src/gromacs/legacyheaders/force.h

   1 /*
   2  *
   3  *                This source code is part of
   4  *
   5  *                 G   R   O   M   A   C   S
   6  *
   7  *          GROningen MAchine for Chemical Simulations
   8  *
   9  *                        VERSION 3.2.0
  10  * Written by David van der Spoel, Erik Lindahl, Berk Hess, and others.
  11  * Copyright (c) 1991-2000, University of Groningen, The Netherlands.
  12  * Copyright (c) 2001-2004, The GROMACS development team,
  13  * check out http://www.gromacs.org for more information.
  14
  15  * This program is free software; you can redistribute it and/or
  16  * modify it under the terms of the GNU General Public License
  17  * as published by the Free Software Foundation; either version 2
  18  * of the License, or (at your option) any later version.
  19  *
  20  * If you want to redistribute modifications, please consider that
  21  * scientific software is very special. Version control is crucial -
  22  * bugs must be traceable. We will be happy to consider code for
  23  * inclusion in the official distribution, but derived work must not
  24  * be called official GROMACS. Details are found in the README & COPYING
  25  * files - if they are missing, get the official version at www.gromacs.org.
  26  *
  27  * To help us fund GROMACS development, we humbly ask that you cite
  28  * the papers on the package - you can find them in the top README file.
  29  *
  30  * For more info, check our website at http://www.gromacs.org
  31  *
  32  * And Hey:
  33  * Gromacs Runs On Most of All Computer Systems
  34  */
  35
  36 #ifndef _force_h
  37 #define _force_h
  38
  39
  40 #include "typedefs.h"
  41 #include "types/force_flags.h"
  42 #include "pbc.h"
  43 #include "network.h"
  44 #include "tgroup.h"
  45 #include "vsite.h"
  46 #include "genborn.h"
  47
  48
  49 #ifdef __cplusplus
  50 extern "C" {
  51 #endif
  52
  53 void gmx_print_sepdvdl(FILE *fplog, const char *s, real v, real dvdlambda);
  54
  55 void calc_vir(int nxf, rvec x[], rvec f[], tensor vir,
  56               gmx_bool bScrewPBC, matrix box);
  57 /* Calculate virial for nxf atoms, and add it to vir */
  58
  59 void f_calc_vir(int i0, int i1, rvec x[], rvec f[], tensor vir,
  60                 t_graph *g, rvec shift_vec[]);
  61 /* Calculate virial taking periodicity into account */
  62
  63 real RF_excl_correction(const t_forcerec *fr, t_graph *g,
  64                         const t_mdatoms *mdatoms, const t_blocka *excl,
  65                         rvec x[], rvec f[], rvec *fshift, const t_pbc *pbc,
  66                         real lambda, real *dvdlambda);
  67 /* Calculate the reaction-field energy correction for this node:
  68  * epsfac q_i q_j (k_rf r_ij^2 - c_rf)
  69  * and force correction for all excluded pairs, including self pairs.
  70  */
  71
  72 void calc_rffac(FILE *fplog, int eel, real eps_r, real eps_rf,
  73                 real Rc, real Temp,
  74                 real zsq, matrix box,
  75                 real *kappa, real *krf, real *crf);
  76 /* Determine the reaction-field constants */
  77
  78 void init_generalized_rf(FILE *fplog,
  79                          const gmx_mtop_t *mtop, const t_inputrec *ir,
  80                          t_forcerec *fr);
  81 /* Initialize the generalized reaction field parameters */
  82
  83
  84 /* In wall.c */
  85 void make_wall_tables(FILE *fplog, const output_env_t oenv,
  86                       const t_inputrec *ir, const char *tabfn,
  87                       const gmx_groups_t *groups,
  88                       t_forcerec *fr);
  89
  90 real do_walls(t_inputrec *ir, t_forcerec *fr, matrix box, t_mdatoms *md,
  91               rvec x[], rvec f[], real lambda, real Vlj[], t_nrnb *nrnb);
  92
  93 t_forcerec *mk_forcerec(void);
  94
  95 #define GMX_MAKETABLES_FORCEUSER  (1<<0)
  96 #define GMX_MAKETABLES_14ONLY     (1<<1)
  97
  98 t_forcetable make_tables(FILE *fp, const output_env_t oenv,
  99                          const t_forcerec *fr, gmx_bool bVerbose,
 100                          const char *fn, real rtab, int flags);
 101 /* Return tables for inner loops. When bVerbose the tables are printed
 102  * to .xvg files
 103  */
 104
 105 bondedtable_t make_bonded_table(FILE *fplog, char *fn, int angle);
 106 /* Return a table for bonded interactions,
 107  * angle should be: bonds 0, angles 1, dihedrals 2
 108  */
 109
 110 /* Return a table for GB calculations */
 111 t_forcetable make_gb_table(const output_env_t oenv,
 112                            const t_forcerec  *fr);
 113
 114 /* Read a table for AdResS Thermo Force calculations */
 115 extern t_forcetable make_atf_table(FILE *out, const output_env_t oenv,
 116                                    const t_forcerec *fr,
 117                                    const char *fn,
 118                                    matrix box);
 119
 120 void pr_forcerec(FILE *fplog, t_forcerec *fr);
 121
 122 void
 123 forcerec_set_ranges(t_forcerec *fr,
 124                     int ncg_home, int ncg_force,
 125                     int natoms_force,
 126                     int natoms_force_constr, int natoms_f_novirsum);
 127 /* Set the number of cg's and atoms for the force calculation */
 128
 129 gmx_bool can_use_allvsall(const t_inputrec *ir,
 130                           gmx_bool bPrintNote, t_commrec *cr, FILE *fp);
 131 /* Returns if we can use all-vs-all loops.
 132  * If bPrintNote==TRUE, prints a note, if necessary, to stderr
 133  * and fp (if !=NULL) on the master node.
 134  */
 135
 136 gmx_bool uses_simple_tables(int                 cutoff_scheme,
 137                             nonbonded_verlet_t *nbv,
 138                             int                 group);
 139 /* Returns whether simple tables (i.e. not for use with GPUs) are used
 140  * with the type of kernel indicated.
 141  */
 142
 143 void init_interaction_const_tables(FILE                *fp,
 144                                    interaction_const_t *ic,
 145                                    gmx_bool             bSimpleTable,
 146                                    real                 rtab);
 147 /* Initializes the tables in the interaction constant data structure.
 148  * Setting verlet_kernel_type to -1 always initializes tables for
 149  * use with group kernels.
 150  */
 151
 152 void init_forcerec(FILE              *fplog,
 153                    const output_env_t oenv,
 154                    t_forcerec        *fr,
 155                    t_fcdata          *fcd,
 156                    const t_inputrec  *ir,
 157                    const gmx_mtop_t  *mtop,
 158                    const t_commrec   *cr,
 159                    matrix             box,
 160                    const char        *tabfn,
 161                    const char        *tabafn,
 162                    const char        *tabpfn,
 163                    const char        *tabbfn,
 164                    const char        *nbpu_opt,
 165                    gmx_bool           bNoSolvOpt,
 166                    real               print_force);
 167 /* The Force rec struct must be created with mk_forcerec
 168  * The gmx_booleans have the following meaning:
 169  * bSetQ:    Copy the charges [ only necessary when they change ]
 170  * bMolEpot: Use the free energy stuff per molecule
 171  * print_force >= 0: print forces for atoms with force >= print_force
 172  */
 173
 174 void forcerec_set_excl_load(t_forcerec *fr,
 175                             const gmx_localtop_t *top, const t_commrec *cr);
 176 /* Set the exclusion load for the local exclusions and possibly threads */
 177
 178 void init_enerdata(int ngener, int n_lambda, gmx_enerdata_t *enerd);
 179 /* Intializes the energy storage struct */
 180
 181 void destroy_enerdata(gmx_enerdata_t *enerd);
 182 /* Free all memory associated with enerd */
 183
 184 void reset_foreign_enerdata(gmx_enerdata_t *enerd);
 185 /* Resets only the foreign energy data */
 186
 187 void reset_enerdata(t_forcerec *fr, gmx_bool bNS,
 188                     gmx_enerdata_t *enerd,
 189                     gmx_bool bMaster);
 190 /* Resets the energy data, if bNS=TRUE also zeros the long-range part */
 191
 192 void sum_epot(gmx_grppairener_t *grpp, real *epot);
 193 /* Locally sum the non-bonded potential energy terms */
 194
 195 void sum_dhdl(gmx_enerdata_t *enerd, real *lambda, t_lambda *fepvals);
 196 /* Sum the free energy contributions */
 197
 198 void update_forcerec(t_forcerec *fr, matrix box);
 199 /* Updates parameters in the forcerec that are time dependent */
 200
 201 /* Compute the average C6 and C12 params for LJ corrections */
 202 void set_avcsixtwelve(FILE *fplog, t_forcerec *fr,
 203                       const gmx_mtop_t *mtop);
 204
 205 extern void do_force(FILE *log, t_commrec *cr,
 206                      t_inputrec *inputrec,
 207                      gmx_int64_t step, t_nrnb *nrnb, gmx_wallcycle_t wcycle,
 208                      gmx_localtop_t *top,
 209                      gmx_groups_t *groups,
 210                      matrix box, rvec x[], history_t *hist,
 211                      rvec f[],
 212                      tensor vir_force,
 213                      t_mdatoms *mdatoms,
 214                      gmx_enerdata_t *enerd, t_fcdata *fcd,
 215                      real *lambda, t_graph *graph,
 216                      t_forcerec *fr,
 217                      gmx_vsite_t *vsite, rvec mu_tot,
 218                      double t, FILE *field, gmx_edsam_t ed,
 219                      gmx_bool bBornRadii,
 220                      int flags);
 221
 222 /* Communicate coordinates (if parallel).
 223  * Do neighbor searching (if necessary).
 224  * Calculate forces.
 225  * Communicate forces (if parallel).
 226  * Spread forces for vsites (if present).
 227  *
 228  * f is always required.
 229  */
 230
 231 void ns(FILE              *fplog,
 232         t_forcerec        *fr,
 233         matrix             box,
 234         gmx_groups_t      *groups,
 235         gmx_localtop_t    *top,
 236         t_mdatoms         *md,
 237         t_commrec         *cr,
 238         t_nrnb            *nrnb,
 239         gmx_bool           bFillGrid,
 240         gmx_bool           bDoLongRangeNS);
 241 /* Call the neighborsearcher */
 242
 243 extern void do_force_lowlevel(FILE         *fplog,
 244                               gmx_int64_t   step,
 245                               t_forcerec   *fr,
 246                               t_inputrec   *ir,
 247                               t_idef       *idef,
 248                               t_commrec    *cr,
 249                               t_nrnb       *nrnb,
 250                               gmx_wallcycle_t wcycle,
 251                               t_mdatoms    *md,
 252                               rvec         x[],
 253                               history_t    *hist,
 254                               rvec         f_shortrange[],
 255                               rvec         f_longrange[],
 256                               gmx_enerdata_t *enerd,
 257                               t_fcdata     *fcd,
 258                               gmx_localtop_t *top,
 259                               gmx_genborn_t *born,
 260                               t_atomtypes  *atype,
 261                               gmx_bool         bBornRadii,
 262                               matrix       box,
 263                               t_lambda     *fepvals,
 264                               real         *lambda,
 265                               t_graph      *graph,
 266                               t_blocka     *excl,
 267                               rvec         mu_tot[2],
 268                               int          flags,
 269                               float        *cycles_pme);
 270 /* Call all the force routines */
 271
 272 #ifdef __cplusplus
 273 }
 274 #endif
 275
 276 #endif  /* _force_h */