void cpu_convol(float *a, float *b, int n) {
  int i, j, l;
  for (i = 0; i < n; i++) {
    for (j = 0; j < n; j++) {
      l = i * n + j;
      if ((i == 0) || (j == 0) || (i == n - 1) || (j == n - 1))
        b[l] = a[l];
      else {
        b[l] = (1. / 5.) * (a[l - n] + a[l - 1] + a[l] + a[l + 1] + a[l + n]);
      }
    }
  }
}


x86 assembly (clang, -O0):
<cpu_convol>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
mov    %rdi,-0x8(%rbp)
mov    %rsi,-0x10(%rbp)
mov    %edx,-0x14(%rbp)
movl   $0x0,-0x18(%rbp)
mov    -0x18(%rbp),%eax
cmp    -0x14(%rbp),%eax
jge    1233 <cpu_convol+0x133>
movl   $0x0,-0x1c(%rbp)
mov    -0x1c(%rbp),%eax
cmp    -0x14(%rbp),%eax
jge    1220 <cpu_convol+0x120>
mov    -0x18(%rbp),%eax
imul   -0x14(%rbp),%eax
add    -0x1c(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x20(%rbp)
cmpl   $0x0,-0x18(%rbp)
je     1178 <cpu_convol+0x78>
cmpl   $0x0,-0x1c(%rbp)
je     1178 <cpu_convol+0x78>
mov    -0x18(%rbp),%eax
mov    -0x14(%rbp),%ecx
sub    $0x1,%ecx
cmp    %ecx,%eax
je     1178 <cpu_convol+0x78>
mov    -0x1c(%rbp),%eax
mov    -0x14(%rbp),%ecx
sub    $0x1,%ecx
cmp    %ecx,%eax
jne    1197 <cpu_convol+0x97>
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x20(%rbp),%rcx
movss  (%rax,%rcx,4),%xmm0
mov    -0x10(%rbp),%rax
movslq -0x20(%rbp),%rcx
movss  %xmm0,(%rax,%rcx,4)
jmp    120d <cpu_convol+0x10d>
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0x20(%rbp),%ecx
sub    -0x14(%rbp),%ecx
movslq %ecx,%rcx
movss  (%rax,%rcx,4),%xmm0
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0x20(%rbp),%ecx
sub    $0x1,%ecx
movslq %ecx,%rcx
addss  (%rax,%rcx,4),%xmm0
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x20(%rbp),%rcx
addss  (%rax,%rcx,4),%xmm0
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0x20(%rbp),%ecx
add    $0x1,%ecx
movslq %ecx,%rcx
addss  (%rax,%rcx,4),%xmm0
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0x20(%rbp),%ecx
add    -0x14(%rbp),%ecx
movslq %ecx,%rcx
addss  (%rax,%rcx,4),%xmm0
cvtss2sd %xmm0,%xmm1
movsd  0xe08(%rip),%xmm0
mulsd  %xmm1,%xmm0
cvtsd2ss %xmm0,%xmm0
mov    -0x10(%rbp),%rax
movslq -0x20(%rbp),%rcx
movss  %xmm0,(%rax,%rcx,4)
jmp    1212 <cpu_convol+0x112>
mov    -0x1c(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x1c(%rbp)
jmp    1129 <cpu_convol+0x29>
jmp    1225 <cpu_convol+0x125>
mov    -0x18(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x18(%rbp)
jmp    1116 <cpu_convol+0x16>
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<cpu_convol>:
push   %rbx
test   %edx,%edx
jle    11b2 <cpu_convol+0xb2>
lea    -0x1(%rdx),%eax
mov    %edx,%r8d
lea    0x0(,%r8,4),%rdx
mov    %rdi,%r9
sub    %rdx,%r9
lea    (%rdi,%r8,4),%r11
lea    0x0(,%rax,4),%r10
xor    %ecx,%ecx
movsd  0xecd(%rip),%xmm0
jmp    1155 <cpu_convol+0x55>
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
nop
add    $0x1,%rcx
add    %rdx,%rsi
add    %rdx,%rdi
add    %rdx,%r9
add    %rdx,%r11
cmp    %r8,%rcx
je     11b2 <cpu_convol+0xb2>
xor    %ebx,%ebx
jmp    1173 <cpu_convol+0x73>
nopl   0x0(%rax)
movss  (%rdi,%rbx,1),%xmm1
movss  %xmm1,(%rsi,%rbx,1)
add    $0x4,%rbx
cmp    %rbx,%rdx
je     1140 <cpu_convol+0x40>
test   %rcx,%rcx
je     1160 <cpu_convol+0x60>
test   %rbx,%rbx
je     1160 <cpu_convol+0x60>
cmp    %rax,%rcx
je     1160 <cpu_convol+0x60>
cmp    %rbx,%r10
je     1160 <cpu_convol+0x60>
movss  (%r9,%rbx,1),%xmm1
addss  -0x4(%rdi,%rbx,1),%xmm1
addss  (%rdi,%rbx,1),%xmm1
addss  0x4(%rdi,%rbx,1),%xmm1
addss  (%r11,%rbx,1),%xmm1
cvtss2sd %xmm1,%xmm1
mulsd  %xmm0,%xmm1
cvtsd2ss %xmm1,%xmm1
jmp    1165 <cpu_convol+0x65>
pop    %rbx
ret

LLVM IR (-O0):
define void @cpu_convol(float* %0, float* %1, i32 %2) {
%4 = alloca float*
%5 = alloca float*
%6 = alloca i32
%7 = alloca i32
%8 = alloca i32
%9 = alloca i32
store float* %0, float** %4
store float* %1, float** %5
store i32 %2, i32* %6
store i32 0, i32* %7
br label %10
10: ; preds = %98, %3
%11 = load i32, i32* %7
%12 = load i32, i32* %6
%13 = icmp slt i32 %11, %12
br i1 %13, label %14, label %101
14: ; preds = %10
store i32 0, i32* %8
br label %15
15: ; preds = %94, %14
%16 = load i32, i32* %8
%17 = load i32, i32* %6
%18 = icmp slt i32 %16, %17
br i1 %18, label %19, label %97
19: ; preds = %15
%20 = load i32, i32* %7
%21 = load i32, i32* %6
%22 = mul nsw i32 %20, %21
%23 = load i32, i32* %8
%24 = add nsw i32 %22, %23
store i32 %24, i32* %9
%25 = load i32, i32* %7
%26 = icmp eq i32 %25, 0
br i1 %26, label %40, label %27
27: ; preds = %19
%28 = load i32, i32* %8
%29 = icmp eq i32 %28, 0
br i1 %29, label %40, label %30
30: ; preds = %27
%31 = load i32, i32* %7
%32 = load i32, i32* %6
%33 = sub nsw i32 %32, 1
%34 = icmp eq i32 %31, %33
br i1 %34, label %40, label %35
35: ; preds = %30
%36 = load i32, i32* %8
%37 = load i32, i32* %6
%38 = sub nsw i32 %37, 1
%39 = icmp eq i32 %36, %38
br i1 %39, label %40, label %50
40: ; preds = %35, %30, %27, %19
%41 = load float*, float** %4
%42 = load i32, i32* %9
%43 = sext i32 %42 to i64
%44 = getelementptr inbounds float, float* %41, i64 %43
%45 = load float, float* %44
%46 = load float*, float** %5
%47 = load i32, i32* %9
%48 = sext i32 %47 to i64
%49 = getelementptr inbounds float, float* %46, i64 %48
store float %45, float* %49
br label %93
50: ; preds = %35
%51 = load float*, float** %4
%52 = load i32, i32* %9
%53 = load i32, i32* %6
%54 = sub nsw i32 %52, %53
%55 = sext i32 %54 to i64
%56 = getelementptr inbounds float, float* %51, i64 %55
%57 = load float, float* %56
%58 = load float*, float** %4
%59 = load i32, i32* %9
%60 = sub nsw i32 %59, 1
%61 = sext i32 %60 to i64
%62 = getelementptr inbounds float, float* %58, i64 %61
%63 = load float, float* %62
%64 = fadd float %57, %63
%65 = load float*, float** %4
%66 = load i32, i32* %9
%67 = sext i32 %66 to i64
%68 = getelementptr inbounds float, float* %65, i64 %67
%69 = load float, float* %68
%70 = fadd float %64, %69
%71 = load float*, float** %4
%72 = load i32, i32* %9
%73 = add nsw i32 %72, 1
%74 = sext i32 %73 to i64
%75 = getelementptr inbounds float, float* %71, i64 %74
%76 = load float, float* %75
%77 = fadd float %70, %76
%78 = load float*, float** %4
%79 = load i32, i32* %9
%80 = load i32, i32* %6
%81 = add nsw i32 %79, %80
%82 = sext i32 %81 to i64
%83 = getelementptr inbounds float, float* %78, i64 %82
%84 = load float, float* %83
%85 = fadd float %77, %84
%86 = fpext float %85 to double
%87 = fmul double 2.000000e-01, %86
%88 = fptrunc double %87 to float
%89 = load float*, float** %5
%90 = load i32, i32* %9
%91 = sext i32 %90 to i64
%92 = getelementptr inbounds float, float* %89, i64 %91
store float %88, float* %92
br label %93
93: ; preds = %50, %40
br label %94
94: ; preds = %93
%95 = load i32, i32* %8
%96 = add nsw i32 %95, 1
store i32 %96, i32* %8
br label %15
97: ; preds = %15
br label %98
98: ; preds = %97
%99 = load i32, i32* %7
%100 = add nsw i32 %99, 1
store i32 %100, i32* %7
br label %10
101: ; preds = %10
ret void
}

LLVM IR (-O2):
define void @cpu_convol(float* nocapture %0, float* nocapture writeonly %1, i32 %2) {
%4 = icmp sgt i32 %2, 0
br i1 %4, label %5, label %56
5: ; preds = %3
%6 = add nsw i32 %2, -1
%7 = zext i32 %6 to i64
%8 = zext i32 %2 to i64
%9 = zext i32 %2 to i64
br label %10
10: ; preds = %53, %5
%11 = phi i64 [ 0, %5 ], [ %54, %53 ]
%12 = mul nsw i64 %11, %8
%13 = icmp eq i64 %11, 0
%14 = icmp eq i64 %11, %7
br label %15
15: ; preds = %10, %48
%16 = phi i64 [ 0, %10 ], [ %51, %48 ]
%17 = add nuw nsw i64 %16, %12
%18 = icmp eq i64 %16, 0
%19 = select i1 %13, i1 true, i1 %18
br i1 %19, label %23, label %20
20: ; preds = %15
%21 = icmp eq i64 %16, %7
%22 = select i1 %14, i1 true, i1 %21
br i1 %22, label %23, label %26
23: ; preds = %20, %15
%24 = getelementptr inbounds float, float* %0, i64 %17
%25 = load float, float* %24
br label %48
26: ; preds = %20
%27 = sub nsw i64 %17, %8
%28 = getelementptr inbounds float, float* %0, i64 %27
%29 = load float, float* %28
%30 = add nsw i64 %17, -1
%31 = getelementptr inbounds float, float* %0, i64 %30
%32 = load float, float* %31
%33 = fadd float %29, %32
%34 = getelementptr inbounds float, float* %0, i64 %17
%35 = load float, float* %34
%36 = fadd float %33, %35
%37 = add nuw nsw i64 %17, 1
%38 = getelementptr inbounds float, float* %0, i64 %37
%39 = load float, float* %38
%40 = fadd float %36, %39
%41 = add nuw nsw i64 %17, %8
%42 = getelementptr inbounds float, float* %0, i64 %41
%43 = load float, float* %42
%44 = fadd float %40, %43
%45 = fpext float %44 to double
%46 = fmul double %45, 2.000000e-01
%47 = fptrunc double %46 to float
br label %48
48: ; preds = %23, %26
%49 = phi float [ %25, %23 ], [ %47, %26 ]
%50 = getelementptr inbounds float, float* %1, i64 %17
store float %49, float* %50
%51 = add nuw nsw i64 %16, 1
%52 = icmp eq i64 %51, %9
br i1 %52, label %53, label %15
53: ; preds = %48
%54 = add nuw nsw i64 %11, 1
%55 = icmp eq i64 %54, %9
br i1 %55, label %56, label %10
56: ; preds = %53, %3
ret void
}