void convolution2d(double arr[][20], double conv[][20], int size) {
  int kernel[3][3] = {{1, 1, -1}, {-1, 1, -1}, {1, 1, 1}};
  int i, j, m, n, mm, nn, ii, jj;
  for (i = 0; i < size; ++i) {
    for (j = 0; j < size; ++j) {
      conv[i][j] = 0;
      for (m = 0; m < 3; ++m) {
        mm = 2 - m;
        for (n = 0; n < 3; ++n) {
          nn = 2 - n;
          ii = i + (m - 1);
          jj = j + (n - 1);
          if (ii >= 0 && ii < size && jj >= 0 && jj < size)
            conv[i][j] += arr[ii][jj] * kernel[mm][nn];
        }
      }
    }
  }
}


x86 assembly (clang, -O0):
<convolution2d>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
sub    $0x60,%rsp
mov    %rdi,-0x8(%rbp)
mov    %rsi,-0x10(%rbp)
mov    %edx,-0x14(%rbp)
lea    -0x40(%rbp),%rdi
lea    0xed2(%rip),%rsi
mov    $0x24,%edx
call   1030 <memcpy@plt>
movl   $0x0,-0x44(%rbp)
mov    -0x44(%rbp),%eax
cmp    -0x14(%rbp),%eax
jge    12a3 <convolution2d+0x193>
movl   $0x0,-0x48(%rbp)
mov    -0x48(%rbp),%eax
cmp    -0x14(%rbp),%eax
jge    1290 <convolution2d+0x180>
mov    -0x10(%rbp),%rax
movslq -0x44(%rbp),%rcx
imul   $0xa0,%rcx,%rcx
add    %rcx,%rax
movslq -0x48(%rbp),%rcx
xorps  %xmm0,%xmm0
movsd  %xmm0,(%rax,%rcx,8)
movl   $0x0,-0x4c(%rbp)
cmpl   $0x3,-0x4c(%rbp)
jge    127d <convolution2d+0x16d>
mov    $0x2,%eax
sub    -0x4c(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x54(%rbp)
movl   $0x0,-0x50(%rbp)
cmpl   $0x3,-0x50(%rbp)
jge    126a <convolution2d+0x15a>
mov    $0x2,%eax
sub    -0x50(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x58(%rbp)
mov    -0x44(%rbp),%eax
mov    -0x4c(%rbp),%ecx
sub    $0x1,%ecx
add    %ecx,%eax
mov    %eax,-0x5c(%rbp)
mov    -0x48(%rbp),%eax
mov    -0x50(%rbp),%ecx
sub    $0x1,%ecx
add    %ecx,%eax
mov    %eax,-0x60(%rbp)
cmpl   $0x0,-0x5c(%rbp)
jl     1257 <convolution2d+0x147>
mov    -0x5c(%rbp),%eax
cmp    -0x14(%rbp),%eax
jge    1257 <convolution2d+0x147>
cmpl   $0x0,-0x60(%rbp)
jl     1257 <convolution2d+0x147>
mov    -0x60(%rbp),%eax
cmp    -0x14(%rbp),%eax
jge    1257 <convolution2d+0x147>
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x5c(%rbp),%rcx
imul   $0xa0,%rcx,%rcx
add    %rcx,%rax
movslq -0x60(%rbp),%rcx
movsd  (%rax,%rcx,8),%xmm0
movslq -0x54(%rbp),%rcx
lea    -0x40(%rbp),%rax
imul   $0xc,%rcx,%rcx
add    %rcx,%rax
movslq -0x58(%rbp),%rcx
cvtsi2sdl (%rax,%rcx,4),%xmm2
mov    -0x10(%rbp),%rax
movslq -0x44(%rbp),%rcx
imul   $0xa0,%rcx,%rcx
add    %rcx,%rax
movslq -0x48(%rbp),%rcx
movsd  (%rax,%rcx,8),%xmm1
mulsd  %xmm2,%xmm0
addsd  %xmm1,%xmm0
movsd  %xmm0,(%rax,%rcx,8)
jmp    125c <convolution2d+0x14c>
mov    -0x50(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x50(%rbp)
jmp    119f <convolution2d+0x8f>
jmp    126f <convolution2d+0x15f>
mov    -0x4c(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x4c(%rbp)
jmp    1183 <convolution2d+0x73>
jmp    1282 <convolution2d+0x172>
mov    -0x48(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x48(%rbp)
jmp    1152 <convolution2d+0x42>
jmp    1295 <convolution2d+0x185>
mov    -0x44(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x44(%rbp)
jmp    113f <convolution2d+0x2f>
add    $0x60,%rsp
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<convolution2d>:
push   %rbp
push   %r15
push   %r14
push   %r13
push   %r12
push   %rbx
test   %edx,%edx
jle    1297 <convolution2d+0x197>
mov    $0xffffffff,%r10d
mov    %edx,%ecx
lea    0xa8(%rdi),%r13
lea    0x8(%rdi),%rax
mov    %rax,-0x10(%rsp)
mov    $0xffffffff,%edx
xor    %eax,%eax
xorpd  %xmm0,%xmm0
jmp    1161 <convolution2d+0x61>
nopw   0x0(%rax,%rax,1)
add    $0xa0,%r13
mov    -0x14(%rsp),%edx
add    $0x1,%edx
add    $0xa0,%rsi
mov    %r14,%rax
cmp    %rcx,%r14
je     1297 <convolution2d+0x197>
mov    %edx,-0x14(%rsp)
mov    %edx,%edx
lea    (%rdx,%rdx,4),%r11
shl    $0x5,%r11
add    -0x10(%rsp),%r11
lea    (%rax,%r10,1),%edx
mov    %rdx,-0x8(%rsp)
mov    %eax,%r15d
lea    0x1(%rax),%r14
mov    %r14d,%r12d
xor    %edx,%edx
jmp    1195 <convolution2d+0x95>
nopl   0x0(%rax,%rax,1)
cmp    %rdx,%rcx
je     1140 <convolution2d+0x40>
mov    %rdx,%rbp
lea    (%rdx,%r10,1),%r8d
add    $0x1,%rdx
movq   $0x0,(%rsi,%rbp,8)
xorpd  %xmm1,%xmm1
test   %rax,%rax
je     1200 <convolution2d+0x100>
cmp    %rcx,%rax
ja     11da <convolution2d+0xda>
test   %rbp,%rbp
je     11da <convolution2d+0xda>
mov    -0x8(%rsp),%rbx
lea    (%rbx,%rbx,4),%r9
shl    $0x5,%r9
add    %rdi,%r9
movsd  (%r9,%r8,8),%xmm1
addsd  %xmm0,%xmm1
movsd  %xmm1,(%rsi,%rbp,8)
cmp    %rcx,%rax
ja     1200 <convolution2d+0x100>
addsd  -0x8(%r11,%rbp,8),%xmm1
movsd  %xmm1,(%rsi,%rbp,8)
cmp    %rcx,%rdx
jae    1200 <convolution2d+0x100>
addsd  (%r11,%rbp,8),%xmm1
movsd  %xmm1,(%rsi,%rbp,8)
nopl   0x0(%rax,%rax,1)
cmp    %rcx,%rax
jae    1220 <convolution2d+0x120>
test   %rbp,%rbp
je     1220 <convolution2d+0x120>
lea    (%r15,%r15,4),%rbx
shl    $0x5,%rbx
add    %rdi,%rbx
subsd  (%rbx,%r8,8),%xmm1
movsd  %xmm1,(%rsi,%rbp,8)
cmp    %rcx,%rax
jae    1248 <convolution2d+0x148>
addsd  -0xa8(%r13,%rbp,8),%xmm1
ff ff ff
movsd  %xmm1,(%rsi,%rbp,8)
cmp    %rcx,%rdx
jae    1248 <convolution2d+0x148>
subsd  -0xa0(%r13,%rbp,8),%xmm1
ff ff ff
movsd  %xmm1,(%rsi,%rbp,8)
cmp    %rcx,%r14
jae    1268 <convolution2d+0x168>
test   %rbp,%rbp
je     1268 <convolution2d+0x168>
lea    (%r12,%r12,4),%rbx
shl    $0x5,%rbx
add    %rdi,%rbx
subsd  (%rbx,%r8,8),%xmm1
movsd  %xmm1,(%rsi,%rbp,8)
cmp    %rcx,%r14
jae    1190 <convolution2d+0x90>
addsd  -0x8(%r13,%rbp,8),%xmm1
movsd  %xmm1,(%rsi,%rbp,8)
cmp    %rcx,%rdx
jae    1190 <convolution2d+0x90>
addsd  0x0(%r13,%rbp,8),%xmm1
movsd  %xmm1,(%rsi,%rbp,8)
jmp    1190 <convolution2d+0x90>
pop    %rbx
pop    %r12
pop    %r13
pop    %r14
pop    %r15
pop    %rbp
ret

LLVM IR (-O0):
@__const.convolution2d.kernel = [3 x [3 x i32]] [[3 x i32] [i32 1, i32 1, i32 -1], [3 x i32] [i32 -1, i32 1, i32 -1], [3 x i32] [i32 1, i32 1, i32 1]]
define void @convolution2d([20 x double]* %0, [20 x double]* %1, i32 %2) {
%4 = alloca [20 x double]*
%5 = alloca [20 x double]*
%6 = alloca i32
%7 = alloca [3 x [3 x i32]]
%8 = alloca i32
%9 = alloca i32
%10 = alloca i32
%11 = alloca i32
%12 = alloca i32
%13 = alloca i32
%14 = alloca i32
%15 = alloca i32
store [20 x double]* %0, [20 x double]** %4
store [20 x double]* %1, [20 x double]** %5
store i32 %2, i32* %6
%16 = bitcast [3 x [3 x i32]]* %7 to i8*
store i32 0, i32* %8
br label %17
17: ; preds = %106, %3
%18 = load i32, i32* %8
%19 = load i32, i32* %6
%20 = icmp slt i32 %18, %19
br i1 %20, label %21, label %109
21: ; preds = %17
store i32 0, i32* %9
br label %22
22: ; preds = %102, %21
%23 = load i32, i32* %9
%24 = load i32, i32* %6
%25 = icmp slt i32 %23, %24
br i1 %25, label %26, label %105
26: ; preds = %22
%27 = load [20 x double]*, [20 x double]** %5
%28 = load i32, i32* %8
%29 = sext i32 %28 to i64
%30 = getelementptr inbounds [20 x double], [20 x double]* %27, i64 %29
%31 = load i32, i32* %9
%32 = sext i32 %31 to i64
%33 = getelementptr inbounds [20 x double], [20 x double]* %30, i64 0, i64 %32
store double 0.000000e+00, double* %33
store i32 0, i32* %10
br label %34
34: ; preds = %98, %26
%35 = load i32, i32* %10
%36 = icmp slt i32 %35, 3
br i1 %36, label %37, label %101
37: ; preds = %34
%38 = load i32, i32* %10
%39 = sub nsw i32 2, %38
store i32 %39, i32* %12
store i32 0, i32* %11
br label %40
40: ; preds = %94, %37
%41 = load i32, i32* %11
%42 = icmp slt i32 %41, 3
br i1 %42, label %43, label %97
43: ; preds = %40
%44 = load i32, i32* %11
%45 = sub nsw i32 2, %44
store i32 %45, i32* %13
%46 = load i32, i32* %8
%47 = load i32, i32* %10
%48 = sub nsw i32 %47, 1
%49 = add nsw i32 %46, %48
store i32 %49, i32* %14
%50 = load i32, i32* %9
%51 = load i32, i32* %11
%52 = sub nsw i32 %51, 1
%53 = add nsw i32 %50, %52
store i32 %53, i32* %15
%54 = load i32, i32* %14
%55 = icmp sge i32 %54, 0
br i1 %55, label %56, label %93
56: ; preds = %43
%57 = load i32, i32* %14
%58 = load i32, i32* %6
%59 = icmp slt i32 %57, %58
br i1 %59, label %60, label %93
60: ; preds = %56
%61 = load i32, i32* %15
%62 = icmp sge i32 %61, 0
br i1 %62, label %63, label %93
63: ; preds = %60
%64 = load i32, i32* %15
%65 = load i32, i32* %6
%66 = icmp slt i32 %64, %65
br i1 %66, label %67, label %93
67: ; preds = %63
%68 = load [20 x double]*, [20 x double]** %4
%69 = load i32, i32* %14
%70 = sext i32 %69 to i64
%71 = getelementptr inbounds [20 x double], [20 x double]* %68, i64 %70
%72 = load i32, i32* %15
%73 = sext i32 %72 to i64
%74 = getelementptr inbounds [20 x double], [20 x double]* %71, i64 0, i64 %73
%75 = load double, double* %74
%76 = load i32, i32* %12
%77 = sext i32 %76 to i64
%78 = getelementptr inbounds [3 x [3 x i32]], [3 x [3 x i32]]* %7, i64 0, i64 %77
%79 = load i32, i32* %13
%80 = sext i32 %79 to i64
%81 = getelementptr inbounds [3 x i32], [3 x i32]* %78, i64 0, i64 %80
%82 = load i32, i32* %81
%83 = sitofp i32 %82 to double
%84 = load [20 x double]*, [20 x double]** %5
%85 = load i32, i32* %8
%86 = sext i32 %85 to i64
%87 = getelementptr inbounds [20 x double], [20 x double]* %84, i64 %86
%88 = load i32, i32* %9
%89 = sext i32 %88 to i64
%90 = getelementptr inbounds [20 x double], [20 x double]* %87, i64 0, i64 %89
%91 = load double, double* %90
%92 = call double @llvm.fmuladd.f64(double %75, double %83, double %91)
store double %92, double* %90
br label %93
93: ; preds = %67, %63, %60, %56, %43
br label %94
94: ; preds = %93
%95 = load i32, i32* %11
%96 = add nsw i32 %95, 1
store i32 %96, i32* %11
br label %40
97: ; preds = %40
br label %98
98: ; preds = %97
%99 = load i32, i32* %10
%100 = add nsw i32 %99, 1
store i32 %100, i32* %10
br label %34
101: ; preds = %34
br label %102
102: ; preds = %101
%103 = load i32, i32* %9
%104 = add nsw i32 %103, 1
store i32 %104, i32* %9
br label %22
105: ; preds = %22
br label %106
106: ; preds = %105
%107 = load i32, i32* %8
%108 = add nsw i32 %107, 1
store i32 %108, i32* %8
br label %17
109: ; preds = %17
ret void
}

LLVM IR (-O2):
define void @convolution2d([20 x double]* nocapture %0, [20 x double]* nocapture %1, i32 %2) {
%4 = icmp sgt i32 %2, 0
br i1 %4, label %5, label %85
5: ; preds = %3
%6 = zext i32 %2 to i64
%7 = zext i32 %2 to i64
br label %8
8: ; preds = %82, %5
%9 = phi i64 [ 0, %5 ], [ %83, %82 ]
%10 = add nuw i64 %9, 4294967295
%11 = icmp eq i64 %9, 0
%12 = icmp ule i64 %9, %6
%13 = and i64 %10, 4294967295
%14 = icmp ult i64 %9, %6
%15 = and i64 %9, 4294967295
%16 = add nuw nsw i64 %9, 1
%17 = icmp ult i64 %16, %6
%18 = and i64 %16, 4294967295
br label %19
19: ; preds = %8, %79
%20 = phi i64 [ 0, %8 ], [ %80, %79 ]
%21 = getelementptr inbounds [20 x double], [20 x double]* %1, i64 %9, i64 %20
store double 0.000000e+00, double* %21
%22 = icmp ne i64 %20, 0
%23 = add nuw i64 %20, 4294967295
%24 = and i64 %23, 4294967295
%25 = and i64 %20, 4294967295
%26 = add nuw nsw i64 %20, 1
%27 = icmp ult i64 %26, %6
%28 = and i64 %26, 4294967295
br i1 %11, label %45, label %29
29: ; preds = %19
%30 = select i1 %12, i1 %22, i1 false
br i1 %30, label %31, label %35
31: ; preds = %29
%32 = getelementptr inbounds [20 x double], [20 x double]* %0, i64 %13, i64 %24
%33 = load double, double* %32
%34 = fadd double %33, 0.000000e+00
store double %34, double* %21
br label %35
35: ; preds = %29, %31
%36 = phi double [ %34, %31 ], [ 0.000000e+00, %29 ]
br i1 %12, label %37, label %45
37: ; preds = %35
%38 = getelementptr inbounds [20 x double], [20 x double]* %0, i64 %13, i64 %25
%39 = load double, double* %38
%40 = fadd double %39, %36
store double %40, double* %21
br i1 %27, label %41, label %45
41: ; preds = %37
%42 = getelementptr inbounds [20 x double], [20 x double]* %0, i64 %13, i64 %28
%43 = load double, double* %42
%44 = fadd double %43, %40
store double %44, double* %21
br label %45
45: ; preds = %37, %41, %35, %19
%46 = phi double [ %44, %41 ], [ %40, %37 ], [ %36, %35 ], [ 0.000000e+00, %19 ]
%47 = select i1 %14, i1 %22, i1 false
br i1 %47, label %48, label %52
48: ; preds = %45
%49 = getelementptr inbounds [20 x double], [20 x double]* %0, i64 %15, i64 %24
%50 = load double, double* %49
%51 = tail call double @llvm.fmuladd.f64(double %50, double -1.000000e+00, double %46)
store double %51, double* %21
br label %52
52: ; preds = %48, %45
%53 = phi double [ %51, %48 ], [ %46, %45 ]
br i1 %14, label %54, label %62
54: ; preds = %52
%55 = getelementptr inbounds [20 x double], [20 x double]* %0, i64 %15, i64 %25
%56 = load double, double* %55
%57 = fadd double %56, %53
store double %57, double* %21
br i1 %27, label %58, label %62
58: ; preds = %54
%59 = getelementptr inbounds [20 x double], [20 x double]* %0, i64 %15, i64 %28
%60 = load double, double* %59
%61 = tail call double @llvm.fmuladd.f64(double %60, double -1.000000e+00, double %57)
store double %61, double* %21
br label %62
62: ; preds = %52, %54, %58
%63 = phi double [ %61, %58 ], [ %57, %54 ], [ %53, %52 ]
%64 = select i1 %17, i1 %22, i1 false
br i1 %64, label %65, label %69
65: ; preds = %62
%66 = getelementptr inbounds [20 x double], [20 x double]* %0, i64 %18, i64 %24
%67 = load double, double* %66
%68 = tail call double @llvm.fmuladd.f64(double %67, double -1.000000e+00, double %63)
store double %68, double* %21
br label %69
69: ; preds = %65, %62
%70 = phi double [ %68, %65 ], [ %63, %62 ]
br i1 %17, label %71, label %79
71: ; preds = %69
%72 = getelementptr inbounds [20 x double], [20 x double]* %0, i64 %18, i64 %25
%73 = load double, double* %72
%74 = fadd double %73, %70
store double %74, double* %21
br i1 %27, label %75, label %79
75: ; preds = %71
%76 = getelementptr inbounds [20 x double], [20 x double]* %0, i64 %18, i64 %28
%77 = load double, double* %76
%78 = fadd double %77, %74
store double %78, double* %21
br label %79
79: ; preds = %75, %71, %69
%80 = add nuw nsw i64 %20, 1
%81 = icmp eq i64 %80, %7
br i1 %81, label %82, label %19
82: ; preds = %79
%83 = add nuw nsw i64 %9, 1
%84 = icmp eq i64 %83, %7
br i1 %84, label %85, label %8
85: ; preds = %82, %3
ret void
}