; LLVM IR from gem5/gem5 :: ext/softfloat (f16_to_f64)

; 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.float64_t = type { i64 }
%struct.float16_t = type { i16 }
%union.ui16_f16 = type { i16 }
%struct.commonNaN = type { i8 }
%struct.exp8_sig16 = type { i8, i64 }
%union.ui64_f64 = type { i64 }

; Function Attrs: nounwind uwtable
define dso_local i64 @f16_to_f64(i16 %0) #0 {
  %2 = alloca %struct.float64_t, align 8
  %3 = alloca %struct.float16_t, align 2
  %4 = alloca %union.ui16_f16, align 2
  %5 = alloca i64, align 8
  %6 = alloca i8, align 1
  %7 = alloca i8, align 1
  %8 = alloca i64, align 8
  %9 = alloca %struct.commonNaN, align 1
  %10 = alloca i64, align 8
  %11 = alloca %struct.exp8_sig16, align 8
  %12 = alloca %union.ui64_f64, align 8
  %13 = alloca %struct.exp8_sig16, align 8
  %14 = getelementptr inbounds %struct.float16_t, ptr %3, i32 0, i32 0
  store i16 %0, ptr %14, align 2
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 2, ptr %4) #4
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 8, ptr %5) #4
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 1, ptr %6) #4
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 1, ptr %7) #4
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 8, ptr %8) #4
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 1, ptr %9) #4
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 8, ptr %10) #4
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 16, ptr %11) #4
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 8, ptr %12) #4
  call void @llvm.memcpy.p0.p0.i64(ptr align 2 %4, ptr align 2 %3, i64 2, i1 false), !tbaa.struct !5
  %15 = load i16, ptr %4, align 2, !tbaa !10
  %16 = zext i16 %15 to i64
  store i64 %16, ptr %5, align 8, !tbaa !11
  %17 = load i64, ptr %5, align 8, !tbaa !11
  %18 = trunc i64 %17 to i16
  %19 = zext i16 %18 to i32
  %20 = ashr i32 %19, 15
  %21 = icmp ne i32 %20, 0
  %22 = zext i1 %21 to i8
  store i8 %22, ptr %6, align 1, !tbaa !13
  %23 = load i64, ptr %5, align 8, !tbaa !11
  %24 = lshr i64 %23, 10
  %25 = trunc i64 %24 to i8
  %26 = sext i8 %25 to i32
  %27 = and i32 %26, 31
  %28 = trunc i32 %27 to i8
  store i8 %28, ptr %7, align 1, !tbaa !10
  %29 = load i64, ptr %5, align 8, !tbaa !11
  %30 = and i64 %29, 1023
  store i64 %30, ptr %8, align 8, !tbaa !11
  %31 = load i8, ptr %7, align 1, !tbaa !10
  %32 = sext i8 %31 to i32
  %33 = icmp eq i32 %32, 31
  br i1 %33, label %34, label %51

34:                                               ; preds = %1
  %35 = load i64, ptr %8, align 8, !tbaa !11
  %36 = icmp ne i64 %35, 0
  br i1 %36, label %37, label %43

37:                                               ; preds = %34
  %38 = load i64, ptr %5, align 8, !tbaa !11
  %39 = and i64 %38, 512
  %40 = icmp ne i64 %39, 0
  br i1 %40, label %42, label %41

41:                                               ; preds = %37
  call void @softfloat_raiseFlags(i8 noundef zeroext 16)
  br label %42

42:                                               ; preds = %41, %37
  store i64 9221120237041090560, ptr %10, align 8, !tbaa !11
  br label %50

43:                                               ; preds = %34
  %44 = load i8, ptr %6, align 1, !tbaa !13, !range !15, !noundef !16
  %45 = trunc i8 %44 to i1
  %46 = zext i1 %45 to i64
  %47 = shl i64 %46, 63
  %48 = add i64 %47, 9218868437227405312
  %49 = add i64 %48, 0
  store i64 %49, ptr %10, align 8, !tbaa !11
  br label %50

50:                                               ; preds = %43, %42
  br label %92

51:                                               ; preds = %1
  %52 = load i8, ptr %7, align 1, !tbaa !10
  %53 = icmp ne i8 %52, 0
  br i1 %53, label %78, label %54

54:                                               ; preds = %51
  %55 = load i64, ptr %8, align 8, !tbaa !11
  %56 = icmp ne i64 %55, 0
  br i1 %56, label %64, label %57

57:                                               ; preds = %54
  %58 = load i8, ptr %6, align 1, !tbaa !13, !range !15, !noundef !16
  %59 = trunc i8 %58 to i1
  %60 = zext i1 %59 to i64
  %61 = shl i64 %60, 63
  %62 = add i64 %61, 0
  %63 = add i64 %62, 0
  store i64 %63, ptr %10, align 8, !tbaa !11
  br label %92

64:                                               ; preds = %54
  call void @llvm.lifetime.start.p0(i64 16, ptr %13) #4
  %65 = load i64, ptr %8, align 8, !tbaa !11
  %66 = call { i8, i64 } @softfloat_normSubnormalF16Sig(i64 noundef %65)
  %67 = getelementptr inbounds { i8, i64 }, ptr %13, i32 0, i32 0
  %68 = extractvalue { i8, i64 } %66, 0
  store i8 %68, ptr %67, align 8
  %69 = getelementptr inbounds { i8, i64 }, ptr %13, i32 0, i32 1
  %70 = extractvalue { i8, i64 } %66, 1
  store i64 %70, ptr %69, align 8
  call void @llvm.memcpy.p0.p0.i64(ptr align 8 %11, ptr align 8 %13, i64 16, i1 false), !tbaa.struct !17
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 16, ptr %13) #4
  %71 = getelementptr inbounds %struct.exp8_sig16, ptr %11, i32 0, i32 0
  %72 = load i8, ptr %71, align 8, !tbaa !18
  %73 = sext i8 %72 to i32
  %74 = sub nsw i32 %73, 1
  %75 = trunc i32 %74 to i8
  store i8 %75, ptr %7, align 1, !tbaa !10
  %76 = getelementptr inbounds %struct.exp8_sig16, ptr %11, i32 0, i32 1
  %77 = load i64, ptr %76, align 8, !tbaa !20
  store i64 %77, ptr %8, align 8, !tbaa !11
  br label %78

78:                                               ; preds = %64, %51
  %79 = load i8, ptr %6, align 1, !tbaa !13, !range !15, !noundef !16
  %80 = trunc i8 %79 to i1
  %81 = zext i1 %80 to i64
  %82 = shl i64 %81, 63
  %83 = load i8, ptr %7, align 1, !tbaa !10
  %84 = sext i8 %83 to i32
  %85 = add nsw i32 %84, 1008
  %86 = sext i32 %85 to i64
  %87 = shl i64 %86, 52
  %88 = add i64 %82, %87
  %89 = load i64, ptr %8, align 8, !tbaa !11
  %90 = shl i64 %89, 42
  %91 = add i64 %88, %90
  store i64 %91, ptr %10, align 8, !tbaa !11
  br label %92

92:                                               ; preds = %78, %57, %50
  %93 = load i64, ptr %10, align 8, !tbaa !11
  store i64 %93, ptr %12, align 8, !tbaa !10
  call void @llvm.memcpy.p0.p0.i64(ptr align 8 %2, ptr align 8 %12, i64 8, i1 false), !tbaa.struct !21
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 8, ptr %12) #4
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 16, ptr %11) #4
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 8, ptr %10) #4
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 1, ptr %9) #4
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 8, ptr %8) #4
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 1, ptr %7) #4
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 1, ptr %6) #4
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 8, ptr %5) #4
  call void @llvm.lifetime.end.p0(i64 2, ptr %4) #4
  %94 = getelementptr inbounds %struct.float64_t, ptr %2, i32 0, i32 0
  %95 = load i64, ptr %94, align 8
  ret i64 %95
}

; Function Attrs: nocallback nofree nosync nounwind willreturn memory(argmem: readwrite)
declare void @llvm.lifetime.start.p0(i64 immarg, ptr nocapture) #1

; Function Attrs: nocallback nofree nounwind willreturn memory(argmem: readwrite)
declare void @llvm.memcpy.p0.p0.i64(ptr noalias nocapture writeonly, ptr noalias nocapture readonly, i64, i1 immarg) #2

declare void @softfloat_raiseFlags(i8 noundef zeroext) #3

declare { i8, i64 } @softfloat_normSubnormalF16Sig(i64 noundef) #3

; Function Attrs: nocallback nofree nosync nounwind willreturn memory(argmem: readwrite)
declare void @llvm.lifetime.end.p0(i64 immarg, ptr nocapture) #1

attributes #0 = { 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 #1 = { nocallback nofree nosync nounwind willreturn memory(argmem: readwrite) }
attributes #2 = { nocallback nofree nounwind willreturn memory(argmem: readwrite) }
attributes #3 = { "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 #4 = { 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 = !{i64 0, i64 2, !6}
!6 = !{!7, !7, i64 0}
!7 = !{!"short", !8, i64 0}
!8 = !{!"omnipotent char", !9, i64 0}
!9 = !{!"Simple C/C++ TBAA"}
!10 = !{!8, !8, i64 0}
!11 = !{!12, !12, i64 0}
!12 = !{!"long", !8, i64 0}
!13 = !{!14, !14, i64 0}
!14 = !{!"_Bool", !8, i64 0}
!15 = !{i8 0, i8 2}
!16 = !{}
!17 = !{i64 0, i64 1, !10, i64 8, i64 8, !11}
!18 = !{!19, !8, i64 0}
!19 = !{!"exp8_sig16", !8, i64 0, !12, i64 8}
!20 = !{!19, !12, i64 8}
!21 = !{i64 0, i64 8, !11}


; 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: nounwind uwtable
define dso_local i64 @f16_to_f64(i16 %0) local_unnamed_addr #0 {
  %2 = zext i16 %0 to i64
  %3 = lshr i16 %0, 10
  %4 = trunc nuw nsw i16 %3 to i8
  %5 = and i8 %4, 31
  %6 = and i64 %2, 1023
  switch i8 %5, label %24 [
    i8 31, label %7
    i8 0, label %15
  ]

7:                                                ; preds = %1
  %.not29 = icmp eq i64 %6, 0
  br i1 %.not29, label %11, label %8

8:                                                ; preds = %7
  %9 = and i64 %2, 512
  %.not31 = icmp eq i64 %9, 0
  br i1 %.not31, label %10, label %33

10:                                               ; preds = %8
  tail call void @softfloat_raiseFlags(i8 noundef zeroext 16) #2
  br label %33

11:                                               ; preds = %7
  %.lobit30 = lshr i16 %0, 15
  %12 = zext nneg i16 %.lobit30 to i64
  %13 = shl nuw i64 %12, 63
  %14 = or disjoint i64 %13, 9218868437227405312
  br label %33

15:                                               ; preds = %1
  %.not27 = icmp eq i64 %6, 0
  br i1 %.not27, label %16, label %19

16:                                               ; preds = %15
  %.lobit = lshr i16 %0, 15
  %17 = zext nneg i16 %.lobit to i64
  %18 = shl nuw i64 %17, 63
  br label %33

19:                                               ; preds = %15
  %20 = tail call { i8, i64 } @softfloat_normSubnormalF16Sig(i64 noundef %6) #2
  %21 = extractvalue { i8, i64 } %20, 0
  %22 = extractvalue { i8, i64 } %20, 1
  %23 = add i8 %21, -1
  br label %24

24:                                               ; preds = %1, %19
  %.023 = phi i64 [ %22, %19 ], [ %6, %1 ]
  %.0 = phi i8 [ %23, %19 ], [ %5, %1 ]
  %.lobit28 = lshr i16 %0, 15
  %25 = zext nneg i16 %.lobit28 to i64
  %26 = shl nuw i64 %25, 63
  %27 = sext i8 %.0 to i64
  %28 = shl nsw i64 %27, 52
  %29 = shl i64 %.023, 42
  %30 = or disjoint i64 %26, 4539628424389459968
  %31 = add i64 %30, %29
  %32 = add i64 %31, %28
  br label %33

33:                                               ; preds = %8, %10, %11, %24, %16
  %.024 = phi i64 [ %14, %11 ], [ %32, %24 ], [ %18, %16 ], [ 9221120237041090560, %10 ], [ 9221120237041090560, %8 ]
  ret i64 %.024
}

declare void @softfloat_raiseFlags(i8 noundef zeroext) local_unnamed_addr #1

declare { i8, i64 } @softfloat_normSubnormalF16Sig(i64 noundef) local_unnamed_addr #1

attributes #0 = { 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 #1 = { "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)"}


; Effective O3 passes: EarlyCSEPass,GlobalOptPass,IPSCCPPass,InferFunctionAttrsPass,InstCombinePass,ReassociatePass,SROAPass,SimplifyCFGPass,TailCallElimPass