src/gromacs/listed-forces/bonded.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, led by
   7  * Mark Abraham, David van der Spoel, Berk Hess, and Erik Lindahl,
   8  * and including many others, as listed in the AUTHORS file in the
   9  * top-level source directory and at http://www.gromacs.org.
  10  *
  11  * GROMACS is free software; you can redistribute it and/or
  12  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public License
  13  * as published by the Free Software Foundation; either version 2.1
  14  * of the License, or (at your option) any later version.
  15  *
  16  * GROMACS is distributed in the hope that it will be useful,
  17  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  18  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  19  * Lesser General Public License for more details.
  20  *
  21  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  22  * License along with GROMACS; if not, see
  23  * http://www.gnu.org/licenses, or write to the Free Software Foundation,
  24  * Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA  02110-1301  USA.
  25  *
  26  * If you want to redistribute modifications to GROMACS, please
  27  * consider that scientific software is very special. Version
  28  * control is crucial - bugs must be traceable. We will be happy to
  29  * consider code for inclusion in the official distribution, but
  30  * derived work must not be called official GROMACS. Details are found
  31  * in the README & COPYING files - if they are missing, get the
  32  * official version at http://www.gromacs.org.
  33  *
  34  * To help us fund GROMACS development, we humbly ask that you cite
  35  * the research papers on the package. Check out http://www.gromacs.org.
  36  */
  37 /*! \libinternal \file
  38  *
  39  * \brief This file contains declarations necessary for low-level
  40  * functions for computing energies and forces for bonded interactions.
  41  *
  42  * \author Mark Abraham <mark.j.abraham@gmail.com>
  43  * \inlibraryapi
  44  * \ingroup module_listed-forces
  45  */
  46
  47 #ifndef GMX_LISTED_FORCES_BONDED_H
  48 #define GMX_LISTED_FORCES_BONDED_H
  49
  50 #include <cstdio>
  51
  52 #include "gromacs/gmxlib/nrnb.h"
  53 #include "gromacs/math/vec.h"
  54 #include "gromacs/mdtypes/fcdata.h"
  55 #include "gromacs/mdtypes/forcerec.h"
  56 #include "gromacs/mdtypes/interaction_const.h"
  57 #include "gromacs/mdtypes/mdatom.h"
  58 #include "gromacs/topology/idef.h"
  59 #include "gromacs/topology/ifunc.h"
  60 #include "gromacs/utility/basedefinitions.h"
  61
  62
  63 struct t_graph;
  64 struct t_pbc;
  65
  66 /*! \brief Calculate bond-angle. No PBC is taken into account (use mol-shift) */
  67 real bond_angle(const rvec xi, const rvec xj, const rvec xk,
  68                 const struct t_pbc *pbc,
  69                 rvec r_ij, rvec r_kj, real *costh,
  70                 int *t1, int *t2);  /* out */
  71
  72 /*! \brief Calculate dihedral-angle. No PBC is taken into account (use mol-shift) */
  73 real dih_angle(const rvec xi, const rvec xj, const rvec xk, const rvec xl,
  74                const struct t_pbc *pbc,
  75                rvec r_ij, rvec r_kj, rvec r_kl, rvec m, rvec n, /* out */
  76                int *t1, int *t2, int *t3);
  77
  78 /*! \brief Do an update of the forces for dihedral potentials */
  79 void do_dih_fup(int i, int j, int k, int l, real ddphi,
  80                 rvec r_ij, rvec r_kj, rvec r_kl,
  81                 rvec m, rvec n, rvec4 f[], rvec fshift[],
  82                 const struct t_pbc *pbc, const struct t_graph *g,
  83                 const rvec *x, int t1, int t2, int t3);
  84
  85 /*! \brief Make a dihedral fall in the range (-pi,pi) */
  86 void make_dp_periodic(real *dp);
  87
  88 /*! \brief Compute CMAP dihedral energies and forces */
  89 real
  90     cmap_dihs(int nbonds,
  91               const t_iatom forceatoms[], const t_iparams forceparams[],
  92               const gmx_cmap_t *cmap_grid,
  93               const rvec x[], rvec4 f[], rvec fshift[],
  94               const struct t_pbc *pbc, const struct t_graph *g,
  95               real gmx_unused lambda, real gmx_unused *dvdlambda,
  96               const t_mdatoms gmx_unused *md, t_fcdata gmx_unused *fcd,
  97               int  gmx_unused *global_atom_index);
  98
  99 //! \cond
 100 /*************************************************************************
 101  *
 102  *  Bonded force functions
 103  *
 104  *************************************************************************/
 105 t_ifunc bonds, g96bonds, morse_bonds, cubic_bonds, FENE_bonds, restraint_bonds;
 106 t_ifunc angles, g96angles, cross_bond_bond, cross_bond_angle, urey_bradley, quartic_angles, linear_angles;
 107 t_ifunc restrangles;
 108 t_ifunc pdihs, idihs, rbdihs;
 109 t_ifunc restrdihs, cbtdihs;
 110 t_ifunc tab_bonds, tab_angles, tab_dihs;
 111 t_ifunc polarize, anharm_polarize, water_pol, thole_pol, angres, angresz, dihres, unimplemented;
 112
 113 /* As pdihs(), but without calculating energies and shift forces */
 114 void
 115     pdihs_noener(int nbonds,
 116                  const t_iatom forceatoms[], const t_iparams forceparams[],
 117                  const rvec x[], rvec4 f[],
 118                  const struct t_pbc gmx_unused *pbc,
 119                  const struct t_graph gmx_unused *g,
 120                  real lambda,
 121                  const t_mdatoms gmx_unused *md, t_fcdata gmx_unused *fcd,
 122                  int gmx_unused *global_atom_index);
 123
 124 /* TODO these declarations should be internal to the module */
 125
 126 /* As angles(), but using SIMD to calculate many angles at once.
 127  * This routines does not calculate energies and shift forces.
 128  */
 129 void
 130     angles_noener_simd(int nbonds,
 131                        const t_iatom forceatoms[], const t_iparams forceparams[],
 132                        const rvec x[], rvec4 f[],
 133                        const struct t_pbc *pbc,
 134                        const struct t_graph gmx_unused *g,
 135                        real gmx_unused lambda,
 136                        const t_mdatoms gmx_unused *md, t_fcdata gmx_unused *fcd,
 137                        int gmx_unused *global_atom_index);
 138
 139 /* As urey_bradley, but using SIMD to calculate many potentials at once.
 140  * This routines does not calculate energies and shift forces.
 141  */
 142 void urey_bradley_noener_simd(int nbonds,
 143                               const t_iatom forceatoms[], const t_iparams forceparams[],
 144                               const rvec x[], rvec4 f[],
 145                               const t_pbc *pbc, const t_graph gmx_unused *g,
 146                               real gmx_unused lambda,
 147                               const t_mdatoms gmx_unused *md, t_fcdata gmx_unused *fcd,
 148                               int gmx_unused *global_atom_index);
 149
 150 /* As pdihs_noener(), but using SIMD to calculate many dihedrals at once. */
 151 void
 152     pdihs_noener_simd(int nbonds,
 153                       const t_iatom forceatoms[], const t_iparams forceparams[],
 154                       const rvec x[], rvec4 f[],
 155                       const struct t_pbc *pbc,
 156                       const struct t_graph gmx_unused *g,
 157                       real gmx_unused lambda,
 158                       const t_mdatoms gmx_unused *md, t_fcdata gmx_unused *fcd,
 159                       int gmx_unused *global_atom_index);
 160
 161 /* As rbdihs(), when not needing energy or shift force, using SIMD to calculate many dihedrals at once. */
 162 void
 163     rbdihs_noener_simd(int nbonds,
 164                        const t_iatom forceatoms[], const t_iparams forceparams[],
 165                        const rvec x[], rvec4 f[],
 166                        const struct t_pbc *pbc,
 167                        const struct t_graph gmx_unused *g,
 168                        real gmx_unused lambda,
 169                        const t_mdatoms gmx_unused *md, t_fcdata gmx_unused *fcd,
 170                        int gmx_unused *global_atom_index);
 171
 172 //! \endcond
 173
 174 #endif