void bb_gemm(int x[4 * 4], int y[4 * 4], int z[4 * 4]) {
  int i, k, j, temp_x;
loopi:
  for (i = 0; i < 4; ++i) {
  loopj:
    for (j = 0; j < 2; ++j) {
      temp_x = 0;
    loopk:
      for (k = 0; k < 2; ++k) {
        temp_x += x[i * 4 + k] * y[k * 4 + j];
      }
      z[i * 4 + j] = temp_x;
    }
  }
}


x86 assembly (clang, -O0):
<bb_gemm>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
mov    %rdi,-0x8(%rbp)
mov    %rsi,-0x10(%rbp)
mov    %rdx,-0x18(%rbp)
movl   $0x0,-0x1c(%rbp)
cmpl   $0x4,-0x1c(%rbp)
jge    11c1 <bb_gemm+0xc1>
jmp    1126 <bb_gemm+0x26>
movl   $0x0,-0x24(%rbp)
cmpl   $0x2,-0x24(%rbp)
jge    11ae <bb_gemm+0xae>
movl   $0x0,-0x28(%rbp)
movl   $0x0,-0x20(%rbp)
cmpl   $0x2,-0x20(%rbp)
jge    118a <bb_gemm+0x8a>
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0x1c(%rbp),%ecx
shl    $0x2,%ecx
add    -0x20(%rbp),%ecx
movslq %ecx,%rcx
mov    (%rax,%rcx,4),%eax
mov    -0x10(%rbp),%rcx
mov    -0x20(%rbp),%edx
shl    $0x2,%edx
add    -0x24(%rbp),%edx
movslq %edx,%rdx
imul   (%rcx,%rdx,4),%eax
add    -0x28(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x28(%rbp)
mov    -0x20(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x20(%rbp)
jmp    1145 <bb_gemm+0x45>
mov    -0x28(%rbp),%edx
mov    -0x18(%rbp),%rax
mov    -0x1c(%rbp),%ecx
shl    $0x2,%ecx
add    -0x24(%rbp),%ecx
movslq %ecx,%rcx
mov    %edx,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x24(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x24(%rbp)
jmp    112d <bb_gemm+0x2d>
jmp    11b3 <bb_gemm+0xb3>
mov    -0x1c(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x1c(%rbp)
jmp    1117 <bb_gemm+0x17>
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<bb_gemm>:
mov    (%rsi),%eax
mov    0x10(%rsi),%ecx
imul   (%rdi),%eax
imul   0x4(%rdi),%ecx
add    %eax,%ecx
mov    %ecx,(%rdx)
mov    0x4(%rsi),%eax
mov    0x14(%rsi),%ecx
imul   (%rdi),%eax
imul   0x4(%rdi),%ecx
add    %eax,%ecx
mov    %ecx,0x4(%rdx)
mov    (%rsi),%eax
mov    0x10(%rsi),%ecx
imul   0x10(%rdi),%eax
imul   0x14(%rdi),%ecx
add    %eax,%ecx
mov    %ecx,0x10(%rdx)
mov    0x4(%rsi),%eax
mov    0x14(%rsi),%ecx
imul   0x10(%rdi),%eax
imul   0x14(%rdi),%ecx
add    %eax,%ecx
mov    %ecx,0x14(%rdx)
mov    (%rsi),%eax
mov    0x10(%rsi),%ecx
imul   0x20(%rdi),%eax
imul   0x24(%rdi),%ecx
add    %eax,%ecx
mov    %ecx,0x20(%rdx)
mov    0x4(%rsi),%eax
mov    0x14(%rsi),%ecx
imul   0x20(%rdi),%eax
imul   0x24(%rdi),%ecx
add    %eax,%ecx
mov    %ecx,0x24(%rdx)
mov    (%rsi),%eax
mov    0x10(%rsi),%ecx
imul   0x30(%rdi),%eax
imul   0x34(%rdi),%ecx
add    %eax,%ecx
mov    %ecx,0x30(%rdx)
mov    0x4(%rsi),%eax
mov    0x14(%rsi),%ecx
imul   0x30(%rdi),%eax
imul   0x34(%rdi),%ecx
add    %eax,%ecx
mov    %ecx,0x34(%rdx)
ret

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

LLVM IR (-O2):
define void @bb_gemm(i32* nocapture %0, i32* nocapture %1, i32* nocapture writeonly %2) {
%4 = load i32, i32* %0
%5 = load i32, i32* %1
%6 = mul nsw i32 %5, %4
%7 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 1
%8 = load i32, i32* %7
%9 = getelementptr inbounds i32, i32* %1, i64 4
%10 = load i32, i32* %9
%11 = mul nsw i32 %10, %8
%12 = add nsw i32 %11, %6
store i32 %12, i32* %2
%13 = load i32, i32* %0
%14 = getelementptr inbounds i32, i32* %1, i64 1
%15 = load i32, i32* %14
%16 = mul nsw i32 %15, %13
%17 = load i32, i32* %7
%18 = getelementptr inbounds i32, i32* %1, i64 5
%19 = load i32, i32* %18
%20 = mul nsw i32 %19, %17
%21 = add nsw i32 %20, %16
%22 = getelementptr inbounds i32, i32* %2, i64 1
store i32 %21, i32* %22
%23 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 4
%24 = load i32, i32* %23
%25 = load i32, i32* %1
%26 = mul nsw i32 %25, %24
%27 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 5
%28 = load i32, i32* %27
%29 = load i32, i32* %9
%30 = mul nsw i32 %29, %28
%31 = add nsw i32 %30, %26
%32 = getelementptr inbounds i32, i32* %2, i64 4
store i32 %31, i32* %32
%33 = load i32, i32* %23
%34 = load i32, i32* %14
%35 = mul nsw i32 %34, %33
%36 = load i32, i32* %27
%37 = load i32, i32* %18
%38 = mul nsw i32 %37, %36
%39 = add nsw i32 %38, %35
%40 = getelementptr inbounds i32, i32* %2, i64 5
store i32 %39, i32* %40
%41 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 8
%42 = load i32, i32* %41
%43 = load i32, i32* %1
%44 = mul nsw i32 %43, %42
%45 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 9
%46 = load i32, i32* %45
%47 = load i32, i32* %9
%48 = mul nsw i32 %47, %46
%49 = add nsw i32 %48, %44
%50 = getelementptr inbounds i32, i32* %2, i64 8
store i32 %49, i32* %50
%51 = load i32, i32* %41
%52 = load i32, i32* %14
%53 = mul nsw i32 %52, %51
%54 = load i32, i32* %45
%55 = load i32, i32* %18
%56 = mul nsw i32 %55, %54
%57 = add nsw i32 %56, %53
%58 = getelementptr inbounds i32, i32* %2, i64 9
store i32 %57, i32* %58
%59 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 12
%60 = load i32, i32* %59
%61 = load i32, i32* %1
%62 = mul nsw i32 %61, %60
%63 = getelementptr inbounds i32, i32* %0, i64 13
%64 = load i32, i32* %63
%65 = load i32, i32* %9
%66 = mul nsw i32 %65, %64
%67 = add nsw i32 %66, %62
%68 = getelementptr inbounds i32, i32* %2, i64 12
store i32 %67, i32* %68
%69 = load i32, i32* %59
%70 = load i32, i32* %14
%71 = mul nsw i32 %70, %69
%72 = load i32, i32* %63
%73 = load i32, i32* %18
%74 = mul nsw i32 %73, %72
%75 = add nsw i32 %74, %71
%76 = getelementptr inbounds i32, i32* %2, i64 13
store i32 %75, i32* %76
ret void
}