Ускорение SHA256 в Haskell - программирование

Я написал следующий код для вычисления sha256 в Haskell. Я нахожу код элегантным, но под GHC он тратит очень много времени на shaStep, и, если я правильно читаю данные профилирования, огромное количество времени занимает выделение памяти. Учитывая, что должно быть возможно вычислить sha256 с по существу отсутствием выделения памяти, я ищу советы о том, как узнать, что делает выделение, и раздавить его.

Мой код:

{-# OPTIONS_GHC -funbox-strict-fields #-}
module SHA256 (sha256, sha256Ascii, Hash8) where

import Data.Word
import Data.Bits
import Data.List
import Control.Monad (ap)

ch x y z = (x .&. y) `xor` (complement x .&. z)
maj x y z = (x .&. y) `xor` (x .&. z) `xor` (y .&. z)

bigSigma0 x = rotateR x 2 `xor` rotateR x 13 `xor` rotateR x 22
bigSigma1 x = rotateR x 6 `xor` rotateR x 11 `xor` rotateR x 25
smallSigma0 x = rotateR x 7 `xor` rotateR x 18 `xor` shiftR x 3
smallSigma1 x = rotateR x 17 `xor` rotateR x 19 `xor` shiftR x 10
ks = [0x428a2f98, 0x71374491, 0xb5c0fbcf, 0xe9b5dba5, 0x3956c25b, 0x59f111f1, 0x923f82a4, 0xab1c5ed5
     ,0xd807aa98, 0x12835b01, 0x243185be, 0x550c7dc3, 0x72be5d74, 0x80deb1fe, 0x9bdc06a7, 0xc19bf174
     ,0xe49b69c1, 0xefbe4786, 0x0fc19dc6, 0x240ca1cc, 0x2de92c6f, 0x4a7484aa, 0x5cb0a9dc, 0x76f988da
     ,0x983e5152, 0xa831c66d, 0xb00327c8, 0xbf597fc7, 0xc6e00bf3, 0xd5a79147, 0x06ca6351, 0x14292967
     ,0x27b70a85, 0x2e1b2138, 0x4d2c6dfc, 0x53380d13, 0x650a7354, 0x766a0abb, 0x81c2c92e, 0x92722c85
     ,0xa2bfe8a1, 0xa81a664b, 0xc24b8b70, 0xc76c51a3, 0xd192e819, 0xd6990624, 0xf40e3585, 0x106aa070
     ,0x19a4c116, 0x1e376c08, 0x2748774c, 0x34b0bcb5, 0x391c0cb3, 0x4ed8aa4a, 0x5b9cca4f, 0x682e6ff3
     ,0x748f82ee, 0x78a5636f, 0x84c87814, 0x8cc70208, 0x90befffa, 0xa4506ceb, 0xbef9a3f7, 0xc67178f2]

blockSize = 16

padding :: Int -> [Word8] -> [[Word32]]
padding blockSize x = unfoldr block $ paddingHelper x 0 (0::Int) (0::Integer)
 where
  block [] = Nothing
  block x = Just $ splitAt blockSize x
  paddingHelper x o on n | on == (bitSize o) = o:paddingHelper x 0 0 n
  paddingHelper (x:xs) o on n | on < (bitSize o) =
    paddingHelper xs ((shiftL o bs) .|. (fromIntegral x)) (on+bs) $! (n+fromIntegral bs)
   where
    bs = bitSize x
  paddingHelper [] o on n = (shiftL (shiftL o 1 .|. 1) (bso-on-1)):
                                (zeros ((-(fromIntegral n-on+3*bso)) `mod` (blockSize*bso)))
                                [fromIntegral (shiftR n bso), fromIntegral n]
       where
        bso = bitSize o
        zeros 0 = id
        zeros n | 0 < n = let z=0 in (z:) . (zeros (n-bitSize z))

data Hash8 = Hash8 {-# UNPACK #-} !Word32
                   {-# UNPACK #-} !Word32
                   {-# UNPACK #-} !Word32
                   {-# UNPACK #-} !Word32
                   {-# UNPACK #-} !Word32
                   {-# UNPACK #-} !Word32
                   {-# UNPACK #-} !Word32
                   {-# UNPACK #-} !Word32  deriving (Eq, Ord, Show)

shaStep :: Hash8 -> [Word32] -> Hash8
shaStep h m = foldl' (flip id) h (zipWith mkStep3 ks ws) `plus` h
 where
  ws = m++zipWith4 smallSigma (drop (blockSize-2) ws) (drop (blockSize-7) ws)
                              (drop (blockSize-15) ws) (drop (blockSize-16) ws)
   where
    smallSigma a b c d = smallSigma1 a + b + smallSigma0 c + d
  mkStep3 k w (Hash8 a b c d e f g h) = Hash8 (t1+t2) a b c (d+t1) e f g
   where
    t1 = h + bigSigma1 e + ch e f g + k + w
    t2 = bigSigma0 a + maj a b c
  (Hash8 x0 x1 x2 x3 x4 x5 x6 x7) `plus` (Hash8 y0 y1 y2 y3 y4 y5 y6 y7) =
    Hash8 (x0+y0) (x1+y1) (x2+y2) (x3+y3) (x4+y4) (x5+y5) (x6+y6) (x7+y7)

sha :: Hash8 -> [Word8] -> Hash8
sha h0 x = foldl' shaStep h0 $ padding blockSize x

sha256 :: [Word8] -> Hash8
sha256 = sha $
  Hash8 0x6a09e667 0xbb67ae85 0x3c6ef372 0xa54ff53a 0x510e527f 0x9b05688c 0x1f83d9ab 0x5be0cd19

sha256Ascii :: String -> Hash8
sha256Ascii = sha256 . map (fromIntegral . fromEnum)

Изменить: я только заметил, что добавление специализированных подписей типа к ch, maj и большой и маленькой сигмам оказывает огромное влияние на мои профилирующие результаты (хотя и не влияет на непрофилированную программу вообще). Таким образом, казалось бы, моя программа не тратит почти столько времени на shaStep, как мне изначально предполагалось.

Ответ 1