void mat2_multiply(float *dst, float *op) {
  float a0 = dst[0], a1 = dst[1], a2 = dst[2], a3 = dst[3];
  float b0 = op[0], b1 = op[1], b2 = op[2], b3 = op[3];
  dst[0] = a0 * b0 + a2 * b1;
  dst[1] = a1 * b0 + a3 * b1;
  dst[2] = a0 * b2 + a2 * b3;
  dst[3] = a1 * b2 + a3 * b3;
}


x86 assembly (clang, -O0):
<mat2_multiply>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
mov    %rdi,-0x8(%rbp)
mov    %rsi,-0x10(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%rax
movss  (%rax),%xmm0
movss  %xmm0,-0x14(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%rax
movss  0x4(%rax),%xmm0
movss  %xmm0,-0x18(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%rax
movss  0x8(%rax),%xmm0
movss  %xmm0,-0x1c(%rbp)
mov    -0x8(%rbp),%rax
movss  0xc(%rax),%xmm0
movss  %xmm0,-0x20(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%rax
movss  (%rax),%xmm0
movss  %xmm0,-0x24(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%rax
movss  0x4(%rax),%xmm0
movss  %xmm0,-0x28(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%rax
movss  0x8(%rax),%xmm0
movss  %xmm0,-0x2c(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%rax
movss  0xc(%rax),%xmm0
movss  %xmm0,-0x30(%rbp)
movss  -0x14(%rbp),%xmm0
movss  -0x24(%rbp),%xmm2
movss  -0x1c(%rbp),%xmm1
mulss  -0x28(%rbp),%xmm1
mulss  %xmm2,%xmm0
addss  %xmm1,%xmm0
mov    -0x8(%rbp),%rax
movss  %xmm0,(%rax)
movss  -0x18(%rbp),%xmm0
movss  -0x24(%rbp),%xmm2
movss  -0x20(%rbp),%xmm1
mulss  -0x28(%rbp),%xmm1
mulss  %xmm2,%xmm0
addss  %xmm1,%xmm0
mov    -0x8(%rbp),%rax
movss  %xmm0,0x4(%rax)
movss  -0x14(%rbp),%xmm0
movss  -0x2c(%rbp),%xmm2
movss  -0x1c(%rbp),%xmm1
mulss  -0x30(%rbp),%xmm1
mulss  %xmm2,%xmm0
addss  %xmm1,%xmm0
mov    -0x8(%rbp),%rax
movss  %xmm0,0x8(%rax)
movss  -0x18(%rbp),%xmm0
movss  -0x2c(%rbp),%xmm2
movss  -0x20(%rbp),%xmm1
mulss  -0x30(%rbp),%xmm1
mulss  %xmm2,%xmm0
addss  %xmm1,%xmm0
mov    -0x8(%rbp),%rax
movss  %xmm0,0xc(%rax)
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<mat2_multiply>:
movsd  (%rdi),%xmm0
movsd  0x8(%rdi),%xmm1
movlhps %xmm0,%xmm0
movlhps %xmm1,%xmm1
movss  (%rsi),%xmm2
movss  0x4(%rsi),%xmm3
movss  0x8(%rsi),%xmm4
shufps $0x0,%xmm4,%xmm2
mulps  %xmm0,%xmm2
movss  0xc(%rsi),%xmm0
shufps $0x0,%xmm0,%xmm3
mulps  %xmm1,%xmm3
addps  %xmm2,%xmm3
movups %xmm3,(%rdi)
ret

LLVM IR (-O0):
define void @mat2_multiply(float* %0, float* %1) {
%3 = alloca float*
%4 = alloca float*
%5 = alloca float
%6 = alloca float
%7 = alloca float
%8 = alloca float
%9 = alloca float
%10 = alloca float
%11 = alloca float
%12 = alloca float
store float* %0, float** %3
store float* %1, float** %4
%13 = load float*, float** %3
%14 = getelementptr inbounds float, float* %13, i64 0
%15 = load float, float* %14
store float %15, float* %5
%16 = load float*, float** %3
%17 = getelementptr inbounds float, float* %16, i64 1
%18 = load float, float* %17
store float %18, float* %6
%19 = load float*, float** %3
%20 = getelementptr inbounds float, float* %19, i64 2
%21 = load float, float* %20
store float %21, float* %7
%22 = load float*, float** %3
%23 = getelementptr inbounds float, float* %22, i64 3
%24 = load float, float* %23
store float %24, float* %8
%25 = load float*, float** %4
%26 = getelementptr inbounds float, float* %25, i64 0
%27 = load float, float* %26
store float %27, float* %9
%28 = load float*, float** %4
%29 = getelementptr inbounds float, float* %28, i64 1
%30 = load float, float* %29
store float %30, float* %10
%31 = load float*, float** %4
%32 = getelementptr inbounds float, float* %31, i64 2
%33 = load float, float* %32
store float %33, float* %11
%34 = load float*, float** %4
%35 = getelementptr inbounds float, float* %34, i64 3
%36 = load float, float* %35
store float %36, float* %12
%37 = load float, float* %5
%38 = load float, float* %9
%39 = load float, float* %7
%40 = load float, float* %10
%41 = fmul float %39, %40
%42 = call float @llvm.fmuladd.f32(float %37, float %38, float %41)
%43 = load float*, float** %3
%44 = getelementptr inbounds float, float* %43, i64 0
store float %42, float* %44
%45 = load float, float* %6
%46 = load float, float* %9
%47 = load float, float* %8
%48 = load float, float* %10
%49 = fmul float %47, %48
%50 = call float @llvm.fmuladd.f32(float %45, float %46, float %49)
%51 = load float*, float** %3
%52 = getelementptr inbounds float, float* %51, i64 1
store float %50, float* %52
%53 = load float, float* %5
%54 = load float, float* %11
%55 = load float, float* %7
%56 = load float, float* %12
%57 = fmul float %55, %56
%58 = call float @llvm.fmuladd.f32(float %53, float %54, float %57)
%59 = load float*, float** %3
%60 = getelementptr inbounds float, float* %59, i64 2
store float %58, float* %60
%61 = load float, float* %6
%62 = load float, float* %11
%63 = load float, float* %8
%64 = load float, float* %12
%65 = fmul float %63, %64
%66 = call float @llvm.fmuladd.f32(float %61, float %62, float %65)
%67 = load float*, float** %3
%68 = getelementptr inbounds float, float* %67, i64 3
store float %66, float* %68
ret void
}

LLVM IR (-O2):
define void @mat2_multiply(float* nocapture %0, float* nocapture %1) {
%3 = bitcast float* %0 to <2 x float>*
%4 = load <2 x float>, <2 x float>* %3
%5 = shufflevector <2 x float> %4, <2 x float> poison, <4 x i32> <i32 0, i32 1, i32 0, i32 1>
%6 = getelementptr inbounds float, float* %0, i64 2
%7 = bitcast float* %6 to <2 x float>*
%8 = load <2 x float>, <2 x float>* %7
%9 = shufflevector <2 x float> %8, <2 x float> poison, <4 x i32> <i32 0, i32 1, i32 0, i32 1>
%10 = load float, float* %1
%11 = getelementptr inbounds float, float* %1, i64 1
%12 = load float, float* %11
%13 = getelementptr inbounds float, float* %1, i64 2
%14 = load float, float* %13
%15 = getelementptr inbounds float, float* %1, i64 3
%16 = load float, float* %15
%17 = insertelement <4 x float> poison, float %12, i64 0
%18 = insertelement <4 x float> %17, float %16, i64 1
%19 = shufflevector <4 x float> %18, <4 x float> poison, <4 x i32> <i32 0, i32 0, i32 1, i32 1>
%20 = fmul <4 x float> %9, %19
%21 = insertelement <4 x float> poison, float %10, i64 0
%22 = insertelement <4 x float> %21, float %14, i64 1
%23 = shufflevector <4 x float> %22, <4 x float> poison, <4 x i32> <i32 0, i32 0, i32 1, i32 1>
%24 = call <4 x float> @llvm.fmuladd.v4f32(<4 x float> %5, <4 x float> %23, <4 x float> %20)
%25 = bitcast float* %0 to <4 x float>*
store <4 x float> %24, <4 x float>* %25
ret void
}