src/gromacs/ewald/pme_gpu_types_host_impl.h

   1 /*
   2  * This file is part of the GROMACS molecular simulation package.
   3  *
   4  * Copyright (c) 2018,2019,2020,2021, by the GROMACS development team, led by
   5  * Mark Abraham, David van der Spoel, Berk Hess, and Erik Lindahl,
   6  * and including many others, as listed in the AUTHORS file in the
   7  * top-level source directory and at http://www.gromacs.org.
   8  *
   9  * GROMACS is free software; you can redistribute it and/or
  10  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public License
  11  * as published by the Free Software Foundation; either version 2.1
  12  * of the License, or (at your option) any later version.
  13  *
  14  * GROMACS is distributed in the hope that it will be useful,
  15  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  16  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  17  * Lesser General Public License for more details.
  18  *
  19  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  20  * License along with GROMACS; if not, see
  21  * http://www.gnu.org/licenses, or write to the Free Software Foundation,
  22  * Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA  02110-1301  USA.
  23  *
  24  * If you want to redistribute modifications to GROMACS, please
  25  * consider that scientific software is very special. Version
  26  * control is crucial - bugs must be traceable. We will be happy to
  27  * consider code for inclusion in the official distribution, but
  28  * derived work must not be called official GROMACS. Details are found
  29  * in the README & COPYING files - if they are missing, get the
  30  * official version at http://www.gromacs.org.
  31  *
  32  * To help us fund GROMACS development, we humbly ask that you cite
  33  * the research papers on the package. Check out http://www.gromacs.org.
  34  */
  35
  36 /*! \internal \file
  37  * \brief Defines the host-side PME GPU data structure, which is dependent on the GPU types.
  38  * It's included by pointer in the general PmeGpu host structure in pme_gpu_types_host.h.
  39  *
  40  * \author Aleksei Iupinov <a.yupinov@gmail.com>
  41  * \ingroup module_ewald
  42  */
  43
  44 #ifndef PMEGPUTYPESHOSTIMPL_H
  45 #define PMEGPUTYPESHOSTIMPL_H
  46
  47 #include "config.h"
  48
  49 #include <array>
  50 #include <set>
  51 #include <vector>
  52
  53 #if GMX_GPU_CUDA
  54 #    include "gromacs/gpu_utils/gpueventsynchronizer.cuh"
  55 #    include "gromacs/gpu_utils/gpuregiontimer.cuh"
  56 #elif GMX_GPU_OPENCL
  57 #    include "gromacs/gpu_utils/gpueventsynchronizer_ocl.h"
  58 #    include "gromacs/gpu_utils/gpuregiontimer_ocl.h"
  59 #elif GMX_GPU_SYCL
  60 #    include "gromacs/gpu_utils/gpueventsynchronizer_sycl.h"
  61 #    include "gromacs/gpu_utils/gpuregiontimer_sycl.h"
  62 #endif
  63
  64 #include "gromacs/timing/gpu_timing.h" // for gtPME_EVENT_COUNT
  65
  66 #include "pme_gpu_3dfft.h"
  67
  68 #ifndef NUMFEPSTATES
  69 //! Number of FEP states.
  70 #    define NUMFEPSTATES 2
  71 #endif
  72
  73 class GpuParallel3dFft;
  74
  75 /*! \internal \brief
  76  * The main PME CUDA/OpenCL-specific host data structure, included in the PME GPU structure by the archSpecific pointer.
  77  */
  78 struct PmeGpuSpecific
  79 {
  80     /*! \brief Constructor
  81      *
  82      * \param[in] deviceContext  GPU device context
  83      * \param[in] pmeStream      GPU pme stream.
  84      */
  85     PmeGpuSpecific(const DeviceContext& deviceContext, const DeviceStream& pmeStream) :
  86         deviceContext_(deviceContext),
  87         pmeStream_(pmeStream)
  88     {
  89     }
  90
  91     /*! \brief
  92      * A handle to the GPU context.
  93      * TODO: this is currently extracted from the implementation of pmeGpu->programHandle_,
  94      * but should be a constructor parameter to PmeGpu, as well as PmeGpuProgram,
  95      * managed by high-level code.
  96      */
  97     const DeviceContext& deviceContext_;
  98
  99     /*! \brief The GPU stream where everything related to the PME happens. */
 100     const DeviceStream& pmeStream_;
 101
 102     /* Synchronization events */
 103     /*! \brief Triggered after the PME Force Calculations have been completed */
 104     GpuEventSynchronizer pmeForcesReady;
 105     /*! \brief Triggered after the grid has been copied to the host (after the spreading stage). */
 106     GpuEventSynchronizer syncSpreadGridD2H;
 107
 108     /* Settings which are set at the start of the run */
 109     /*! \brief A boolean which tells whether the complex and real grids for cu/clFFT are different or same. Currenty true. */
 110     bool performOutOfPlaceFFT = false;
 111     /*! \brief A boolean which tells if the GPU timing events are enabled.
 112      *  False by default, can be enabled by setting the environment variable GMX_ENABLE_GPU_TIMING.
 113      *  Note: will not be reliable when multiple GPU tasks are running concurrently on the same
 114      * device context, as CUDA events on multiple streams are untrustworthy.
 115      */
 116     bool useTiming = false;
 117
 118     //! Vector of FFT setups
 119     std::vector<std::unique_ptr<GpuParallel3dFft>> fftSetup;
 120
 121     //! All the timers one might use
 122     std::array<GpuRegionTimer, gtPME_EVENT_COUNT> timingEvents;
 123
 124     //! Indices of timingEvents actually used
 125     std::set<size_t> activeTimers;
 126
 127     /* GPU arrays element counts (not the arrays sizes in bytes!).
 128      * They might be larger than the actual meaningful data sizes.
 129      * These are paired: the actual element count + the maximum element count that can fit in the current allocated memory.
 130      * These integer pairs are mostly meaningful for the reallocateDeviceBuffer calls.
 131      * As such, if DeviceBuffer is refactored into a class, they can be freely changed, too.
 132      * The only exceptions are realGridSize and complexGridSize which are also used for grid clearing/copying.
 133      * TODO: these should live in a clean buffered container type, and be refactored in the NB/cudautils as well.
 134      */
 135     /*! \brief The kernelParams.atoms.coordinates float element count (actual)*/
 136     int coordinatesSize = 0;
 137     /*! \brief The kernelParams.atoms.coordinates float element count (reserved) */
 138     int coordinatesSizeAlloc = 0;
 139     /*! \brief The kernelParams.atoms.forces float element count (actual) */
 140     int forcesSize = 0;
 141     /*! \brief The kernelParams.atoms.forces float element count (reserved) */
 142     int forcesSizeAlloc = 0;
 143     /*! \brief The kernelParams.atoms.gridlineIndices int element count (actual) */
 144     int gridlineIndicesSize = 0;
 145     /*! \brief The kernelParams.atoms.gridlineIndices int element count (reserved) */
 146     int gridlineIndicesSizeAlloc = 0;
 147     /*! \brief Both the kernelParams.atoms.theta and kernelParams.atoms.dtheta float element count (actual) */
 148     int splineDataSize = 0;
 149     /*! \brief Both the kernelParams.atoms.theta and kernelParams.atoms.dtheta float element count (reserved) */
 150     int splineDataSizeAlloc = 0;
 151     /*! \brief The kernelParams.atoms.coefficients float element count (actual) */
 152     int coefficientsSize[NUMFEPSTATES] = { 0, 0 };
 153     /*! \brief The kernelParams.atoms.coefficients float element count (reserved) */
 154     int coefficientsCapacity[NUMFEPSTATES] = { 0, 0 };
 155     /*! \brief The kernelParams.grid.splineValuesArray float element count (actual) */
 156     int splineValuesSize[NUMFEPSTATES] = { 0, 0 };
 157     /*! \brief The kernelParams.grid.splineValuesArray float element count (reserved) */
 158     int splineValuesCapacity[NUMFEPSTATES] = { 0, 0 };
 159     /*! \brief The kernelParams.grid.realGrid float element count (actual) */
 160     int realGridSize[NUMFEPSTATES] = { 0, 0 };
 161     /*! \brief The kernelParams.grid.realGrid float element count (reserved) */
 162     int realGridCapacity[NUMFEPSTATES] = { 0, 0 };
 163     /*! \brief The kernelParams.grid.fourierGrid float (not float2!) element count (actual) */
 164     int complexGridSize[NUMFEPSTATES] = { 0, 0 };
 165     /*! \brief The kernelParams.grid.fourierGrid float (not float2!) element count (reserved) */
 166     int complexGridCapacity[NUMFEPSTATES] = { 0, 0 };
 167 };
 168
 169 #endif