src/gromacs/mdlib/calcvir.c

   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  * GROwing Monsters And Cloning Shrimps
  34  */
  35 /* This file is completely threadsafe - keep it that way! */
  36 #ifdef HAVE_CONFIG_H
  37 #include <config.h>
  38 #endif
  39
  40 #include "sysstuff.h"
  41 #include "force.h"
  42 #include "vec.h"
  43 #include "mshift.h"
  44 #include "macros.h"
  45
  46 static void upd_vir(rvec vir, real dvx, real dvy, real dvz)
  47 {
  48     vir[XX] -= 0.5*dvx;
  49     vir[YY] -= 0.5*dvy;
  50     vir[ZZ] -= 0.5*dvz;
  51 }
  52
  53 void calc_vir(FILE *log, int nxf, rvec x[], rvec f[], tensor vir,
  54               gmx_bool bScrewPBC, matrix box)
  55 {
  56     int      i, isx;
  57     double   dvxx = 0, dvxy = 0, dvxz = 0, dvyx = 0, dvyy = 0, dvyz = 0, dvzx = 0, dvzy = 0, dvzz = 0;
  58
  59     for (i = 0; (i < nxf); i++)
  60     {
  61         dvxx += x[i][XX]*f[i][XX];
  62         dvxy += x[i][XX]*f[i][YY];
  63         dvxz += x[i][XX]*f[i][ZZ];
  64
  65         dvyx += x[i][YY]*f[i][XX];
  66         dvyy += x[i][YY]*f[i][YY];
  67         dvyz += x[i][YY]*f[i][ZZ];
  68
  69         dvzx += x[i][ZZ]*f[i][XX];
  70         dvzy += x[i][ZZ]*f[i][YY];
  71         dvzz += x[i][ZZ]*f[i][ZZ];
  72
  73         if (bScrewPBC)
  74         {
  75             isx = IS2X(i);
  76             /* We should correct all odd x-shifts, but the range of isx is -2 to 2 */
  77             if (isx == 1 || isx == -1)
  78             {
  79                 dvyy += box[YY][YY]*f[i][YY];
  80                 dvyz += box[YY][YY]*f[i][ZZ];
  81
  82                 dvzy += box[ZZ][ZZ]*f[i][YY];
  83                 dvzz += box[ZZ][ZZ]*f[i][ZZ];
  84             }
  85         }
  86     }
  87
  88     upd_vir(vir[XX], dvxx, dvxy, dvxz);
  89     upd_vir(vir[YY], dvyx, dvyy, dvyz);
  90     upd_vir(vir[ZZ], dvzx, dvzy, dvzz);
  91 }
  92
  93
  94 static void lo_fcv(int i0, int i1,
  95                    real x[], real f[], tensor vir,
  96                    int is[], real box[], gmx_bool bTriclinic)
  97 {
  98     int      i, i3, tx, ty, tz;
  99     real     xx, yy, zz;
 100     real     dvxx = 0, dvxy = 0, dvxz = 0, dvyx = 0, dvyy = 0, dvyz = 0, dvzx = 0, dvzy = 0, dvzz = 0;
 101
 102     if (bTriclinic)
 103     {
 104         for (i = i0; (i < i1); i++)
 105         {
 106             i3 = DIM*i;
 107             tx = is[i3+XX];
 108             ty = is[i3+YY];
 109             tz = is[i3+ZZ];
 110
 111             xx    = x[i3+XX]-tx*box[XXXX]-ty*box[YYXX]-tz*box[ZZXX];
 112             dvxx += xx*f[i3+XX];
 113             dvxy += xx*f[i3+YY];
 114             dvxz += xx*f[i3+ZZ];
 115
 116             yy    = x[i3+YY]-ty*box[YYYY]-tz*box[ZZYY];
 117             dvyx += yy*f[i3+XX];
 118             dvyy += yy*f[i3+YY];
 119             dvyz += yy*f[i3+ZZ];
 120
 121             zz    = x[i3+ZZ]-tz*box[ZZZZ];
 122             dvzx += zz*f[i3+XX];
 123             dvzy += zz*f[i3+YY];
 124             dvzz += zz*f[i3+ZZ];
 125         }
 126     }
 127     else
 128     {
 129         for (i = i0; (i < i1); i++)
 130         {
 131             i3 = DIM*i;
 132             tx = is[i3+XX];
 133             ty = is[i3+YY];
 134             tz = is[i3+ZZ];
 135
 136             xx    = x[i3+XX]-tx*box[XXXX];
 137             dvxx += xx*f[i3+XX];
 138             dvxy += xx*f[i3+YY];
 139             dvxz += xx*f[i3+ZZ];
 140
 141             yy    = x[i3+YY]-ty*box[YYYY];
 142             dvyx += yy*f[i3+XX];
 143             dvyy += yy*f[i3+YY];
 144             dvyz += yy*f[i3+ZZ];
 145
 146             zz    = x[i3+ZZ]-tz*box[ZZZZ];
 147             dvzx += zz*f[i3+XX];
 148             dvzy += zz*f[i3+YY];
 149             dvzz += zz*f[i3+ZZ];
 150         }
 151     }
 152
 153     upd_vir(vir[XX], dvxx, dvxy, dvxz);
 154     upd_vir(vir[YY], dvyx, dvyy, dvyz);
 155     upd_vir(vir[ZZ], dvzx, dvzy, dvzz);
 156 }
 157
 158 static void lo_fcv2(int i0, int i1,
 159                     rvec x[], rvec f[], tensor vir,
 160                     ivec is[], matrix box, gmx_bool bTriclinic)
 161 {
 162     int      i, gg, tx, ty, tz;
 163     real     xx, yy, zz;
 164     real     dvxx = 0, dvxy = 0, dvxz = 0, dvyx = 0, dvyy = 0, dvyz = 0, dvzx = 0, dvzy = 0, dvzz = 0;
 165
 166     if (bTriclinic)
 167     {
 168         for (i = i0, gg = 0; (i < i1); i++, gg++)
 169         {
 170             tx = is[gg][XX];
 171             ty = is[gg][YY];
 172             tz = is[gg][ZZ];
 173
 174             xx    = x[i][XX]-tx*box[XX][XX]-ty*box[YY][XX]-tz*box[ZZ][XX];
 175             dvxx += xx*f[i][XX];
 176             dvxy += xx*f[i][YY];
 177             dvxz += xx*f[i][ZZ];
 178
 179             yy    = x[i][YY]-ty*box[YY][YY]-tz*box[ZZ][YY];
 180             dvyx += yy*f[i][XX];
 181             dvyy += yy*f[i][YY];
 182             dvyz += yy*f[i][ZZ];
 183
 184             zz    = x[i][ZZ]-tz*box[ZZ][ZZ];
 185             dvzx += zz*f[i][XX];
 186             dvzy += zz*f[i][YY];
 187             dvzz += zz*f[i][ZZ];
 188         }
 189     }
 190     else
 191     {
 192         for (i = i0, gg = 0; (i < i1); i++, gg++)
 193         {
 194             tx = is[gg][XX];
 195             ty = is[gg][YY];
 196             tz = is[gg][ZZ];
 197
 198             xx    = x[i][XX]-tx*box[XX][XX];
 199             dvxx += xx*f[i][XX];
 200             dvxy += xx*f[i][YY];
 201             dvxz += xx*f[i][ZZ];
 202
 203             yy    = x[i][YY]-ty*box[YY][YY];
 204             dvyx += yy*f[i][XX];
 205             dvyy += yy*f[i][YY];
 206             dvyz += yy*f[i][ZZ];
 207
 208             zz    = x[i][ZZ]-tz*box[ZZ][ZZ];
 209             dvzx += zz*f[i][XX];
 210             dvzy += zz*f[i][YY];
 211             dvzz += zz*f[i][ZZ];
 212         }
 213     }
 214
 215     upd_vir(vir[XX], dvxx, dvxy, dvxz);
 216     upd_vir(vir[YY], dvyx, dvyy, dvyz);
 217     upd_vir(vir[ZZ], dvzx, dvzy, dvzz);
 218 }
 219
 220 void f_calc_vir(FILE *log, int i0, int i1, rvec x[], rvec f[], tensor vir,
 221                 t_graph *g, matrix box)
 222 {
 223     int start, end;
 224
 225     if (g && (g->nnodes > 0))
 226     {
 227         /* Calculate virial for bonded forces only when they belong to
 228          * this node.
 229          */
 230         start = max(i0, g->at_start);
 231         end   = min(i1, g->at_end);
 232 #ifdef SAFE
 233         lo_fcv2(start, end, x, f, vir, g->ishift, box, TRICLINIC(box));
 234 #else
 235         lo_fcv(start, end, x[0], f[0], vir, g->ishift[0], box[0], TRICLINIC(box));
 236 #endif
 237
 238         /* If not all atoms are bonded, calculate their virial contribution
 239          * anyway, without shifting back their coordinates.
 240          * Note the nifty pointer arithmetic...
 241          */
 242         if (start > i0)
 243         {
 244             calc_vir(log, start-i0, x + i0, f + i0, vir, FALSE, box);
 245         }
 246         if (end < i1)
 247         {
 248             calc_vir(log, i1-end, x + end, f + end, vir, FALSE, box);
 249         }
 250     }
 251     else
 252     {
 253         calc_vir(log, i1-i0, x + i0, f + i0, vir, FALSE, box);
 254     }
 255 }