void write16(unsigned long BASE, unsigned long reg1, signed short val) {
  unsigned long val_to_write, val32, temp;
  unsigned long bitmask[3] = {0xffff0000, 0xff0000ff, 0x0000ffff};
  int byte;
  byte = reg1 % 4;
  reg1 = reg1 - byte;
  val32 = val << (8 * byte);
  temp = *((unsigned int *)(BASE + reg1));
  val_to_write = temp & bitmask[byte];
  val_to_write = val_to_write | val32;
  *((unsigned int *)(BASE + reg1)) = val_to_write;
}


x86 assembly (clang, -O0):
<write16>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
mov    %dx,%ax
mov    %rdi,-0x8(%rbp)
mov    %rsi,-0x10(%rbp)
mov    %ax,-0x12(%rbp)
mov    0xee6(%rip),%rax
mov    %rax,-0x50(%rbp)
mov    0xee3(%rip),%rax
mov    %rax,-0x48(%rbp)
mov    0xee0(%rip),%rax
mov    %rax,-0x40(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%rax
and    $0x3,%rax
mov    %eax,-0x54(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%rax
movslq -0x54(%rbp),%rcx
sub    %rcx,%rax
mov    %rax,-0x10(%rbp)
movswl -0x12(%rbp),%eax
mov    -0x54(%rbp),%ecx
shl    $0x3,%ecx
shl    %cl,%eax
cltq
mov    %rax,-0x28(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%rax
add    -0x10(%rbp),%rax
mov    (%rax),%eax
mov    %rax,-0x30(%rbp)
mov    -0x30(%rbp),%rax
movslq -0x54(%rbp),%rcx
and    -0x50(%rbp,%rcx,8),%rax
mov    %rax,-0x20(%rbp)
mov    -0x20(%rbp),%rax
or     -0x28(%rbp),%rax
mov    %rax,-0x20(%rbp)
mov    -0x20(%rbp),%rax
mov    %eax,%ecx
mov    -0x8(%rbp),%rax
add    -0x10(%rbp),%rax
mov    %ecx,(%rax)
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<write16>:
mov    %esi,%eax
and    $0x3,%eax
mov    %eax,%ecx
shl    $0x3,%ecx
shl    %cl,%edx
add    %rsi,%rdi
sub    %rax,%rdi
mov    (%rdi),%ecx
lea    0xee5(%rip),%rsi
and    (%rsi,%rax,8),%ecx
or     %edx,%ecx
mov    %ecx,(%rdi)
ret

LLVM IR (-O0):
@__const.write16.bitmask = [3 x i64] [i64 4294901760, i64 4278190335, i64 65535]
define void @write16(i64 %0, i64 %1, i16 signext %2) {
%4 = alloca i64
%5 = alloca i64
%6 = alloca i16
%7 = alloca i64
%8 = alloca i64
%9 = alloca i64
%10 = alloca [3 x i64]
%11 = alloca i32
store i64 %0, i64* %4
store i64 %1, i64* %5
store i16 %2, i16* %6
%12 = bitcast [3 x i64]* %10 to i8*
%13 = load i64, i64* %5
%14 = urem i64 %13, 4
%15 = trunc i64 %14 to i32
store i32 %15, i32* %11
%16 = load i64, i64* %5
%17 = load i32, i32* %11
%18 = sext i32 %17 to i64
%19 = sub i64 %16, %18
store i64 %19, i64* %5
%20 = load i16, i16* %6
%21 = sext i16 %20 to i32
%22 = load i32, i32* %11
%23 = mul nsw i32 8, %22
%24 = shl i32 %21, %23
%25 = sext i32 %24 to i64
store i64 %25, i64* %8
%26 = load i64, i64* %4
%27 = load i64, i64* %5
%28 = add i64 %26, %27
%29 = inttoptr i64 %28 to i32*
%30 = load i32, i32* %29
%31 = zext i32 %30 to i64
store i64 %31, i64* %9
%32 = load i64, i64* %9
%33 = load i32, i32* %11
%34 = sext i32 %33 to i64
%35 = getelementptr inbounds [3 x i64], [3 x i64]* %10, i64 0, i64 %34
%36 = load i64, i64* %35
%37 = and i64 %32, %36
store i64 %37, i64* %7
%38 = load i64, i64* %7
%39 = load i64, i64* %8
%40 = or i64 %38, %39
store i64 %40, i64* %7
%41 = load i64, i64* %7
%42 = trunc i64 %41 to i32
%43 = load i64, i64* %4
%44 = load i64, i64* %5
%45 = add i64 %43, %44
%46 = inttoptr i64 %45 to i32*
store i32 %42, i32* %46
ret void
}

LLVM IR (-O2):
@__const.write16.bitmask = [3 x i64] [i64 4294901760, i64 4278190335, i64 65535]
define void @write16(i64 %0, i64 %1, i16 signext %2) {
%4 = trunc i64 %1 to i32
%5 = and i32 %4, 3
%6 = zext i32 %5 to i64
%7 = sext i16 %2 to i32
%8 = shl nuw nsw i32 %5, 3
%9 = shl i32 %7, %8
%10 = add i64 %1, %0
%11 = sub i64 %10, %6
%12 = inttoptr i64 %11 to i32*
%13 = load i32, i32* %12
%14 = getelementptr inbounds [3 x i64], [3 x i64]* @__const.write16.bitmask, i64 0, i64 %6
%15 = load i64, i64* %14
%16 = trunc i64 %15 to i32
%17 = and i32 %13, %16
%18 = or i32 %17, %9
store i32 %18, i32* %12
ret void
}