void matmul_block(int N, int BS, float *a, float *b, float *c) {
  int i, j, k;
  for (i = 0; i < BS; i++) {
    for (j = 0; j < BS; j++) {
      for (k = 0; k < BS; k++) {
        c[N * i + j] += a[N * i + k] * b[N * k + j];
      }
    }
  }
}


x86 assembly (clang, -O0):
<matmul_block>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
mov    %edi,-0x4(%rbp)
mov    %esi,-0x8(%rbp)
mov    %rdx,-0x10(%rbp)
mov    %rcx,-0x18(%rbp)
mov    %r8,-0x20(%rbp)
movl   $0x0,-0x24(%rbp)
mov    -0x24(%rbp),%eax
cmp    -0x8(%rbp),%eax
jge    11d2 <matmul_block+0xd2>
movl   $0x0,-0x28(%rbp)
mov    -0x28(%rbp),%eax
cmp    -0x8(%rbp),%eax
jge    11bf <matmul_block+0xbf>
movl   $0x0,-0x2c(%rbp)
mov    -0x2c(%rbp),%eax
cmp    -0x8(%rbp),%eax
jge    11ac <matmul_block+0xac>
mov    -0x10(%rbp),%rax
mov    -0x4(%rbp),%ecx
imul   -0x24(%rbp),%ecx
add    -0x2c(%rbp),%ecx
movslq %ecx,%rcx
movss  (%rax,%rcx,4),%xmm0
mov    -0x18(%rbp),%rax
mov    -0x4(%rbp),%ecx
imul   -0x2c(%rbp),%ecx
add    -0x28(%rbp),%ecx
movslq %ecx,%rcx
movss  (%rax,%rcx,4),%xmm2
mov    -0x20(%rbp),%rax
mov    -0x4(%rbp),%ecx
imul   -0x24(%rbp),%ecx
add    -0x28(%rbp),%ecx
movslq %ecx,%rcx
movss  (%rax,%rcx,4),%xmm1
mulss  %xmm2,%xmm0
addss  %xmm1,%xmm0
movss  %xmm0,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x2c(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x2c(%rbp)
jmp    1143 <matmul_block+0x43>
jmp    11b1 <matmul_block+0xb1>
mov    -0x28(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x28(%rbp)
jmp    1130 <matmul_block+0x30>
jmp    11c4 <matmul_block+0xc4>
mov    -0x24(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x24(%rbp)
jmp    111d <matmul_block+0x1d>
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<matmul_block>:
push   %rbp
push   %r15
push   %r14
push   %r13
push   %r12
push   %rbx
mov    %rcx,-0x10(%rsp)
mov    %rdx,-0x20(%rsp)
test   %esi,%esi
jle    123b <matmul_block+0x13b>
movslq %edi,%rcx
mov    %esi,%r10d
mov    %r10d,%r11d
and    $0xfffffffe,%r11d
mov    -0x20(%rsp),%rax
add    $0x4,%rax
lea    0x0(,%rcx,4),%rdi
mov    %rcx,-0x18(%rsp)
lea    0x0(,%rcx,8),%rbx
xor    %r15d,%r15d
mov    -0x20(%rsp),%rdx
jmp    1175 <matmul_block+0x75>
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
nopl   0x0(%rax,%rax,1)
mov    -0x8(%rsp),%r15
add    $0x1,%r15
add    %rdi,%rax
cmp    %r10,%r15
je     123b <matmul_block+0x13b>
mov    %r15,-0x8(%rsp)
imul   -0x18(%rsp),%r15
mov    -0x10(%rsp),%r9
xor    %r13d,%r13d
jmp    119d <matmul_block+0x9d>
nopw   0x0(%rax,%rax,1)
add    $0x1,%r13
add    $0x4,%r9
cmp    %r10,%r13
je     1160 <matmul_block+0x60>
lea    (%r15,%r13,1),%rbp
movss  (%r8,%rbp,4),%xmm0
cmp    $0x1,%esi
jne    11c0 <matmul_block+0xc0>
xor    %r14d,%r14d
jmp    1209 <matmul_block+0x109>
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
nopl   0x0(%rax,%rax,1)
mov    %r9,%r12
xor    %r14d,%r14d
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
movss  -0x4(%rax,%r14,4),%xmm1
mulss  (%r12),%xmm1
addss  %xmm0,%xmm1
movss  %xmm1,(%r8,%rbp,4)
movss  (%rax,%r14,4),%xmm0
mulss  (%r12,%rdi,1),%xmm0
addss  %xmm1,%xmm0
movss  %xmm0,(%r8,%rbp,4)
add    $0x2,%r14
add    %rbx,%r12
cmp    %r14,%r11
jne    11d0 <matmul_block+0xd0>
test   $0x1,%r10b
je     1190 <matmul_block+0x90>
lea    (%r14,%r15,1),%rcx
movss  (%rdx,%rcx,4),%xmm1
imul   -0x18(%rsp),%r14
add    %r13,%r14
mov    -0x10(%rsp),%rcx
mulss  (%rcx,%r14,4),%xmm1
addss  %xmm0,%xmm1
movss  %xmm1,(%r8,%rbp,4)
jmp    1190 <matmul_block+0x90>
pop    %rbx
pop    %r12
pop    %r13
pop    %r14
pop    %r15
pop    %rbp
ret

LLVM IR (-O0):
define void @matmul_block(i32 %0, i32 %1, float* %2, float* %3, float* %4) {
%6 = alloca i32
%7 = alloca i32
%8 = alloca float*
%9 = alloca float*
%10 = alloca float*
%11 = alloca i32
%12 = alloca i32
%13 = alloca i32
store i32 %0, i32* %6
store i32 %1, i32* %7
store float* %2, float** %8
store float* %3, float** %9
store float* %4, float** %10
store i32 0, i32* %11
br label %14
14: ; preds = %65, %5
%15 = load i32, i32* %11
%16 = load i32, i32* %7
%17 = icmp slt i32 %15, %16
br i1 %17, label %18, label %68
18: ; preds = %14
store i32 0, i32* %12
br label %19
19: ; preds = %61, %18
%20 = load i32, i32* %12
%21 = load i32, i32* %7
%22 = icmp slt i32 %20, %21
br i1 %22, label %23, label %64
23: ; preds = %19
store i32 0, i32* %13
br label %24
24: ; preds = %57, %23
%25 = load i32, i32* %13
%26 = load i32, i32* %7
%27 = icmp slt i32 %25, %26
br i1 %27, label %28, label %60
28: ; preds = %24
%29 = load float*, float** %8
%30 = load i32, i32* %6
%31 = load i32, i32* %11
%32 = mul nsw i32 %30, %31
%33 = load i32, i32* %13
%34 = add nsw i32 %32, %33
%35 = sext i32 %34 to i64
%36 = getelementptr inbounds float, float* %29, i64 %35
%37 = load float, float* %36
%38 = load float*, float** %9
%39 = load i32, i32* %6
%40 = load i32, i32* %13
%41 = mul nsw i32 %39, %40
%42 = load i32, i32* %12
%43 = add nsw i32 %41, %42
%44 = sext i32 %43 to i64
%45 = getelementptr inbounds float, float* %38, i64 %44
%46 = load float, float* %45
%47 = load float*, float** %10
%48 = load i32, i32* %6
%49 = load i32, i32* %11
%50 = mul nsw i32 %48, %49
%51 = load i32, i32* %12
%52 = add nsw i32 %50, %51
%53 = sext i32 %52 to i64
%54 = getelementptr inbounds float, float* %47, i64 %53
%55 = load float, float* %54
%56 = call float @llvm.fmuladd.f32(float %37, float %46, float %55)
store float %56, float* %54
br label %57
57: ; preds = %28
%58 = load i32, i32* %13
%59 = add nsw i32 %58, 1
store i32 %59, i32* %13
br label %24
60: ; preds = %24
br label %61
61: ; preds = %60
%62 = load i32, i32* %12
%63 = add nsw i32 %62, 1
store i32 %63, i32* %12
br label %19
64: ; preds = %19
br label %65
65: ; preds = %64
%66 = load i32, i32* %11
%67 = add nsw i32 %66, 1
store i32 %67, i32* %11
br label %14
68: ; preds = %14
ret void
}

LLVM IR (-O2):
define void @matmul_block(i32 %0, i32 %1, float* nocapture %2, float* nocapture %3, float* nocapture %4) {
%6 = icmp sgt i32 %1, 0
br i1 %6, label %7, label %64
7: ; preds = %5
%8 = sext i32 %0 to i64
%9 = zext i32 %1 to i64
%10 = and i64 %9, 1
%11 = icmp eq i32 %1, 1
%12 = and i64 %9, 4294967294
%13 = icmp eq i64 %10, 0
br label %14
14: ; preds = %61, %7
%15 = phi i64 [ 0, %7 ], [ %62, %61 ]
%16 = mul nsw i64 %15, %8
br label %17
17: ; preds = %58, %14
%18 = phi i64 [ 0, %14 ], [ %59, %58 ]
%19 = add nsw i64 %18, %16
%20 = getelementptr inbounds float, float* %4, i64 %19
%21 = load float, float* %20
br i1 %11, label %46, label %22
22: ; preds = %17, %22
%23 = phi float [ %42, %22 ], [ %21, %17 ]
%24 = phi i64 [ %43, %22 ], [ 0, %17 ]
%25 = phi i64 [ %44, %22 ], [ 0, %17 ]
%26 = add nsw i64 %24, %16
%27 = getelementptr inbounds float, float* %2, i64 %26
%28 = load float, float* %27
%29 = mul nsw i64 %24, %8
%30 = add nsw i64 %29, %18
%31 = getelementptr inbounds float, float* %3, i64 %30
%32 = load float, float* %31
%33 = tail call float @llvm.fmuladd.f32(float %28, float %32, float %23)
store float %33, float* %20
%34 = or i64 %24, 1
%35 = add nsw i64 %34, %16
%36 = getelementptr inbounds float, float* %2, i64 %35
%37 = load float, float* %36
%38 = mul nsw i64 %34, %8
%39 = add nsw i64 %38, %18
%40 = getelementptr inbounds float, float* %3, i64 %39
%41 = load float, float* %40
%42 = tail call float @llvm.fmuladd.f32(float %37, float %41, float %33)
store float %42, float* %20
%43 = add nuw nsw i64 %24, 2
%44 = add i64 %25, 2
%45 = icmp eq i64 %44, %12
br i1 %45, label %46, label %22
46: ; preds = %22, %17
%47 = phi float [ %21, %17 ], [ %42, %22 ]
%48 = phi i64 [ 0, %17 ], [ %43, %22 ]
br i1 %13, label %58, label %49
49: ; preds = %46
%50 = add nsw i64 %48, %16
%51 = getelementptr inbounds float, float* %2, i64 %50
%52 = load float, float* %51
%53 = mul nsw i64 %48, %8
%54 = add nsw i64 %53, %18
%55 = getelementptr inbounds float, float* %3, i64 %54
%56 = load float, float* %55
%57 = tail call float @llvm.fmuladd.f32(float %52, float %56, float %47)
store float %57, float* %20
br label %58
58: ; preds = %46, %49
%59 = add nuw nsw i64 %18, 1
%60 = icmp eq i64 %59, %9
br i1 %60, label %61, label %17
61: ; preds = %58
%62 = add nuw nsw i64 %15, 1
%63 = icmp eq i64 %62, %9
br i1 %63, label %64, label %14
64: ; preds = %61, %5
ret void
}