src/gromacs/essentialdynamics/edsam.h

   1 /*
   2  * This file is part of the GROMACS molecular simulation package.
   3  *
   4  * Copyright (c) 1991-2000, University of Groningen, The Netherlands.
   5  * Copyright (c) 2001-2004, The GROMACS development team.
   6  * Copyright (c) 2013,2014,2015,2016,2017,2018,2019, by the GROMACS development team, led by
   7  * Mark Abraham, David van der Spoel, Berk Hess, and Erik Lindahl,
   8  * and including many others, as listed in the AUTHORS file in the
   9  * top-level source directory and at http://www.gromacs.org.
  10  *
  11  * GROMACS is free software; you can redistribute it and/or
  12  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public License
  13  * as published by the Free Software Foundation; either version 2.1
  14  * of the License, or (at your option) any later version.
  15  *
  16  * GROMACS is distributed in the hope that it will be useful,
  17  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  18  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  19  * Lesser General Public License for more details.
  20  *
  21  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  22  * License along with GROMACS; if not, see
  23  * http://www.gnu.org/licenses, or write to the Free Software Foundation,
  24  * Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA  02110-1301  USA.
  25  *
  26  * If you want to redistribute modifications to GROMACS, please
  27  * consider that scientific software is very special. Version
  28  * control is crucial - bugs must be traceable. We will be happy to
  29  * consider code for inclusion in the official distribution, but
  30  * derived work must not be called official GROMACS. Details are found
  31  * in the README & COPYING files - if they are missing, get the
  32  * official version at http://www.gromacs.org.
  33  *
  34  * To help us fund GROMACS development, we humbly ask that you cite
  35  * the research papers on the package. Check out http://www.gromacs.org.
  36  */
  37 /*! \libinternal \file
  38  *
  39  * \brief
  40  * Declares functions to calculate both essential dynamics constraints
  41  * as well as flooding potentials and forces.
  42  *
  43  * \authors Bert de Groot <bgroot@gwdg.de>, Oliver Lange <oliver.lange@tum.de>,
  44  * Carsten Kutzner <ckutzne@gwdg.de>
  45  *
  46  * \inlibraryapi
  47  */
  48 #ifndef GMX_ESSENTIALDYNAMICS_EDSAM_H
  49 #define GMX_ESSENTIALDYNAMICS_EDSAM_H
  50
  51 #include <memory>
  52
  53 #include "gromacs/math/vectypes.h"
  54 #include "gromacs/utility/basedefinitions.h"
  55 #include "gromacs/utility/classhelpers.h"
  56
  57 /*! \brief Abstract type for essential dynamics
  58  *
  59  * The main type is defined only in edsam.cpp
  60  */
  61 struct gmx_edsam;
  62 struct gmx_domdec_t;
  63 struct gmx_mtop_t;
  64 struct gmx_output_env_t;
  65 struct ObservablesHistory;
  66 struct t_commrec;
  67 struct t_filenm;
  68 struct t_inputrec;
  69 class t_state;
  70
  71 namespace gmx
  72 {
  73 enum class StartingBehavior;
  74 class Constraints;
  75 class EssentialDynamics
  76 {
  77     public:
  78         EssentialDynamics();
  79         ~EssentialDynamics();
  80
  81         /*! \brief Getter for working data
  82          *
  83          * This is needed while the module is still under
  84          * construction. */
  85         gmx_edsam *getLegacyED();
  86     private:
  87         class Impl;
  88
  89         PrivateImplPointer<Impl> impl_;
  90 };
  91 class MDLogger;
  92 } // namespace gmx
  93
  94 /*! \brief Applies essential dynamics constrains as defined in the .edi input file.
  95  *
  96  * \param ir                MD input parameter record.
  97  * \param step              Number of the time step.
  98  * \param cr                Data needed for MPI communication.
  99  * \param xs                The local positions on this processor.
 100  * \param v                 The local velocities.
 101  * \param box               The simulation box.
 102  * \param ed                The essential dynamics data.
 103  */
 104 void do_edsam(const t_inputrec *ir, int64_t step,
 105               const t_commrec *cr, rvec xs[], rvec v[], matrix box, gmx_edsam *ed);
 106
 107
 108 /*! \brief Initializes the essential dynamics and flooding module.
 109  *
 110  * \param mdlog             Logger.
 111  * \param ediFileName       Essential dynamics input file.
 112  * \param edoFileName       Output file for essential dynamics data.
 113  * \param mtop              Molecular topology.
 114  * \param ir                MD input parameter record.
 115  * \param cr                Data needed for MPI communication.
 116  * \param constr            Data structure keeping the constraint information.
 117  * \param globalState       The global state, only used on the master rank.
 118  * \param oh                The observables history container.
 119  * \param oenv              The output environment information.
 120  * \param startingBehavior  Describes whether this is a restart appending to output files
 121  *
 122  * \returns                 A pointer to the ED data structure.
 123  */
 124 std::unique_ptr<gmx::EssentialDynamics> init_edsam(
 125         const gmx::MDLogger    &mdlog,
 126         const char             *ediFileName,
 127         const char             *edoFileName,
 128         const gmx_mtop_t       *mtop,
 129         const t_inputrec       *ir,
 130         const t_commrec        *cr,
 131         gmx::Constraints       *constr,
 132         const t_state          *globalState,
 133         ObservablesHistory     *oh,
 134         const gmx_output_env_t *oenv,
 135         gmx::StartingBehavior   startingBehavior);
 136
 137 /*! \brief Make a selection of the home atoms for the ED groups.
 138  *
 139  * Should be called at every domain decomposition.
 140  *
 141  * \param dd                Domain decomposition data.
 142  * \param ed                Essential dynamics and flooding data.
 143  */
 144 void dd_make_local_ed_indices(gmx_domdec_t *dd, gmx_edsam * ed);
 145
 146
 147 /*! \brief Evaluate the flooding potential(s) and forces as requested in the .edi input file.
 148  *
 149  * \param cr                Data needed for MPI communication.
 150  * \param ir                MD input parameter record.
 151  * \param x                 Positions on the local processor.
 152  * \param force             Forcefield forces to which the flooding forces are added.
 153  * \param ed                The essential dynamics data.
 154  * \param box               The simulation box.
 155  * \param step              Number of the time step.
 156  * \param bNS               Are we in a neighbor searching step?
 157  */
 158 void do_flood(const t_commrec  *cr,
 159               const t_inputrec *ir,
 160               const rvec        x[],
 161               rvec              force[],
 162               gmx_edsam        *ed,
 163               const matrix      box,
 164               int64_t           step,
 165               gmx_bool          bNS);
 166
 167 #endif