src/gromacs/mdlib/calcvir.c

   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, 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 /* This file is completely threadsafe - keep it that way! */
  38 #ifdef HAVE_CONFIG_H
  39 #include <config.h>
  40 #endif
  41
  42 #include "force.h"
  43 #include "macros.h"
  44
  45 #include "gromacs/math/vectypes.h"
  46 #include "gromacs/pbcutil/mshift.h"
  47 #include "pbc.h"
  48
  49 #define XXXX    0
  50 #define XXYY    1
  51 #define XXZZ    2
  52 #define YYXX    3
  53 #define YYYY    4
  54 #define YYZZ    5
  55 #define ZZXX    6
  56 #define ZZYY    7
  57 #define ZZZZ    8
  58
  59 static void upd_vir(rvec vir, real dvx, real dvy, real dvz)
  60 {
  61     vir[XX] -= 0.5*dvx;
  62     vir[YY] -= 0.5*dvy;
  63     vir[ZZ] -= 0.5*dvz;
  64 }
  65
  66 void calc_vir(int nxf, rvec x[], rvec f[], tensor vir,
  67               gmx_bool bScrewPBC, matrix box)
  68 {
  69     int      i, isx;
  70     double   dvxx = 0, dvxy = 0, dvxz = 0, dvyx = 0, dvyy = 0, dvyz = 0, dvzx = 0, dvzy = 0, dvzz = 0;
  71
  72     for (i = 0; (i < nxf); i++)
  73     {
  74         dvxx += x[i][XX]*f[i][XX];
  75         dvxy += x[i][XX]*f[i][YY];
  76         dvxz += x[i][XX]*f[i][ZZ];
  77
  78         dvyx += x[i][YY]*f[i][XX];
  79         dvyy += x[i][YY]*f[i][YY];
  80         dvyz += x[i][YY]*f[i][ZZ];
  81
  82         dvzx += x[i][ZZ]*f[i][XX];
  83         dvzy += x[i][ZZ]*f[i][YY];
  84         dvzz += x[i][ZZ]*f[i][ZZ];
  85
  86         if (bScrewPBC)
  87         {
  88             isx = IS2X(i);
  89             /* We should correct all odd x-shifts, but the range of isx is -2 to 2 */
  90             if (isx == 1 || isx == -1)
  91             {
  92                 dvyy += box[YY][YY]*f[i][YY];
  93                 dvyz += box[YY][YY]*f[i][ZZ];
  94
  95                 dvzy += box[ZZ][ZZ]*f[i][YY];
  96                 dvzz += box[ZZ][ZZ]*f[i][ZZ];
  97             }
  98         }
  99     }
 100
 101     upd_vir(vir[XX], dvxx, dvxy, dvxz);
 102     upd_vir(vir[YY], dvyx, dvyy, dvyz);
 103     upd_vir(vir[ZZ], dvzx, dvzy, dvzz);
 104 }
 105
 106
 107 static void lo_fcv(int i0, int i1,
 108                    real x[], real f[], tensor vir,
 109                    int is[], real box[], gmx_bool bTriclinic)
 110 {
 111     int      i, i3, tx, ty, tz;
 112     real     xx, yy, zz;
 113     real     dvxx = 0, dvxy = 0, dvxz = 0, dvyx = 0, dvyy = 0, dvyz = 0, dvzx = 0, dvzy = 0, dvzz = 0;
 114
 115     if (bTriclinic)
 116     {
 117         for (i = i0; (i < i1); i++)
 118         {
 119             i3 = DIM*i;
 120             tx = is[i3+XX];
 121             ty = is[i3+YY];
 122             tz = is[i3+ZZ];
 123
 124             xx    = x[i3+XX]-tx*box[XXXX]-ty*box[YYXX]-tz*box[ZZXX];
 125             dvxx += xx*f[i3+XX];
 126             dvxy += xx*f[i3+YY];
 127             dvxz += xx*f[i3+ZZ];
 128
 129             yy    = x[i3+YY]-ty*box[YYYY]-tz*box[ZZYY];
 130             dvyx += yy*f[i3+XX];
 131             dvyy += yy*f[i3+YY];
 132             dvyz += yy*f[i3+ZZ];
 133
 134             zz    = x[i3+ZZ]-tz*box[ZZZZ];
 135             dvzx += zz*f[i3+XX];
 136             dvzy += zz*f[i3+YY];
 137             dvzz += zz*f[i3+ZZ];
 138         }
 139     }
 140     else
 141     {
 142         for (i = i0; (i < i1); i++)
 143         {
 144             i3 = DIM*i;
 145             tx = is[i3+XX];
 146             ty = is[i3+YY];
 147             tz = is[i3+ZZ];
 148
 149             xx    = x[i3+XX]-tx*box[XXXX];
 150             dvxx += xx*f[i3+XX];
 151             dvxy += xx*f[i3+YY];
 152             dvxz += xx*f[i3+ZZ];
 153
 154             yy    = x[i3+YY]-ty*box[YYYY];
 155             dvyx += yy*f[i3+XX];
 156             dvyy += yy*f[i3+YY];
 157             dvyz += yy*f[i3+ZZ];
 158
 159             zz    = x[i3+ZZ]-tz*box[ZZZZ];
 160             dvzx += zz*f[i3+XX];
 161             dvzy += zz*f[i3+YY];
 162             dvzz += zz*f[i3+ZZ];
 163         }
 164     }
 165
 166     upd_vir(vir[XX], dvxx, dvxy, dvxz);
 167     upd_vir(vir[YY], dvyx, dvyy, dvyz);
 168     upd_vir(vir[ZZ], dvzx, dvzy, dvzz);
 169 }
 170
 171 static void lo_fcv2(int i0, int i1,
 172                     rvec x[], rvec f[], tensor vir,
 173                     ivec is[], matrix box, gmx_bool bTriclinic)
 174 {
 175     int      i, gg, tx, ty, tz;
 176     real     xx, yy, zz;
 177     real     dvxx = 0, dvxy = 0, dvxz = 0, dvyx = 0, dvyy = 0, dvyz = 0, dvzx = 0, dvzy = 0, dvzz = 0;
 178
 179     if (bTriclinic)
 180     {
 181         for (i = i0, gg = 0; (i < i1); i++, gg++)
 182         {
 183             tx = is[gg][XX];
 184             ty = is[gg][YY];
 185             tz = is[gg][ZZ];
 186
 187             xx    = x[i][XX]-tx*box[XX][XX]-ty*box[YY][XX]-tz*box[ZZ][XX];
 188             dvxx += xx*f[i][XX];
 189             dvxy += xx*f[i][YY];
 190             dvxz += xx*f[i][ZZ];
 191
 192             yy    = x[i][YY]-ty*box[YY][YY]-tz*box[ZZ][YY];
 193             dvyx += yy*f[i][XX];
 194             dvyy += yy*f[i][YY];
 195             dvyz += yy*f[i][ZZ];
 196
 197             zz    = x[i][ZZ]-tz*box[ZZ][ZZ];
 198             dvzx += zz*f[i][XX];
 199             dvzy += zz*f[i][YY];
 200             dvzz += zz*f[i][ZZ];
 201         }
 202     }
 203     else
 204     {
 205         for (i = i0, gg = 0; (i < i1); i++, gg++)
 206         {
 207             tx = is[gg][XX];
 208             ty = is[gg][YY];
 209             tz = is[gg][ZZ];
 210
 211             xx    = x[i][XX]-tx*box[XX][XX];
 212             dvxx += xx*f[i][XX];
 213             dvxy += xx*f[i][YY];
 214             dvxz += xx*f[i][ZZ];
 215
 216             yy    = x[i][YY]-ty*box[YY][YY];
 217             dvyx += yy*f[i][XX];
 218             dvyy += yy*f[i][YY];
 219             dvyz += yy*f[i][ZZ];
 220
 221             zz    = x[i][ZZ]-tz*box[ZZ][ZZ];
 222             dvzx += zz*f[i][XX];
 223             dvzy += zz*f[i][YY];
 224             dvzz += zz*f[i][ZZ];
 225         }
 226     }
 227
 228     upd_vir(vir[XX], dvxx, dvxy, dvxz);
 229     upd_vir(vir[YY], dvyx, dvyy, dvyz);
 230     upd_vir(vir[ZZ], dvzx, dvzy, dvzz);
 231 }
 232
 233 void f_calc_vir(int i0, int i1, rvec x[], rvec f[], tensor vir,
 234                 t_graph *g, matrix box)
 235 {
 236     int start, end;
 237
 238     if (g && (g->nnodes > 0))
 239     {
 240         /* Calculate virial for bonded forces only when they belong to
 241          * this node.
 242          */
 243         start = max(i0, g->at_start);
 244         end   = min(i1, g->at_end);
 245 #ifdef SAFE
 246         lo_fcv2(start, end, x, f, vir, g->ishift, box, TRICLINIC(box));
 247 #else
 248         lo_fcv(start, end, x[0], f[0], vir, g->ishift[0], box[0], TRICLINIC(box));
 249 #endif
 250
 251         /* If not all atoms are bonded, calculate their virial contribution
 252          * anyway, without shifting back their coordinates.
 253          * Note the nifty pointer arithmetic...
 254          */
 255         if (start > i0)
 256         {
 257             calc_vir(start-i0, x + i0, f + i0, vir, FALSE, box);
 258         }
 259         if (end < i1)
 260         {
 261             calc_vir(i1-end, x + end, f + end, vir, FALSE, box);
 262         }
 263     }
 264     else
 265     {
 266         calc_vir(i1-i0, x + i0, f + i0, vir, FALSE, box);
 267     }
 268 }