double residual_jacobi(double *u, unsigned sizex, unsigned sizey) {
  unsigned i, j;
  double unew, diff, sum = 0.0;
  for (j = 1; j < sizex - 1; j++) {
    for (i = 1; i < sizey - 1; i++) {
      unew = 0.25 * (u[i * sizex + (j - 1)] + u[i * sizex + (j + 1)] +
                     u[(i - 1) * sizex + j] + u[(i + 1) * sizex + j]);
      diff = unew - u[i * sizex + j];
      sum += diff * diff;
    }
  }
  return sum;
}


x86 assembly (clang, -O0):
<residual_jacobi>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
mov    %rdi,-0x8(%rbp)
mov    %esi,-0xc(%rbp)
mov    %edx,-0x10(%rbp)
xorps  %xmm0,%xmm0
movsd  %xmm0,-0x30(%rbp)
movl   $0x1,-0x18(%rbp)
mov    -0x18(%rbp),%eax
mov    -0xc(%rbp),%ecx
sub    $0x1,%ecx
cmp    %ecx,%eax
jae    1217 <residual_jacobi+0x117>
movl   $0x1,-0x14(%rbp)
mov    -0x14(%rbp),%eax
mov    -0x10(%rbp),%ecx
sub    $0x1,%ecx
cmp    %ecx,%eax
jae    1204 <residual_jacobi+0x104>
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0x14(%rbp),%ecx
imul   -0xc(%rbp),%ecx
mov    -0x18(%rbp),%edx
sub    $0x1,%edx
add    %edx,%ecx
mov    %ecx,%ecx
movsd  (%rax,%rcx,8),%xmm1
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0x14(%rbp),%ecx
imul   -0xc(%rbp),%ecx
mov    -0x18(%rbp),%edx
add    $0x1,%edx
add    %edx,%ecx
mov    %ecx,%ecx
addsd  (%rax,%rcx,8),%xmm1
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0x14(%rbp),%ecx
sub    $0x1,%ecx
imul   -0xc(%rbp),%ecx
add    -0x18(%rbp),%ecx
mov    %ecx,%ecx
addsd  (%rax,%rcx,8),%xmm1
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0x14(%rbp),%ecx
add    $0x1,%ecx
imul   -0xc(%rbp),%ecx
add    -0x18(%rbp),%ecx
mov    %ecx,%ecx
addsd  (%rax,%rcx,8),%xmm1
movsd  0xe4e(%rip),%xmm0
mulsd  %xmm1,%xmm0
movsd  %xmm0,-0x20(%rbp)
movsd  -0x20(%rbp),%xmm0
mov    -0x8(%rbp),%rax
mov    -0x14(%rbp),%ecx
imul   -0xc(%rbp),%ecx
add    -0x18(%rbp),%ecx
mov    %ecx,%ecx
subsd  (%rax,%rcx,8),%xmm0
movsd  %xmm0,-0x28(%rbp)
movsd  -0x28(%rbp),%xmm0
movsd  -0x28(%rbp),%xmm2
movsd  -0x30(%rbp),%xmm1
mulsd  %xmm2,%xmm0
addsd  %xmm1,%xmm0
movsd  %xmm0,-0x30(%rbp)
mov    -0x14(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x14(%rbp)
jmp    1135 <residual_jacobi+0x35>
jmp    1209 <residual_jacobi+0x109>
mov    -0x18(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x18(%rbp)
jmp    111d <residual_jacobi+0x1d>
movsd  -0x30(%rbp),%xmm0
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<residual_jacobi>:
push   %rbx
lea    -0x1(%rsi),%r9d
xorpd  %xmm0,%xmm0
cmp    $0x2,%r9d
jb     11a1 <residual_jacobi+0xa1>
add    $0xffffffff,%edx
lea    -0x1(%rdx),%r8
lea    (%rsi,%rsi,1),%r11d
mov    $0x1,%r10d
xorpd  %xmm0,%xmm0
movsd  0xed0(%rip),%xmm1
jmp    1149 <residual_jacobi+0x49>
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
nopl   0x0(%rax)
add    $0x1,%r10d
cmp    %r9d,%r10d
je     11a1 <residual_jacobi+0xa1>
cmp    $0x2,%edx
jb     1140 <residual_jacobi+0x40>
mov    %r8,%rax
mov    %r10d,%ecx
cs nopw 0x0(%rax,%rax,1)
xchg   %ax,%ax
lea    (%rsi,%rcx,1),%ebx
add    $0xffffffff,%ebx
movsd  (%rdi,%rbx,8),%xmm2
lea    0x1(%rsi,%rcx,1),%ebx
addsd  (%rdi,%rbx,8),%xmm2
mov    %ecx,%ebx
addsd  (%rdi,%rbx,8),%xmm2
lea    (%rsi,%rcx,1),%ebx
add    %r11d,%ecx
addsd  (%rdi,%rcx,8),%xmm2
mulsd  %xmm1,%xmm2
subsd  (%rdi,%rbx,8),%xmm2
mulsd  %xmm2,%xmm2
addsd  %xmm2,%xmm0
mov    %ebx,%ecx
add    $0xffffffffffffffff,%rax
jne    1160 <residual_jacobi+0x60>
jmp    1140 <residual_jacobi+0x40>
pop    %rbx
ret

LLVM IR (-O0):
define double @residual_jacobi(double* %0, i32 %1, i32 %2) {
%4 = alloca double*
%5 = alloca i32
%6 = alloca i32
%7 = alloca i32
%8 = alloca i32
%9 = alloca double
%10 = alloca double
%11 = alloca double
store double* %0, double** %4
store i32 %1, i32* %5
store i32 %2, i32* %6
store double 0.000000e+00, double* %11
store i32 1, i32* %8
br label %12
12: ; preds = %87, %3
%13 = load i32, i32* %8
%14 = load i32, i32* %5
%15 = sub i32 %14, 1
%16 = icmp ult i32 %13, %15
br i1 %16, label %17, label %90
17: ; preds = %12
store i32 1, i32* %7
br label %18
18: ; preds = %83, %17
%19 = load i32, i32* %7
%20 = load i32, i32* %6
%21 = sub i32 %20, 1
%22 = icmp ult i32 %19, %21
br i1 %22, label %23, label %86
23: ; preds = %18
%24 = load double*, double** %4
%25 = load i32, i32* %7
%26 = load i32, i32* %5
%27 = mul i32 %25, %26
%28 = load i32, i32* %8
%29 = sub i32 %28, 1
%30 = add i32 %27, %29
%31 = zext i32 %30 to i64
%32 = getelementptr inbounds double, double* %24, i64 %31
%33 = load double, double* %32
%34 = load double*, double** %4
%35 = load i32, i32* %7
%36 = load i32, i32* %5
%37 = mul i32 %35, %36
%38 = load i32, i32* %8
%39 = add i32 %38, 1
%40 = add i32 %37, %39
%41 = zext i32 %40 to i64
%42 = getelementptr inbounds double, double* %34, i64 %41
%43 = load double, double* %42
%44 = fadd double %33, %43
%45 = load double*, double** %4
%46 = load i32, i32* %7
%47 = sub i32 %46, 1
%48 = load i32, i32* %5
%49 = mul i32 %47, %48
%50 = load i32, i32* %8
%51 = add i32 %49, %50
%52 = zext i32 %51 to i64
%53 = getelementptr inbounds double, double* %45, i64 %52
%54 = load double, double* %53
%55 = fadd double %44, %54
%56 = load double*, double** %4
%57 = load i32, i32* %7
%58 = add i32 %57, 1
%59 = load i32, i32* %5
%60 = mul i32 %58, %59
%61 = load i32, i32* %8
%62 = add i32 %60, %61
%63 = zext i32 %62 to i64
%64 = getelementptr inbounds double, double* %56, i64 %63
%65 = load double, double* %64
%66 = fadd double %55, %65
%67 = fmul double 2.500000e-01, %66
store double %67, double* %9
%68 = load double, double* %9
%69 = load double*, double** %4
%70 = load i32, i32* %7
%71 = load i32, i32* %5
%72 = mul i32 %70, %71
%73 = load i32, i32* %8
%74 = add i32 %72, %73
%75 = zext i32 %74 to i64
%76 = getelementptr inbounds double, double* %69, i64 %75
%77 = load double, double* %76
%78 = fsub double %68, %77
store double %78, double* %10
%79 = load double, double* %10
%80 = load double, double* %10
%81 = load double, double* %11
%82 = call double @llvm.fmuladd.f64(double %79, double %80, double %81)
store double %82, double* %11
br label %83
83: ; preds = %23
%84 = load i32, i32* %7
%85 = add i32 %84, 1
store i32 %85, i32* %7
br label %18
86: ; preds = %18
br label %87
87: ; preds = %86
%88 = load i32, i32* %8
%89 = add i32 %88, 1
store i32 %89, i32* %8
br label %12
90: ; preds = %12
%91 = load double, double* %11
ret double %91
}

LLVM IR (-O2):
define double @residual_jacobi(double* nocapture %0, i32 %1, i32 %2) {
%4 = add i32 %1, -1
%5 = icmp ugt i32 %4, 1
br i1 %5, label %6, label %55
6: ; preds = %3
%7 = add i32 %2, -1
%8 = icmp ugt i32 %7, 1
%9 = zext i32 %7 to i64
br label %10
10: ; preds = %6, %51
%11 = phi double [ 0.000000e+00, %6 ], [ %52, %51 ]
%12 = phi i32 [ 1, %6 ], [ %53, %51 ]
br i1 %8, label %13, label %51
13: ; preds = %10, %13
%14 = phi i64 [ %36, %13 ], [ 1, %10 ]
%15 = phi double [ %49, %13 ], [ %11, %10 ]
%16 = trunc i64 %14 to i32
%17 = mul i32 %16, %1
%18 = add i32 %17, %12
%19 = add i32 %18, -1
%20 = zext i32 %19 to i64
%21 = getelementptr inbounds double, double* %0, i64 %20
%22 = load double, double* %21
%23 = add i32 %18, 1
%24 = zext i32 %23 to i64
%25 = getelementptr inbounds double, double* %0, i64 %24
%26 = load double, double* %25
%27 = fadd double %22, %26
%28 = trunc i64 %14 to i32
%29 = add i32 %28, -1
%30 = mul i32 %29, %1
%31 = add i32 %30, %12
%32 = zext i32 %31 to i64
%33 = getelementptr inbounds double, double* %0, i64 %32
%34 = load double, double* %33
%35 = fadd double %27, %34
%36 = add nuw nsw i64 %14, 1
%37 = trunc i64 %36 to i32
%38 = mul i32 %37, %1
%39 = add i32 %38, %12
%40 = zext i32 %39 to i64
%41 = getelementptr inbounds double, double* %0, i64 %40
%42 = load double, double* %41
%43 = fadd double %35, %42
%44 = fmul double %43, 2.500000e-01
%45 = zext i32 %18 to i64
%46 = getelementptr inbounds double, double* %0, i64 %45
%47 = load double, double* %46
%48 = fsub double %44, %47
%49 = tail call double @llvm.fmuladd.f64(double %48, double %48, double %15)
%50 = icmp eq i64 %36, %9
br i1 %50, label %51, label %13
51: ; preds = %13, %10
%52 = phi double [ %11, %10 ], [ %49, %13 ]
%53 = add nuw i32 %12, 1
%54 = icmp eq i32 %53, %4
br i1 %54, label %55, label %10
55: ; preds = %51, %3
%56 = phi double [ 0.000000e+00, %3 ], [ %52, %51 ]
ret double %56
}