void ata(double *a, double *ata, int m, int n, int n_large) {
  register int i, j, k;
  for (i = 0; i < n; i++) {
    for (j = 0; j < n; j++) {
      *(ata + i * n_large + j) = 0.0;
      for (k = 0; k < m; k++)
        *(ata + i * n_large + j) +=
            *(a + k * n_large + i) * *(a + k * n_large + j);
    }
  }
}


x86 assembly (clang, -O0):
<ata>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
mov    %rdi,-0x8(%rbp)
mov    %rsi,-0x10(%rbp)
mov    %edx,-0x14(%rbp)
mov    %ecx,-0x18(%rbp)
mov    %r8d,-0x1c(%rbp)
movl   $0x0,-0x20(%rbp)
mov    -0x20(%rbp),%eax
cmp    -0x18(%rbp),%eax
jge    120b <ata+0x10b>
movl   $0x0,-0x24(%rbp)
mov    -0x24(%rbp),%eax
cmp    -0x18(%rbp),%eax
jge    11f8 <ata+0xf8>
mov    -0x10(%rbp),%rax
mov    -0x20(%rbp),%ecx
imul   -0x1c(%rbp),%ecx
movslq %ecx,%rcx
shl    $0x3,%rcx
add    %rcx,%rax
movslq -0x24(%rbp),%rcx
xorps  %xmm0,%xmm0
movsd  %xmm0,(%rax,%rcx,8)
movl   $0x0,-0x28(%rbp)
mov    -0x28(%rbp),%eax
cmp    -0x14(%rbp),%eax
jge    11e5 <ata+0xe5>
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0x28(%rbp),%ecx
imul   -0x1c(%rbp),%ecx
movslq %ecx,%rcx
shl    $0x3,%rcx
add    %rcx,%rax
movslq -0x20(%rbp),%rcx
movsd  (%rax,%rcx,8),%xmm0
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0x28(%rbp),%ecx
imul   -0x1c(%rbp),%ecx
movslq %ecx,%rcx
shl    $0x3,%rcx
add    %rcx,%rax
movslq -0x24(%rbp),%rcx
movsd  (%rax,%rcx,8),%xmm2
mov    -0x10(%rbp),%rax
mov    -0x20(%rbp),%ecx
imul   -0x1c(%rbp),%ecx
movslq %ecx,%rcx
shl    $0x3,%rcx
add    %rcx,%rax
movslq -0x24(%rbp),%rcx
movsd  (%rax,%rcx,8),%xmm1
mulsd  %xmm2,%xmm0
addsd  %xmm1,%xmm0
movsd  %xmm0,(%rax,%rcx,8)
mov    -0x28(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x28(%rbp)
jmp    1164 <ata+0x64>
jmp    11ea <ata+0xea>
mov    -0x24(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x24(%rbp)
jmp    1130 <ata+0x30>
jmp    11fd <ata+0xfd>
mov    -0x20(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x20(%rbp)
jmp    111d <ata+0x1d>
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<ata>:
push   %rbp
push   %r15
push   %r14
push   %r13
push   %r12
push   %rbx
mov    %rsi,-0x8(%rsp)
mov    %rdi,-0x20(%rsp)
test   %ecx,%ecx
jle    1245 <ata+0x145>
movslq %r8d,%r12
mov    %ecx,%r11d
mov    %edx,%r9d
mov    %r9d,%r15d
and    $0xfffffffe,%r15d
mov    -0x20(%rsp),%r13
lea    0x0(,%r12,8),%rax
add    %r13,%rax
mov    %r12,-0x18(%rsp)
shl    $0x4,%r12
xor    %r14d,%r14d
mov    %rax,-0x10(%rsp)
mov    -0x20(%rsp),%rdi
jmp    1175 <ata+0x75>
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
xchg   %ax,%ax
add    $0x1,%r14
add    $0x8,%rax
add    $0x8,%r13
cmp    %r11,%r14
je     1245 <ata+0x145>
mov    %r14,%rcx
imul   -0x18(%rsp),%rcx
mov    -0x8(%rsp),%rsi
lea    (%rsi,%rcx,8),%rcx
mov    -0x20(%rsp),%rbx
mov    -0x10(%rsp),%rbp
xor    %r10d,%r10d
jmp    11b1 <ata+0xb1>
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
add    $0x1,%r10
add    $0x8,%rbp
add    $0x8,%rbx
cmp    %r11,%r10
je     1160 <ata+0x60>
movq   $0x0,(%rcx,%r10,8)
test   %edx,%edx
jle    11a0 <ata+0xa0>
xorpd  %xmm0,%xmm0
cmp    $0x1,%edx
jne    11d0 <ata+0xd0>
xor    %esi,%esi
jmp    121a <ata+0x11a>
nopw   0x0(%rax,%rax,1)
xor    %r8d,%r8d
xor    %esi,%esi
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
nop
movsd  0x0(%r13,%r8,1),%xmm1
mulsd  (%rbx,%r8,1),%xmm1
addsd  %xmm0,%xmm1
movsd  %xmm1,(%rcx,%r10,8)
movsd  (%rax,%r8,1),%xmm0
mulsd  0x0(%rbp,%r8,1),%xmm0
addsd  %xmm1,%xmm0
movsd  %xmm0,(%rcx,%r10,8)
add    $0x2,%rsi
add    %r12,%r8
cmp    %rsi,%r15
jne    11e0 <ata+0xe0>
test   $0x1,%r9b
je     11a0 <ata+0xa0>
imul   -0x18(%rsp),%rsi
lea    (%rdi,%rsi,8),%rsi
movsd  (%rsi,%r14,8),%xmm1
mulsd  (%rsi,%r10,8),%xmm1
addsd  %xmm0,%xmm1
movsd  %xmm1,(%rcx,%r10,8)
jmp    11a0 <ata+0xa0>
pop    %rbx
pop    %r12
pop    %r13
pop    %r14
pop    %r15
pop    %rbp
ret

LLVM IR (-O0):
define void @ata(double* %0, double* %1, i32 %2, i32 %3, i32 %4) {
%6 = alloca double*
%7 = alloca double*
%8 = alloca i32
%9 = alloca i32
%10 = alloca i32
%11 = alloca i32
%12 = alloca i32
%13 = alloca i32
store double* %0, double** %6
store double* %1, double** %7
store i32 %2, i32* %8
store i32 %3, i32* %9
store i32 %4, i32* %10
store i32 0, i32* %11
br label %14
14: ; preds = %77, %5
%15 = load i32, i32* %11
%16 = load i32, i32* %9
%17 = icmp slt i32 %15, %16
br i1 %17, label %18, label %80
18: ; preds = %14
store i32 0, i32* %12
br label %19
19: ; preds = %73, %18
%20 = load i32, i32* %12
%21 = load i32, i32* %9
%22 = icmp slt i32 %20, %21
br i1 %22, label %23, label %76
23: ; preds = %19
%24 = load double*, double** %7
%25 = load i32, i32* %11
%26 = load i32, i32* %10
%27 = mul nsw i32 %25, %26
%28 = sext i32 %27 to i64
%29 = getelementptr inbounds double, double* %24, i64 %28
%30 = load i32, i32* %12
%31 = sext i32 %30 to i64
%32 = getelementptr inbounds double, double* %29, i64 %31
store double 0.000000e+00, double* %32
store i32 0, i32* %13
br label %33
33: ; preds = %69, %23
%34 = load i32, i32* %13
%35 = load i32, i32* %8
%36 = icmp slt i32 %34, %35
br i1 %36, label %37, label %72
37: ; preds = %33
%38 = load double*, double** %6
%39 = load i32, i32* %13
%40 = load i32, i32* %10
%41 = mul nsw i32 %39, %40
%42 = sext i32 %41 to i64
%43 = getelementptr inbounds double, double* %38, i64 %42
%44 = load i32, i32* %11
%45 = sext i32 %44 to i64
%46 = getelementptr inbounds double, double* %43, i64 %45
%47 = load double, double* %46
%48 = load double*, double** %6
%49 = load i32, i32* %13
%50 = load i32, i32* %10
%51 = mul nsw i32 %49, %50
%52 = sext i32 %51 to i64
%53 = getelementptr inbounds double, double* %48, i64 %52
%54 = load i32, i32* %12
%55 = sext i32 %54 to i64
%56 = getelementptr inbounds double, double* %53, i64 %55
%57 = load double, double* %56
%58 = load double*, double** %7
%59 = load i32, i32* %11
%60 = load i32, i32* %10
%61 = mul nsw i32 %59, %60
%62 = sext i32 %61 to i64
%63 = getelementptr inbounds double, double* %58, i64 %62
%64 = load i32, i32* %12
%65 = sext i32 %64 to i64
%66 = getelementptr inbounds double, double* %63, i64 %65
%67 = load double, double* %66
%68 = call double @llvm.fmuladd.f64(double %47, double %57, double %67)
store double %68, double* %66
br label %69
69: ; preds = %37
%70 = load i32, i32* %13
%71 = add nsw i32 %70, 1
store i32 %71, i32* %13
br label %33
72: ; preds = %33
br label %73
73: ; preds = %72
%74 = load i32, i32* %12
%75 = add nsw i32 %74, 1
store i32 %75, i32* %12
br label %19
76: ; preds = %19
br label %77
77: ; preds = %76
%78 = load i32, i32* %11
%79 = add nsw i32 %78, 1
store i32 %79, i32* %11
br label %14
80: ; preds = %14
ret void
}

LLVM IR (-O2):
define void @ata(double* nocapture %0, double* nocapture %1, i32 %2, i32 %3, i32 %4) {
%6 = icmp sgt i32 %3, 0
br i1 %6, label %7, label %63
7: ; preds = %5
%8 = icmp sgt i32 %2, 0
%9 = sext i32 %4 to i64
%10 = zext i32 %3 to i64
%11 = zext i32 %2 to i64
%12 = and i64 %11, 1
%13 = icmp eq i32 %2, 1
%14 = and i64 %11, 4294967294
%15 = icmp eq i64 %12, 0
br label %16
16: ; preds = %60, %7
%17 = phi i64 [ 0, %7 ], [ %61, %60 ]
%18 = mul nsw i64 %17, %9
%19 = getelementptr inbounds double, double* %1, i64 %18
br label %20
20: ; preds = %16, %57
%21 = phi i64 [ 0, %16 ], [ %58, %57 ]
%22 = getelementptr inbounds double, double* %19, i64 %21
store double 0.000000e+00, double* %22
br i1 %8, label %23, label %57
23: ; preds = %20
br i1 %13, label %46, label %24
24: ; preds = %23, %24
%25 = phi double [ %42, %24 ], [ 0.000000e+00, %23 ]
%26 = phi i64 [ %43, %24 ], [ 0, %23 ]
%27 = phi i64 [ %44, %24 ], [ 0, %23 ]
%28 = mul nsw i64 %26, %9
%29 = getelementptr inbounds double, double* %0, i64 %28
%30 = getelementptr inbounds double, double* %29, i64 %17
%31 = load double, double* %30
%32 = getelementptr inbounds double, double* %29, i64 %21
%33 = load double, double* %32
%34 = tail call double @llvm.fmuladd.f64(double %31, double %33, double %25)
store double %34, double* %22
%35 = or i64 %26, 1
%36 = mul nsw i64 %35, %9
%37 = getelementptr inbounds double, double* %0, i64 %36
%38 = getelementptr inbounds double, double* %37, i64 %17
%39 = load double, double* %38
%40 = getelementptr inbounds double, double* %37, i64 %21
%41 = load double, double* %40
%42 = tail call double @llvm.fmuladd.f64(double %39, double %41, double %34)
store double %42, double* %22
%43 = add nuw nsw i64 %26, 2
%44 = add i64 %27, 2
%45 = icmp eq i64 %44, %14
br i1 %45, label %46, label %24
46: ; preds = %24, %23
%47 = phi double [ 0.000000e+00, %23 ], [ %42, %24 ]
%48 = phi i64 [ 0, %23 ], [ %43, %24 ]
br i1 %15, label %57, label %49
49: ; preds = %46
%50 = mul nsw i64 %48, %9
%51 = getelementptr inbounds double, double* %0, i64 %50
%52 = getelementptr inbounds double, double* %51, i64 %17
%53 = load double, double* %52
%54 = getelementptr inbounds double, double* %51, i64 %21
%55 = load double, double* %54
%56 = tail call double @llvm.fmuladd.f64(double %53, double %55, double %47)
store double %56, double* %22
br label %57
57: ; preds = %49, %46, %20
%58 = add nuw nsw i64 %21, 1
%59 = icmp eq i64 %58, %10
br i1 %59, label %60, label %20
60: ; preds = %57
%61 = add nuw nsw i64 %17, 1
%62 = icmp eq i64 %61, %10
br i1 %62, label %63, label %16
63: ; preds = %60, %5
ret void
}