void kernel_ref(float *input, float *output, int halo_width) {
  int i, j, k;
  for (i = halo_width; i < 32 - halo_width; ++i) {
    for (j = halo_width; j < 32 - halo_width; ++j) {
      for (k = halo_width; k < 32 - halo_width; ++k) {
        float v = input[(i) + (j)*32 + (k)*32 * 32] +
                  input[(i - 1) + (j)*32 + (k)*32 * 32] +
                  input[(i + 1) + (j)*32 + (k)*32 * 32] +
                  input[(i) + (j - 1) * 32 + (k)*32 * 32] +
                  input[(i) + (j + 1) * 32 + (k)*32 * 32] +
                  input[(i) + (j)*32 + (k - 1) * 32 * 32] +
                  input[(i) + (j)*32 + (k + 1) * 32 * 32];
        output[(i) + (j)*32 + (k)*32 * 32] = v;
      }
    }
  }
  return;
}


x86 assembly (clang, -O0):
<kernel_ref>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
mov    %rdi,-0x8(%rbp)
mov    %rsi,-0x10(%rbp)
mov    %edx,-0x14(%rbp)
mov    -0x14(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x18(%rbp)
mov    -0x18(%rbp),%eax
mov    $0x20,%ecx
sub    -0x14(%rbp),%ecx
cmp    %ecx,%eax
jge    12ba <kernel_ref+0x1ba>
mov    -0x14(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x1c(%rbp)
mov    -0x1c(%rbp),%eax
mov    $0x20,%ecx
sub    -0x14(%rbp),%ecx
cmp    %ecx,%eax
jge    12a7 <kernel_ref+0x1a7>
mov    -0x14(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x20(%rbp)
mov    -0x20(%rbp),%eax
mov    $0x20,%ecx
sub    -0x14(%rbp),%ecx
cmp    %ecx,%eax
jge    1294 <kernel_ref+0x194>
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0x18(%rbp),%ecx
mov    -0x1c(%rbp),%edx
shl    $0x5,%edx
add    %edx,%ecx
mov    -0x20(%rbp),%edx
shl    $0x5,%edx
shl    $0x5,%edx
add    %edx,%ecx
movslq %ecx,%rcx
movss  (%rax,%rcx,4),%xmm0
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0x18(%rbp),%ecx
sub    $0x1,%ecx
mov    -0x1c(%rbp),%edx
shl    $0x5,%edx
add    %edx,%ecx
mov    -0x20(%rbp),%edx
shl    $0x5,%edx
shl    $0x5,%edx
add    %edx,%ecx
movslq %ecx,%rcx
addss  (%rax,%rcx,4),%xmm0
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0x18(%rbp),%ecx
add    $0x1,%ecx
mov    -0x1c(%rbp),%edx
shl    $0x5,%edx
add    %edx,%ecx
mov    -0x20(%rbp),%edx
shl    $0x5,%edx
shl    $0x5,%edx
add    %edx,%ecx
movslq %ecx,%rcx
addss  (%rax,%rcx,4),%xmm0
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0x18(%rbp),%ecx
mov    -0x1c(%rbp),%edx
sub    $0x1,%edx
shl    $0x5,%edx
add    %edx,%ecx
mov    -0x20(%rbp),%edx
shl    $0x5,%edx
shl    $0x5,%edx
add    %edx,%ecx
movslq %ecx,%rcx
addss  (%rax,%rcx,4),%xmm0
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0x18(%rbp),%ecx
mov    -0x1c(%rbp),%edx
add    $0x1,%edx
shl    $0x5,%edx
add    %edx,%ecx
mov    -0x20(%rbp),%edx
shl    $0x5,%edx
shl    $0x5,%edx
add    %edx,%ecx
movslq %ecx,%rcx
addss  (%rax,%rcx,4),%xmm0
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0x18(%rbp),%ecx
mov    -0x1c(%rbp),%edx
shl    $0x5,%edx
add    %edx,%ecx
mov    -0x20(%rbp),%edx
sub    $0x1,%edx
shl    $0x5,%edx
shl    $0x5,%edx
add    %edx,%ecx
movslq %ecx,%rcx
addss  (%rax,%rcx,4),%xmm0
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0x18(%rbp),%ecx
mov    -0x1c(%rbp),%edx
shl    $0x5,%edx
add    %edx,%ecx
mov    -0x20(%rbp),%edx
add    $0x1,%edx
shl    $0x5,%edx
shl    $0x5,%edx
add    %edx,%ecx
movslq %ecx,%rcx
addss  (%rax,%rcx,4),%xmm0
movss  %xmm0,-0x24(%rbp)
movss  -0x24(%rbp),%xmm0
mov    -0x10(%rbp),%rax
mov    -0x18(%rbp),%ecx
mov    -0x1c(%rbp),%edx
shl    $0x5,%edx
add    %edx,%ecx
mov    -0x20(%rbp),%edx
shl    $0x5,%edx
shl    $0x5,%edx
add    %edx,%ecx
movslq %ecx,%rcx
movss  %xmm0,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x20(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x20(%rbp)
jmp    1147 <kernel_ref+0x47>
jmp    1299 <kernel_ref+0x199>
mov    -0x1c(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x1c(%rbp)
jmp    112e <kernel_ref+0x2e>
jmp    12ac <kernel_ref+0x1ac>
mov    -0x18(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x18(%rbp)
jmp    1115 <kernel_ref+0x15>
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<kernel_ref>:
push   %rbp
push   %r15
push   %r14
push   %r13
push   %r12
push   %rbx
mov    $0x20,%r10d
sub    %edx,%r10d
mov    %edx,-0x4(%rsp)
cmp    %edx,%r10d
jle    11ec <kernel_ref+0xec>
mov    -0x4(%rsp),%r9d
movslq %r9d,%rax
movslq %r10d,%r11
sub    %rax,%r11
imul   $0x421,%r9d,%edx
add    $0xfffffc00,%edx
nopl   0x0(%rax,%rax,1)
mov    %edx,%r14d
mov    -0x4(%rsp),%r15d
nopl   0x0(%rax,%rax,1)
mov    %r11,%rbx
mov    %r14d,%eax
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
lea    0x3ff(%rax),%r13d
lea    0x401(%rax),%ecx
lea    0x400(%rax),%r12d
movslq %r12d,%r8
movss  (%rdi,%r8,4),%xmm0
movslq %r13d,%rbp
addss  (%rdi,%rbp,4),%xmm0
lea    0x3e0(%rax),%ebp
movslq %ecx,%rcx
addss  (%rdi,%rcx,4),%xmm0
lea    0x420(%rax),%ecx
movslq %ebp,%rbp
addss  (%rdi,%rbp,4),%xmm0
cltq
movslq %ecx,%rcx
addss  (%rdi,%rcx,4),%xmm0
addss  (%rdi,%rax,4),%xmm0
add    $0x800,%eax
cltq
addss  (%rdi,%rax,4),%xmm0
movss  %xmm0,(%rsi,%r8,4)
mov    %r12d,%eax
add    $0xffffffffffffffff,%rbx
jne    1160 <kernel_ref+0x60>
add    $0x1,%r15d
add    $0x20,%r14d
cmp    %r10d,%r15d
jne    1150 <kernel_ref+0x50>
add    $0x1,%r9d
add    $0x1,%edx
cmp    %r10d,%r9d
jne    1140 <kernel_ref+0x40>
pop    %rbx
pop    %r12
pop    %r13
pop    %r14
pop    %r15
pop    %rbp
ret

LLVM IR (-O0):
define void @kernel_ref(float* %0, float* %1, i32 %2) {
%4 = alloca float*
%5 = alloca float*
%6 = alloca i32
%7 = alloca i32
%8 = alloca i32
%9 = alloca i32
%10 = alloca float
store float* %0, float** %4
store float* %1, float** %5
store i32 %2, i32* %6
%11 = load i32, i32* %6
store i32 %11, i32* %7
br label %12
12: ; preds = %148, %3
%13 = load i32, i32* %7
%14 = load i32, i32* %6
%15 = sub nsw i32 32, %14
%16 = icmp slt i32 %13, %15
br i1 %16, label %17, label %151
17: ; preds = %12
%18 = load i32, i32* %6
store i32 %18, i32* %8
br label %19
19: ; preds = %144, %17
%20 = load i32, i32* %8
%21 = load i32, i32* %6
%22 = sub nsw i32 32, %21
%23 = icmp slt i32 %20, %22
br i1 %23, label %24, label %147
24: ; preds = %19
%25 = load i32, i32* %6
store i32 %25, i32* %9
br label %26
26: ; preds = %140, %24
%27 = load i32, i32* %9
%28 = load i32, i32* %6
%29 = sub nsw i32 32, %28
%30 = icmp slt i32 %27, %29
br i1 %30, label %31, label %143
31: ; preds = %26
%32 = load float*, float** %4
%33 = load i32, i32* %7
%34 = load i32, i32* %8
%35 = mul nsw i32 %34, 32
%36 = add nsw i32 %33, %35
%37 = load i32, i32* %9
%38 = mul nsw i32 %37, 32
%39 = mul nsw i32 %38, 32
%40 = add nsw i32 %36, %39
%41 = sext i32 %40 to i64
%42 = getelementptr inbounds float, float* %32, i64 %41
%43 = load float, float* %42
%44 = load float*, float** %4
%45 = load i32, i32* %7
%46 = sub nsw i32 %45, 1
%47 = load i32, i32* %8
%48 = mul nsw i32 %47, 32
%49 = add nsw i32 %46, %48
%50 = load i32, i32* %9
%51 = mul nsw i32 %50, 32
%52 = mul nsw i32 %51, 32
%53 = add nsw i32 %49, %52
%54 = sext i32 %53 to i64
%55 = getelementptr inbounds float, float* %44, i64 %54
%56 = load float, float* %55
%57 = fadd float %43, %56
%58 = load float*, float** %4
%59 = load i32, i32* %7
%60 = add nsw i32 %59, 1
%61 = load i32, i32* %8
%62 = mul nsw i32 %61, 32
%63 = add nsw i32 %60, %62
%64 = load i32, i32* %9
%65 = mul nsw i32 %64, 32
%66 = mul nsw i32 %65, 32
%67 = add nsw i32 %63, %66
%68 = sext i32 %67 to i64
%69 = getelementptr inbounds float, float* %58, i64 %68
%70 = load float, float* %69
%71 = fadd float %57, %70
%72 = load float*, float** %4
%73 = load i32, i32* %7
%74 = load i32, i32* %8
%75 = sub nsw i32 %74, 1
%76 = mul nsw i32 %75, 32
%77 = add nsw i32 %73, %76
%78 = load i32, i32* %9
%79 = mul nsw i32 %78, 32
%80 = mul nsw i32 %79, 32
%81 = add nsw i32 %77, %80
%82 = sext i32 %81 to i64
%83 = getelementptr inbounds float, float* %72, i64 %82
%84 = load float, float* %83
%85 = fadd float %71, %84
%86 = load float*, float** %4
%87 = load i32, i32* %7
%88 = load i32, i32* %8
%89 = add nsw i32 %88, 1
%90 = mul nsw i32 %89, 32
%91 = add nsw i32 %87, %90
%92 = load i32, i32* %9
%93 = mul nsw i32 %92, 32
%94 = mul nsw i32 %93, 32
%95 = add nsw i32 %91, %94
%96 = sext i32 %95 to i64
%97 = getelementptr inbounds float, float* %86, i64 %96
%98 = load float, float* %97
%99 = fadd float %85, %98
%100 = load float*, float** %4
%101 = load i32, i32* %7
%102 = load i32, i32* %8
%103 = mul nsw i32 %102, 32
%104 = add nsw i32 %101, %103
%105 = load i32, i32* %9
%106 = sub nsw i32 %105, 1
%107 = mul nsw i32 %106, 32
%108 = mul nsw i32 %107, 32
%109 = add nsw i32 %104, %108
%110 = sext i32 %109 to i64
%111 = getelementptr inbounds float, float* %100, i64 %110
%112 = load float, float* %111
%113 = fadd float %99, %112
%114 = load float*, float** %4
%115 = load i32, i32* %7
%116 = load i32, i32* %8
%117 = mul nsw i32 %116, 32
%118 = add nsw i32 %115, %117
%119 = load i32, i32* %9
%120 = add nsw i32 %119, 1
%121 = mul nsw i32 %120, 32
%122 = mul nsw i32 %121, 32
%123 = add nsw i32 %118, %122
%124 = sext i32 %123 to i64
%125 = getelementptr inbounds float, float* %114, i64 %124
%126 = load float, float* %125
%127 = fadd float %113, %126
store float %127, float* %10
%128 = load float, float* %10
%129 = load float*, float** %5
%130 = load i32, i32* %7
%131 = load i32, i32* %8
%132 = mul nsw i32 %131, 32
%133 = add nsw i32 %130, %132
%134 = load i32, i32* %9
%135 = mul nsw i32 %134, 32
%136 = mul nsw i32 %135, 32
%137 = add nsw i32 %133, %136
%138 = sext i32 %137 to i64
%139 = getelementptr inbounds float, float* %129, i64 %138
store float %128, float* %139
br label %140
140: ; preds = %31
%141 = load i32, i32* %9
%142 = add nsw i32 %141, 1
store i32 %142, i32* %9
br label %26
143: ; preds = %26
br label %144
144: ; preds = %143
%145 = load i32, i32* %8
%146 = add nsw i32 %145, 1
store i32 %146, i32* %8
br label %19
147: ; preds = %19
br label %148
148: ; preds = %147
%149 = load i32, i32* %7
%150 = add nsw i32 %149, 1
store i32 %150, i32* %7
br label %12
151: ; preds = %12
ret void
}

LLVM IR (-O2):
define void @kernel_ref(float* nocapture %0, float* nocapture writeonly %1, i32 %2) {
%4 = sub i32 32, %2
%5 = icmp sgt i32 %4, %2
br i1 %5, label %6, label %68
6: ; preds = %3
%7 = sext i32 %2 to i64
%8 = sext i32 %4 to i64
br label %9
9: ; preds = %65, %6
%10 = phi i32 [ %2, %6 ], [ %66, %65 ]
br label %11
11: ; preds = %62, %9
%12 = phi i32 [ %63, %62 ], [ %2, %9 ]
%13 = shl nsw i32 %12, 5
%14 = add i32 %13, %10
%15 = add i32 %14, -1
%16 = add i32 %14, 1
%17 = add i32 %14, -32
%18 = add i32 %14, 32
br label %19
19: ; preds = %11, %19
%20 = phi i64 [ %7, %11 ], [ %52, %19 ]
%21 = trunc i64 %20 to i32
%22 = shl nsw i32 %21, 10
%23 = add i32 %22, %14
%24 = sext i32 %23 to i64
%25 = getelementptr inbounds float, float* %0, i64 %24
%26 = load float, float* %25
%27 = add i32 %15, %22
%28 = sext i32 %27 to i64
%29 = getelementptr inbounds float, float* %0, i64 %28
%30 = load float, float* %29
%31 = fadd float %26, %30
%32 = add i32 %16, %22
%33 = sext i32 %32 to i64
%34 = getelementptr inbounds float, float* %0, i64 %33
%35 = load float, float* %34
%36 = fadd float %31, %35
%37 = add i32 %17, %22
%38 = sext i32 %37 to i64
%39 = getelementptr inbounds float, float* %0, i64 %38
%40 = load float, float* %39
%41 = fadd float %36, %40
%42 = add i32 %18, %22
%43 = sext i32 %42 to i64
%44 = getelementptr inbounds float, float* %0, i64 %43
%45 = load float, float* %44
%46 = fadd float %41, %45
%47 = add i32 %23, -1024
%48 = sext i32 %47 to i64
%49 = getelementptr inbounds float, float* %0, i64 %48
%50 = load float, float* %49
%51 = fadd float %46, %50
%52 = add nsw i64 %20, 1
%53 = trunc i64 %52 to i32
%54 = shl nsw i32 %53, 10
%55 = add nsw i32 %54, %14
%56 = sext i32 %55 to i64
%57 = getelementptr inbounds float, float* %0, i64 %56
%58 = load float, float* %57
%59 = fadd float %51, %58
%60 = getelementptr inbounds float, float* %1, i64 %24
store float %59, float* %60
%61 = icmp eq i64 %52, %8
br i1 %61, label %62, label %19
62: ; preds = %19
%63 = add nsw i32 %12, 1
%64 = icmp eq i32 %63, %4
br i1 %64, label %65, label %11
65: ; preds = %62
%66 = add nsw i32 %10, 1
%67 = icmp eq i32 %66, %4
br i1 %67, label %68, label %9
68: ; preds = %65, %3
ret void
}