; LLVM IR from BrunoLevy/learn-fpga :: FemtoRV/TUTORIALS/FROM_BLINKER_TO_RISCV/FIRMWARE/COREMARK (core_matrix)

; Unoptimized IR (clang -disable-llvm-passes):
target datalayout = "e-m:e-p270:32:32-p271:32:32-p272:64:64-i64:64-i128:128-f80:128-n8:16:32:64-S128"
target triple = "x86_64-unknown-linux-gnu"

; Function Attrs: nocallback nofree nosync nounwind willreturn memory(argmem: readwrite)
declare void @llvm.lifetime.start.p0(i64 immarg, ptr nocapture) #0

; Function Attrs: nocallback nofree nosync nounwind willreturn memory(argmem: readwrite)
declare void @llvm.lifetime.end.p0(i64 immarg, ptr nocapture) #0

; Function Attrs: nounwind uwtable
define dso_local void @matrix_mul_matrix_bitextract(i32 noundef %0, ptr noundef %1, ptr noundef %2, ptr noundef %3) #1 {
  %5 = alloca i32, align 4
  %6 = alloca ptr, align 8
  %7 = alloca ptr, align 8
  %8 = alloca ptr, align 8
  %9 = alloca i32, align 4
  %10 = alloca i32, align 4
  %11 = alloca i32, align 4
  %12 = alloca i32, align 4
  store i32 %0, ptr %5, align 4, !tbaa !5
  store ptr %1, ptr %6, align 8, !tbaa !9
  store ptr %2, ptr %7, align 8, !tbaa !9
  store ptr %3, ptr %8, align 8, !tbaa !9
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %9) #2
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %10) #2
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %11) #2
  store i32 0, ptr %9, align 4, !tbaa !5
  br label %13

13:                                               ; preds = %82, %4
  %14 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !5
  %15 = load i32, ptr %5, align 4, !tbaa !5
  %16 = icmp ult i32 %14, %15
  br i1 %16, label %17, label %85

17:                                               ; preds = %13
  store i32 0, ptr %10, align 4, !tbaa !5
  br label %18

18:                                               ; preds = %78, %17
  %19 = load i32, ptr %10, align 4, !tbaa !5
  %20 = load i32, ptr %5, align 4, !tbaa !5
  %21 = icmp ult i32 %19, %20
  br i1 %21, label %22, label %81

22:                                               ; preds = %18
  %23 = load ptr, ptr %6, align 8, !tbaa !9
  %24 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !5
  %25 = load i32, ptr %5, align 4, !tbaa !5
  %26 = mul i32 %24, %25
  %27 = load i32, ptr %10, align 4, !tbaa !5
  %28 = add i32 %26, %27
  %29 = zext i32 %28 to i64
  %30 = getelementptr inbounds i32, ptr %23, i64 %29
  store i32 0, ptr %30, align 4, !tbaa !5
  store i32 0, ptr %11, align 4, !tbaa !5
  br label %31

31:                                               ; preds = %74, %22
  %32 = load i32, ptr %11, align 4, !tbaa !5
  %33 = load i32, ptr %5, align 4, !tbaa !5
  %34 = icmp ult i32 %32, %33
  br i1 %34, label %35, label %77

35:                                               ; preds = %31
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %12) #2
  %36 = load ptr, ptr %7, align 8, !tbaa !9
  %37 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !5
  %38 = load i32, ptr %5, align 4, !tbaa !5
  %39 = mul i32 %37, %38
  %40 = load i32, ptr %11, align 4, !tbaa !5
  %41 = add i32 %39, %40
  %42 = zext i32 %41 to i64
  %43 = getelementptr inbounds i16, ptr %36, i64 %42
  %44 = load i16, ptr %43, align 2, !tbaa !11
  %45 = sext i16 %44 to i32
  %46 = load ptr, ptr %8, align 8, !tbaa !9
  %47 = load i32, ptr %11, align 4, !tbaa !5
  %48 = load i32, ptr %5, align 4, !tbaa !5
  %49 = mul i32 %47, %48
  %50 = load i32, ptr %10, align 4, !tbaa !5
  %51 = add i32 %49, %50
  %52 = zext i32 %51 to i64
  %53 = getelementptr inbounds i16, ptr %46, i64 %52
  %54 = load i16, ptr %53, align 2, !tbaa !11
  %55 = sext i16 %54 to i32
  %56 = mul nsw i32 %45, %55
  store i32 %56, ptr %12, align 4, !tbaa !5
  %57 = load i32, ptr %12, align 4, !tbaa !5
  %58 = ashr i32 %57, 2
  %59 = and i32 %58, 15
  %60 = load i32, ptr %12, align 4, !tbaa !5
  %61 = ashr i32 %60, 5
  %62 = and i32 %61, 127
  %63 = mul i32 %59, %62
  %64 = load ptr, ptr %6, align 8, !tbaa !9
  %65 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !5
  %66 = load i32, ptr %5, align 4, !tbaa !5
  %67 = mul i32 %65, %66
  %68 = load i32, ptr %10, align 4, !tbaa !5
  %69 = add i32 %67, %68
  %70 = zext i32 %69 to i64
  %71 = getelementptr inbounds i32, ptr %64, i64 %70
  %72 = load i32, ptr %71, align 4, !tbaa !5
  %73 = add i32 %72, %63
  store i32 %73, ptr %71, align 4, !tbaa !5
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %12) #2
  br label %74

74:                                               ; preds = %35
  %75 = load i32, ptr %11, align 4, !tbaa !5
  %76 = add i32 %75, 1
  store i32 %76, ptr %11, align 4, !tbaa !5
  br label %31, !llvm.loop !13

77:                                               ; preds = %31
  br label %78

78:                                               ; preds = %77
  %79 = load i32, ptr %10, align 4, !tbaa !5
  %80 = add i32 %79, 1
  store i32 %80, ptr %10, align 4, !tbaa !5
  br label %18, !llvm.loop !15

81:                                               ; preds = %18
  br label %82

82:                                               ; preds = %81
  %83 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !5
  %84 = add i32 %83, 1
  store i32 %84, ptr %9, align 4, !tbaa !5
  br label %13, !llvm.loop !16

85:                                               ; preds = %13
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %11) #2
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %10) #2
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %9) #2
  ret void
}

attributes #0 = { nocallback nofree nosync nounwind willreturn memory(argmem: readwrite) }
attributes #1 = { nounwind uwtable "min-legal-vector-width"="0" "no-trapping-math"="true" "stack-protector-buffer-size"="8" "target-cpu"="x86-64" "target-features"="+cmov,+cx8,+fxsr,+mmx,+sse,+sse2,+x87" "tune-cpu"="generic" }
attributes #2 = { nounwind }

!llvm.module.flags = !{!0, !1, !2, !3}
!llvm.ident = !{!4}

!0 = !{i32 1, !"wchar_size", i32 4}
!1 = !{i32 8, !"PIC Level", i32 2}
!2 = !{i32 7, !"PIE Level", i32 2}
!3 = !{i32 7, !"uwtable", i32 2}
!4 = !{!"clang version 19.1.0 (git@github.com:llvm/llvm-project.git a4bf6cd7cfb1a1421ba92bca9d017b49936c55e4)"}
!5 = !{!6, !6, i64 0}
!6 = !{!"int", !7, i64 0}
!7 = !{!"omnipotent char", !8, i64 0}
!8 = !{!"Simple C/C++ TBAA"}
!9 = !{!10, !10, i64 0}
!10 = !{!"any pointer", !7, i64 0}
!11 = !{!12, !12, i64 0}
!12 = !{!"short", !7, i64 0}
!13 = distinct !{!13, !14}
!14 = !{!"llvm.loop.mustprogress"}
!15 = distinct !{!15, !14}
!16 = distinct !{!16, !14}


; Optimized IR (opt -passes='default<O3>'):
target datalayout = "e-m:e-p270:32:32-p271:32:32-p272:64:64-i64:64-i128:128-f80:128-n8:16:32:64-S128"
target triple = "x86_64-unknown-linux-gnu"

; Function Attrs: nofree norecurse nosync nounwind memory(argmem: readwrite) uwtable
define dso_local void @matrix_mul_matrix_bitextract(i32 noundef %0, ptr nocapture noundef writeonly %1, ptr nocapture noundef readonly %2, ptr nocapture noundef readonly %3) local_unnamed_addr #0 {
  %.not = icmp eq i32 %0, 0
  br i1 %.not, label %._crit_edge, label %.preheader.preheader

.preheader.preheader:                             ; preds = %4
  %wide.trip.count36 = zext i32 %0 to i64
  %xtraiter = and i64 %wide.trip.count36, 1
  %5 = icmp eq i32 %0, 1
  %unroll_iter = and i64 %wide.trip.count36, 4294967294
  %lcmp.mod.not = icmp eq i64 %xtraiter, 0
  br label %.preheader

.preheader:                                       ; preds = %.preheader.preheader, %70
  %.031 = phi i32 [ %71, %70 ], [ 0, %.preheader.preheader ]
  %6 = mul i32 %.031, %0
  br label %scalar.ph

scalar.ph:                                        ; preds = %.preheader, %.loopexit
  %indvars.iv33 = phi i64 [ 0, %.preheader ], [ %indvars.iv.next34, %.loopexit ]
  %7 = trunc nuw i64 %indvars.iv33 to i32
  %8 = add i32 %6, %7
  %9 = zext i32 %8 to i64
  %10 = getelementptr inbounds i32, ptr %1, i64 %9
  br i1 %5, label %.loopexit.unr-lcssa, label %scalar.ph.new

scalar.ph.new:                                    ; preds = %scalar.ph, %scalar.ph.new
  %indvars.iv = phi i64 [ %indvars.iv.next.1, %scalar.ph.new ], [ 0, %scalar.ph ]
  %11 = phi i32 [ %50, %scalar.ph.new ], [ 0, %scalar.ph ]
  %niter = phi i64 [ %niter.next.1, %scalar.ph.new ], [ 0, %scalar.ph ]
  %12 = trunc nuw i64 %indvars.iv to i32
  %13 = add i32 %6, %12
  %14 = zext i32 %13 to i64
  %15 = getelementptr inbounds i16, ptr %2, i64 %14
  %16 = load i16, ptr %15, align 2, !tbaa !5
  %17 = zext i16 %16 to i32
  %18 = mul i32 %12, %0
  %19 = add i32 %18, %7
  %20 = zext i32 %19 to i64
  %21 = getelementptr inbounds i16, ptr %3, i64 %20
  %22 = load i16, ptr %21, align 2, !tbaa !5
  %23 = zext i16 %22 to i32
  %24 = mul nuw i32 %23, %17
  %25 = lshr i32 %24, 2
  %26 = and i32 %25, 15
  %27 = lshr i32 %24, 5
  %28 = and i32 %27, 127
  %29 = mul nuw nsw i32 %26, %28
  %30 = add i32 %29, %11
  %31 = trunc i64 %indvars.iv to i32
  %32 = or disjoint i32 %31, 1
  %33 = add i32 %6, %32
  %34 = zext i32 %33 to i64
  %35 = getelementptr inbounds i16, ptr %2, i64 %34
  %36 = load i16, ptr %35, align 2, !tbaa !5
  %37 = zext i16 %36 to i32
  %38 = mul i32 %32, %0
  %39 = add i32 %38, %7
  %40 = zext i32 %39 to i64
  %41 = getelementptr inbounds i16, ptr %3, i64 %40
  %42 = load i16, ptr %41, align 2, !tbaa !5
  %43 = zext i16 %42 to i32
  %44 = mul nuw i32 %43, %37
  %45 = lshr i32 %44, 2
  %46 = and i32 %45, 15
  %47 = lshr i32 %44, 5
  %48 = and i32 %47, 127
  %49 = mul nuw nsw i32 %46, %48
  %50 = add i32 %49, %30
  %indvars.iv.next.1 = add nuw nsw i64 %indvars.iv, 2
  %niter.next.1 = add i64 %niter, 2
  %niter.ncmp.1 = icmp eq i64 %niter.next.1, %unroll_iter
  br i1 %niter.ncmp.1, label %.loopexit.unr-lcssa, label %scalar.ph.new, !llvm.loop !9

.loopexit.unr-lcssa:                              ; preds = %scalar.ph.new, %scalar.ph
  %.lcssa.ph = phi i32 [ poison, %scalar.ph ], [ %50, %scalar.ph.new ]
  %indvars.iv.unr = phi i64 [ 0, %scalar.ph ], [ %indvars.iv.next.1, %scalar.ph.new ]
  %.unr = phi i32 [ 0, %scalar.ph ], [ %50, %scalar.ph.new ]
  br i1 %lcmp.mod.not, label %.loopexit, label %.loopexit.epilog-lcssa

.loopexit.epilog-lcssa:                           ; preds = %.loopexit.unr-lcssa
  %51 = trunc nuw i64 %indvars.iv.unr to i32
  %52 = add i32 %6, %51
  %53 = zext i32 %52 to i64
  %54 = getelementptr inbounds i16, ptr %2, i64 %53
  %55 = load i16, ptr %54, align 2, !tbaa !5
  %56 = zext i16 %55 to i32
  %57 = mul i32 %51, %0
  %58 = add i32 %57, %7
  %59 = zext i32 %58 to i64
  %60 = getelementptr inbounds i16, ptr %3, i64 %59
  %61 = load i16, ptr %60, align 2, !tbaa !5
  %62 = zext i16 %61 to i32
  %63 = mul nuw i32 %62, %56
  %64 = lshr i32 %63, 2
  %65 = and i32 %64, 15
  %66 = lshr i32 %63, 5
  %67 = and i32 %66, 127
  %68 = mul nuw nsw i32 %65, %67
  %69 = add i32 %68, %.unr
  br label %.loopexit

.loopexit:                                        ; preds = %.loopexit.unr-lcssa, %.loopexit.epilog-lcssa
  %.lcssa = phi i32 [ %.lcssa.ph, %.loopexit.unr-lcssa ], [ %69, %.loopexit.epilog-lcssa ]
  store i32 %.lcssa, ptr %10, align 4, !tbaa !12
  %indvars.iv.next34 = add nuw nsw i64 %indvars.iv33, 1
  %exitcond37.not = icmp eq i64 %indvars.iv.next34, %wide.trip.count36
  br i1 %exitcond37.not, label %70, label %scalar.ph, !llvm.loop !14

70:                                               ; preds = %.loopexit
  %71 = add nuw i32 %.031, 1
  %exitcond38.not = icmp eq i32 %71, %0
  br i1 %exitcond38.not, label %._crit_edge, label %.preheader, !llvm.loop !15

._crit_edge:                                      ; preds = %70, %4
  ret void
}

attributes #0 = { nofree norecurse nosync nounwind memory(argmem: readwrite) uwtable "min-legal-vector-width"="0" "no-trapping-math"="true" "stack-protector-buffer-size"="8" "target-cpu"="x86-64" "target-features"="+cmov,+cx8,+fxsr,+mmx,+sse,+sse2,+x87" "tune-cpu"="generic" }

!llvm.module.flags = !{!0, !1, !2, !3}
!llvm.ident = !{!4}

!0 = !{i32 1, !"wchar_size", i32 4}
!1 = !{i32 8, !"PIC Level", i32 2}
!2 = !{i32 7, !"PIE Level", i32 2}
!3 = !{i32 7, !"uwtable", i32 2}
!4 = !{!"clang version 19.1.0 (git@github.com:llvm/llvm-project.git a4bf6cd7cfb1a1421ba92bca9d017b49936c55e4)"}
!5 = !{!6, !6, i64 0}
!6 = !{!"short", !7, i64 0}
!7 = !{!"omnipotent char", !8, i64 0}
!8 = !{!"Simple C/C++ TBAA"}
!9 = distinct !{!9, !10, !11}
!10 = !{!"llvm.loop.mustprogress"}
!11 = !{!"llvm.loop.isvectorized", i32 1}
!12 = !{!13, !13, i64 0}
!13 = !{!"int", !7, i64 0}
!14 = distinct !{!14, !10}
!15 = distinct !{!15, !10}


; Effective O3 passes: BDCEPass,CorrelatedValuePropagationPass,DSEPass,EarlyCSEPass,GVNPass,GlobalDCEPass,GlobalOptPass,IPSCCPPass,IndVarSimplifyPass,InferFunctionAttrsPass,InstCombinePass,InstSimplifyPass,JumpThreadingPass,LCSSAPass,LICMPass,LoopLoadEliminationPass,LoopRotatePass,LoopSimplifyPass,LoopUnrollPass,LoopVectorizePass,PostOrderFunctionAttrsPass,ReassociatePass,SROAPass,SimplifyCFGPass