void matrixMulOnHost(float *M, float *N, float *P, int width) {
  for (int i = 0; i < width; ++i) {
    for (int j = 0; j < width; ++j) {
      double sum = 0;
      for (int k = 0; k < width; ++k) {
        double a = M[i * width + k];
        double b = N[k * width + j];
        sum += a * b;
      }
      P[i * width + j] = sum;
    }
  }
}


x86 assembly (clang, -O0):
<matrixMulOnHost>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
mov    %rdi,-0x8(%rbp)
mov    %rsi,-0x10(%rbp)
mov    %rdx,-0x18(%rbp)
mov    %ecx,-0x1c(%rbp)
movl   $0x0,-0x20(%rbp)
mov    -0x20(%rbp),%eax
cmp    -0x1c(%rbp),%eax
jge    11fc <matrixMulOnHost+0xfc>
movl   $0x0,-0x24(%rbp)
mov    -0x24(%rbp),%eax
cmp    -0x1c(%rbp),%eax
jge    11e9 <matrixMulOnHost+0xe9>
xorps  %xmm0,%xmm0
movsd  %xmm0,-0x30(%rbp)
movl   $0x0,-0x34(%rbp)
mov    -0x34(%rbp),%eax
cmp    -0x1c(%rbp),%eax
jge    11bc <matrixMulOnHost+0xbc>
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0x20(%rbp),%ecx
imul   -0x1c(%rbp),%ecx
add    -0x34(%rbp),%ecx
movslq %ecx,%rcx
movss  (%rax,%rcx,4),%xmm0
cvtss2sd %xmm0,%xmm0
movsd  %xmm0,-0x40(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%rax
mov    -0x34(%rbp),%ecx
imul   -0x1c(%rbp),%ecx
add    -0x24(%rbp),%ecx
movslq %ecx,%rcx
movss  (%rax,%rcx,4),%xmm0
cvtss2sd %xmm0,%xmm0
movsd  %xmm0,-0x48(%rbp)
movsd  -0x40(%rbp),%xmm0
movsd  -0x48(%rbp),%xmm2
movsd  -0x30(%rbp),%xmm1
mulsd  %xmm2,%xmm0
addsd  %xmm1,%xmm0
movsd  %xmm0,-0x30(%rbp)
mov    -0x34(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x34(%rbp)
jmp    1148 <matrixMulOnHost+0x48>
movsd  -0x30(%rbp),%xmm0
cvtsd2ss %xmm0,%xmm0
mov    -0x18(%rbp),%rax
mov    -0x20(%rbp),%ecx
imul   -0x1c(%rbp),%ecx
add    -0x24(%rbp),%ecx
movslq %ecx,%rcx
movss  %xmm0,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x24(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x24(%rbp)
jmp    112d <matrixMulOnHost+0x2d>
jmp    11ee <matrixMulOnHost+0xee>
mov    -0x20(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x20(%rbp)
jmp    111a <matrixMulOnHost+0x1a>
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<matrixMulOnHost>:
push   %rbp
push   %r15
push   %r14
push   %r13
push   %r12
push   %rbx
test   %ecx,%ecx
jle    121a <matrixMulOnHost+0x11a>
mov    %ecx,%r8d
mov    %r8d,%r9d
and    $0xfffffffe,%r9d
lea    0x4(%rdi),%rax
lea    0x0(,%r8,4),%r10
lea    0x0(,%r8,8),%r11
xor    %r14d,%r14d
jmp    1150 <matrixMulOnHost+0x50>
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
nop
add    $0x1,%r14
add    %r10,%rax
cmp    %r8,%r14
je     121a <matrixMulOnHost+0x11a>
mov    %r14,%r15
imul   %r8,%r15
mov    %rsi,%r12
xor    %r13d,%r13d
jmp    117a <matrixMulOnHost+0x7a>
nop
cvtsd2ss %xmm0,%xmm0
lea    (%r15,%r13,1),%rbx
movss  %xmm0,(%rdx,%rbx,4)
add    $0x1,%r13
add    $0x4,%r12
cmp    %r8,%r13
je     1140 <matrixMulOnHost+0x40>
xorpd  %xmm0,%xmm0
cmp    $0x1,%ecx
jne    1190 <matrixMulOnHost+0x90>
xor    %ebx,%ebx
jmp    11e6 <matrixMulOnHost+0xe6>
nopw   0x0(%rax,%rax,1)
mov    %r12,%rbp
xor    %ebx,%ebx
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
nop
movss  -0x4(%rax,%rbx,4),%xmm1
movss  (%rax,%rbx,4),%xmm2
cvtss2sd %xmm1,%xmm1
movss  0x0(%rbp),%xmm3
cvtss2sd %xmm3,%xmm3
mulsd  %xmm1,%xmm3
addsd  %xmm0,%xmm3
xorps  %xmm1,%xmm1
cvtss2sd %xmm2,%xmm1
movss  0x0(%rbp,%r10,1),%xmm0
cvtss2sd %xmm0,%xmm0
mulsd  %xmm1,%xmm0
addsd  %xmm3,%xmm0
add    $0x2,%rbx
add    %r11,%rbp
cmp    %rbx,%r9
jne    11a0 <matrixMulOnHost+0xa0>
test   $0x1,%r8b
je     1160 <matrixMulOnHost+0x60>
lea    (%rbx,%r15,1),%rbp
movss  (%rdi,%rbp,4),%xmm1
cvtss2sd %xmm1,%xmm1
imul   %r8,%rbx
add    %r13,%rbx
movss  (%rsi,%rbx,4),%xmm2
cvtss2sd %xmm2,%xmm2
mulsd  %xmm1,%xmm2
addsd  %xmm2,%xmm0
jmp    1160 <matrixMulOnHost+0x60>
pop    %rbx
pop    %r12
pop    %r13
pop    %r14
pop    %r15
pop    %rbp
ret

LLVM IR (-O0):
define void @matrixMulOnHost(float* %0, float* %1, float* %2, i32 %3) {
%5 = alloca float*
%6 = alloca float*
%7 = alloca float*
%8 = alloca i32
%9 = alloca i32
%10 = alloca i32
%11 = alloca double
%12 = alloca i32
%13 = alloca double
%14 = alloca double
store float* %0, float** %5
store float* %1, float** %6
store float* %2, float** %7
store i32 %3, i32* %8
store i32 0, i32* %9
br label %15
15: ; preds = %72, %4
%16 = load i32, i32* %9
%17 = load i32, i32* %8
%18 = icmp slt i32 %16, %17
br i1 %18, label %19, label %75
19: ; preds = %15
store i32 0, i32* %10
br label %20
20: ; preds = %68, %19
%21 = load i32, i32* %10
%22 = load i32, i32* %8
%23 = icmp slt i32 %21, %22
br i1 %23, label %24, label %71
24: ; preds = %20
store double 0.000000e+00, double* %11
store i32 0, i32* %12
br label %25
25: ; preds = %54, %24
%26 = load i32, i32* %12
%27 = load i32, i32* %8
%28 = icmp slt i32 %26, %27
br i1 %28, label %29, label %57
29: ; preds = %25
%30 = load float*, float** %5
%31 = load i32, i32* %9
%32 = load i32, i32* %8
%33 = mul nsw i32 %31, %32
%34 = load i32, i32* %12
%35 = add nsw i32 %33, %34
%36 = sext i32 %35 to i64
%37 = getelementptr inbounds float, float* %30, i64 %36
%38 = load float, float* %37
%39 = fpext float %38 to double
store double %39, double* %13
%40 = load float*, float** %6
%41 = load i32, i32* %12
%42 = load i32, i32* %8
%43 = mul nsw i32 %41, %42
%44 = load i32, i32* %10
%45 = add nsw i32 %43, %44
%46 = sext i32 %45 to i64
%47 = getelementptr inbounds float, float* %40, i64 %46
%48 = load float, float* %47
%49 = fpext float %48 to double
store double %49, double* %14
%50 = load double, double* %13
%51 = load double, double* %14
%52 = load double, double* %11
%53 = call double @llvm.fmuladd.f64(double %50, double %51, double %52)
store double %53, double* %11
br label %54
54: ; preds = %29
%55 = load i32, i32* %12
%56 = add nsw i32 %55, 1
store i32 %56, i32* %12
br label %25
57: ; preds = %25
%58 = load double, double* %11
%59 = fptrunc double %58 to float
%60 = load float*, float** %7
%61 = load i32, i32* %9
%62 = load i32, i32* %8
%63 = mul nsw i32 %61, %62
%64 = load i32, i32* %10
%65 = add nsw i32 %63, %64
%66 = sext i32 %65 to i64
%67 = getelementptr inbounds float, float* %60, i64 %66
store float %59, float* %67
br label %68
68: ; preds = %57
%69 = load i32, i32* %10
%70 = add nsw i32 %69, 1
store i32 %70, i32* %10
br label %20
71: ; preds = %20
br label %72
72: ; preds = %71
%73 = load i32, i32* %9
%74 = add nsw i32 %73, 1
store i32 %74, i32* %9
br label %15
75: ; preds = %15
ret void
}

LLVM IR (-O2):
define void @matrixMulOnHost(float* nocapture %0, float* nocapture %1, float* nocapture writeonly %2, i32 %3) {
%5 = icmp sgt i32 %3, 0
br i1 %5, label %6, label %16
6: ; preds = %4
%7 = zext i32 %3 to i64
%8 = zext i32 %3 to i64
%9 = and i64 %8, 1
%10 = icmp eq i32 %3, 1
%11 = and i64 %8, 4294967294
%12 = icmp eq i64 %9, 0
br label %13
13: ; preds = %19, %6
%14 = phi i64 [ 0, %6 ], [ %20, %19 ]
%15 = mul nsw i64 %14, %7
br label %17
16: ; preds = %19, %4
ret void
17: ; preds = %37, %13
%18 = phi i64 [ 0, %13 ], [ %42, %37 ]
br i1 %10, label %22, label %44
19: ; preds = %37
%20 = add nuw nsw i64 %14, 1
%21 = icmp eq i64 %20, %8
br i1 %21, label %16, label %13
22: ; preds = %44, %17
%23 = phi double [ undef, %17 ], [ %68, %44 ]
%24 = phi i64 [ 0, %17 ], [ %69, %44 ]
%25 = phi double [ 0.000000e+00, %17 ], [ %68, %44 ]
br i1 %12, label %37, label %26
26: ; preds = %22
%27 = add nuw nsw i64 %24, %15
%28 = getelementptr inbounds float, float* %0, i64 %27
%29 = load float, float* %28
%30 = fpext float %29 to double
%31 = mul nsw i64 %24, %7
%32 = add nuw nsw i64 %31, %18
%33 = getelementptr inbounds float, float* %1, i64 %32
%34 = load float, float* %33
%35 = fpext float %34 to double
%36 = tail call double @llvm.fmuladd.f64(double %30, double %35, double %25)
br label %37
37: ; preds = %22, %26
%38 = phi double [ %23, %22 ], [ %36, %26 ]
%39 = fptrunc double %38 to float
%40 = add nuw nsw i64 %18, %15
%41 = getelementptr inbounds float, float* %2, i64 %40
store float %39, float* %41
%42 = add nuw nsw i64 %18, 1
%43 = icmp eq i64 %42, %8
br i1 %43, label %19, label %17
44: ; preds = %17, %44
%45 = phi i64 [ %69, %44 ], [ 0, %17 ]
%46 = phi double [ %68, %44 ], [ 0.000000e+00, %17 ]
%47 = phi i64 [ %70, %44 ], [ 0, %17 ]
%48 = add nuw nsw i64 %45, %15
%49 = getelementptr inbounds float, float* %0, i64 %48
%50 = load float, float* %49
%51 = fpext float %50 to double
%52 = mul nsw i64 %45, %7
%53 = add nuw nsw i64 %52, %18
%54 = getelementptr inbounds float, float* %1, i64 %53
%55 = load float, float* %54
%56 = fpext float %55 to double
%57 = tail call double @llvm.fmuladd.f64(double %51, double %56, double %46)
%58 = or i64 %45, 1
%59 = add nuw nsw i64 %58, %15
%60 = getelementptr inbounds float, float* %0, i64 %59
%61 = load float, float* %60
%62 = fpext float %61 to double
%63 = mul nsw i64 %58, %7
%64 = add nuw nsw i64 %63, %18
%65 = getelementptr inbounds float, float* %1, i64 %64
%66 = load float, float* %65
%67 = fpext float %66 to double
%68 = tail call double @llvm.fmuladd.f64(double %62, double %67, double %57)
%69 = add nuw nsw i64 %45, 2
%70 = add i64 %47, 2
%71 = icmp eq i64 %70, %11
br i1 %71, label %22, label %44
}