src/gromacs/fileio/tngio.h

   1 /*
   2  * This file is part of the GROMACS molecular simulation package.
   3  *
   4  * Copyright (c) 2013,2014,2015,2016,2017 by the GROMACS development team.
   5  * Copyright (c) 2018,2019,2020, by the GROMACS development team, led by
   6  * Mark Abraham, David van der Spoel, Berk Hess, and Erik Lindahl,
   7  * and including many others, as listed in the AUTHORS file in the
   8  * top-level source directory and at http://www.gromacs.org.
   9  *
  10  * GROMACS is free software; you can redistribute it and/or
  11  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public License
  12  * as published by the Free Software Foundation; either version 2.1
  13  * of the License, or (at your option) any later version.
  14  *
  15  * GROMACS is distributed in the hope that it will be useful,
  16  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  17  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  18  * Lesser General Public License for more details.
  19  *
  20  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  21  * License along with GROMACS; if not, see
  22  * http://www.gnu.org/licenses, or write to the Free Software Foundation,
  23  * Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA  02110-1301  USA.
  24  *
  25  * If you want to redistribute modifications to GROMACS, please
  26  * consider that scientific software is very special. Version
  27  * control is crucial - bugs must be traceable. We will be happy to
  28  * consider code for inclusion in the official distribution, but
  29  * derived work must not be called official GROMACS. Details are found
  30  * in the README & COPYING files - if they are missing, get the
  31  * official version at http://www.gromacs.org.
  32  *
  33  * To help us fund GROMACS development, we humbly ask that you cite
  34  * the research papers on the package. Check out http://www.gromacs.org.
  35  */
  36
  37 #ifndef GMX_FILEIO_TNGIO_H
  38 #define GMX_FILEIO_TNGIO_H
  39
  40 #include <cstdio>
  41
  42 #include "gromacs/math/vectypes.h"
  43 #include "gromacs/utility/basedefinitions.h"
  44 #include "gromacs/utility/real.h"
  45
  46 struct gmx_mtop_t;
  47 struct t_inputrec;
  48 struct gmx_tng_trajectory;
  49 typedef struct gmx_tng_trajectory* gmx_tng_trajectory_t;
  50 struct t_trxframe;
  51
  52 namespace gmx
  53 {
  54 template<typename>
  55 class ArrayRef;
  56 }
  57 /*! \brief Open a TNG trajectory file
  58  *
  59  * \param filename   Name of file to open
  60  * \param mode       Can be set to 'r', 'w' or 'a' for reading, writing or appending respectively.
  61  * \param tng_data_p Pointer to an allocated gmx_tng_trajectory_t into which a handle to a TNG trajectory will be stored.
  62  *
  63  * Handles all I/O errors internally via fatal error
  64  */
  65 void gmx_tng_open(const char* filename, char mode, gmx_tng_trajectory_t* tng_data_p);
  66
  67 /*! \brief Finish writing a TNG trajectory file */
  68 void gmx_tng_close(gmx_tng_trajectory_t* tng);
  69
  70 /*!\brief Add molecular topology information to TNG output (if
  71  * available)
  72  *
  73  * \param tng   Valid handle to a TNG trajectory
  74  * \param mtop  Pointer to a topology (can be NULL)
  75  */
  76 void gmx_tng_add_mtop(gmx_tng_trajectory_t tng, const gmx_mtop_t* mtop);
  77
  78 /*! \brief Do all TNG preparation for full-precision whole-system
  79  * trajectory writing during MD simulations.
  80  *
  81  * \param tng   Valid handle to a TNG trajectory
  82  * \param mtop  Global topology
  83  * \param ir    Input settings (for writing frequencies)
  84  */
  85 void gmx_tng_prepare_md_writing(gmx_tng_trajectory_t tng, const gmx_mtop_t* mtop, const t_inputrec* ir);
  86
  87 /*! \brief Set the default compression precision for TNG writing
  88  *
  89  * \param tng   Valid handle to a TNG trajectory
  90  * \param prec  GROMACS-style precision setting (i.e. 1000 for 3 digits of precision) */
  91 void gmx_tng_set_compression_precision(gmx_tng_trajectory_t tng, real prec);
  92
  93 /*! \brief Do all TNG preparation for low-precision selection-based
  94  * trajectory writing during MD simulations.
  95  *
  96  * \param tng   Valid handle to a TNG trajectory
  97  * \param mtop  Global topology
  98  * \param ir    Input settings (for writing frequencies)
  99  */
 100 void gmx_tng_prepare_low_prec_writing(gmx_tng_trajectory_t tng, const gmx_mtop_t* mtop, const t_inputrec* ir);
 101
 102 /*! \brief Write a frame to a TNG file
 103  *
 104  * \param tng                  Valid handle to a TNG trajectory
 105  * \param bUseLossyCompression Whether to use lossy compression
 106  * \param step                 MD step number
 107  * \param elapsedPicoSeconds   Elapsed MD time
 108  * \param lambda               Free-energy lambda value
 109  * \param box                  Simulation box
 110  * \param nAtoms               Number of atoms (i.e. vector lengths)
 111  * \param x                    Vector of position coordinates
 112  * \param v                    Vector of elocities
 113  * \param f                    Vector of forces
 114  *
 115  * The pointers tng, x, v, f may be NULL, which triggers not writing
 116  * (that component). box can only be NULL if x is also NULL. */
 117 void gmx_fwrite_tng(gmx_tng_trajectory_t tng,
 118                     gmx_bool             bUseLossyCompression,
 119                     int64_t              step,
 120                     real                 elapsedPicoSeconds,
 121                     real                 lambda,
 122                     const rvec*          box,
 123                     int                  nAtoms,
 124                     const rvec*          x,
 125                     const rvec*          v,
 126                     const rvec*          f);
 127
 128 /*! \brief Write the current frame set to disk. Perform compression
 129  * etc.
 130  *
 131  * \param tng Valid handle to a TNG trajectory
 132  */
 133 void fflush_tng(gmx_tng_trajectory_t tng);
 134
 135 /*! \brief Get the time (in picoseconds) of the final frame in the
 136  * trajectory.
 137  *
 138  * \param tng Valid handle to a TNG trajectory
 139  */
 140 float gmx_tng_get_time_of_final_frame(gmx_tng_trajectory_t tng);
 141
 142 /*! \brief Prepare to write TNG output from trajectory conversion tools */
 143 void gmx_prepare_tng_writing(const char*              filename,
 144                              char                     mode,
 145                              gmx_tng_trajectory_t*    in,
 146                              gmx_tng_trajectory_t*    out,
 147                              int                      nAtoms,
 148                              const struct gmx_mtop_t* mtop,
 149                              gmx::ArrayRef<const int> index,
 150                              const char*              indexGroupName);
 151
 152 /*! \brief Write a trxframe to a TNG file
 153  *
 154  * \param output Trajectory to write to
 155  * \param frame  Frame data to write
 156  * \param natoms Number of atoms to actually write
 157  *
 158  * The natoms field in frame is the number of atoms in the system. The
 159  * parameter natoms supports writing an index-group subset of the
 160  * atoms.
 161  */
 162 void gmx_write_tng_from_trxframe(gmx_tng_trajectory_t output, const t_trxframe* frame, int natoms);
 163
 164 /*! \brief Creates a molecule containing only the indexed atoms and sets
 165  * the number of all other molecules to 0. Works similar to a
 166  * selection group. */
 167 void gmx_tng_setup_atom_subgroup(gmx_tng_trajectory_t tng, gmx::ArrayRef<const int> ind, const char* name);
 168
 169 /*! \brief Read the first/next TNG frame. */
 170 gmx_bool gmx_read_next_tng_frame(gmx_tng_trajectory_t input,
 171                                  struct t_trxframe*   fr,
 172                                  int64_t*             requestedIds,
 173                                  int                  numRequestedIds);
 174
 175 /*! \brief Print the molecule system to stream */
 176 void gmx_print_tng_molecule_system(gmx_tng_trajectory_t input, FILE* stream);
 177
 178 /*! \brief Get a list of block IDs present in the next frame with data. */
 179 gmx_bool gmx_get_tng_data_block_types_of_next_frame(gmx_tng_trajectory_t input,
 180                                                     int                  frame,
 181                                                     int                  nRequestedIds,
 182                                                     int64_t*             requestedIds,
 183                                                     int64_t*             nextFrame,
 184                                                     int64_t*             nBlocks,
 185                                                     int64_t**            blockIds);
 186
 187 /*! \brief Get data of the next frame with data from the data block
 188  * with the specified block ID. */
 189 gmx_bool gmx_get_tng_data_next_frame_of_block_type(gmx_tng_trajectory_t input,
 190                                                    int64_t              blockId,
 191                                                    real**               values,
 192                                                    int64_t*             frameNumber,
 193                                                    double*              frameTime,
 194                                                    int64_t*             nValuesPerFrame,
 195                                                    int64_t*             nAtoms,
 196                                                    real*                prec,
 197                                                    char*                name,
 198                                                    int                  maxLen,
 199                                                    gmx_bool*            bOK);
 200
 201 /*! \brief Get the output interval of box size.
 202  *
 203  * \return The box output interval, or -1 when TNG support is not available. */
 204 int gmx_tng_get_box_output_interval(gmx_tng_trajectory_t gmx_tng);
 205
 206 /*! \brief Get the output interval of lambda.
 207  *
 208  * \return The box output interval, or -1 when TNG support is not available. */
 209 int gmx_tng_get_lambda_output_interval(gmx_tng_trajectory_t gmx_tng);
 210
 211 #endif /* GMX_FILEIO_TNGIO_H */