src/gromacs/ewald/pme_pp_communication.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 by the GROMACS development team.
   7  * Copyright (c) 2018,2019,2020,2021, by the GROMACS development team, led by
   8  * Mark Abraham, David van der Spoel, Berk Hess, and Erik Lindahl,
   9  * and including many others, as listed in the AUTHORS file in the
  10  * top-level source directory and at http://www.gromacs.org.
  11  *
  12  * GROMACS is free software; you can redistribute it and/or
  13  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public License
  14  * as published by the Free Software Foundation; either version 2.1
  15  * of the License, or (at your option) any later version.
  16  *
  17  * GROMACS is distributed in the hope that it will be useful,
  18  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  19  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  20  * Lesser General Public License for more details.
  21  *
  22  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  23  * License along with GROMACS; if not, see
  24  * http://www.gnu.org/licenses, or write to the Free Software Foundation,
  25  * Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA  02110-1301  USA.
  26  *
  27  * If you want to redistribute modifications to GROMACS, please
  28  * consider that scientific software is very special. Version
  29  * control is crucial - bugs must be traceable. We will be happy to
  30  * consider code for inclusion in the official distribution, but
  31  * derived work must not be called official GROMACS. Details are found
  32  * in the README & COPYING files - if they are missing, get the
  33  * official version at http://www.gromacs.org.
  34  *
  35  * To help us fund GROMACS development, we humbly ask that you cite
  36  * the research papers on the package. Check out http://www.gromacs.org.
  37  */
  38 /*! \internal \file
  39  *
  40  * \brief This file contains declarations and constants necessary for
  41  * coordinating the communication for the offload of long-ranged PME
  42  * work to separate MPI rank, for computing energies and forces
  43  * (Coulomb and LJ).
  44  *
  45  * \author Berk Hess <hess@kth.se>
  46  * \author Mark Abraham <mark.j.abraham@gmail.com>
  47  * \ingroup module_ewald
  48  */
  49
  50 #include "gromacs/math/vectypes.h"
  51 #include "gromacs/mdlib/sighandler.h"
  52 #include "gromacs/utility/real.h"
  53
  54 /*! \brief MPI Tags used to separate communication of different types of quantities */
  55 enum
  56 {
  57     eCommType_ChargeA,
  58     eCommType_ChargeB,
  59     eCommType_SQRTC6A,
  60     eCommType_SQRTC6B,
  61     eCommType_SigmaA,
  62     eCommType_SigmaB,
  63     eCommType_NR,
  64     eCommType_COORD,
  65     eCommType_COORD_GPU,
  66     eCommType_CNB
  67 };
  68
  69 //@{
  70 /*! \brief Flags used to coordinate PP-PME communication and computation phases
  71  *
  72  * Some parts of the code(gmx_pme_send_q, gmx_pme_recv_q_x) assume
  73  * that the six first flags are exactly in this order.
  74  */
  75
  76 #define PP_PME_CHARGE (1 << 0)
  77 #define PP_PME_CHARGEB (1 << 1)
  78 #define PP_PME_SQRTC6 (1 << 2)
  79 #define PP_PME_SQRTC6B (1 << 3)
  80 #define PP_PME_SIGMA (1 << 4)
  81 #define PP_PME_SIGMAB (1 << 5)
  82 #define PP_PME_COORD (1 << 6)
  83 #define PP_PME_ENER_VIR (1 << 9)
  84 #define PP_PME_FINISH (1 << 10)
  85 #define PP_PME_SWITCHGRID (1 << 11)
  86 #define PP_PME_RESETCOUNTERS (1 << 12)
  87 #define PP_PME_GPUCOMMS (1 << 13)
  88 // Whether PME forces are transferred directly to remote PP GPU memory in a specific step
  89 #define PP_PME_RECVFTOGPU (1 << 14)
  90 //@}
  91
  92 /*! \brief Return values for gmx_pme_recv_q_x */
  93 enum
  94 {
  95     pmerecvqxX,            /* calculate PME mesh interactions for new x    */
  96     pmerecvqxFINISH,       /* the simulation should finish, we should quit */
  97     pmerecvqxSWITCHGRID,   /* change the PME grid size                     */
  98     pmerecvqxRESETCOUNTERS /* reset the cycle and flop counters            */
  99 };
 100
 101 /*! \internal
 102  * \brief Helper struct for PP-PME communication of parameters.
 103  *
 104  * The contents are communicated over MPI in memcpy style, so should
 105  * remain suitable for that.
 106  */
 107 struct gmx_pme_comm_n_box_t
 108 {
 109     int          natoms;     /**< Number of atoms */
 110     matrix       box;        /**< Box */
 111     int          maxshift_x; /**< Maximum shift in x direction */
 112     int          maxshift_y; /**< Maximum shift in y direction */
 113     real         lambda_q;   /**< Free-energy lambda for electrostatics */
 114     real         lambda_lj;  /**< Free-energy lambda for Lennard-Jones */
 115     unsigned int flags;      /**< Control flags */
 116     int64_t      step;       /**< MD integration step number */
 117     //@{
 118     /*! \brief Used in PME grid tuning */
 119     ivec grid_size;
 120     real ewaldcoeff_q;
 121     real ewaldcoeff_lj;
 122     //@}
 123 };
 124
 125 /*! \internal
 126  * \brief Helper struct for PP-PME communication of virial and energy.
 127  *
 128  * The contents are communicated over MPI in memcpy style, so should
 129  * remain suitable for that.
 130  */
 131 struct gmx_pme_comm_vir_ene_t
 132 {
 133     //@{
 134     /*! \brief Virial, energy, and derivative of potential w.r.t. lambda for charge and Lennard-Jones */
 135     matrix vir_q;
 136     matrix vir_lj;
 137     real   energy_q;
 138     real   energy_lj;
 139     real   dvdlambda_q;
 140     real   dvdlambda_lj;
 141     //@}
 142     float         cycles;    /**< Counter of CPU cycles used */
 143     StopCondition stop_cond; /**< Flag used in responding to an external signal to terminate */
 144 };