z9hi = u64x4::splat(0);
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// Wave 0
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z4lo = madd52lo(z4lo, x[4], y[0]);
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z5hi = madd52hi(z5hi, x[4], y[0]);
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z5lo = madd52lo(z5lo, x[4], y[1]);
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z6hi = madd52hi(z6hi, x[4], y[1]);
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z6lo = madd52lo(z6lo, x[4], y[2]);
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z7hi = madd52hi(z7hi, x[4], y[2]);
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||||
z7lo = madd52lo(z7lo, x[4], y[3]);
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z8hi = madd52hi(z8hi, x[4], y[3]);
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// Wave 1
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z4lo = madd52lo(z4lo, x[3], y[1]);
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z5hi = madd52hi(z5hi, x[3], y[1]);
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z5lo = madd52lo(z5lo, x[3], y[2]);
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z6hi = madd52hi(z6hi, x[3], y[2]);
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z6lo = madd52lo(z6lo, x[3], y[3]);
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z7hi = madd52hi(z7hi, x[3], y[3]);
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z7lo = madd52lo(z7lo, x[3], y[4]);
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z8hi = madd52hi(z8hi, x[3], y[4]);
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// Wave 2
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z8lo = madd52lo(z8lo, x[4], y[4]);
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z9hi = madd52hi(z9hi, x[4], y[4]);
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z4lo = madd52lo(z4lo, x[2], y[2]);
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z5hi = madd52hi(z5hi, x[2], y[2]);
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||||
z5lo = madd52lo(z5lo, x[2], y[3]);
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||||
z6hi = madd52hi(z6hi, x[2], y[3]);
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||||
z6lo = madd52lo(z6lo, x[2], y[4]);
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||||
z7hi = madd52hi(z7hi, x[2], y[4]);
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let z8 = z8lo + z8hi + z8hi;
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let z9 = z9hi + z9hi;
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// Wave 3
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z3lo = madd52lo(z3lo, x[3], y[0]);
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z4hi = madd52hi(z4hi, x[3], y[0]);
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z4lo = madd52lo(z4lo, x[1], y[3]);
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z5hi = madd52hi(z5hi, x[1], y[3]);
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||||
z5lo = madd52lo(z5lo, x[1], y[4]);
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||||
z6hi = madd52hi(z6hi, x[1], y[4]);
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||||
z2lo = madd52lo(z2lo, x[2], y[0]);
|
||||
z3hi = madd52hi(z3hi, x[2], y[0]);
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let z6 = z6lo + z6hi + z6hi;
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let z7 = z7lo + z7hi + z7hi;
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// Wave 4
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z3lo = madd52lo(z3lo, x[2], y[1]);
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z4hi = madd52hi(z4hi, x[2], y[1]);
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z4lo = madd52lo(z4lo, x[0], y[4]);
|
||||
z5hi = madd52hi(z5hi, x[0], y[4]);
|
||||
z1lo = madd52lo(z1lo, x[1], y[0]);
|
||||
z2hi = madd52hi(z2hi, x[1], y[0]);
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||||
z2lo = madd52lo(z2lo, x[1], y[1]);
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||||
z3hi = madd52hi(z3hi, x[1], y[1]);
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let z5 = z5lo + z5hi + z5hi;
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// Wave 5
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z3lo = madd52lo(z3lo, x[1], y[2]);
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z4hi = madd52hi(z4hi, x[1], y[2]);
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z0lo = madd52lo(z0lo, x[0], y[0]);
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z1hi = madd52hi(z1hi, x[0], y[0]);
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z1lo = madd52lo(z1lo, x[0], y[1]);
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z2lo = madd52lo(z2lo, x[0], y[2]);
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||||
z2hi = madd52hi(z2hi, x[0], y[1]);
|
||||
z3hi = madd52hi(z3hi, x[0], y[2]);
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let r19 = u64x4::splat(19);
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let r38 = u64x4::splat(38);
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let r1938 = u64x4::splat(19 * 38);
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let mut z919hi = u64x4::splat(0);
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// Wave 6
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z3lo = madd52lo(z3lo, x[0], y[3]);
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||||
z919hi = madd52hi(z919hi, r19, z9);
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||||
z0lo = madd52lo(z0lo, r19, z5);
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z4lo = madd52lo(z4lo, r19, z9);
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||||
z1lo = madd52lo(z1lo, r19, z6);
|
||||
z2lo = madd52lo(z2lo, r19, z7);
|
||||
z1hi = madd52hi(z1hi, r19, z5);
|
||||
z4hi = madd52hi(z4hi, x[0], y[3]);
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// Wave 7
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z3lo = madd52lo(z3lo, r19, z8);
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z2hi = madd52hi(z2hi, r19, z6);
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||||
z0lo = madd52lo(z0lo, r38, z919hi);
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||||
z4lo = madd52lo(z4lo, r38, z8 >> 52);
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||||
z1lo = madd52lo(z1lo, r38, z5 >> 52);
|
||||
z2lo = madd52lo(z2lo, r38, z6 >> 52);
|
||||
z3hi = madd52hi(z3hi, r19, z7);
|
||||
z4hi = madd52hi(z4hi, r19, z8);
|
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||||
// Wave 8
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||||
z3lo = madd52lo(z3lo, r38, z7 >> 52);
|
||||
z0lo = madd52lo(z0lo, r1938, z9 >> 52);
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||||
FieldElement51x4([
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z0lo,
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||||
z1lo + z1hi + z1hi,
|
||||
z2lo + z2hi + z2hi,
|
||||
z3lo + z3hi + z3hi,
|
||||
z4lo + z4hi + z4hi,
|
||||
])
|
||||
.reduce()
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}
|
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}
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}
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#[cfg(test)]
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mod test {
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use super::*;
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@ -146,4 +287,47 @@ mod test {
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}
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}
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#[test]
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fn mul_matches_serial() {
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// Invert a small field element to get a big one
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let a = FieldElement51([2438, 24, 243, 0, 0]).invert();
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let b = FieldElement51([98098, 87987897, 0, 1, 0]).invert();
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let c = &a * &b;
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let ax4 = FieldElement51x4::new(&a, &a, &a, &a);
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let bx4 = FieldElement51x4::new(&b, &b, &b, &b);
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let cx4 = &ax4 * &bx4;
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let splits = cx4.split();
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for i in 0..4 {
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assert_eq!(c, splits[i]);
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}
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}
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#[test]
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fn iterated_mul_matches_serial() {
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// Invert a small field element to get a big one
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||||
let a = FieldElement51([2438, 24, 243, 0, 0]).invert();
|
||||
let b = FieldElement51([98098, 87987897, 0, 1, 0]).invert();
|
||||
let mut c = &a * &b;
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||||
for i in 0..1024 {
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||||
c = &a * &c;
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||||
c = &b * &c;
|
||||
}
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||||
let ax4 = FieldElement51x4::new(&a, &a, &a, &a);
|
||||
let bx4 = FieldElement51x4::new(&b, &b, &b, &b);
|
||||
let mut cx4 = &ax4 * &bx4;
|
||||
for i in 0..1024 {
|
||||
cx4 = &ax4 * &cx4;
|
||||
cx4 = &bx4 * &cx4;
|
||||
}
|
||||
|
||||
let splits = cx4.split();
|
||||
|
||||
for i in 0..4 {
|
||||
assert_eq!(c, splits[i]);
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
}
|
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