; 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"

%struct.MAT_PARAMS_S = type { i32, ptr, ptr, ptr }

; 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 i32 @core_init_matrix(i32 noundef %0, ptr noundef %1, i32 noundef %2, ptr noundef %3) #1 {
  %5 = alloca i32, align 4
  %6 = alloca ptr, align 8
  %7 = alloca i32, align 4
  %8 = alloca ptr, align 8
  %9 = alloca i32, align 4
  %10 = alloca ptr, align 8
  %11 = alloca ptr, align 8
  %12 = alloca i32, align 4
  %13 = alloca i16, align 2
  %14 = alloca i32, align 4
  %15 = alloca i32, align 4
  store i32 %0, ptr %5, align 4, !tbaa !5
  store ptr %1, ptr %6, align 8, !tbaa !9
  store i32 %2, ptr %7, align 4, !tbaa !5
  store ptr %3, ptr %8, align 8, !tbaa !9
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %9) #2
  store i32 0, ptr %9, align 4, !tbaa !5
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 8, ptr %10) #2
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 8, ptr %11) #2
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %12) #2
  store i32 1, ptr %12, align 4, !tbaa !5
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 2, ptr %13) #2
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %14) #2
  store i32 0, ptr %14, align 4, !tbaa !5
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %15) #2
  store i32 0, ptr %15, align 4, !tbaa !5
  %16 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !5
  %17 = icmp eq i32 %16, 0
  br i1 %17, label %18, label %19

18:                                               ; preds = %4
  store i32 1, ptr %7, align 4, !tbaa !5
  br label %19

19:                                               ; preds = %18, %4
  br label %20

20:                                               ; preds = %24, %19
  %21 = load i32, ptr %15, align 4, !tbaa !5
  %22 = load i32, ptr %5, align 4, !tbaa !5
  %23 = icmp ult i32 %21, %22
  br i1 %23, label %24, label %32

24:                                               ; preds = %20
  %25 = load i32, ptr %14, align 4, !tbaa !5
  %26 = add i32 %25, 1
  store i32 %26, ptr %14, align 4, !tbaa !5
  %27 = load i32, ptr %14, align 4, !tbaa !5
  %28 = load i32, ptr %14, align 4, !tbaa !5
  %29 = mul i32 %27, %28
  %30 = mul i32 %29, 2
  %31 = mul i32 %30, 4
  store i32 %31, ptr %15, align 4, !tbaa !5
  br label %20, !llvm.loop !11

32:                                               ; preds = %20
  %33 = load i32, ptr %14, align 4, !tbaa !5
  %34 = sub i32 %33, 1
  store i32 %34, ptr %9, align 4, !tbaa !5
  %35 = load ptr, ptr %6, align 8, !tbaa !9
  %36 = ptrtoint ptr %35 to i32
  %37 = sub i32 %36, 1
  %38 = and i32 %37, -4
  %39 = add i32 4, %38
  %40 = zext i32 %39 to i64
  %41 = inttoptr i64 %40 to ptr
  store ptr %41, ptr %10, align 8, !tbaa !9
  %42 = load ptr, ptr %10, align 8, !tbaa !9
  %43 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !5
  %44 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !5
  %45 = mul i32 %43, %44
  %46 = zext i32 %45 to i64
  %47 = getelementptr inbounds i16, ptr %42, i64 %46
  store ptr %47, ptr %11, align 8, !tbaa !9
  store i32 0, ptr %14, align 4, !tbaa !5
  br label %48

48:                                               ; preds = %103, %32
  %49 = load i32, ptr %14, align 4, !tbaa !5
  %50 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !5
  %51 = icmp ult i32 %49, %50
  br i1 %51, label %52, label %106

52:                                               ; preds = %48
  store i32 0, ptr %15, align 4, !tbaa !5
  br label %53

53:                                               ; preds = %99, %52
  %54 = load i32, ptr %15, align 4, !tbaa !5
  %55 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !5
  %56 = icmp ult i32 %54, %55
  br i1 %56, label %57, label %102

57:                                               ; preds = %53
  %58 = load i32, ptr %12, align 4, !tbaa !5
  %59 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !5
  %60 = mul nsw i32 %58, %59
  %61 = srem i32 %60, 65536
  store i32 %61, ptr %7, align 4, !tbaa !5
  %62 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !5
  %63 = load i32, ptr %12, align 4, !tbaa !5
  %64 = add nsw i32 %62, %63
  %65 = trunc i32 %64 to i16
  store i16 %65, ptr %13, align 2, !tbaa !13
  %66 = load i16, ptr %13, align 2, !tbaa !13
  %67 = sext i16 %66 to i32
  %68 = and i32 %67, 65535
  %69 = trunc i32 %68 to i16
  store i16 %69, ptr %13, align 2, !tbaa !13
  %70 = load i16, ptr %13, align 2, !tbaa !13
  %71 = load ptr, ptr %11, align 8, !tbaa !9
  %72 = load i32, ptr %14, align 4, !tbaa !5
  %73 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !5
  %74 = mul i32 %72, %73
  %75 = load i32, ptr %15, align 4, !tbaa !5
  %76 = add i32 %74, %75
  %77 = zext i32 %76 to i64
  %78 = getelementptr inbounds i16, ptr %71, i64 %77
  store i16 %70, ptr %78, align 2, !tbaa !13
  %79 = load i16, ptr %13, align 2, !tbaa !13
  %80 = sext i16 %79 to i32
  %81 = load i32, ptr %12, align 4, !tbaa !5
  %82 = add nsw i32 %80, %81
  %83 = trunc i32 %82 to i16
  store i16 %83, ptr %13, align 2, !tbaa !13
  %84 = load i16, ptr %13, align 2, !tbaa !13
  %85 = sext i16 %84 to i32
  %86 = and i32 %85, 255
  %87 = trunc i32 %86 to i16
  store i16 %87, ptr %13, align 2, !tbaa !13
  %88 = load i16, ptr %13, align 2, !tbaa !13
  %89 = load ptr, ptr %10, align 8, !tbaa !9
  %90 = load i32, ptr %14, align 4, !tbaa !5
  %91 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !5
  %92 = mul i32 %90, %91
  %93 = load i32, ptr %15, align 4, !tbaa !5
  %94 = add i32 %92, %93
  %95 = zext i32 %94 to i64
  %96 = getelementptr inbounds i16, ptr %89, i64 %95
  store i16 %88, ptr %96, align 2, !tbaa !13
  %97 = load i32, ptr %12, align 4, !tbaa !5
  %98 = add nsw i32 %97, 1
  store i32 %98, ptr %12, align 4, !tbaa !5
  br label %99

99:                                               ; preds = %57
  %100 = load i32, ptr %15, align 4, !tbaa !5
  %101 = add i32 %100, 1
  store i32 %101, ptr %15, align 4, !tbaa !5
  br label %53, !llvm.loop !15

102:                                              ; preds = %53
  br label %103

103:                                              ; preds = %102
  %104 = load i32, ptr %14, align 4, !tbaa !5
  %105 = add i32 %104, 1
  store i32 %105, ptr %14, align 4, !tbaa !5
  br label %48, !llvm.loop !16

106:                                              ; preds = %48
  %107 = load ptr, ptr %10, align 8, !tbaa !9
  %108 = load ptr, ptr %8, align 8, !tbaa !9
  %109 = getelementptr inbounds %struct.MAT_PARAMS_S, ptr %108, i32 0, i32 1
  store ptr %107, ptr %109, align 8, !tbaa !17
  %110 = load ptr, ptr %11, align 8, !tbaa !9
  %111 = load ptr, ptr %8, align 8, !tbaa !9
  %112 = getelementptr inbounds %struct.MAT_PARAMS_S, ptr %111, i32 0, i32 2
  store ptr %110, ptr %112, align 8, !tbaa !19
  %113 = load ptr, ptr %11, align 8, !tbaa !9
  %114 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !5
  %115 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !5
  %116 = mul i32 %114, %115
  %117 = zext i32 %116 to i64
  %118 = getelementptr inbounds i16, ptr %113, i64 %117
  %119 = ptrtoint ptr %118 to i32
  %120 = sub i32 %119, 1
  %121 = and i32 %120, -4
  %122 = add i32 4, %121
  %123 = zext i32 %122 to i64
  %124 = inttoptr i64 %123 to ptr
  %125 = load ptr, ptr %8, align 8, !tbaa !9
  %126 = getelementptr inbounds %struct.MAT_PARAMS_S, ptr %125, i32 0, i32 3
  store ptr %124, ptr %126, align 8, !tbaa !20
  %127 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !5
  %128 = load ptr, ptr %8, align 8, !tbaa !9
  %129 = getelementptr inbounds %struct.MAT_PARAMS_S, ptr %128, i32 0, i32 0
  store i32 %127, ptr %129, align 8, !tbaa !21
  %130 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !5
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %15) #2
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %14) #2
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 2, ptr %13) #2
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %12) #2
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 8, ptr %11) #2
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 8, ptr %10) #2
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %9) #2
  ret i32 %130
}

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 = distinct !{!11, !12}
!12 = !{!"llvm.loop.mustprogress"}
!13 = !{!14, !14, i64 0}
!14 = !{!"short", !7, i64 0}
!15 = distinct !{!15, !12}
!16 = distinct !{!16, !12}
!17 = !{!18, !10, i64 8}
!18 = !{!"MAT_PARAMS_S", !6, i64 0, !10, i64 8, !10, i64 16, !10, i64 24}
!19 = !{!18, !10, i64 16}
!20 = !{!18, !10, i64 24}
!21 = !{!18, !6, i64 0}


; 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(write, inaccessiblemem: none) uwtable
define dso_local i32 @core_init_matrix(i32 noundef %0, ptr noundef %1, i32 noundef %2, ptr nocapture noundef writeonly %3) local_unnamed_addr #0 {
  %spec.store.select = tail call i32 @llvm.umax.i32(i32 %2, i32 1)
  %.not = icmp eq i32 %0, 0
  br i1 %.not, label %._crit_edge.thread, label %.lr.ph

._crit_edge.thread:                               ; preds = %4
  %5 = ptrtoint ptr %1 to i64
  %6 = add i64 %5, 3
  %7 = and i64 %6, 4294967292
  %8 = inttoptr i64 %7 to ptr
  %9 = getelementptr inbounds i8, ptr %8, i64 2
  br label %.preheader.preheader

.lr.ph:                                           ; preds = %4, %.lr.ph
  %.04653 = phi i32 [ %10, %.lr.ph ], [ 0, %4 ]
  %10 = add i32 %.04653, 1
  %11 = shl i32 %10, 3
  %12 = mul i32 %11, %10
  %13 = icmp ult i32 %12, %0
  br i1 %13, label %.lr.ph, label %._crit_edge, !llvm.loop !5

._crit_edge:                                      ; preds = %.lr.ph
  %14 = ptrtoint ptr %1 to i64
  %15 = add i64 %14, 3
  %16 = and i64 %15, 4294967292
  %17 = inttoptr i64 %16 to ptr
  %18 = mul i32 %.04653, %.04653
  %19 = zext i32 %18 to i64
  %20 = getelementptr inbounds i16, ptr %17, i64 %19
  %.not61 = icmp eq i32 %.04653, 0
  br i1 %.not61, label %._crit_edge60, label %.preheader.preheader

.preheader.preheader:                             ; preds = %._crit_edge.thread, %._crit_edge
  %21 = phi ptr [ %9, %._crit_edge.thread ], [ %20, %._crit_edge ]
  %22 = phi i64 [ 1, %._crit_edge.thread ], [ %19, %._crit_edge ]
  %23 = phi ptr [ %8, %._crit_edge.thread ], [ %17, %._crit_edge ]
  %.046.lcssa67 = phi i32 [ -1, %._crit_edge.thread ], [ %.04653, %._crit_edge ]
  %wide.trip.count = zext i32 %.046.lcssa67 to i64
  br label %.preheader

.preheader:                                       ; preds = %.preheader.preheader, %39
  %.14759 = phi i32 [ %40, %39 ], [ 0, %.preheader.preheader ]
  %.04858 = phi i32 [ %27, %39 ], [ %spec.store.select, %.preheader.preheader ]
  %.05057 = phi i32 [ %38, %39 ], [ 1, %.preheader.preheader ]
  %24 = mul i32 %.14759, %.046.lcssa67
  br label %25

25:                                               ; preds = %.preheader, %25
  %indvars.iv = phi i64 [ 0, %.preheader ], [ %indvars.iv.next, %25 ]
  %.14955 = phi i32 [ %.04858, %.preheader ], [ %27, %25 ]
  %.15154 = phi i32 [ %.05057, %.preheader ], [ %38, %25 ]
  %26 = mul nsw i32 %.14955, %.15154
  %27 = srem i32 %26, 65536
  %28 = add nsw i32 %27, %.15154
  %29 = trunc i32 %28 to i16
  %30 = trunc nuw i64 %indvars.iv to i32
  %31 = add i32 %24, %30
  %32 = zext i32 %31 to i64
  %33 = getelementptr inbounds i16, ptr %21, i64 %32
  store i16 %29, ptr %33, align 2, !tbaa !7
  %34 = add i32 %28, %.15154
  %35 = trunc i32 %34 to i16
  %36 = and i16 %35, 255
  %37 = getelementptr inbounds i16, ptr %23, i64 %32
  store i16 %36, ptr %37, align 2, !tbaa !7
  %38 = add nsw i32 %.15154, 1
  %indvars.iv.next = add nuw nsw i64 %indvars.iv, 1
  %exitcond.not = icmp eq i64 %indvars.iv.next, %wide.trip.count
  br i1 %exitcond.not, label %39, label %25, !llvm.loop !11

39:                                               ; preds = %25
  %40 = add nuw i32 %.14759, 1
  %exitcond64.not = icmp eq i32 %40, %.046.lcssa67
  br i1 %exitcond64.not, label %._crit_edge60, label %.preheader, !llvm.loop !12

._crit_edge60:                                    ; preds = %39, %._crit_edge
  %41 = phi ptr [ %20, %._crit_edge ], [ %21, %39 ]
  %42 = phi i64 [ %19, %._crit_edge ], [ %22, %39 ]
  %43 = phi ptr [ %17, %._crit_edge ], [ %23, %39 ]
  %.046.lcssa68 = phi i32 [ 0, %._crit_edge ], [ %.046.lcssa67, %39 ]
  %44 = getelementptr inbounds i8, ptr %3, i64 8
  store ptr %43, ptr %44, align 8, !tbaa !13
  %45 = getelementptr inbounds i8, ptr %3, i64 16
  store ptr %41, ptr %45, align 8, !tbaa !17
  %46 = getelementptr inbounds i16, ptr %41, i64 %42
  %47 = ptrtoint ptr %46 to i64
  %48 = add nuw nsw i64 %47, 3
  %49 = and i64 %48, 4294967292
  %50 = inttoptr i64 %49 to ptr
  %51 = getelementptr inbounds i8, ptr %3, i64 24
  store ptr %50, ptr %51, align 8, !tbaa !18
  store i32 %.046.lcssa68, ptr %3, align 8, !tbaa !19
  ret i32 %.046.lcssa68
}

; Function Attrs: nocallback nofree nosync nounwind speculatable willreturn memory(none)
declare i32 @llvm.umax.i32(i32, i32) #1

attributes #0 = { nofree norecurse nosync nounwind memory(write, inaccessiblemem: none) 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 #1 = { nocallback nofree nosync nounwind speculatable willreturn memory(none) }

!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 = distinct !{!5, !6}
!6 = !{!"llvm.loop.mustprogress"}
!7 = !{!8, !8, i64 0}
!8 = !{!"short", !9, i64 0}
!9 = !{!"omnipotent char", !10, i64 0}
!10 = !{!"Simple C/C++ TBAA"}
!11 = distinct !{!11, !6}
!12 = distinct !{!12, !6}
!13 = !{!14, !16, i64 8}
!14 = !{!"MAT_PARAMS_S", !15, i64 0, !16, i64 8, !16, i64 16, !16, i64 24}
!15 = !{!"int", !9, i64 0}
!16 = !{!"any pointer", !9, i64 0}
!17 = !{!14, !16, i64 16}
!18 = !{!14, !16, i64 24}
!19 = !{!14, !15, i64 0}


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