src/gromacs/listed_forces/listed_forces.h

   1 /*
   2  * This file is part of the GROMACS molecular simulation package.
   3  *
   4  * Copyright (c) 2014,2015,2016,2017,2018 by the GROMACS development team.
   5  * Copyright (c) 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 /*! \defgroup module_listed_forces Interactions between lists of particles
  37  * \ingroup group_mdrun
  38  *
  39  * \brief Handles computing energies and forces for listed
  40  * interactions.
  41  *
  42  * Located here is the code for
  43  * - computing energies and forces for interactions between a small
  44      number of particles, e.g bonds, position restraints and listed
  45      non-bonded interactions (e.g. 1-4).
  46  * - high-level functions used by mdrun for computing a set of such
  47      quantities
  48  * - managing thread-wise decomposition, thread-local buffer output,
  49      and reduction of output data across threads.
  50  *
  51  * \author Mark Abraham <mark.j.abraham@gmail.com>
  52  *
  53  */
  54 /*! \libinternal \file
  55  *
  56  * \brief This file contains declarations of high-level functions used
  57  * by mdrun to compute energies and forces for listed interactions.
  58  *
  59  * Clients of libgromacs that want to evaluate listed interactions
  60  * should call functions declared here.
  61  *
  62  * \author Mark Abraham <mark.j.abraham@gmail.com>
  63  *
  64  * \inlibraryapi
  65  * \ingroup module_listed_forces
  66  */
  67 #ifndef GMX_LISTED_FORCES_LISTED_FORCES_H
  68 #define GMX_LISTED_FORCES_LISTED_FORCES_H
  69
  70 #include "gromacs/math/vectypes.h"
  71 #include "gromacs/topology/ifunc.h"
  72 #include "gromacs/utility/basedefinitions.h"
  73
  74 struct gmx_enerdata_t;
  75 struct gmx_grppairener_t;
  76 struct gmx_multisim_t;
  77 class history_t;
  78 class InteractionDefinitions;
  79 struct t_commrec;
  80 struct t_fcdata;
  81 struct t_forcerec;
  82 struct t_lambda;
  83 struct t_mdatoms;
  84 struct t_nrnb;
  85 class t_state;
  86
  87 namespace gmx
  88 {
  89 class ForceOutputs;
  90 class StepWorkload;
  91 template<typename>
  92 class ArrayRef;
  93 } // namespace gmx
  94
  95 //! Type of CPU function to compute a bonded interaction.
  96 using BondedFunction = real (*)(int              nbonds,
  97                                 const t_iatom    iatoms[],
  98                                 const t_iparams  iparams[],
  99                                 const rvec       x[],
 100                                 rvec4            f[],
 101                                 rvec             fshift[],
 102                                 const t_pbc*     pbc,
 103                                 real             lambda,
 104                                 real*            dvdlambda,
 105                                 const t_mdatoms* md,
 106                                 t_fcdata*        fcd,
 107                                 int*             ddgatindex);
 108
 109 //! Getter for finding a callable CPU function to compute an \c ftype interaction.
 110 BondedFunction bondedFunction(int ftype);
 111
 112 /*! \brief Do all aspects of energy and force calculations for mdrun
 113  * on the set of listed interactions
 114  *
 115  * xWholeMolecules only needs to contain whole molecules when orientation
 116  * restraints need to be computed and can be empty otherwise.
 117  */
 118 void do_force_listed(struct gmx_wallcycle*          wcycle,
 119                      const matrix                   box,
 120                      const t_lambda*                fepvals,
 121                      const t_commrec*               cr,
 122                      const gmx_multisim_t*          ms,
 123                      const InteractionDefinitions&  idef,
 124                      const rvec                     x[],
 125                      gmx::ArrayRef<const gmx::RVec> xWholeMolecules,
 126                      history_t*                     hist,
 127                      gmx::ForceOutputs*             forceOutputs,
 128                      const t_forcerec*              fr,
 129                      const struct t_pbc*            pbc,
 130                      gmx_enerdata_t*                enerd,
 131                      t_nrnb*                        nrnb,
 132                      const real*                    lambda,
 133                      const t_mdatoms*               md,
 134                      struct t_fcdata*               fcd,
 135                      int*                           global_atom_index,
 136                      const gmx::StepWorkload&       stepWork);
 137
 138 /*! \brief Returns true if there are position, distance or orientation restraints. */
 139 bool haveRestraints(const InteractionDefinitions& idef, const t_fcdata& fcd);
 140
 141 /*! \brief Returns true if there are CPU (i.e. not GPU-offloaded) bonded interactions to compute. */
 142 bool haveCpuBondeds(const t_forcerec& fr);
 143
 144 /*! \brief Returns true if there are listed interactions to compute.
 145  *
 146  * NOTE: the current implementation returns true if there are position restraints
 147  * or any bonded interactions computed on the CPU.
 148  */
 149 bool haveCpuListedForces(const t_forcerec& fr, const InteractionDefinitions& idef, const t_fcdata& fcd);
 150
 151 #endif