void gemm_nn(const int M, const int N, const int K, const double ALPHA,
             const double *A, const int lda, const double *B, const int ldb,
             double *C, const int ldc) {
  for (int i = 0; i < M; ++i) {
    for (int k = 0; k < K; ++k) {
      const double A_PART = ALPHA * A[i * lda + k];
      for (int j = 0; j < N; ++j) {
        C[i * ldc + j] += A_PART * B[k * ldb + j];
      }
    }
  }
}


x86 assembly (clang, -O0):
<gemm_nn>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
mov    0x20(%rbp),%eax
mov    0x18(%rbp),%rax
mov    0x10(%rbp),%eax
mov    %edi,-0x4(%rbp)
mov    %esi,-0x8(%rbp)
mov    %edx,-0xc(%rbp)
movsd  %xmm0,-0x18(%rbp)
mov    %rcx,-0x20(%rbp)
mov    %r8d,-0x24(%rbp)
mov    %r9,-0x30(%rbp)
movl   $0x0,-0x34(%rbp)
mov    -0x34(%rbp),%eax
cmp    -0x4(%rbp),%eax
jge    11f3 <gemm_nn+0xf3>
movl   $0x0,-0x38(%rbp)
mov    -0x38(%rbp),%eax
cmp    -0xc(%rbp),%eax
jge    11e0 <gemm_nn+0xe0>
movsd  -0x18(%rbp),%xmm0
mov    -0x20(%rbp),%rax
mov    -0x34(%rbp),%ecx
imul   -0x24(%rbp),%ecx
add    -0x38(%rbp),%ecx
movslq %ecx,%rcx
mulsd  (%rax,%rcx,8),%xmm0
movsd  %xmm0,-0x40(%rbp)
movl   $0x0,-0x44(%rbp)
mov    -0x44(%rbp),%eax
cmp    -0x8(%rbp),%eax
jge    11cd <gemm_nn+0xcd>
movsd  -0x40(%rbp),%xmm0
mov    -0x30(%rbp),%rax
mov    -0x38(%rbp),%ecx
imul   0x10(%rbp),%ecx
add    -0x44(%rbp),%ecx
movslq %ecx,%rcx
movsd  (%rax,%rcx,8),%xmm2
mov    0x18(%rbp),%rax
mov    -0x34(%rbp),%ecx
imul   0x20(%rbp),%ecx
add    -0x44(%rbp),%ecx
movslq %ecx,%rcx
movsd  (%rax,%rcx,8),%xmm1
mulsd  %xmm2,%xmm0
addsd  %xmm1,%xmm0
movsd  %xmm0,(%rax,%rcx,8)
mov    -0x44(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x44(%rbp)
jmp    1175 <gemm_nn+0x75>
jmp    11d2 <gemm_nn+0xd2>
mov    -0x38(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x38(%rbp)
jmp    1142 <gemm_nn+0x42>
jmp    11e5 <gemm_nn+0xe5>
mov    -0x34(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x34(%rbp)
jmp    112f <gemm_nn+0x2f>
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<gemm_nn>:
push   %rbp
push   %r15
push   %r14
push   %r13
push   %r12
push   %rbx
mov    %rcx,-0x10(%rsp)
mov    %edx,-0x7c(%rsp)
test   %edi,%edi
jle    1435 <gemm_nn+0x335>
mov    %r9,%r13
mov    0x40(%rsp),%rax
movslq 0x38(%rsp),%rbp
movslq %r8d,%rcx
mov    %rcx,-0x58(%rsp)
movslq 0x48(%rsp),%rcx
mov    %edi,%edx
mov    %rdx,-0x48(%rsp)
mov    -0x7c(%rsp),%r12d
mov    %esi,%edi
mov    %edi,%edx
and    $0xfffffffc,%edx
mov    %rdx,-0x28(%rsp)
add    $0xfffffffffffffffc,%rdx
mov    %rdx,-0x30(%rsp)
mov    %rdx,%rbx
shr    $0x2,%rbx
add    $0x1,%rbx
mov    %rbx,%rdx
mov    %rbx,-0x38(%rsp)
and    $0xfffffffffffffffe,%rbx
mov    %rbx,-0x40(%rsp)
mov    %rdi,%rbx
neg    %rbx
lea    0x30(%r9),%rdx
mov    %rdx,-0x68(%rsp)
lea    0x0(,%rbp,8),%r11
lea    0x30(%rax),%r14
mov    %rcx,-0x60(%rsp)
lea    0x0(,%rcx,8),%rcx
mov    %rcx,-0x50(%rsp)
lea    0x8(%rax),%rdx
xor    %eax,%eax
mov    %rax,-0x78(%rsp)
jmp    11d7 <gemm_nn+0xd7>
nopl   0x0(%rax)
mov    -0x78(%rsp),%rcx
add    $0x1,%rcx
mov    -0x50(%rsp),%rax
add    %rax,%r14
add    %rax,%rdx
mov    %rcx,%rax
mov    %rcx,-0x78(%rsp)
cmp    -0x48(%rsp),%rcx
je     1435 <gemm_nn+0x335>
cmpl   $0x0,-0x7c(%rsp)
jle    11b0 <gemm_nn+0xb0>
mov    -0x78(%rsp),%r9
mov    %r9,%rax
imul   -0x60(%rsp),%rax
lea    (%rax,%rdi,1),%r8
mov    0x40(%rsp),%rcx
mov    %rax,-0x70(%rsp)
lea    (%rcx,%rax,8),%rax
mov    %rax,-0x18(%rsp)
lea    (%rcx,%r8,8),%rax
mov    %rax,-0x20(%rsp)
imul   -0x58(%rsp),%r9
mov    %r9,-0x8(%rsp)
mov    %r13,%r9
mov    -0x68(%rsp),%r10
xor    %r15d,%r15d
jmp    1243 <gemm_nn+0x143>
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
xchg   %ax,%ax
add    $0x1,%r15
add    %r11,%r10
add    %r11,%r9
cmp    %r12,%r15
je     11b0 <gemm_nn+0xb0>
test   %esi,%esi
jle    1230 <gemm_nn+0x130>
mov    %r15,%r8
imul   %rbp,%r8
mov    -0x8(%rsp),%rax
add    %r15,%rax
mov    -0x10(%rsp),%rcx
movsd  (%rcx,%rax,8),%xmm1
mulsd  %xmm0,%xmm1
cmp    $0x4,%esi
jb     1299 <gemm_nn+0x199>
lea    (%r8,%rdi,1),%rax
lea    0x0(,%rax,8),%rax
add    %r13,%rax
cmp    %rax,-0x18(%rsp)
jae    1329 <gemm_nn+0x229>
lea    0x0(,%r8,8),%rax
add    %r13,%rax
cmp    -0x20(%rsp),%rax
jae    1329 <gemm_nn+0x229>
xor    %ecx,%ecx
mov    %rcx,%rax
test   $0x1,%dil
je     12de <gemm_nn+0x1de>
add    %rcx,%r8
mov    -0x70(%rsp),%rax
add    %rcx,%rax
movsd  0x0(%r13,%r8,8),%xmm2
mulsd  %xmm1,%xmm2
mov    %rbx,%r8
mov    %rbp,%rbx
mov    0x40(%rsp),%rbp
addsd  0x0(%rbp,%rax,8),%xmm2
movsd  %xmm2,0x0(%rbp,%rax,8)
mov    %rbx,%rbp
mov    %r8,%rbx
mov    %rcx,%rax
or     $0x1,%rax
not    %rcx
cmp    %rbx,%rcx
je     1230 <gemm_nn+0x130>
nopw   0x0(%rax,%rax,1)
movsd  (%r9,%rax,8),%xmm2
mulsd  %xmm1,%xmm2
addsd  -0x8(%rdx,%rax,8),%xmm2
movsd  %xmm2,-0x8(%rdx,%rax,8)
movsd  0x8(%r9,%rax,8),%xmm2
mulsd  %xmm1,%xmm2
addsd  (%rdx,%rax,8),%xmm2
movsd  %xmm2,(%rdx,%rax,8)
add    $0x2,%rax
cmp    %rax,%rdi
jne    12f0 <gemm_nn+0x1f0>
jmp    1230 <gemm_nn+0x130>
movapd %xmm1,%xmm2
unpcklpd %xmm1,%xmm2
cmpq   $0x0,-0x30(%rsp)
je     142a <gemm_nn+0x32a>
mov    -0x40(%rsp),%rcx
xor    %eax,%eax
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
xchg   %ax,%ax
movupd -0x30(%r10,%rax,8),%xmm3
movupd -0x20(%r10,%rax,8),%xmm4
mulpd  %xmm2,%xmm3
movupd -0x30(%r14,%rax,8),%xmm5
addpd  %xmm3,%xmm5
movupd -0x20(%r14,%rax,8),%xmm3
movupd -0x10(%r14,%rax,8),%xmm6
movupd (%r14,%rax,8),%xmm7
mulpd  %xmm2,%xmm4
addpd  %xmm3,%xmm4
movupd %xmm5,-0x30(%r14,%rax,8)
movupd %xmm4,-0x20(%r14,%rax,8)
movupd -0x10(%r10,%rax,8),%xmm3
movupd (%r10,%rax,8),%xmm4
mulpd  %xmm2,%xmm3
addpd  %xmm6,%xmm3
mulpd  %xmm2,%xmm4
addpd  %xmm7,%xmm4
movupd %xmm3,-0x10(%r14,%rax,8)
movupd %xmm4,(%r14,%rax,8)
add    $0x8,%rax
add    $0xfffffffffffffffe,%rcx
jne    1350 <gemm_nn+0x250>
testb  $0x1,-0x38(%rsp)
je     1414 <gemm_nn+0x314>
lea    (%rax,%r8,1),%rcx
movupd 0x0(%r13,%rcx,8),%xmm3
movupd 0x10(%r13,%rcx,8),%xmm4
add    -0x70(%rsp),%rax
mov    0x40(%rsp),%rcx
movupd (%rcx,%rax,8),%xmm5
movupd 0x10(%rcx,%rax,8),%xmm6
mulpd  %xmm2,%xmm3
addpd  %xmm5,%xmm3
mulpd  %xmm2,%xmm4
addpd  %xmm6,%xmm4
movupd %xmm3,(%rcx,%rax,8)
movupd %xmm4,0x10(%rcx,%rax,8)
mov    -0x28(%rsp),%rax
mov    %rax,%rcx
cmp    %rdi,%rax
je     1230 <gemm_nn+0x130>
jmp    129b <gemm_nn+0x19b>
xor    %eax,%eax
testb  $0x1,-0x38(%rsp)
jne    13d2 <gemm_nn+0x2d2>
jmp    1414 <gemm_nn+0x314>
pop    %rbx
pop    %r12
pop    %r13
pop    %r14
pop    %r15
pop    %rbp
ret

LLVM IR (-O0):
define void @gemm_nn(i32 %0, i32 %1, i32 %2, double %3, double* %4, i32 %5, double* %6, i32 %7, double* %8, i32 %9) {
%11 = alloca i32
%12 = alloca i32
%13 = alloca i32
%14 = alloca double
%15 = alloca double*
%16 = alloca i32
%17 = alloca double*
%18 = alloca i32
%19 = alloca double*
%20 = alloca i32
%21 = alloca i32
%22 = alloca i32
%23 = alloca double
%24 = alloca i32
store i32 %0, i32* %11
store i32 %1, i32* %12
store i32 %2, i32* %13
store double %3, double* %14
store double* %4, double** %15
store i32 %5, i32* %16
store double* %6, double** %17
store i32 %7, i32* %18
store double* %8, double** %19
store i32 %9, i32* %20
store i32 0, i32* %21
br label %25
25: ; preds = %79, %10
%26 = load i32, i32* %21
%27 = load i32, i32* %11
%28 = icmp slt i32 %26, %27
br i1 %28, label %29, label %82
29: ; preds = %25
store i32 0, i32* %22
br label %30
30: ; preds = %75, %29
%31 = load i32, i32* %22
%32 = load i32, i32* %13
%33 = icmp slt i32 %31, %32
br i1 %33, label %34, label %78
34: ; preds = %30
%35 = load double, double* %14
%36 = load double*, double** %15
%37 = load i32, i32* %21
%38 = load i32, i32* %16
%39 = mul nsw i32 %37, %38
%40 = load i32, i32* %22
%41 = add nsw i32 %39, %40
%42 = sext i32 %41 to i64
%43 = getelementptr inbounds double, double* %36, i64 %42
%44 = load double, double* %43
%45 = fmul double %35, %44
store double %45, double* %23
store i32 0, i32* %24
br label %46
46: ; preds = %71, %34
%47 = load i32, i32* %24
%48 = load i32, i32* %12
%49 = icmp slt i32 %47, %48
br i1 %49, label %50, label %74
50: ; preds = %46
%51 = load double, double* %23
%52 = load double*, double** %17
%53 = load i32, i32* %22
%54 = load i32, i32* %18
%55 = mul nsw i32 %53, %54
%56 = load i32, i32* %24
%57 = add nsw i32 %55, %56
%58 = sext i32 %57 to i64
%59 = getelementptr inbounds double, double* %52, i64 %58
%60 = load double, double* %59
%61 = load double*, double** %19
%62 = load i32, i32* %21
%63 = load i32, i32* %20
%64 = mul nsw i32 %62, %63
%65 = load i32, i32* %24
%66 = add nsw i32 %64, %65
%67 = sext i32 %66 to i64
%68 = getelementptr inbounds double, double* %61, i64 %67
%69 = load double, double* %68
%70 = call double @llvm.fmuladd.f64(double %51, double %60, double %69)
store double %70, double* %68
br label %71
71: ; preds = %50
%72 = load i32, i32* %24
%73 = add nsw i32 %72, 1
store i32 %73, i32* %24
br label %46
74: ; preds = %46
br label %75
75: ; preds = %74
%76 = load i32, i32* %22
%77 = add nsw i32 %76, 1
store i32 %77, i32* %22
br label %30
78: ; preds = %30
br label %79
79: ; preds = %78
%80 = load i32, i32* %21
%81 = add nsw i32 %80, 1
store i32 %81, i32* %21
br label %25
82: ; preds = %25
ret void
}

LLVM IR (-O2):
define void @gemm_nn(i32 %0, i32 %1, i32 %2, double %3, double* nocapture %4, i32 %5, double* nocapture %6, i32 %7, double* nocapture %8, i32 %9) {
%11 = icmp sgt i32 %0, 0
br i1 %11, label %12, label %44
12: ; preds = %10
%13 = icmp sgt i32 %2, 0
%14 = icmp sgt i32 %1, 0
%15 = sext i32 %7 to i64
%16 = sext i32 %5 to i64
%17 = sext i32 %9 to i64
%18 = zext i32 %0 to i64
%19 = zext i32 %2 to i64
%20 = zext i32 %1 to i64
%21 = and i64 %20, 4294967292
%22 = add nsw i64 %21, -4
%23 = lshr exact i64 %22, 2
%24 = add nuw nsw i64 %23, 1
%25 = icmp ult i32 %1, 4
%26 = and i64 %20, 4294967292
%27 = and i64 %24, 1
%28 = icmp eq i64 %22, 0
%29 = and i64 %24, 9223372036854775806
%30 = icmp eq i64 %27, 0
%31 = icmp eq i64 %26, %20
%32 = and i64 %20, 1
%33 = icmp eq i64 %32, 0
%34 = sub nsw i64 0, %20
br label %35
35: ; preds = %12, %45
%36 = phi i64 [ 0, %12 ], [ %46, %45 ]
%37 = mul i64 %36, %17
%38 = getelementptr double, double* %8, i64 %37
%39 = add i64 %37, %20
%40 = getelementptr double, double* %8, i64 %39
br i1 %13, label %41, label %45
41: ; preds = %35
%42 = mul nsw i64 %36, %16
%43 = mul nsw i64 %36, %17
br label %48
44: ; preds = %45, %10
ret void
45: ; preds = %149, %35
%46 = add nuw nsw i64 %36, 1
%47 = icmp eq i64 %46, %18
br i1 %47, label %44, label %35
48: ; preds = %41, %149
%49 = phi i64 [ 0, %41 ], [ %150, %149 ]
%50 = mul i64 %49, %15
%51 = getelementptr double, double* %6, i64 %50
%52 = add i64 %50, %20
%53 = getelementptr double, double* %6, i64 %52
%54 = add nsw i64 %49, %42
%55 = getelementptr inbounds double, double* %4, i64 %54
%56 = load double, double* %55
%57 = fmul double %56, %3
br i1 %14, label %58, label %149
58: ; preds = %48
%59 = mul nsw i64 %49, %15
br i1 %25, label %134, label %60
60: ; preds = %58
%61 = icmp ult double* %38, %53
%62 = icmp ult double* %51, %40
%63 = and i1 %61, %62
br i1 %63, label %134, label %64
64: ; preds = %60
%65 = insertelement <2 x double> poison, double %57, i64 0
%66 = shufflevector <2 x double> %65, <2 x double> poison, <2 x i32> zeroinitializer
%67 = insertelement <2 x double> poison, double %57, i64 0
%68 = shufflevector <2 x double> %67, <2 x double> poison, <2 x i32> zeroinitializer
br i1 %28, label %112, label %69
69: ; preds = %64, %69
%70 = phi i64 [ %109, %69 ], [ 0, %64 ]
%71 = phi i64 [ %110, %69 ], [ 0, %64 ]
%72 = add nsw i64 %70, %59
%73 = getelementptr inbounds double, double* %6, i64 %72
%74 = bitcast double* %73 to <2 x double>*
%75 = load <2 x double>, <2 x double>* %74
%76 = getelementptr inbounds double, double* %73, i64 2
%77 = bitcast double* %76 to <2 x double>*
%78 = load <2 x double>, <2 x double>* %77
%79 = add nsw i64 %70, %43
%80 = getelementptr inbounds double, double* %8, i64 %79
%81 = bitcast double* %80 to <2 x double>*
%82 = load <2 x double>, <2 x double>* %81
%83 = getelementptr inbounds double, double* %80, i64 2
%84 = bitcast double* %83 to <2 x double>*
%85 = load <2 x double>, <2 x double>* %84
%86 = call <2 x double> @llvm.fmuladd.v2f64(<2 x double> %66, <2 x double> %75, <2 x double> %82)
%87 = call <2 x double> @llvm.fmuladd.v2f64(<2 x double> %68, <2 x double> %78, <2 x double> %85)
%88 = bitcast double* %80 to <2 x double>*
store <2 x double> %86, <2 x double>* %88
%89 = bitcast double* %83 to <2 x double>*
store <2 x double> %87, <2 x double>* %89
%90 = or i64 %70, 4
%91 = add nsw i64 %90, %59
%92 = getelementptr inbounds double, double* %6, i64 %91
%93 = bitcast double* %92 to <2 x double>*
%94 = load <2 x double>, <2 x double>* %93
%95 = getelementptr inbounds double, double* %92, i64 2
%96 = bitcast double* %95 to <2 x double>*
%97 = load <2 x double>, <2 x double>* %96
%98 = add nsw i64 %90, %43
%99 = getelementptr inbounds double, double* %8, i64 %98
%100 = bitcast double* %99 to <2 x double>*
%101 = load <2 x double>, <2 x double>* %100
%102 = getelementptr inbounds double, double* %99, i64 2
%103 = bitcast double* %102 to <2 x double>*
%104 = load <2 x double>, <2 x double>* %103
%105 = call <2 x double> @llvm.fmuladd.v2f64(<2 x double> %66, <2 x double> %94, <2 x double> %101)
%106 = call <2 x double> @llvm.fmuladd.v2f64(<2 x double> %68, <2 x double> %97, <2 x double> %104)
%107 = bitcast double* %99 to <2 x double>*
store <2 x double> %105, <2 x double>* %107
%108 = bitcast double* %102 to <2 x double>*
store <2 x double> %106, <2 x double>* %108
%109 = add nuw i64 %70, 8
%110 = add i64 %71, 2
%111 = icmp eq i64 %110, %29
br i1 %111, label %112, label %69
112: ; preds = %69, %64
%113 = phi i64 [ 0, %64 ], [ %109, %69 ]
br i1 %30, label %133, label %114
114: ; preds = %112
%115 = add nsw i64 %113, %59
%116 = getelementptr inbounds double, double* %6, i64 %115
%117 = bitcast double* %116 to <2 x double>*
%118 = load <2 x double>, <2 x double>* %117
%119 = getelementptr inbounds double, double* %116, i64 2
%120 = bitcast double* %119 to <2 x double>*
%121 = load <2 x double>, <2 x double>* %120
%122 = add nsw i64 %113, %43
%123 = getelementptr inbounds double, double* %8, i64 %122
%124 = bitcast double* %123 to <2 x double>*
%125 = load <2 x double>, <2 x double>* %124
%126 = getelementptr inbounds double, double* %123, i64 2
%127 = bitcast double* %126 to <2 x double>*
%128 = load <2 x double>, <2 x double>* %127
%129 = call <2 x double> @llvm.fmuladd.v2f64(<2 x double> %66, <2 x double> %118, <2 x double> %125)
%130 = call <2 x double> @llvm.fmuladd.v2f64(<2 x double> %68, <2 x double> %121, <2 x double> %128)
%131 = bitcast double* %123 to <2 x double>*
store <2 x double> %129, <2 x double>* %131
%132 = bitcast double* %126 to <2 x double>*
store <2 x double> %130, <2 x double>* %132
br label %133
133: ; preds = %112, %114
br i1 %31, label %149, label %134
134: ; preds = %60, %58, %133
%135 = phi i64 [ 0, %60 ], [ 0, %58 ], [ %26, %133 ]
%136 = xor i64 %135, -1
br i1 %33, label %146, label %137
137: ; preds = %134
%138 = add nsw i64 %135, %59
%139 = getelementptr inbounds double, double* %6, i64 %138
%140 = load double, double* %139
%141 = add nsw i64 %135, %43
%142 = getelementptr inbounds double, double* %8, i64 %141
%143 = load double, double* %142
%144 = tail call double @llvm.fmuladd.f64(double %57, double %140, double %143)
store double %144, double* %142
%145 = or i64 %135, 1
br label %146
146: ; preds = %137, %134
%147 = phi i64 [ %135, %134 ], [ %145, %137 ]
%148 = icmp eq i64 %136, %34
br i1 %148, label %149, label %152
149: ; preds = %146, %152, %133, %48
%150 = add nuw nsw i64 %49, 1
%151 = icmp eq i64 %150, %19
br i1 %151, label %45, label %48
152: ; preds = %146, %152
%153 = phi i64 [ %169, %152 ], [ %147, %146 ]
%154 = add nsw i64 %153, %59
%155 = getelementptr inbounds double, double* %6, i64 %154
%156 = load double, double* %155
%157 = add nsw i64 %153, %43
%158 = getelementptr inbounds double, double* %8, i64 %157
%159 = load double, double* %158
%160 = tail call double @llvm.fmuladd.f64(double %57, double %156, double %159)
store double %160, double* %158
%161 = add nuw nsw i64 %153, 1
%162 = add nsw i64 %161, %59
%163 = getelementptr inbounds double, double* %6, i64 %162
%164 = load double, double* %163
%165 = add nsw i64 %161, %43
%166 = getelementptr inbounds double, double* %8, i64 %165
%167 = load double, double* %166
%168 = tail call double @llvm.fmuladd.f64(double %57, double %164, double %167)
store double %168, double* %166
%169 = add nuw nsw i64 %153, 2
%170 = icmp eq i64 %169, %20
br i1 %170, label %149, label %152
}