void relax_jacobi_optimized(double *u, double *utmp, unsigned sizex,
                            unsigned sizey) {
  int i, j;
  for (j = 1; j < sizex - 1; j++) {
    for (i = 1; i < sizey - 1; i++) {
      utmp[i + j * sizey] =
          0.25 * (u[i + (j - 1) * sizey] + u[i + (j + 1) * sizey] +
                  u[(i - 1) + j * sizey] + u[(i + 1) + j * sizey]);
    }
  }
  double *temp = u;
  u = utmp;
  utmp = temp;
}


x86 assembly (clang, -O0):
<relax_jacobi_optimized>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
mov    %rdi,-0x8(%rbp)
mov    %rsi,-0x10(%rbp)
mov    %edx,-0x14(%rbp)
mov    %ecx,-0x18(%rbp)
movl   $0x1,-0x20(%rbp)
mov    -0x20(%rbp),%eax
mov    -0x14(%rbp),%ecx
sub    $0x1,%ecx
cmp    %ecx,%eax
jae    11ee <relax_jacobi_optimized+0xee>
movl   $0x1,-0x1c(%rbp)
mov    -0x1c(%rbp),%eax
mov    -0x18(%rbp),%ecx
sub    $0x1,%ecx
cmp    %ecx,%eax
jae    11db <relax_jacobi_optimized+0xdb>
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0x1c(%rbp),%ecx
mov    -0x20(%rbp),%edx
sub    $0x1,%edx
imul   -0x18(%rbp),%edx
add    %edx,%ecx
mov    %ecx,%ecx
movsd  (%rax,%rcx,8),%xmm1
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0x1c(%rbp),%ecx
mov    -0x20(%rbp),%edx
add    $0x1,%edx
imul   -0x18(%rbp),%edx
add    %edx,%ecx
mov    %ecx,%ecx
addsd  (%rax,%rcx,8),%xmm1
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0x1c(%rbp),%ecx
sub    $0x1,%ecx
mov    -0x20(%rbp),%edx
imul   -0x18(%rbp),%edx
add    %edx,%ecx
mov    %ecx,%ecx
addsd  (%rax,%rcx,8),%xmm1
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0x1c(%rbp),%ecx
add    $0x1,%ecx
mov    -0x20(%rbp),%edx
imul   -0x18(%rbp),%edx
add    %edx,%ecx
mov    %ecx,%ecx
addsd  (%rax,%rcx,8),%xmm1
movsd  0xe4e(%rip),%xmm0
mulsd  %xmm1,%xmm0
mov    -0x10(%rbp),%rax
mov    -0x1c(%rbp),%ecx
mov    -0x20(%rbp),%edx
imul   -0x18(%rbp),%edx
add    %edx,%ecx
mov    %ecx,%ecx
movsd  %xmm0,(%rax,%rcx,8)
mov    -0x1c(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x1c(%rbp)
jmp    1131 <relax_jacobi_optimized+0x31>
jmp    11e0 <relax_jacobi_optimized+0xe0>
mov    -0x20(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x20(%rbp)
jmp    1119 <relax_jacobi_optimized+0x19>
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    %rax,-0x28(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%rax
mov    %rax,-0x8(%rbp)
mov    -0x28(%rbp),%rax
mov    %rax,-0x10(%rbp)
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<relax_jacobi_optimized>:
push   %rbp
push   %r15
push   %r14
push   %r13
push   %r12
push   %rbx
mov    %rcx,-0x30(%rsp)
add    $0xffffffff,%edx
cmp    $0x2,%edx
jb     13e9 <relax_jacobi_optimized+0x2e9>
mov    -0x30(%rsp),%rax
lea    -0x1(%rax),%r9d
lea    -0x2(%r9),%rax
mov    %rax,-0x8(%rsp)
lea    -0x1(%r9),%rax
lea    -0x8(%rsi,%r9,8),%rcx
mov    %rcx,-0x18(%rsp)
lea    (%rdi,%r9,8),%rcx
add    $0xfffffffffffffff8,%rcx
mov    %rcx,-0x20(%rsp)
mov    %rax,%rcx
and    $0xfffffffffffffffe,%rcx
mov    %rcx,-0x40(%rsp)
mov    %rax,-0x38(%rsp)
or     $0x1,%rax
mov    %rax,-0x28(%rsp)
mov    $0x1,%r8d
movsd  0xea0(%rip),%xmm0
movapd 0xe88(%rip),%xmm1
mov    %edx,-0x54(%rsp)
jmp    1193 <relax_jacobi_optimized+0x93>
xchg   %ax,%ax
add    $0x1,%r8d
mov    %r8d,%r12d
mov    %r12d,%r8d
cmp    %edx,%r12d
je     13e9 <relax_jacobi_optimized+0x2e9>
cmp    $0x1,%r9d
jbe    1180 <relax_jacobi_optimized+0x80>
lea    -0x1(%r8),%r13d
mov    -0x30(%rsp),%rax
imul   %eax,%r13d
lea    0x1(%r8),%r12d
mov    %r12d,%r10d
imul   %eax,%r10d
imul   %eax,%r8d
mov    $0x1,%r14d
mov    %r8d,%ebp
cmpq   $0x2,-0x38(%rsp)
jae    1220 <relax_jacobi_optimized+0x120>
add    $0xffffffff,%r8d
mov    %r10d,%eax
mov    %r13d,%ebx
lea    (%rbx,%r14,1),%ecx
movsd  (%rdi,%rcx,8),%xmm2
lea    (%rax,%r14,1),%ecx
addsd  (%rdi,%rcx,8),%xmm2
lea    (%r14,%rbp,1),%rcx
lea    (%r8,%r14,1),%edx
addsd  (%rdi,%rdx,8),%xmm2
add    $0x1,%r14
lea    0x1(%rcx),%edx
addsd  (%rdi,%rdx,8),%xmm2
mulsd  %xmm0,%xmm2
mov    %ecx,%ecx
movsd  %xmm2,(%rsi,%rcx,8)
cmp    %r14,%r9
jne    11d0 <relax_jacobi_optimized+0xd0>
mov    -0x54(%rsp),%edx
jmp    1187 <relax_jacobi_optimized+0x87>
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
xchg   %ax,%ax
mov    $0xfffffffe,%eax
sub    %r8d,%eax
mov    %r8d,%ecx
mov    -0x8(%rsp),%rdx
add    %edx,%ecx
setb   %bl
cmp    %edx,%eax
jb     11c6 <relax_jacobi_optimized+0xc6>
mov    %rdx,%rax
shr    $0x20,%rax
jne    11c6 <relax_jacobi_optimized+0xc6>
mov    $0xfffffffe,%ecx
sub    %r13d,%ecx
cmp    %edx,%ecx
jb     11c6 <relax_jacobi_optimized+0xc6>
test   %rax,%rax
jne    11c6 <relax_jacobi_optimized+0xc6>
mov    $0xfffffffe,%ecx
sub    %r10d,%ecx
cmp    %edx,%ecx
jb     11c6 <relax_jacobi_optimized+0xc6>
test   %rax,%rax
jne    11c6 <relax_jacobi_optimized+0xc6>
test   %bl,%bl
jne    11c6 <relax_jacobi_optimized+0xc6>
test   %rax,%rax
jne    11c6 <relax_jacobi_optimized+0xc6>
mov    $0xfffffffd,%ecx
sub    %r8d,%ecx
cmp    %edx,%ecx
jb     11c6 <relax_jacobi_optimized+0xc6>
test   %rax,%rax
jne    11c6 <relax_jacobi_optimized+0xc6>
lea    0x1(%r8),%eax
lea    (%rsi,%rax,8),%rbx
mov    -0x18(%rsp),%rcx
lea    (%rcx,%rax,8),%rax
lea    0x2(%r8),%ecx
lea    (%rdi,%rcx,8),%rdx
mov    %rdx,-0x48(%rsp)
mov    %r13,%r11
mov    -0x20(%rsp),%r13
lea    0x0(%r13,%rcx,8),%rcx
lea    (%rdi,%rbp,8),%rdx
mov    %rdx,-0x60(%rsp)
lea    0x0(%r13,%rbp,8),%rdx
mov    %rdx,-0x50(%rsp)
lea    0x1(%r10),%r15d
lea    (%rdi,%r15,8),%rdx
mov    %rdx,-0x10(%rsp)
cmp    %rcx,%rbx
setb   -0x61(%rsp)
cmp    %rax,-0x48(%rsp)
lea    0x0(%r13,%r15,8),%rcx
setb   -0x48(%rsp)
cmp    -0x50(%rsp),%rbx
setb   %dl
cmp    %rax,-0x60(%rsp)
mov    %r11,-0x60(%rsp)
lea    0x1(%r11),%r11d
setb   -0x50(%rsp)
cmp    %rcx,%rbx
setb   -0x62(%rsp)
cmp    %rax,-0x10(%rsp)
lea    0x0(%r13,%r11,8),%rcx
setb   %r13b
cmp    %rcx,%rbx
lea    (%rdi,%r11,8),%rcx
setb   %bl
cmp    %rax,%rcx
setb   %al
mov    -0x48(%rsp),%cl
test   %cl,-0x61(%rsp)
jne    13df <relax_jacobi_optimized+0x2df>
and    -0x50(%rsp),%dl
jne    13df <relax_jacobi_optimized+0x2df>
and    %r13b,-0x62(%rsp)
mov    -0x60(%rsp),%r13
jne    11c6 <relax_jacobi_optimized+0xc6>
and    %al,%bl
jne    11c6 <relax_jacobi_optimized+0xc6>
mov    -0x40(%rsp),%rax
mov    %r8d,%ebx
nopl   0x0(%rax)
mov    %r11d,%ecx
movupd (%rdi,%rcx,8),%xmm2
mov    %r15d,%ecx
movupd (%rdi,%rcx,8),%xmm3
addpd  %xmm2,%xmm3
lea    0x1(%rbx),%ecx
mov    %ebx,%edx
movupd (%rdi,%rdx,8),%xmm2
addpd  %xmm3,%xmm2
add    $0x2,%ebx
movupd (%rdi,%rbx,8),%xmm3
addpd  %xmm2,%xmm3
mulpd  %xmm1,%xmm3
movupd %xmm3,(%rsi,%rcx,8)
add    $0x2,%r11d
add    $0x2,%r15d
add    $0xfffffffffffffffe,%rax
jne    1380 <relax_jacobi_optimized+0x280>
mov    -0x28(%rsp),%r14
mov    -0x40(%rsp),%rax
cmp    %rax,-0x38(%rsp)
jne    11c6 <relax_jacobi_optimized+0xc6>
jmp    120b <relax_jacobi_optimized+0x10b>
mov    -0x60(%rsp),%r13
jmp    11c6 <relax_jacobi_optimized+0xc6>
pop    %rbx
pop    %r12
pop    %r13
pop    %r14
pop    %r15
pop    %rbp
ret

LLVM IR (-O0):
define void @relax_jacobi_optimized(double* %0, double* %1, i32 %2, i32 %3) {
%5 = alloca double*
%6 = alloca double*
%7 = alloca i32
%8 = alloca i32
%9 = alloca i32
%10 = alloca i32
%11 = alloca double*
store double* %0, double** %5
store double* %1, double** %6
store i32 %2, i32* %7
store i32 %3, i32* %8
store i32 1, i32* %10
br label %12
12: ; preds = %80, %4
%13 = load i32, i32* %10
%14 = load i32, i32* %7
%15 = sub i32 %14, 1
%16 = icmp ult i32 %13, %15
br i1 %16, label %17, label %83
17: ; preds = %12
store i32 1, i32* %9
br label %18
18: ; preds = %76, %17
%19 = load i32, i32* %9
%20 = load i32, i32* %8
%21 = sub i32 %20, 1
%22 = icmp ult i32 %19, %21
br i1 %22, label %23, label %79
23: ; preds = %18
%24 = load double*, double** %5
%25 = load i32, i32* %9
%26 = load i32, i32* %10
%27 = sub nsw i32 %26, 1
%28 = load i32, i32* %8
%29 = mul i32 %27, %28
%30 = add i32 %25, %29
%31 = zext i32 %30 to i64
%32 = getelementptr inbounds double, double* %24, i64 %31
%33 = load double, double* %32
%34 = load double*, double** %5
%35 = load i32, i32* %9
%36 = load i32, i32* %10
%37 = add nsw i32 %36, 1
%38 = load i32, i32* %8
%39 = mul i32 %37, %38
%40 = add i32 %35, %39
%41 = zext i32 %40 to i64
%42 = getelementptr inbounds double, double* %34, i64 %41
%43 = load double, double* %42
%44 = fadd double %33, %43
%45 = load double*, double** %5
%46 = load i32, i32* %9
%47 = sub nsw i32 %46, 1
%48 = load i32, i32* %10
%49 = load i32, i32* %8
%50 = mul i32 %48, %49
%51 = add i32 %47, %50
%52 = zext i32 %51 to i64
%53 = getelementptr inbounds double, double* %45, i64 %52
%54 = load double, double* %53
%55 = fadd double %44, %54
%56 = load double*, double** %5
%57 = load i32, i32* %9
%58 = add nsw i32 %57, 1
%59 = load i32, i32* %10
%60 = load i32, i32* %8
%61 = mul i32 %59, %60
%62 = add i32 %58, %61
%63 = zext i32 %62 to i64
%64 = getelementptr inbounds double, double* %56, i64 %63
%65 = load double, double* %64
%66 = fadd double %55, %65
%67 = fmul double 2.500000e-01, %66
%68 = load double*, double** %6
%69 = load i32, i32* %9
%70 = load i32, i32* %10
%71 = load i32, i32* %8
%72 = mul i32 %70, %71
%73 = add i32 %69, %72
%74 = zext i32 %73 to i64
%75 = getelementptr inbounds double, double* %68, i64 %74
store double %67, double* %75
br label %76
76: ; preds = %23
%77 = load i32, i32* %9
%78 = add nsw i32 %77, 1
store i32 %78, i32* %9
br label %18
79: ; preds = %18
br label %80
80: ; preds = %79
%81 = load i32, i32* %10
%82 = add nsw i32 %81, 1
store i32 %82, i32* %10
br label %12
83: ; preds = %12
%84 = load double*, double** %5
store double* %84, double** %11
%85 = load double*, double** %6
store double* %85, double** %5
%86 = load double*, double** %11
store double* %86, double** %6
ret void
}

LLVM IR (-O2):
define void @relax_jacobi_optimized(double* nocapture %0, double* nocapture writeonly %1, i32 %2, i32 %3) {
%5 = add i32 %2, -1
%6 = icmp ugt i32 %5, 1
br i1 %6, label %7, label %169
7: ; preds = %4
%8 = add i32 %3, -1
%9 = icmp ugt i32 %8, 1
%10 = zext i32 %8 to i64
%11 = add nsw i64 %10, -2
%12 = add nsw i64 %10, -1
%13 = getelementptr double, double* %1, i64 %12
%14 = getelementptr double, double* %0, i64 %12
%15 = getelementptr double, double* %0, i64 %12
%16 = getelementptr double, double* %0, i64 %12
%17 = getelementptr double, double* %0, i64 %12
%18 = add nsw i64 %10, -1
%19 = icmp ult i64 %18, 2
%20 = trunc i64 %11 to i32
%21 = icmp ugt i64 %11, 4294967295
%22 = trunc i64 %11 to i32
%23 = icmp ugt i64 %11, 4294967295
%24 = trunc i64 %11 to i32
%25 = icmp ugt i64 %11, 4294967295
%26 = trunc i64 %11 to i32
%27 = icmp ugt i64 %11, 4294967295
%28 = trunc i64 %11 to i32
%29 = icmp ugt i64 %11, 4294967295
%30 = and i64 %18, -2
%31 = or i64 %18, 1
%32 = icmp eq i64 %18, %30
br label %33
33: ; preds = %7, %166
%34 = phi i32 [ 1, %7 ], [ %167, %166 ]
br i1 %9, label %37, label %35
35: ; preds = %33
%36 = add nuw nsw i32 %34, 1
br label %166
37: ; preds = %33
%38 = add nsw i32 %34, -1
%39 = mul i32 %38, %3
%40 = add nuw nsw i32 %34, 1
%41 = mul i32 %40, %3
%42 = mul i32 %34, %3
br i1 %19, label %135, label %43
43: ; preds = %37
%44 = sub i32 -2, %42
%45 = icmp ult i32 %44, %20
%46 = or i1 %45, %21
%47 = sub i32 -2, %39
%48 = icmp ult i32 %47, %22
%49 = or i1 %48, %23
%50 = sub i32 -2, %41
%51 = icmp ult i32 %50, %24
%52 = or i1 %51, %25
%53 = xor i32 %42, -1
%54 = icmp ult i32 %53, %26
%55 = or i1 %54, %27
%56 = sub i32 -3, %42
%57 = icmp ult i32 %56, %28
%58 = or i1 %57, %29
%59 = or i1 %46, %49
%60 = or i1 %59, %52
%61 = or i1 %60, %55
%62 = or i1 %61, %58
br i1 %62, label %135, label %63
63: ; preds = %43
%64 = add i32 %42, 1
%65 = zext i32 %64 to i64
%66 = getelementptr double, double* %1, i64 %65
%67 = getelementptr double, double* %13, i64 %65
%68 = add i32 %42, 2
%69 = zext i32 %68 to i64
%70 = getelementptr double, double* %0, i64 %69
%71 = getelementptr double, double* %14, i64 %69
%72 = zext i32 %42 to i64
%73 = getelementptr double, double* %0, i64 %72
%74 = getelementptr double, double* %15, i64 %72
%75 = add i32 %41, 1
%76 = zext i32 %75 to i64
%77 = getelementptr double, double* %0, i64 %76
%78 = getelementptr double, double* %16, i64 %76
%79 = add i32 %39, 1
%80 = zext i32 %79 to i64
%81 = getelementptr double, double* %0, i64 %80
%82 = getelementptr double, double* %17, i64 %80
%83 = icmp ult double* %66, %71
%84 = icmp ult double* %70, %67
%85 = and i1 %83, %84
%86 = icmp ult double* %66, %74
%87 = icmp ult double* %73, %67
%88 = and i1 %86, %87
%89 = or i1 %85, %88
%90 = icmp ult double* %66, %78
%91 = icmp ult double* %77, %67
%92 = and i1 %90, %91
%93 = or i1 %89, %92
%94 = icmp ult double* %66, %82
%95 = icmp ult double* %81, %67
%96 = and i1 %94, %95
%97 = or i1 %93, %96
br i1 %97, label %135, label %98
98: ; preds = %63, %98
%99 = phi i64 [ %132, %98 ], [ 0, %63 ]
%100 = trunc i64 %99 to i32
%101 = or i32 %100, 1
%102 = add i32 %39, %101
%103 = zext i32 %102 to i64
%104 = getelementptr inbounds double, double* %0, i64 %103
%105 = bitcast double* %104 to <2 x double>*
%106 = load <2 x double>, <2 x double>* %105
%107 = add i32 %41, %101
%108 = zext i32 %107 to i64
%109 = getelementptr inbounds double, double* %0, i64 %108
%110 = bitcast double* %109 to <2 x double>*
%111 = load <2 x double>, <2 x double>* %110
%112 = fadd <2 x double> %106, %111
%113 = add i32 %42, %101
%114 = add i32 %113, -1
%115 = zext i32 %114 to i64
%116 = getelementptr inbounds double, double* %0, i64 %115
%117 = bitcast double* %116 to <2 x double>*
%118 = load <2 x double>, <2 x double>* %117
%119 = fadd <2 x double> %112, %118
%120 = trunc i64 %99 to i32
%121 = add i32 %120, 2
%122 = add i32 %42, %121
%123 = zext i32 %122 to i64
%124 = getelementptr inbounds double, double* %0, i64 %123
%125 = bitcast double* %124 to <2 x double>*
%126 = load <2 x double>, <2 x double>* %125
%127 = fadd <2 x double> %119, %126
%128 = fmul <2 x double> %127, <double 2.500000e-01, double 2.500000e-01>
%129 = zext i32 %113 to i64
%130 = getelementptr inbounds double, double* %1, i64 %129
%131 = bitcast double* %130 to <2 x double>*
store <2 x double> %128, <2 x double>* %131
%132 = add nuw i64 %99, 2
%133 = icmp eq i64 %132, %30
br i1 %133, label %134, label %98
134: ; preds = %98
br i1 %32, label %166, label %135
135: ; preds = %63, %43, %37, %134
%136 = phi i64 [ 1, %63 ], [ 1, %43 ], [ 1, %37 ], [ %31, %134 ]
br label %137
137: ; preds = %135, %137
%138 = phi i64 [ %155, %137 ], [ %136, %135 ]
%139 = trunc i64 %138 to i32
%140 = add i32 %39, %139
%141 = zext i32 %140 to i64
%142 = getelementptr inbounds double, double* %0, i64 %141
%143 = load double, double* %142
%144 = add i32 %41, %139
%145 = zext i32 %144 to i64
%146 = getelementptr inbounds double, double* %0, i64 %145
%147 = load double, double* %146
%148 = fadd double %143, %147
%149 = add i32 %42, %139
%150 = add i32 %149, -1
%151 = zext i32 %150 to i64
%152 = getelementptr inbounds double, double* %0, i64 %151
%153 = load double, double* %152
%154 = fadd double %148, %153
%155 = add nuw nsw i64 %138, 1
%156 = trunc i64 %155 to i32
%157 = add i32 %42, %156
%158 = zext i32 %157 to i64
%159 = getelementptr inbounds double, double* %0, i64 %158
%160 = load double, double* %159
%161 = fadd double %154, %160
%162 = fmul double %161, 2.500000e-01
%163 = zext i32 %149 to i64
%164 = getelementptr inbounds double, double* %1, i64 %163
store double %162, double* %164
%165 = icmp eq i64 %155, %10
br i1 %165, label %166, label %137
166: ; preds = %137, %134, %35
%167 = phi i32 [ %36, %35 ], [ %40, %134 ], [ %40, %137 ]
%168 = icmp eq i32 %167, %5
br i1 %168, label %169, label %33
169: ; preds = %166, %4
ret void
}