src/gromacs/legacyheaders/update.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 _update_h
  37 #define _update_h
  38
  39 #include "typedefs.h"
  40 #include "mshift.h"
  41 #include "tgroup.h"
  42 #include "network.h"
  43 #include "force.h"
  44 #include "pull.h"
  45 #include "gmx_random.h"
  46 #include "maths.h"
  47
  48 #ifdef __cplusplus
  49 extern "C" {
  50 #endif
  51
  52 /* Abstract type for stochastic dynamics */
  53 typedef struct gmx_update *gmx_update_t;
  54
  55 /* Initialize the stochastic dynamics struct */
  56 gmx_update_t init_update(FILE *fplog, t_inputrec *ir);
  57
  58 /* Store the random state from sd in state */
  59 void get_stochd_state(gmx_update_t sd, t_state *state);
  60
  61 /* Set the random in sd from state */
  62 void set_stochd_state(gmx_update_t sd, t_state *state);
  63
  64 /* Store the box at step step
  65  * as a reference state for simulations with box deformation.
  66  */
  67 void set_deform_reference_box(gmx_update_t upd,
  68                               gmx_large_int_t step, matrix box);
  69
  70 void update_tcouple(FILE             *fplog,
  71                     gmx_large_int_t   step,
  72                     t_inputrec       *inputrec,
  73                     t_state          *state,
  74                     gmx_ekindata_t   *ekind,
  75                     gmx_wallcycle_t   wcycle,
  76                     gmx_update_t      upd,
  77                     t_extmass        *MassQ,
  78                     t_mdatoms        *md
  79                     );
  80
  81 void update_pcouple(FILE             *fplog,
  82                     gmx_large_int_t   step,
  83                     t_inputrec       *inputrec,
  84                     t_state          *state,
  85                     matrix            pcoupl_mu,
  86                     matrix            M,
  87                     gmx_wallcycle_t   wcycle,
  88                     gmx_update_t      upd,
  89                     gmx_bool          bInitStep);
  90
  91 void update_coords(FILE             *fplog,
  92                    gmx_large_int_t   step,
  93                    t_inputrec       *inputrec, /* input record and box stuff    */
  94                    t_mdatoms        *md,
  95                    t_state          *state,
  96                    gmx_bool          bMolPBC,
  97                    rvec             *f, /* forces on home particles */
  98                    gmx_bool          bDoLR,
  99                    rvec             *f_lr,
 100                    t_fcdata         *fcd,
 101                    gmx_ekindata_t   *ekind,
 102                    matrix            M,
 103                    gmx_wallcycle_t   wcycle,
 104                    gmx_update_t      upd,
 105                    gmx_bool          bInitStep,
 106                    int               bUpdatePart,
 107                    t_commrec        *cr, /* these shouldn't be here -- need to think about it */
 108                    t_nrnb           *nrnb,
 109                    gmx_constr_t      constr,
 110                    t_idef           *idef);
 111
 112 /* Return TRUE if OK, FALSE in case of Shake Error */
 113
 114 extern gmx_bool update_randomize_velocities(t_inputrec *ir, gmx_large_int_t step, t_mdatoms *md, t_state *state, gmx_update_t upd, t_idef *idef, gmx_constr_t constr);
 115
 116 void update_constraints(FILE             *fplog,
 117                         gmx_large_int_t   step,
 118                         real             *dvdlambda, /* FEP stuff */
 119                         t_inputrec       *inputrec,  /* input record and box stuff      */
 120                         gmx_ekindata_t   *ekind,
 121                         t_mdatoms        *md,
 122                         t_state          *state,
 123                         gmx_bool          bMolPBC,
 124                         t_graph          *graph,
 125                         rvec              force[], /* forces on home particles */
 126                         t_idef           *idef,
 127                         tensor            vir_part,
 128                         tensor            vir,
 129                         t_commrec        *cr,
 130                         t_nrnb           *nrnb,
 131                         gmx_wallcycle_t   wcycle,
 132                         gmx_update_t      upd,
 133                         gmx_constr_t      constr,
 134                         gmx_bool          bInitStep,
 135                         gmx_bool          bFirstHalf,
 136                         gmx_bool          bCalcVir,
 137                         real              vetanew);
 138
 139 /* Return TRUE if OK, FALSE in case of Shake Error */
 140
 141 void update_box(FILE             *fplog,
 142                 gmx_large_int_t   step,
 143                 t_inputrec       *inputrec, /* input record and box stuff       */
 144                 t_mdatoms        *md,
 145                 t_state          *state,
 146                 t_graph          *graph,
 147                 rvec              force[], /* forces on home particles */
 148                 matrix           *scale_tot,
 149                 matrix            pcoupl_mu,
 150                 t_nrnb           *nrnb,
 151                 gmx_wallcycle_t   wcycle,
 152                 gmx_update_t      upd,
 153                 gmx_bool          bInitStep,
 154                 gmx_bool          bFirstHalf);
 155 /* Return TRUE if OK, FALSE in case of Shake Error */
 156
 157 void calc_ke_part(t_state *state, t_grpopts *opts, t_mdatoms *md,
 158                   gmx_ekindata_t *ekind, t_nrnb *nrnb, gmx_bool bEkinAveVel, gmx_bool bSaveOld);
 159 /*
 160  * Compute the partial kinetic energy for home particles;
 161  * will be accumulated in the calling routine.
 162  * The tensor is
 163  *
 164  * Ekin = SUM(i) 0.5 m[i] v[i] (x) v[i]
 165  *
 166  *     use v[i] = v[i] - u[i] when calculating temperature
 167  *
 168  * u must be accumulated already.
 169  *
 170  * Now also computes the contribution of the kinetic energy to the
 171  * free energy
 172  *
 173  */
 174
 175
 176 void
 177 init_ekinstate(ekinstate_t *ekinstate, const t_inputrec *ir);
 178
 179 void
 180 update_ekinstate(ekinstate_t *ekinstate, gmx_ekindata_t *ekind);
 181
 182 void
 183 restore_ekinstate_from_state(t_commrec *cr,
 184                              gmx_ekindata_t *ekind, ekinstate_t *ekinstate);
 185
 186 void berendsen_tcoupl(t_inputrec *ir, gmx_ekindata_t *ekind, real dt);
 187
 188 void andersen_tcoupl(t_inputrec *ir, t_mdatoms *md, t_state *state, gmx_rng_t rng, real rate, t_idef *idef, int nblocks, int *sblock, gmx_bool *randatom, int *randatom_list, gmx_bool *randomize, real *boltzfac);
 189
 190 void nosehoover_tcoupl(t_grpopts *opts, gmx_ekindata_t *ekind, real dt,
 191                        double xi[], double vxi[], t_extmass *MassQ);
 192
 193 t_state *init_bufstate(const t_state *template_state);
 194
 195 void destroy_bufstate(t_state *state);
 196
 197 void trotter_update(t_inputrec *ir, gmx_large_int_t step, gmx_ekindata_t *ekind,
 198                     gmx_enerdata_t *enerd, t_state *state, tensor vir, t_mdatoms *md,
 199                     t_extmass *MassQ, int **trotter_seqlist, int trotter_seqno);
 200
 201 int **init_npt_vars(t_inputrec *ir, t_state *state, t_extmass *Mass, gmx_bool bTrotter);
 202
 203 real NPT_energy(t_inputrec *ir, t_state *state, t_extmass *MassQ);
 204 /* computes all the pressure/tempertature control energy terms to get a conserved energy */
 205
 206 void NBaroT_trotter(t_grpopts *opts, real dt,
 207                     double xi[], double vxi[], real *veta, t_extmass *MassQ);
 208
 209 void vrescale_tcoupl(t_inputrec *ir, gmx_ekindata_t *ekind, real dt,
 210                      double therm_integral[],
 211                      gmx_rng_t rng);
 212 /* Compute temperature scaling. For V-rescale it is done in update. */
 213
 214 real vrescale_energy(t_grpopts *opts, double therm_integral[]);
 215 /* Returns the V-rescale contribution to the conserved energy */
 216
 217 void rescale_velocities(gmx_ekindata_t *ekind, t_mdatoms *mdatoms,
 218                         int start, int end, rvec v[]);
 219 /* Rescale the velocities with the scaling factor in ekind */
 220
 221 void update_annealing_target_temp(t_grpopts *opts, real t);
 222 /* Set reference temp for simulated annealing at time t*/
 223
 224 real calc_temp(real ekin, real nrdf);
 225 /* Calculate the temperature */
 226
 227 real calc_pres(int ePBC, int nwall, matrix box, tensor ekin, tensor vir,
 228                tensor pres);
 229 /* Calculate the pressure tensor, returns the scalar pressure.
 230  * The unit of pressure is bar.
 231  */
 232
 233 void parrinellorahman_pcoupl(FILE *fplog, gmx_large_int_t step,
 234                              t_inputrec *ir, real dt, tensor pres,
 235                              tensor box, tensor box_rel, tensor boxv,
 236                              tensor M, matrix mu,
 237                              gmx_bool bFirstStep);
 238
 239 void berendsen_pcoupl(FILE *fplog, gmx_large_int_t step,
 240                       t_inputrec *ir, real dt, tensor pres, matrix box,
 241                       matrix mu);
 242
 243
 244 void berendsen_pscale(t_inputrec *ir, matrix mu,
 245                       matrix box, matrix box_rel,
 246                       int start, int nr_atoms,
 247                       rvec x[], unsigned short cFREEZE[],
 248                       t_nrnb *nrnb);
 249
 250 void correct_ekin(FILE *log, int start, int end, rvec v[],
 251                   rvec vcm, real mass[], real tmass, tensor ekin);
 252 /* Correct ekin for vcm */
 253
 254
 255 #ifdef __cplusplus
 256 }
 257 #endif
 258
 259 #endif  /* _update_h */