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//**********************************************************************
// Galois field arithmetic
//----------------------------------------------------------------------
// $Id: GFArith.bsv
//
 
import GFTypes::*;
import Vector::*;
 
`include "GFInv.bsv"
 
// -----------------------------------------------------------
//(* noinline *)
function Byte gf_mult(Byte left, Byte right);
 
   Bit#(15) first  = 15'b0;
   Bit#(15) result = 15'b0;
 
   // this function bring back higher degree values back to the field
   function Bit#(15) getNewResult(Integer shift, Bit#(15) res);
      Bit#(15) shiftPoly = zeroExtend(primitive_poly) << shift;
      Bit#(15) newRes    = res ^ ((res[8+shift] == 1'b1) ? shiftPoly : 0);
      return newRes;
   endfunction
 
  for (Integer i = 0; i < 8; i = i + 1)
     for (Integer j = 0; j < 8 ; j = j + 1)
        begin
           if (first[i+j] == 0) // initialize result[i+j]
              result[i+j] = (left[i] & right[j]);
           else                 // accumulate
              result[i+j] = result[i+j] ^ (left[i] & right[j]);
           first[i+j] = 1; // only initialize each signal once
        end
 
  Vector#(7,Integer) shftAmntV = genVector;
  Bit#(15) finalResult = foldr(getNewResult,result,shftAmntV);
 
  return finalResult[7:0];
 
endfunction
 
(* noinline *)
function Byte gf_mult_inst(Byte x, Byte y);
   return gf_mult(x,y);
endfunction
 
// -----------------------------------------------------------
function Byte gf_add(Byte left, Byte right);
   return (left ^ right);
endfunction
 
(* noinline *)
function Byte gf_add_inst(Byte x, Byte y);
   return gf_add(x,y);
endfunction
 
 
// -----------------------------------------------------------
//(* noinline *)
function Byte alpha_n(Byte n);
        return times_alpha_n(1,n);
endfunction
 
// -----------------------------------------------------------
//(* noinline *)
function Byte times_alpha_n(Byte a, Byte n);
//    Byte multVal = 1 << n;
//    return gf_mult(primitive_poly,a,multVal);
 
   Byte b=a;
   for (Byte i = 0; i < n; i = i + 1)
      b=times_alpha(b);
   return b;
endfunction
 
// -----------------------------------------------------------
//(* noinline *)
function Byte times_alpha(Byte a);
//   return gf_mult(primitive_poly, a, 2);
 
   return (a<<1)^({a[7],a[7],a[7],a[7],a[7],a[7],a[7],a[7]} & primitive_poly);
endfunction
 
// -----------------------------------------------------------
/*
function Byte gf_inv (Byte a);
 
   case (a) matches
 
        1 : return         1;
        2 : return       142;
        3 : return       244;
        4 : return        71;
        5 : return       167;
        6 : return       122;
        7 : return       186;
        8 : return       173;
        9 : return       157;
       10 : return       221;
       11 : return       152;
       12 : return        61;
       13 : return       170;
       14 : return        93;
       15 : return       150;
       16 : return       216;
       17 : return       114;
       18 : return       192;
       19 : return        88;
       20 : return       224;
       21 : return        62;
       22 : return        76;
       23 : return       102;
       24 : return       144;
       25 : return       222;
       26 : return        85;
       27 : return       128;
       28 : return       160;
       29 : return       131;
       30 : return        75;
       31 : return        42;
       32 : return       108;
       33 : return       237;
       34 : return        57;
       35 : return        81;
       36 : return        96;
       37 : return        86;
       38 : return        44;
       39 : return       138;
       40 : return       112;
       41 : return       208;
       42 : return        31;
       43 : return        74;
       44 : return        38;
       45 : return       139;
       46 : return        51;
       47 : return       110;
       48 : return        72;
       49 : return       137;
       50 : return       111;
       51 : return        46;
       52 : return       164;
       53 : return       195;
       54 : return        64;
       55 : return        94;
       56 : return        80;
       57 : return        34;
       58 : return       207;
       59 : return       169;
       60 : return       171;
       61 : return        12;
       62 : return        21;
       63 : return       225;
       64 : return        54;
       65 : return        95;
       66 : return       248;
       67 : return       213;
       68 : return       146;
       69 : return        78;
       70 : return       166;
       71 : return         4;
       72 : return        48;
       73 : return       136;
       74 : return        43;
       75 : return        30;
       76 : return        22;
       77 : return       103;
       78 : return        69;
       79 : return       147;
       80 : return        56;
       81 : return        35;
       82 : return       104;
       83 : return       140;
       84 : return       129;
       85 : return        26;
       86 : return        37;
       87 : return        97;
       88 : return        19;
       89 : return       193;
       90 : return       203;
       91 : return        99;
       92 : return       151;
       93 : return        14;
       94 : return        55;
       95 : return        65;
       96 : return        36;
       97 : return        87;
       98 : return       202;
       99 : return        91;
      100 : return       185;
      101 : return       196;
      102 : return        23;
      103 : return        77;
      104 : return        82;
      105 : return       141;
      106 : return       239;
      107 : return       179;
      108 : return        32;
      109 : return       236;
      110 : return        47;
      111 : return        50;
      112 : return        40;
      113 : return       209;
      114 : return        17;
      115 : return       217;
      116 : return       233;
      117 : return       251;
      118 : return       218;
      119 : return       121;
      120 : return       219;
      121 : return       119;
      122 : return         6;
      123 : return       187;
      124 : return       132;
      125 : return       205;
      126 : return       254;
      127 : return       252;
      128 : return        27;
      129 : return        84;
      130 : return       161;
      131 : return        29;
      132 : return       124;
      133 : return       204;
      134 : return       228;
      135 : return       176;
      136 : return        73;
      137 : return        49;
      138 : return        39;
      139 : return        45;
      140 : return        83;
      141 : return       105;
      142 : return         2;
      143 : return       245;
      144 : return        24;
      145 : return       223;
      146 : return        68;
      147 : return        79;
      148 : return       155;
      149 : return       188;
      150 : return        15;
      151 : return        92;
      152 : return        11;
      153 : return       220;
      154 : return       189;
      155 : return       148;
      156 : return       172;
      157 : return         9;
      158 : return       199;
      159 : return       162;
      160 : return        28;
      161 : return       130;
      162 : return       159;
      163 : return       198;
      164 : return        52;
      165 : return       194;
      166 : return        70;
      167 : return         5;
      168 : return       206;
      169 : return        59;
      170 : return        13;
      171 : return        60;
      172 : return       156;
      173 : return         8;
      174 : return       190;
      175 : return       183;
      176 : return       135;
      177 : return       229;
      178 : return       238;
      179 : return       107;
      180 : return       235;
      181 : return       242;
      182 : return       191;
      183 : return       175;
      184 : return       197;
      185 : return       100;
      186 : return         7;
      187 : return       123;
      188 : return       149;
      189 : return       154;
      190 : return       174;
      191 : return       182;
      192 : return        18;
      193 : return        89;
      194 : return       165;
      195 : return        53;
      196 : return       101;
      197 : return       184;
      198 : return       163;
      199 : return       158;
      200 : return       210;
      201 : return       247;
      202 : return        98;
      203 : return        90;
      204 : return       133;
      205 : return       125;
      206 : return       168;
      207 : return        58;
      208 : return        41;
      209 : return       113;
      210 : return       200;
      211 : return       246;
      212 : return       249;
      213 : return        67;
      214 : return       215;
      215 : return       214;
      216 : return        16;
      217 : return       115;
      218 : return       118;
      219 : return       120;
      220 : return       153;
      221 : return        10;
      222 : return        25;
      223 : return       145;
      224 : return        20;
      225 : return        63;
      226 : return       230;
      227 : return       240;
      228 : return       134;
      229 : return       177;
      230 : return       226;
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      255 : return       253;
   endcase
endfunction
*/

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2			`// The MIT License`
3			`//`
4			`// Copyright (c) 2010 Abhinav Agarwal, Alfred Man Cheuk Ng`
5			`// Contact: abhiag@gmail.com`
6			`//`
7			`// Permission is hereby granted, free of charge, to any person`
8			`// obtaining a copy of this software and associated documentation`
9			`// files (the "Software"), to deal in the Software without`
10			`// restriction, including without limitation the rights to use,`
11			`// copy, modify, merge, publish, distribute, sublicense, and/or sell`
12			`// copies of the Software, and to permit persons to whom the`
13			`// Software is furnished to do so, subject to the following conditions:`
14			`//`
15			`// The above copyright notice and this permission notice shall be`
16			`// included in all copies or substantial portions of the Software.`
17			`//`
18			`// THE SOFTWARE IS PROVIDED "AS IS", WITHOUT WARRANTY OF ANY KIND,`
19			`// EXPRESS OR IMPLIED, INCLUDING BUT NOT LIMITED TO THE WARRANTIES`
20			`// OF MERCHANTABILITY, FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE AND`
21			`// NONINFRINGEMENT. IN NO EVENT SHALL THE AUTHORS OR COPYRIGHT`
22			`// HOLDERS BE LIABLE FOR ANY CLAIM, DAMAGES OR OTHER LIABILITY,`
23			`// WHETHER IN AN ACTION OF CONTRACT, TORT OR OTHERWISE, ARISING`
24			`// FROM, OUT OF OR IN CONNECTION WITH THE SOFTWARE OR THE USE OR`
25			`// OTHER DEALINGS IN THE SOFTWARE.`
26			`//----------------------------------------------------------------------//`
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28			`//**********************************************************************`
29			`// Galois field arithmetic`
30			`//----------------------------------------------------------------------`
31			`// $Id: GFArith.bsv`
32			`//`
33
34			`import GFTypes::*;`
35			`import Vector::*;`
36
37			`include "GFInv.bsv"
38
39			`// -----------------------------------------------------------`
40			`//(* noinline *)`
41			`function Byte gf_mult(Byte left, Byte right);`
42
43			`Bit#(15) first = 15'b0;`
44			`Bit#(15) result = 15'b0;`
45
46			`// this function bring back higher degree values back to the field`
47			`function Bit#(15) getNewResult(Integer shift, Bit#(15) res);`
48			`Bit#(15) shiftPoly = zeroExtend(primitive_poly) << shift;`
49			`Bit#(15) newRes = res ^ ((res[8+shift] == 1'b1) ? shiftPoly : 0);`
50			`return newRes;`
51			`endfunction`
52
53			`for (Integer i = 0; i < 8; i = i + 1)`
54			`for (Integer j = 0; j < 8 ; j = j + 1)`
55			`begin`
56			`if (first[i+j] == 0) // initialize result[i+j]`
57			`result[i+j] = (left[i] & right[j]);`
58			`else // accumulate`
59			`result[i+j] = result[i+j] ^ (left[i] & right[j]);`
60			`first[i+j] = 1; // only initialize each signal once`
61			`end`
62
63			`Vector#(7,Integer) shftAmntV = genVector;`
64			`Bit#(15) finalResult = foldr(getNewResult,result,shftAmntV);`
65
66			`return finalResult[7:0];`
67
68			`endfunction`
69
70			`(* noinline *)`
71			`function Byte gf_mult_inst(Byte x, Byte y);`
72			`return gf_mult(x,y);`
73			`endfunction`
74
75			`// -----------------------------------------------------------`
76			`function Byte gf_add(Byte left, Byte right);`
77			`return (left ^ right);`
78			`endfunction`
79
80			`(* noinline *)`
81			`function Byte gf_add_inst(Byte x, Byte y);`
82			`return gf_add(x,y);`
83			`endfunction`
84
85
86			`// -----------------------------------------------------------`
87			`//(* noinline *)`
88			`function Byte alpha_n(Byte n);`
89			`return times_alpha_n(1,n);`
90			`endfunction`
91
92			`// -----------------------------------------------------------`
93			`//(* noinline *)`
94			`function Byte times_alpha_n(Byte a, Byte n);`
95			`// Byte multVal = 1 << n;`
96			`// return gf_mult(primitive_poly,a,multVal);`
97
98			`Byte b=a;`
99			`for (Byte i = 0; i < n; i = i + 1)`
100			`b=times_alpha(b);`
101			`return b;`
102			`endfunction`
103
104			`// -----------------------------------------------------------`
105			`//(* noinline *)`
106			`function Byte times_alpha(Byte a);`
107			`// return gf_mult(primitive_poly, a, 2);`
108
109			`return (a<<1)^({a[7],a[7],a[7],a[7],a[7],a[7],a[7],a[7]} & primitive_poly);`
110			`endfunction`
111
112			`// -----------------------------------------------------------`
113			`/*`
114			`function Byte gf_inv (Byte a);`
115
116			`case (a) matches`
117
118			`1 : return 1;`
119			`2 : return 142;`
120			`3 : return 244;`
121			`4 : return 71;`
122			`5 : return 167;`
123			`6 : return 122;`
124			`7 : return 186;`
125			`8 : return 173;`
126			`9 : return 157;`
127			`10 : return 221;`
128			`11 : return 152;`
129			`12 : return 61;`
130			`13 : return 170;`
131			`14 : return 93;`
132			`15 : return 150;`
133			`16 : return 216;`
134			`17 : return 114;`
135			`18 : return 192;`
136			`19 : return 88;`
137			`20 : return 224;`
138			`21 : return 62;`
139			`22 : return 76;`
140			`23 : return 102;`
141			`24 : return 144;`
142			`25 : return 222;`
143			`26 : return 85;`
144			`27 : return 128;`
145			`28 : return 160;`
146			`29 : return 131;`
147			`30 : return 75;`
148			`31 : return 42;`
149			`32 : return 108;`
150			`33 : return 237;`
151			`34 : return 57;`
152			`35 : return 81;`
153			`36 : return 96;`
154			`37 : return 86;`
155			`38 : return 44;`
156			`39 : return 138;`
157			`40 : return 112;`
158			`41 : return 208;`
159			`42 : return 31;`
160			`43 : return 74;`
161			`44 : return 38;`
162			`45 : return 139;`
163			`46 : return 51;`
164			`47 : return 110;`
165			`48 : return 72;`
166			`49 : return 137;`
167			`50 : return 111;`
168			`51 : return 46;`
169			`52 : return 164;`
170			`53 : return 195;`
171			`54 : return 64;`
172			`55 : return 94;`
173			`56 : return 80;`
174			`57 : return 34;`
175			`58 : return 207;`
176			`59 : return 169;`
177			`60 : return 171;`
178			`61 : return 12;`
179			`62 : return 21;`
180			`63 : return 225;`
181			`64 : return 54;`
182			`65 : return 95;`
183			`66 : return 248;`
184			`67 : return 213;`
185			`68 : return 146;`
186			`69 : return 78;`
187			`70 : return 166;`
188			`71 : return 4;`
189			`72 : return 48;`
190			`73 : return 136;`
191			`74 : return 43;`
192			`75 : return 30;`
193			`76 : return 22;`
194			`77 : return 103;`
195			`78 : return 69;`
196			`79 : return 147;`
197			`80 : return 56;`
198			`81 : return 35;`
199			`82 : return 104;`
200			`83 : return 140;`
201			`84 : return 129;`
202			`85 : return 26;`
203			`86 : return 37;`
204			`87 : return 97;`
205			`88 : return 19;`
206			`89 : return 193;`
207			`90 : return 203;`
208			`91 : return 99;`
209			`92 : return 151;`
210			`93 : return 14;`
211			`94 : return 55;`
212			`95 : return 65;`
213			`96 : return 36;`
214			`97 : return 87;`
215			`98 : return 202;`
216			`99 : return 91;`
217			`100 : return 185;`
218			`101 : return 196;`
219			`102 : return 23;`
220			`103 : return 77;`
221			`104 : return 82;`
222			`105 : return 141;`
223			`106 : return 239;`
224			`107 : return 179;`
225			`108 : return 32;`
226			`109 : return 236;`
227			`110 : return 47;`
228			`111 : return 50;`
229			`112 : return 40;`
230			`113 : return 209;`
231			`114 : return 17;`
232			`115 : return 217;`
233			`116 : return 233;`
234			`117 : return 251;`
235			`118 : return 218;`
236			`119 : return 121;`
237			`120 : return 219;`
238			`121 : return 119;`
239			`122 : return 6;`
240			`123 : return 187;`
241			`124 : return 132;`
242			`125 : return 205;`
243			`126 : return 254;`
244			`127 : return 252;`
245			`128 : return 27;`
246			`129 : return 84;`
247			`130 : return 161;`
248			`131 : return 29;`
249			`132 : return 124;`
250			`133 : return 204;`
251			`134 : return 228;`
252			`135 : return 176;`
253			`136 : return 73;`
254			`137 : return 49;`
255			`138 : return 39;`
256			`139 : return 45;`
257			`140 : return 83;`
258			`141 : return 105;`
259			`142 : return 2;`
260			`143 : return 245;`
261			`144 : return 24;`
262			`145 : return 223;`
263			`146 : return 68;`
264			`147 : return 79;`
265			`148 : return 155;`
266			`149 : return 188;`
267			`150 : return 15;`
268			`151 : return 92;`
269			`152 : return 11;`
270			`153 : return 220;`
271			`154 : return 189;`
272			`155 : return 148;`
273			`156 : return 172;`
274			`157 : return 9;`
275			`158 : return 199;`
276			`159 : return 162;`
277			`160 : return 28;`
278			`161 : return 130;`
279			`162 : return 159;`
280			`163 : return 198;`
281			`164 : return 52;`
282			`165 : return 194;`
283			`166 : return 70;`
284			`167 : return 5;`
285			`168 : return 206;`
286			`169 : return 59;`
287			`170 : return 13;`
288			`171 : return 60;`
289			`172 : return 156;`
290			`173 : return 8;`
291			`174 : return 190;`
292			`175 : return 183;`
293			`176 : return 135;`
294			`177 : return 229;`
295			`178 : return 238;`
296			`179 : return 107;`
297			`180 : return 235;`
298			`181 : return 242;`
299			`182 : return 191;`
300			`183 : return 175;`
301			`184 : return 197;`
302			`185 : return 100;`
303			`186 : return 7;`
304			`187 : return 123;`
305			`188 : return 149;`
306			`189 : return 154;`
307			`190 : return 174;`
308			`191 : return 182;`
309			`192 : return 18;`
310			`193 : return 89;`
311			`194 : return 165;`
312			`195 : return 53;`
313			`196 : return 101;`
314			`197 : return 184;`
315			`198 : return 163;`
316			`199 : return 158;`
317			`200 : return 210;`
318			`201 : return 247;`
319			`202 : return 98;`
320			`203 : return 90;`
321			`204 : return 133;`
322			`205 : return 125;`
323			`206 : return 168;`
324			`207 : return 58;`
325			`208 : return 41;`
326			`209 : return 113;`
327			`210 : return 200;`
328			`211 : return 246;`
329			`212 : return 249;`
330			`213 : return 67;`
331			`214 : return 215;`
332			`215 : return 214;`
333			`216 : return 16;`
334			`217 : return 115;`
335			`218 : return 118;`
336			`219 : return 120;`
337			`220 : return 153;`
338			`221 : return 10;`
339			`222 : return 25;`
340			`223 : return 145;`
341			`224 : return 20;`
342			`225 : return 63;`
343			`226 : return 230;`
344			`227 : return 240;`
345			`228 : return 134;`
346			`229 : return 177;`
347			`230 : return 226;`
348			`231 : return 241;`
349			`232 : return 250;`
350			`233 : return 116;`
351			`234 : return 243;`
352			`235 : return 180;`
353			`236 : return 109;`
354			`237 : return 33;`
355			`238 : return 178;`
356			`239 : return 106;`
357			`240 : return 227;`
358			`241 : return 231;`
359			`242 : return 181;`
360			`243 : return 234;`
361			`244 : return 3;`
362			`245 : return 143;`
363			`246 : return 211;`
364			`247 : return 201;`
365			`248 : return 66;`
366			`249 : return 212;`
367			`250 : return 232;`
368			`251 : return 117;`
369			`252 : return 127;`
370			`253 : return 255;`
371			`254 : return 126;`
372			`255 : return 253;`
373			`endcase`
374			`endfunction`
375			`*/`