; 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 signext i16 @matrix_sum(i32 noundef %0, ptr noundef %1, i16 noundef signext %2) #1 {
  %4 = alloca i32, align 4
  %5 = alloca ptr, align 8
  %6 = alloca i16, align 2
  %7 = alloca i32, align 4
  %8 = alloca i32, align 4
  %9 = alloca i32, align 4
  %10 = alloca i16, align 2
  %11 = alloca i32, align 4
  %12 = alloca i32, align 4
  store i32 %0, ptr %4, align 4, !tbaa !5
  store ptr %1, ptr %5, align 8, !tbaa !9
  store i16 %2, ptr %6, align 2, !tbaa !11
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %7) #2
  store i32 0, ptr %7, align 4, !tbaa !5
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %8) #2
  store i32 0, ptr %8, align 4, !tbaa !5
  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 2, ptr %10) #2
  store i16 0, ptr %10, align 2, !tbaa !11
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %11) #2
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 4, ptr %12) #2
  store i32 0, ptr %11, align 4, !tbaa !5
  br label %13

13:                                               ; preds = %60, %3
  %14 = load i32, ptr %11, align 4, !tbaa !5
  %15 = load i32, ptr %4, align 4, !tbaa !5
  %16 = icmp ult i32 %14, %15
  br i1 %16, label %17, label %63

17:                                               ; preds = %13
  store i32 0, ptr %12, align 4, !tbaa !5
  br label %18

18:                                               ; preds = %56, %17
  %19 = load i32, ptr %12, align 4, !tbaa !5
  %20 = load i32, ptr %4, align 4, !tbaa !5
  %21 = icmp ult i32 %19, %20
  br i1 %21, label %22, label %59

22:                                               ; preds = %18
  %23 = load ptr, ptr %5, align 8, !tbaa !9
  %24 = load i32, ptr %11, align 4, !tbaa !5
  %25 = load i32, ptr %4, align 4, !tbaa !5
  %26 = mul i32 %24, %25
  %27 = load i32, ptr %12, align 4, !tbaa !5
  %28 = add i32 %26, %27
  %29 = zext i32 %28 to i64
  %30 = getelementptr inbounds i32, ptr %23, i64 %29
  %31 = load i32, ptr %30, align 4, !tbaa !5
  store i32 %31, ptr %9, align 4, !tbaa !5
  %32 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !5
  %33 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !5
  %34 = add nsw i32 %33, %32
  store i32 %34, ptr %7, align 4, !tbaa !5
  %35 = load i32, ptr %7, align 4, !tbaa !5
  %36 = load i16, ptr %6, align 2, !tbaa !11
  %37 = sext i16 %36 to i32
  %38 = icmp sgt i32 %35, %37
  br i1 %38, label %39, label %44

39:                                               ; preds = %22
  %40 = load i16, ptr %10, align 2, !tbaa !11
  %41 = sext i16 %40 to i32
  %42 = add nsw i32 %41, 10
  %43 = trunc i32 %42 to i16
  store i16 %43, ptr %10, align 2, !tbaa !11
  store i32 0, ptr %7, align 4, !tbaa !5
  br label %54

44:                                               ; preds = %22
  %45 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !5
  %46 = load i32, ptr %8, align 4, !tbaa !5
  %47 = icmp sgt i32 %45, %46
  %48 = zext i1 %47 to i64
  %49 = select i1 %47, i32 1, i32 0
  %50 = load i16, ptr %10, align 2, !tbaa !11
  %51 = sext i16 %50 to i32
  %52 = add nsw i32 %51, %49
  %53 = trunc i32 %52 to i16
  store i16 %53, ptr %10, align 2, !tbaa !11
  br label %54

54:                                               ; preds = %44, %39
  %55 = load i32, ptr %9, align 4, !tbaa !5
  store i32 %55, ptr %8, align 4, !tbaa !5
  br label %56

56:                                               ; preds = %54
  %57 = load i32, ptr %12, align 4, !tbaa !5
  %58 = add i32 %57, 1
  store i32 %58, ptr %12, align 4, !tbaa !5
  br label %18, !llvm.loop !13

59:                                               ; preds = %18
  br label %60

60:                                               ; preds = %59
  %61 = load i32, ptr %11, align 4, !tbaa !5
  %62 = add i32 %61, 1
  store i32 %62, ptr %11, align 4, !tbaa !5
  br label %13, !llvm.loop !15

63:                                               ; preds = %13
  %64 = load i16, ptr %10, align 2, !tbaa !11
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %12) #2
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %11) #2
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 2, ptr %10) #2
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %9) #2
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %8) #2
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 4, ptr %7) #2
  ret i16 %64
}

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}


; 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: read) uwtable
define dso_local signext i16 @matrix_sum(i32 noundef %0, ptr nocapture noundef readonly %1, i16 noundef signext %2) local_unnamed_addr #0 {
  %.not = icmp eq i32 %0, 0
  br i1 %.not, label %._crit_edge, label %.preheader.lr.ph

.preheader.lr.ph:                                 ; preds = %3
  %4 = sext i16 %2 to i32
  %wide.trip.count = zext i32 %0 to i64
  %xtraiter = and i64 %wide.trip.count, 1
  %5 = icmp eq i32 %0, 1
  %unroll_iter = and i64 %wide.trip.count, 4294967294
  %lcmp.mod.not = icmp eq i64 %xtraiter, 0
  br label %.preheader

.preheader:                                       ; preds = %.preheader.lr.ph, %35
  %.01935 = phi i32 [ 0, %.preheader.lr.ph ], [ %36, %35 ]
  %.02034 = phi i16 [ 0, %.preheader.lr.ph ], [ %.2.lcssa, %35 ]
  %.02133 = phi i32 [ 0, %.preheader.lr.ph ], [ %.lcssa, %35 ]
  %.02332 = phi i32 [ 0, %.preheader.lr.ph ], [ %.225.lcssa, %35 ]
  %6 = mul i32 %.01935, %0
  br i1 %5, label %.unr-lcssa, label %.preheader.new

.preheader.new:                                   ; preds = %.preheader, %.preheader.new
  %indvars.iv = phi i64 [ %indvars.iv.next.1, %.preheader.new ], [ 0, %.preheader ]
  %.130 = phi i16 [ %.2.1, %.preheader.new ], [ %.02034, %.preheader ]
  %.12229 = phi i32 [ %21, %.preheader.new ], [ %.02133, %.preheader ]
  %.12428 = phi i32 [ %.225.1, %.preheader.new ], [ %.02332, %.preheader ]
  %niter = phi i64 [ %niter.next.1, %.preheader.new ], [ 0, %.preheader ]
  %7 = trunc nuw i64 %indvars.iv to i32
  %8 = add i32 %6, %7
  %9 = zext i32 %8 to i64
  %10 = getelementptr inbounds i32, ptr %1, i64 %9
  %11 = load i32, ptr %10, align 4, !tbaa !5
  %12 = add nsw i32 %11, %.12428
  %13 = icmp sgt i32 %12, %4
  %14 = icmp sgt i32 %11, %.12229
  %15 = zext i1 %14 to i16
  %.225 = select i1 %13, i32 0, i32 %12
  %.2.v = select i1 %13, i16 10, i16 %15
  %.2 = add i16 %.2.v, %.130
  %16 = trunc i64 %indvars.iv to i32
  %17 = or disjoint i32 %16, 1
  %18 = add i32 %6, %17
  %19 = zext i32 %18 to i64
  %20 = getelementptr inbounds i32, ptr %1, i64 %19
  %21 = load i32, ptr %20, align 4, !tbaa !5
  %22 = add nsw i32 %21, %.225
  %23 = icmp sgt i32 %22, %4
  %24 = icmp sgt i32 %21, %11
  %25 = zext i1 %24 to i16
  %.225.1 = select i1 %23, i32 0, i32 %22
  %.2.v.1 = select i1 %23, i16 10, i16 %25
  %.2.1 = add i16 %.2.v.1, %.2
  %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 %.unr-lcssa, label %.preheader.new, !llvm.loop !9

.unr-lcssa:                                       ; preds = %.preheader.new, %.preheader
  %.lcssa.ph = phi i32 [ poison, %.preheader ], [ %21, %.preheader.new ]
  %.225.lcssa.ph = phi i32 [ poison, %.preheader ], [ %.225.1, %.preheader.new ]
  %.2.lcssa.ph = phi i16 [ poison, %.preheader ], [ %.2.1, %.preheader.new ]
  %indvars.iv.unr = phi i64 [ 0, %.preheader ], [ %indvars.iv.next.1, %.preheader.new ]
  %.130.unr = phi i16 [ %.02034, %.preheader ], [ %.2.1, %.preheader.new ]
  %.12229.unr = phi i32 [ %.02133, %.preheader ], [ %21, %.preheader.new ]
  %.12428.unr = phi i32 [ %.02332, %.preheader ], [ %.225.1, %.preheader.new ]
  br i1 %lcmp.mod.not, label %35, label %.epilog-lcssa

.epilog-lcssa:                                    ; preds = %.unr-lcssa
  %26 = trunc nuw i64 %indvars.iv.unr to i32
  %27 = add i32 %6, %26
  %28 = zext i32 %27 to i64
  %29 = getelementptr inbounds i32, ptr %1, i64 %28
  %30 = load i32, ptr %29, align 4, !tbaa !5
  %31 = add nsw i32 %30, %.12428.unr
  %32 = icmp sgt i32 %31, %4
  %33 = icmp sgt i32 %30, %.12229.unr
  %34 = zext i1 %33 to i16
  %.225.epil = select i1 %32, i32 0, i32 %31
  %.2.v.epil = select i1 %32, i16 10, i16 %34
  %.2.epil = add i16 %.2.v.epil, %.130.unr
  br label %35

35:                                               ; preds = %.unr-lcssa, %.epilog-lcssa
  %.lcssa = phi i32 [ %.lcssa.ph, %.unr-lcssa ], [ %30, %.epilog-lcssa ]
  %.225.lcssa = phi i32 [ %.225.lcssa.ph, %.unr-lcssa ], [ %.225.epil, %.epilog-lcssa ]
  %.2.lcssa = phi i16 [ %.2.lcssa.ph, %.unr-lcssa ], [ %.2.epil, %.epilog-lcssa ]
  %36 = add nuw i32 %.01935, 1
  %exitcond36.not = icmp eq i32 %36, %0
  br i1 %exitcond36.not, label %._crit_edge, label %.preheader, !llvm.loop !11

._crit_edge:                                      ; preds = %35, %3
  %.020.lcssa = phi i16 [ 0, %3 ], [ %.2.lcssa, %35 ]
  ret i16 %.020.lcssa
}

attributes #0 = { nofree norecurse nosync nounwind memory(argmem: read) 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 = !{!"int", !7, i64 0}
!7 = !{!"omnipotent char", !8, i64 0}
!8 = !{!"Simple C/C++ TBAA"}
!9 = distinct !{!9, !10}
!10 = !{!"llvm.loop.mustprogress"}
!11 = distinct !{!11, !10}


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