void filter2dsep(float **p3, float **q3, float **p3c, float **q3c, float ****ex,
                 float ****ez, int nx, int nz, int nstep, int hnkx1,
                 int hnkz1) {
  int i, j, ii, jj, k, l, kk, ll, ik, jl, ikm, jlm;
  for (i = 0; i < nx; i++) {
    ii = i / nstep;
    for (j = 0; j < nz; j++) {
      jj = j / nstep;
      for (k = -hnkx1; k <= hnkx1; k++) {
        ik = i + k;
        ikm = ik + 5;
        kk = k + hnkx1;
        for (l = -hnkz1; l <= hnkz1; l++) {
          jl = j + l;
          jlm = jl + 5;
          ll = l + hnkz1;
          if (ik >= 0 && ik < nx && jl >= 0 && jl < nz) {
            p3c[i][j] += p3[ikm][jlm] * ex[ii][jj][kk][ll];
            q3c[i][j] += q3[ikm][jlm] * ez[ii][jj][kk][ll];
          }
        }
      }
    }
  }
}


x86 assembly (clang, -O0):
<filter2dsep>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
mov    0x30(%rbp),%eax
mov    0x28(%rbp),%eax
mov    0x20(%rbp),%eax
mov    0x18(%rbp),%eax
mov    0x10(%rbp),%eax
mov    %rdi,-0x8(%rbp)
mov    %rsi,-0x10(%rbp)
mov    %rdx,-0x18(%rbp)
mov    %rcx,-0x20(%rbp)
mov    %r8,-0x28(%rbp)
mov    %r9,-0x30(%rbp)
movl   $0x0,-0x34(%rbp)
mov    -0x34(%rbp),%eax
cmp    0x10(%rbp),%eax
jge    12f3 <filter2dsep+0x1f3>
mov    -0x34(%rbp),%eax
cltd
idivl  0x20(%rbp)
mov    %eax,-0x3c(%rbp)
movl   $0x0,-0x38(%rbp)
mov    -0x38(%rbp),%eax
cmp    0x18(%rbp),%eax
jge    12e0 <filter2dsep+0x1e0>
mov    -0x38(%rbp),%eax
cltd
idivl  0x20(%rbp)
mov    %eax,-0x40(%rbp)
xor    %eax,%eax
sub    0x28(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x44(%rbp)
mov    -0x44(%rbp),%eax
cmp    0x28(%rbp),%eax
jg     12cd <filter2dsep+0x1cd>
mov    -0x34(%rbp),%eax
add    -0x44(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x54(%rbp)
mov    -0x54(%rbp),%eax
add    $0x5,%eax
mov    %eax,-0x5c(%rbp)
mov    -0x44(%rbp),%eax
add    0x28(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x4c(%rbp)
xor    %eax,%eax
sub    0x30(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x48(%rbp)
mov    -0x48(%rbp),%eax
cmp    0x30(%rbp),%eax
jg     12ba <filter2dsep+0x1ba>
mov    -0x38(%rbp),%eax
add    -0x48(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x58(%rbp)
mov    -0x58(%rbp),%eax
add    $0x5,%eax
mov    %eax,-0x60(%rbp)
mov    -0x48(%rbp),%eax
add    0x30(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x50(%rbp)
cmpl   $0x0,-0x54(%rbp)
jl     12a7 <filter2dsep+0x1a7>
mov    -0x54(%rbp),%eax
cmp    0x10(%rbp),%eax
jge    12a7 <filter2dsep+0x1a7>
cmpl   $0x0,-0x58(%rbp)
jl     12a7 <filter2dsep+0x1a7>
mov    -0x58(%rbp),%eax
cmp    0x18(%rbp),%eax
jge    12a7 <filter2dsep+0x1a7>
mov    -0x8(%rbp),%rax
movslq -0x5c(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,8),%rax
movslq -0x60(%rbp),%rcx
movss  (%rax,%rcx,4),%xmm0
mov    -0x28(%rbp),%rax
movslq -0x3c(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,8),%rax
movslq -0x40(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,8),%rax
movslq -0x4c(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,8),%rax
movslq -0x50(%rbp),%rcx
movss  (%rax,%rcx,4),%xmm2
mov    -0x18(%rbp),%rax
movslq -0x34(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,8),%rax
movslq -0x38(%rbp),%rcx
movss  (%rax,%rcx,4),%xmm1
mulss  %xmm2,%xmm0
addss  %xmm1,%xmm0
movss  %xmm0,(%rax,%rcx,4)
mov    -0x10(%rbp),%rax
movslq -0x5c(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,8),%rax
movslq -0x60(%rbp),%rcx
movss  (%rax,%rcx,4),%xmm0
mov    -0x30(%rbp),%rax
movslq -0x3c(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,8),%rax
movslq -0x40(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,8),%rax
movslq -0x4c(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,8),%rax
movslq -0x50(%rbp),%rcx
movss  (%rax,%rcx,4),%xmm2
mov    -0x20(%rbp),%rax
movslq -0x34(%rbp),%rcx
mov    (%rax,%rcx,8),%rax
movslq -0x38(%rbp),%rcx
movss  (%rax,%rcx,4),%xmm1
mulss  %xmm2,%xmm0
addss  %xmm1,%xmm0
movss  %xmm0,(%rax,%rcx,4)
jmp    12ac <filter2dsep+0x1ac>
mov    -0x48(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x48(%rbp)
jmp    119c <filter2dsep+0x9c>
jmp    12bf <filter2dsep+0x1bf>
mov    -0x44(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x44(%rbp)
jmp    116d <filter2dsep+0x6d>
jmp    12d2 <filter2dsep+0x1d2>
mov    -0x38(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x38(%rbp)
jmp    114f <filter2dsep+0x4f>
jmp    12e5 <filter2dsep+0x1e5>
mov    -0x34(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x34(%rbp)
jmp    1132 <filter2dsep+0x32>
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<filter2dsep>:
push   %rbp
push   %r15
push   %r14
push   %r13
push   %r12
push   %rbx
mov    %r9,-0x8(%rsp)
mov    %r8,-0x10(%rsp)
mov    %rcx,-0x18(%rsp)
mov    %rdx,-0x20(%rsp)
mov    %rsi,-0x28(%rsp)
mov    0x38(%rsp),%r8d
test   %r8d,%r8d
jle    12ca <filter2dsep+0x1ca>
mov    0x58(%rsp),%ecx
mov    0x50(%rsp),%r9d
mov    %ecx,%edx
neg    %edx
movslq %edx,%rax
movslq 0x40(%rsp),%rsi
mov    %eax,%edx
cmovs  %ecx,%edx
movslq %ecx,%rbp
mov    %r9d,%ebx
neg    %ebx
movslq %ebx,%rcx
mov    %r8d,%r15d
movslq %r9d,%rbx
mov    %rbx,-0x30(%rsp)
mov    %rcx,-0x48(%rsp)
cmovs  %r9d,%ecx
add    $0x1,%ecx
mov    %ecx,-0x5c(%rsp)
mov    %esi,%ecx
mov    %rcx,-0x40(%rsp)
mov    %rax,-0x50(%rsp)
add    %rbp,%rax
mov    %rax,-0x38(%rsp)
lea    (%rdx,%rbp,1),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x60(%rsp)
xor    %r11d,%r11d
jmp    11ad <filter2dsep+0xad>
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
xchg   %ax,%ax
add    $0x1,%r11
cmp    %r15,%r11
je     12ca <filter2dsep+0x1ca>
cmpl   $0x0,0x40(%rsp)
jle    11a0 <filter2dsep+0xa0>
mov    %r11d,%eax
cltd
idivl  0x48(%rsp)
movslq %eax,%rbp
mov    -0x50(%rsp),%rax
mov    %rax,-0x58(%rsp)
xor    %ebx,%ebx
jmp    11e1 <filter2dsep+0xe1>
nopl   (%rax)
add    $0x1,%rbx
addq   $0x1,-0x58(%rsp)
cmp    -0x40(%rsp),%rbx
je     11a0 <filter2dsep+0xa0>
cmpl   $0x0,0x50(%rsp)
js     11d0 <filter2dsep+0xd0>
mov    %ebx,%eax
cltd
idivl  0x48(%rsp)
cltq
mov    -0x48(%rsp),%rdx
jmp    120a <filter2dsep+0x10a>
nopl   0x0(%rax,%rax,1)
add    $0x1,%rdx
cmp    %edx,-0x5c(%rsp)
je     11d0 <filter2dsep+0xd0>
cmpl   $0x0,0x58(%rsp)
js     1200 <filter2dsep+0x100>
lea    (%rdx,%r11,1),%r13
mov    -0x30(%rsp),%rcx
lea    (%rdx,%rcx,1),%r14
mov    -0x60(%rsp),%r10d
mov    -0x58(%rsp),%r9
mov    -0x38(%rsp),%r8
jmp    123e <filter2dsep+0x13e>
nop
add    $0x1,%r8
add    $0x1,%r9
add    $0xffffffff,%r10d
je     1200 <filter2dsep+0x100>
test   %r13,%r13
js     1230 <filter2dsep+0x130>
cmp    %r15,%r13
jge    1230 <filter2dsep+0x130>
test   %r9,%r9
js     1230 <filter2dsep+0x130>
cmp    %rsi,%r9
jge    1230 <filter2dsep+0x130>
mov    0x28(%rdi,%r13,8),%rcx
lea    0x5(%r9),%r12d
movss  (%rcx,%r12,4),%xmm0
mov    -0x10(%rsp),%rcx
mov    (%rcx,%rbp,8),%rcx
mov    (%rcx,%rax,8),%rcx
mov    (%rcx,%r14,8),%rcx
mulss  (%rcx,%r8,4),%xmm0
mov    -0x20(%rsp),%rcx
mov    (%rcx,%r11,8),%rcx
addss  (%rcx,%rbx,4),%xmm0
movss  %xmm0,(%rcx,%rbx,4)
mov    -0x28(%rsp),%rcx
mov    0x28(%rcx,%r13,8),%rcx
movss  (%rcx,%r12,4),%xmm0
mov    -0x8(%rsp),%rcx
mov    (%rcx,%rbp,8),%rcx
mov    (%rcx,%rax,8),%rcx
mov    (%rcx,%r14,8),%rcx
mulss  (%rcx,%r8,4),%xmm0
mov    -0x18(%rsp),%rcx
mov    (%rcx,%r11,8),%rcx
addss  (%rcx,%rbx,4),%xmm0
movss  %xmm0,(%rcx,%rbx,4)
jmp    1230 <filter2dsep+0x130>
pop    %rbx
pop    %r12
pop    %r13
pop    %r14
pop    %r15
pop    %rbp
ret

LLVM IR (-O0):
define void @filter2dsep(float** %0, float** %1, float** %2, float** %3, float**** %4, float**** %5, i32 %6, i32 %7, i32 %8, i32 %9, i32 %10) {
%12 = alloca float**
%13 = alloca float**
%14 = alloca float**
%15 = alloca float**
%16 = alloca float****
%17 = alloca float****
%18 = alloca i32
%19 = alloca i32
%20 = alloca i32
%21 = alloca i32
%22 = alloca i32
%23 = alloca i32
%24 = alloca i32
%25 = alloca i32
%26 = alloca i32
%27 = alloca i32
%28 = alloca i32
%29 = alloca i32
%30 = alloca i32
%31 = alloca i32
%32 = alloca i32
%33 = alloca i32
%34 = alloca i32
store float** %0, float*** %12
store float** %1, float*** %13
store float** %2, float*** %14
store float** %3, float*** %15
store float**** %4, float***** %16
store float**** %5, float***** %17
store i32 %6, i32* %18
store i32 %7, i32* %19
store i32 %8, i32* %20
store i32 %9, i32* %21
store i32 %10, i32* %22
store i32 0, i32* %23
br label %35
35: ; preds = %180, %11
%36 = load i32, i32* %23
%37 = load i32, i32* %18
%38 = icmp slt i32 %36, %37
br i1 %38, label %39, label %183
39: ; preds = %35
%40 = load i32, i32* %23
%41 = load i32, i32* %20
%42 = sdiv i32 %40, %41
store i32 %42, i32* %25
store i32 0, i32* %24
br label %43
43: ; preds = %176, %39
%44 = load i32, i32* %24
%45 = load i32, i32* %19
%46 = icmp slt i32 %44, %45
br i1 %46, label %47, label %179
47: ; preds = %43
%48 = load i32, i32* %24
%49 = load i32, i32* %20
%50 = sdiv i32 %48, %49
store i32 %50, i32* %26
%51 = load i32, i32* %21
%52 = sub nsw i32 0, %51
store i32 %52, i32* %27
br label %53
53: ; preds = %172, %47
%54 = load i32, i32* %27
%55 = load i32, i32* %21
%56 = icmp sle i32 %54, %55
br i1 %56, label %57, label %175
57: ; preds = %53
%58 = load i32, i32* %23
%59 = load i32, i32* %27
%60 = add nsw i32 %58, %59
store i32 %60, i32* %31
%61 = load i32, i32* %31
%62 = add nsw i32 %61, 5
store i32 %62, i32* %33
%63 = load i32, i32* %27
%64 = load i32, i32* %21
%65 = add nsw i32 %63, %64
store i32 %65, i32* %29
%66 = load i32, i32* %22
%67 = sub nsw i32 0, %66
store i32 %67, i32* %28
br label %68
68: ; preds = %168, %57
%69 = load i32, i32* %28
%70 = load i32, i32* %22
%71 = icmp sle i32 %69, %70
br i1 %71, label %72, label %171
72: ; preds = %68
%73 = load i32, i32* %24
%74 = load i32, i32* %28
%75 = add nsw i32 %73, %74
store i32 %75, i32* %32
%76 = load i32, i32* %32
%77 = add nsw i32 %76, 5
store i32 %77, i32* %34
%78 = load i32, i32* %28
%79 = load i32, i32* %22
%80 = add nsw i32 %78, %79
store i32 %80, i32* %30
%81 = load i32, i32* %31
%82 = icmp sge i32 %81, 0
br i1 %82, label %83, label %167
83: ; preds = %72
%84 = load i32, i32* %31
%85 = load i32, i32* %18
%86 = icmp slt i32 %84, %85
br i1 %86, label %87, label %167
87: ; preds = %83
%88 = load i32, i32* %32
%89 = icmp sge i32 %88, 0
br i1 %89, label %90, label %167
90: ; preds = %87
%91 = load i32, i32* %32
%92 = load i32, i32* %19
%93 = icmp slt i32 %91, %92
br i1 %93, label %94, label %167
94: ; preds = %90
%95 = load float**, float*** %12
%96 = load i32, i32* %33
%97 = sext i32 %96 to i64
%98 = getelementptr inbounds float*, float** %95, i64 %97
%99 = load float*, float** %98
%100 = load i32, i32* %34
%101 = sext i32 %100 to i64
%102 = getelementptr inbounds float, float* %99, i64 %101
%103 = load float, float* %102
%104 = load float****, float***** %16
%105 = load i32, i32* %25
%106 = sext i32 %105 to i64
%107 = getelementptr inbounds float***, float**** %104, i64 %106
%108 = load float***, float**** %107
%109 = load i32, i32* %26
%110 = sext i32 %109 to i64
%111 = getelementptr inbounds float**, float*** %108, i64 %110
%112 = load float**, float*** %111
%113 = load i32, i32* %29
%114 = sext i32 %113 to i64
%115 = getelementptr inbounds float*, float** %112, i64 %114
%116 = load float*, float** %115
%117 = load i32, i32* %30
%118 = sext i32 %117 to i64
%119 = getelementptr inbounds float, float* %116, i64 %118
%120 = load float, float* %119
%121 = load float**, float*** %14
%122 = load i32, i32* %23
%123 = sext i32 %122 to i64
%124 = getelementptr inbounds float*, float** %121, i64 %123
%125 = load float*, float** %124
%126 = load i32, i32* %24
%127 = sext i32 %126 to i64
%128 = getelementptr inbounds float, float* %125, i64 %127
%129 = load float, float* %128
%130 = call float @llvm.fmuladd.f32(float %103, float %120, float %129)
store float %130, float* %128
%131 = load float**, float*** %13
%132 = load i32, i32* %33
%133 = sext i32 %132 to i64
%134 = getelementptr inbounds float*, float** %131, i64 %133
%135 = load float*, float** %134
%136 = load i32, i32* %34
%137 = sext i32 %136 to i64
%138 = getelementptr inbounds float, float* %135, i64 %137
%139 = load float, float* %138
%140 = load float****, float***** %17
%141 = load i32, i32* %25
%142 = sext i32 %141 to i64
%143 = getelementptr inbounds float***, float**** %140, i64 %142
%144 = load float***, float**** %143
%145 = load i32, i32* %26
%146 = sext i32 %145 to i64
%147 = getelementptr inbounds float**, float*** %144, i64 %146
%148 = load float**, float*** %147
%149 = load i32, i32* %29
%150 = sext i32 %149 to i64
%151 = getelementptr inbounds float*, float** %148, i64 %150
%152 = load float*, float** %151
%153 = load i32, i32* %30
%154 = sext i32 %153 to i64
%155 = getelementptr inbounds float, float* %152, i64 %154
%156 = load float, float* %155
%157 = load float**, float*** %15
%158 = load i32, i32* %23
%159 = sext i32 %158 to i64
%160 = getelementptr inbounds float*, float** %157, i64 %159
%161 = load float*, float** %160
%162 = load i32, i32* %24
%163 = sext i32 %162 to i64
%164 = getelementptr inbounds float, float* %161, i64 %163
%165 = load float, float* %164
%166 = call float @llvm.fmuladd.f32(float %139, float %156, float %165)
store float %166, float* %164
br label %167
167: ; preds = %94, %90, %87, %83, %72
br label %168
168: ; preds = %167
%169 = load i32, i32* %28
%170 = add nsw i32 %169, 1
store i32 %170, i32* %28
br label %68
171: ; preds = %68
br label %172
172: ; preds = %171
%173 = load i32, i32* %27
%174 = add nsw i32 %173, 1
store i32 %174, i32* %27
br label %53
175: ; preds = %53
br label %176
176: ; preds = %175
%177 = load i32, i32* %24
%178 = add nsw i32 %177, 1
store i32 %178, i32* %24
br label %43
179: ; preds = %43
br label %180
180: ; preds = %179
%181 = load i32, i32* %23
%182 = add nsw i32 %181, 1
store i32 %182, i32* %23
br label %35
183: ; preds = %35
ret void
}

LLVM IR (-O2):
define void @filter2dsep(float** nocapture %0, float** nocapture %1, float** nocapture %2, float** nocapture %3, float**** nocapture %4, float**** nocapture %5, i32 %6, i32 %7, i32 %8, i32 %9, i32 %10) {
%12 = icmp sgt i32 %6, 0
br i1 %12, label %13, label %111
13: ; preds = %11
%14 = icmp sgt i32 %7, 0
%15 = sub i32 0, %9
%16 = icmp slt i32 %9, 0
%17 = sub i32 0, %10
%18 = icmp slt i32 %10, 0
%19 = sext i32 %17 to i64
%20 = sext i32 %7 to i64
%21 = sext i32 %10 to i64
%22 = call i32 @llvm.abs.i32(i32 %10, i1 false)
%23 = add nuw i32 %22, 1
%24 = sext i32 %15 to i64
%25 = zext i32 %6 to i64
%26 = sext i32 %9 to i64
%27 = call i32 @llvm.abs.i32(i32 %9, i1 false)
%28 = add nuw i32 %27, 1
%29 = zext i32 %6 to i64
%30 = zext i32 %7 to i64
br label %31
31: ; preds = %13, %108
%32 = phi i64 [ 0, %13 ], [ %109, %108 ]
br i1 %14, label %33, label %108
33: ; preds = %31
%34 = trunc i64 %32 to i32
%35 = sdiv i32 %34, %8
%36 = sext i32 %35 to i64
%37 = getelementptr inbounds float***, float**** %4, i64 %36
%38 = getelementptr inbounds float*, float** %2, i64 %32
%39 = getelementptr inbounds float***, float**** %5, i64 %36
%40 = getelementptr inbounds float*, float** %3, i64 %32
br label %41
41: ; preds = %33, %105
%42 = phi i64 [ 0, %33 ], [ %106, %105 ]
br i1 %16, label %105, label %43
43: ; preds = %41
%44 = trunc i64 %42 to i32
%45 = sdiv i32 %44, %8
%46 = sext i32 %45 to i64
br label %47
47: ; preds = %43, %101
%48 = phi i64 [ %24, %43 ], [ %102, %101 ]
%49 = add nsw i64 %48, %32
br i1 %18, label %101, label %50
50: ; preds = %47
%51 = add nsw i64 %48, %26
%52 = add nsw i64 %49, 5
%53 = icmp sgt i64 %49, -1
%54 = icmp slt i64 %49, %25
%55 = getelementptr inbounds float*, float** %0, i64 %52
%56 = getelementptr inbounds float*, float** %1, i64 %52
br label %57
57: ; preds = %50, %97
%58 = phi i64 [ %19, %50 ], [ %98, %97 ]
%59 = add nsw i64 %58, %42
%60 = add nsw i64 %58, %21
br i1 %53, label %61, label %97
61: ; preds = %57
%62 = icmp sgt i64 %59, -1
%63 = select i1 %54, i1 %62, i1 false
%64 = icmp slt i64 %59, %20
%65 = select i1 %63, i1 %64, i1 false
br i1 %65, label %66, label %97
66: ; preds = %61
%67 = load float*, float** %55
%68 = add nuw i64 %59, 5
%69 = and i64 %68, 4294967295
%70 = getelementptr inbounds float, float* %67, i64 %69
%71 = load float, float* %70
%72 = load float***, float**** %37
%73 = getelementptr inbounds float**, float*** %72, i64 %46
%74 = load float**, float*** %73
%75 = getelementptr inbounds float*, float** %74, i64 %51
%76 = load float*, float** %75
%77 = getelementptr inbounds float, float* %76, i64 %60
%78 = load float, float* %77
%79 = load float*, float** %38
%80 = getelementptr inbounds float, float* %79, i64 %42
%81 = load float, float* %80
%82 = tail call float @llvm.fmuladd.f32(float %71, float %78, float %81)
store float %82, float* %80
%83 = load float*, float** %56
%84 = getelementptr inbounds float, float* %83, i64 %69
%85 = load float, float* %84
%86 = load float***, float**** %39
%87 = getelementptr inbounds float**, float*** %86, i64 %46
%88 = load float**, float*** %87
%89 = getelementptr inbounds float*, float** %88, i64 %51
%90 = load float*, float** %89
%91 = getelementptr inbounds float, float* %90, i64 %60
%92 = load float, float* %91
%93 = load float*, float** %40
%94 = getelementptr inbounds float, float* %93, i64 %42
%95 = load float, float* %94
%96 = tail call float @llvm.fmuladd.f32(float %85, float %92, float %95)
store float %96, float* %94
br label %97
97: ; preds = %57, %61, %66
%98 = add nsw i64 %58, 1
%99 = trunc i64 %98 to i32
%100 = icmp eq i32 %23, %99
br i1 %100, label %101, label %57
101: ; preds = %97, %47
%102 = add nsw i64 %48, 1
%103 = trunc i64 %102 to i32
%104 = icmp eq i32 %28, %103
br i1 %104, label %105, label %47
105: ; preds = %101, %41
%106 = add nuw nsw i64 %42, 1
%107 = icmp eq i64 %106, %30
br i1 %107, label %108, label %41
108: ; preds = %105, %31
%109 = add nuw nsw i64 %32, 1
%110 = icmp eq i64 %109, %29
br i1 %110, label %111, label %31
111: ; preds = %108, %11
ret void
}