src/gromacs/mdlib/mdebin.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 #ifdef HAVE_CONFIG_H
  38 #include <config.h>
  39 #endif
  40
  41 #include <string.h>
  42 #include <float.h>
  43 #include "typedefs.h"
  44 #include "mdebin.h"
  45 #include "gromacs/utility/smalloc.h"
  46 #include "physics.h"
  47 #include "gromacs/fileio/enxio.h"
  48 #include "vec.h"
  49 #include "disre.h"
  50 #include "main.h"
  51 #include "network.h"
  52 #include "names.h"
  53 #include "orires.h"
  54 #include "constr.h"
  55 #include "mtop_util.h"
  56 #include "xvgr.h"
  57 #include "gromacs/fileio/gmxfio.h"
  58 #include "macros.h"
  59 #include "mdrun.h"
  60 #include "mdebin_bar.h"
  61
  62
  63 static const char *conrmsd_nm[] = { "Constr. rmsd", "Constr.2 rmsd" };
  64
  65 static const char *boxs_nm[] = { "Box-X", "Box-Y", "Box-Z" };
  66
  67 static const char *tricl_boxs_nm[] = {
  68     "Box-XX", "Box-YY", "Box-ZZ",
  69     "Box-YX", "Box-ZX", "Box-ZY"
  70 };
  71
  72 static const char *vol_nm[] = { "Volume" };
  73
  74 static const char *dens_nm[] = {"Density" };
  75
  76 static const char *pv_nm[] = {"pV" };
  77
  78 static const char *enthalpy_nm[] = {"Enthalpy" };
  79
  80 static const char *boxvel_nm[] = {
  81     "Box-Vel-XX", "Box-Vel-YY", "Box-Vel-ZZ",
  82     "Box-Vel-YX", "Box-Vel-ZX", "Box-Vel-ZY"
  83 };
  84
  85 #define NBOXS asize(boxs_nm)
  86 #define NTRICLBOXS asize(tricl_boxs_nm)
  87
  88 t_mdebin *init_mdebin(ener_file_t       fp_ene,
  89                       const gmx_mtop_t *mtop,
  90                       const t_inputrec *ir,
  91                       FILE             *fp_dhdl)
  92 {
  93     const char         *ener_nm[F_NRE];
  94     static const char  *vir_nm[] = {
  95         "Vir-XX", "Vir-XY", "Vir-XZ",
  96         "Vir-YX", "Vir-YY", "Vir-YZ",
  97         "Vir-ZX", "Vir-ZY", "Vir-ZZ"
  98     };
  99     static const char  *sv_nm[] = {
 100         "ShakeVir-XX", "ShakeVir-XY", "ShakeVir-XZ",
 101         "ShakeVir-YX", "ShakeVir-YY", "ShakeVir-YZ",
 102         "ShakeVir-ZX", "ShakeVir-ZY", "ShakeVir-ZZ"
 103     };
 104     static const char  *fv_nm[] = {
 105         "ForceVir-XX", "ForceVir-XY", "ForceVir-XZ",
 106         "ForceVir-YX", "ForceVir-YY", "ForceVir-YZ",
 107         "ForceVir-ZX", "ForceVir-ZY", "ForceVir-ZZ"
 108     };
 109     static const char  *pres_nm[] = {
 110         "Pres-XX", "Pres-XY", "Pres-XZ",
 111         "Pres-YX", "Pres-YY", "Pres-YZ",
 112         "Pres-ZX", "Pres-ZY", "Pres-ZZ"
 113     };
 114     static const char  *surft_nm[] = {
 115         "#Surf*SurfTen"
 116     };
 117     static const char  *mu_nm[] = {
 118         "Mu-X", "Mu-Y", "Mu-Z"
 119     };
 120     static const char  *vcos_nm[] = {
 121         "2CosZ*Vel-X"
 122     };
 123     static const char  *visc_nm[] = {
 124         "1/Viscosity"
 125     };
 126     static const char  *baro_nm[] = {
 127         "Barostat"
 128     };
 129
 130     char              **grpnms;
 131     const gmx_groups_t *groups;
 132     char              **gnm;
 133     char                buf[256];
 134     const char         *bufi;
 135     t_mdebin           *md;
 136     int                 i, j, ni, nj, n, nh, k, kk, ncon, nset;
 137     gmx_bool            bBHAM, bNoseHoover, b14;
 138
 139     snew(md, 1);
 140
 141     md->bVir   = TRUE;
 142     md->bPress = TRUE;
 143     md->bSurft = TRUE;
 144     md->bMu    = TRUE;
 145
 146     if (EI_DYNAMICS(ir->eI))
 147     {
 148         md->delta_t = ir->delta_t;
 149     }
 150     else
 151     {
 152         md->delta_t = 0;
 153     }
 154
 155     groups = &mtop->groups;
 156
 157     bBHAM = (mtop->ffparams.functype[0] == F_BHAM);
 158     b14   = (gmx_mtop_ftype_count(mtop, F_LJ14) > 0 ||
 159              gmx_mtop_ftype_count(mtop, F_LJC14_Q) > 0);
 160
 161     ncon           = gmx_mtop_ftype_count(mtop, F_CONSTR);
 162     nset           = gmx_mtop_ftype_count(mtop, F_SETTLE);
 163     md->bConstr    = (ncon > 0 || nset > 0);
 164     md->bConstrVir = FALSE;
 165     if (md->bConstr)
 166     {
 167         if (ncon > 0 && ir->eConstrAlg == econtLINCS)
 168         {
 169             if (ir->eI == eiSD2)
 170             {
 171                 md->nCrmsd = 2;
 172             }
 173             else
 174             {
 175                 md->nCrmsd = 1;
 176             }
 177         }
 178         md->bConstrVir = (getenv("GMX_CONSTRAINTVIR") != NULL);
 179     }
 180     else
 181     {
 182         md->nCrmsd = 0;
 183     }
 184
 185     /* Energy monitoring */
 186     for (i = 0; i < egNR; i++)
 187     {
 188         md->bEInd[i] = FALSE;
 189     }
 190
 191     for (i = 0; i < F_NRE; i++)
 192     {
 193         md->bEner[i] = FALSE;
 194         if (i == F_LJ)
 195         {
 196             md->bEner[i] = !bBHAM;
 197         }
 198         else if (i == F_BHAM)
 199         {
 200             md->bEner[i] = bBHAM;
 201         }
 202         else if (i == F_EQM)
 203         {
 204             md->bEner[i] = ir->bQMMM;
 205         }
 206         else if (i == F_COUL_LR)
 207         {
 208             md->bEner[i] = (ir->rcoulomb > ir->rlist);
 209         }
 210         else if (i == F_LJ_LR)
 211         {
 212             md->bEner[i] = (!bBHAM && ir->rvdw > ir->rlist);
 213         }
 214         else if (i == F_BHAM_LR)
 215         {
 216             md->bEner[i] = (bBHAM && ir->rvdw > ir->rlist);
 217         }
 218         else if (i == F_RF_EXCL)
 219         {
 220             md->bEner[i] = (EEL_RF(ir->coulombtype) && ir->coulombtype != eelRF_NEC && ir->cutoff_scheme == ecutsGROUP);
 221         }
 222         else if (i == F_COUL_RECIP)
 223         {
 224             md->bEner[i] = EEL_FULL(ir->coulombtype);
 225         }
 226         else if (i == F_LJ_RECIP)
 227         {
 228             md->bEner[i] = EVDW_PME(ir->vdwtype);
 229         }
 230         else if (i == F_LJ14)
 231         {
 232             md->bEner[i] = b14;
 233         }
 234         else if (i == F_COUL14)
 235         {
 236             md->bEner[i] = b14;
 237         }
 238         else if (i == F_LJC14_Q || i == F_LJC_PAIRS_NB)
 239         {
 240             md->bEner[i] = FALSE;
 241         }
 242         else if ((i == F_DVDL_COUL && ir->fepvals->separate_dvdl[efptCOUL]) ||
 243                  (i == F_DVDL_VDW  && ir->fepvals->separate_dvdl[efptVDW]) ||
 244                  (i == F_DVDL_BONDED && ir->fepvals->separate_dvdl[efptBONDED]) ||
 245                  (i == F_DVDL_RESTRAINT && ir->fepvals->separate_dvdl[efptRESTRAINT]) ||
 246                  (i == F_DKDL && ir->fepvals->separate_dvdl[efptMASS]) ||
 247                  (i == F_DVDL && ir->fepvals->separate_dvdl[efptFEP]))
 248         {
 249             md->bEner[i] = (ir->efep != efepNO);
 250         }
 251         else if ((interaction_function[i].flags & IF_VSITE) ||
 252                  (i == F_CONSTR) || (i == F_CONSTRNC) || (i == F_SETTLE))
 253         {
 254             md->bEner[i] = FALSE;
 255         }
 256         else if ((i == F_COUL_SR) || (i == F_EPOT) || (i == F_PRES)  || (i == F_EQM))
 257         {
 258             md->bEner[i] = TRUE;
 259         }
 260         else if ((i == F_GBPOL) && ir->implicit_solvent == eisGBSA)
 261         {
 262             md->bEner[i] = TRUE;
 263         }
 264         else if ((i == F_NPSOLVATION) && ir->implicit_solvent == eisGBSA && (ir->sa_algorithm != esaNO))
 265         {
 266             md->bEner[i] = TRUE;
 267         }
 268         else if ((i == F_GB12) || (i == F_GB13) || (i == F_GB14))
 269         {
 270             md->bEner[i] = FALSE;
 271         }
 272         else if ((i == F_ETOT) || (i == F_EKIN) || (i == F_TEMP))
 273         {
 274             md->bEner[i] = EI_DYNAMICS(ir->eI);
 275         }
 276         else if (i == F_DISPCORR || i == F_PDISPCORR)
 277         {
 278             md->bEner[i] = (ir->eDispCorr != edispcNO);
 279         }
 280         else if (i == F_DISRESVIOL)
 281         {
 282             md->bEner[i] = (gmx_mtop_ftype_count(mtop, F_DISRES) > 0);
 283         }
 284         else if (i == F_ORIRESDEV)
 285         {
 286             md->bEner[i] = (gmx_mtop_ftype_count(mtop, F_ORIRES) > 0);
 287         }
 288         else if (i == F_CONNBONDS)
 289         {
 290             md->bEner[i] = FALSE;
 291         }
 292         else if (i == F_COM_PULL)
 293         {
 294             md->bEner[i] = (ir->ePull == epullUMBRELLA || ir->ePull == epullCONST_F || ir->bRot);
 295         }
 296         else if (i == F_ECONSERVED)
 297         {
 298             md->bEner[i] = ((ir->etc == etcNOSEHOOVER || ir->etc == etcVRESCALE) &&
 299                             (ir->epc == epcNO || ir->epc == epcMTTK));
 300         }
 301         else
 302         {
 303             md->bEner[i] = (gmx_mtop_ftype_count(mtop, i) > 0);
 304         }
 305     }
 306
 307     /* for adress simulations, most energy terms are not meaningfull, and thus disabled*/
 308     if (ir->bAdress && !debug)
 309     {
 310         for (i = 0; i < F_NRE; i++)
 311         {
 312             md->bEner[i] = FALSE;
 313             if (i == F_EKIN)
 314             {
 315                 md->bEner[i] = TRUE;
 316             }
 317             if (i == F_TEMP)
 318             {
 319                 md->bEner[i] = TRUE;
 320             }
 321         }
 322         md->bVir   = FALSE;
 323         md->bPress = FALSE;
 324         md->bSurft = FALSE;
 325         md->bMu    = FALSE;
 326     }
 327
 328     md->f_nre = 0;
 329     for (i = 0; i < F_NRE; i++)
 330     {
 331         if (md->bEner[i])
 332         {
 333             ener_nm[md->f_nre] = interaction_function[i].longname;
 334             md->f_nre++;
 335         }
 336     }
 337
 338     md->epc            = ir->epc;
 339     md->bDiagPres      = !TRICLINIC(ir->ref_p);
 340     md->ref_p          = (ir->ref_p[XX][XX]+ir->ref_p[YY][YY]+ir->ref_p[ZZ][ZZ])/DIM;
 341     md->bTricl         = TRICLINIC(ir->compress) || TRICLINIC(ir->deform);
 342     md->bDynBox        = DYNAMIC_BOX(*ir);
 343     md->etc            = ir->etc;
 344     md->bNHC_trotter   = IR_NVT_TROTTER(ir);
 345     md->bPrintNHChains = ir->bPrintNHChains;
 346     md->bMTTK          = (IR_NPT_TROTTER(ir) || IR_NPH_TROTTER(ir));
 347     md->bMu            = NEED_MUTOT(*ir);
 348
 349     md->ebin  = mk_ebin();
 350     /* Pass NULL for unit to let get_ebin_space determine the units
 351      * for interaction_function[i].longname
 352      */
 353     md->ie    = get_ebin_space(md->ebin, md->f_nre, ener_nm, NULL);
 354     if (md->nCrmsd)
 355     {
 356         /* This should be called directly after the call for md->ie,
 357          * such that md->iconrmsd follows directly in the list.
 358          */
 359         md->iconrmsd = get_ebin_space(md->ebin, md->nCrmsd, conrmsd_nm, "");
 360     }
 361     if (md->bDynBox)
 362     {
 363         md->ib    = get_ebin_space(md->ebin,
 364                                    md->bTricl ? NTRICLBOXS : NBOXS,
 365                                    md->bTricl ? tricl_boxs_nm : boxs_nm,
 366                                    unit_length);
 367         md->ivol  = get_ebin_space(md->ebin, 1, vol_nm,  unit_volume);
 368         md->idens = get_ebin_space(md->ebin, 1, dens_nm, unit_density_SI);
 369         if (md->bDiagPres)
 370         {
 371             md->ipv       = get_ebin_space(md->ebin, 1, pv_nm,   unit_energy);
 372             md->ienthalpy = get_ebin_space(md->ebin, 1, enthalpy_nm,   unit_energy);
 373         }
 374     }
 375     if (md->bConstrVir)
 376     {
 377         md->isvir = get_ebin_space(md->ebin, asize(sv_nm), sv_nm, unit_energy);
 378         md->ifvir = get_ebin_space(md->ebin, asize(fv_nm), fv_nm, unit_energy);
 379     }
 380     if (md->bVir)
 381     {
 382         md->ivir   = get_ebin_space(md->ebin, asize(vir_nm), vir_nm, unit_energy);
 383     }
 384     if (md->bPress)
 385     {
 386         md->ipres  = get_ebin_space(md->ebin, asize(pres_nm), pres_nm, unit_pres_bar);
 387     }
 388     if (md->bSurft)
 389     {
 390         md->isurft = get_ebin_space(md->ebin, asize(surft_nm), surft_nm,
 391                                     unit_surft_bar);
 392     }
 393     if (md->epc == epcPARRINELLORAHMAN || md->epc == epcMTTK)
 394     {
 395         md->ipc = get_ebin_space(md->ebin, md->bTricl ? 6 : 3,
 396                                  boxvel_nm, unit_vel);
 397     }
 398     if (md->bMu)
 399     {
 400         md->imu    = get_ebin_space(md->ebin, asize(mu_nm), mu_nm, unit_dipole_D);
 401     }
 402     if (ir->cos_accel != 0)
 403     {
 404         md->ivcos = get_ebin_space(md->ebin, asize(vcos_nm), vcos_nm, unit_vel);
 405         md->ivisc = get_ebin_space(md->ebin, asize(visc_nm), visc_nm,
 406                                    unit_invvisc_SI);
 407     }
 408
 409     /* Energy monitoring */
 410     for (i = 0; i < egNR; i++)
 411     {
 412         md->bEInd[i] = FALSE;
 413     }
 414     md->bEInd[egCOULSR] = TRUE;
 415     md->bEInd[egLJSR  ] = TRUE;
 416
 417     if (ir->rcoulomb > ir->rlist)
 418     {
 419         md->bEInd[egCOULLR] = TRUE;
 420     }
 421     if (!bBHAM)
 422     {
 423         if (ir->rvdw > ir->rlist)
 424         {
 425             md->bEInd[egLJLR]   = TRUE;
 426         }
 427     }
 428     else
 429     {
 430         md->bEInd[egLJSR]   = FALSE;
 431         md->bEInd[egBHAMSR] = TRUE;
 432         if (ir->rvdw > ir->rlist)
 433         {
 434             md->bEInd[egBHAMLR]   = TRUE;
 435         }
 436     }
 437     if (b14)
 438     {
 439         md->bEInd[egLJ14]   = TRUE;
 440         md->bEInd[egCOUL14] = TRUE;
 441     }
 442     md->nEc = 0;
 443     for (i = 0; (i < egNR); i++)
 444     {
 445         if (md->bEInd[i])
 446         {
 447             md->nEc++;
 448         }
 449     }
 450
 451     n = groups->grps[egcENER].nr;
 452     /* for adress simulations, most energy terms are not meaningfull, and thus disabled*/
 453     if (!ir->bAdress)
 454     {
 455         /*standard simulation*/
 456         md->nEg = n;
 457         md->nE  = (n*(n+1))/2;
 458     }
 459     else if (!debug)
 460     {
 461         /*AdResS simulation*/
 462         md->nU    = 0;
 463         md->nEg   = 0;
 464         md->nE    = 0;
 465         md->nEc   = 0;
 466         md->isvir = FALSE;
 467     }
 468     snew(md->igrp, md->nE);
 469     if (md->nE > 1)
 470     {
 471         n = 0;
 472         snew(gnm, md->nEc);
 473         for (k = 0; (k < md->nEc); k++)
 474         {
 475             snew(gnm[k], STRLEN);
 476         }
 477         for (i = 0; (i < groups->grps[egcENER].nr); i++)
 478         {
 479             ni = groups->grps[egcENER].nm_ind[i];
 480             for (j = i; (j < groups->grps[egcENER].nr); j++)
 481             {
 482                 nj = groups->grps[egcENER].nm_ind[j];
 483                 for (k = kk = 0; (k < egNR); k++)
 484                 {
 485                     if (md->bEInd[k])
 486                     {
 487                         sprintf(gnm[kk], "%s:%s-%s", egrp_nm[k],
 488                                 *(groups->grpname[ni]), *(groups->grpname[nj]));
 489                         kk++;
 490                     }
 491                 }
 492                 md->igrp[n] = get_ebin_space(md->ebin, md->nEc,
 493                                              (const char **)gnm, unit_energy);
 494                 n++;
 495             }
 496         }
 497         for (k = 0; (k < md->nEc); k++)
 498         {
 499             sfree(gnm[k]);
 500         }
 501         sfree(gnm);
 502
 503         if (n != md->nE)
 504         {
 505             gmx_incons("Number of energy terms wrong");
 506         }
 507     }
 508
 509     md->nTC  = groups->grps[egcTC].nr;
 510     md->nNHC = ir->opts.nhchainlength; /* shorthand for number of NH chains */
 511     if (md->bMTTK)
 512     {
 513         md->nTCP = 1;  /* assume only one possible coupling system for barostat
 514                           for now */
 515     }
 516     else
 517     {
 518         md->nTCP = 0;
 519     }
 520     if (md->etc == etcNOSEHOOVER)
 521     {
 522         if (md->bNHC_trotter)
 523         {
 524             md->mde_n = 2*md->nNHC*md->nTC;
 525         }
 526         else
 527         {
 528             md->mde_n = 2*md->nTC;
 529         }
 530         if (md->epc == epcMTTK)
 531         {
 532             md->mdeb_n = 2*md->nNHC*md->nTCP;
 533         }
 534     }
 535     else
 536     {
 537         md->mde_n  = md->nTC;
 538         md->mdeb_n = 0;
 539     }
 540
 541     snew(md->tmp_r, md->mde_n);
 542     snew(md->tmp_v, md->mde_n);
 543     snew(md->grpnms, md->mde_n);
 544     grpnms = md->grpnms;
 545
 546     for (i = 0; (i < md->nTC); i++)
 547     {
 548         ni = groups->grps[egcTC].nm_ind[i];
 549         sprintf(buf, "T-%s", *(groups->grpname[ni]));
 550         grpnms[i] = strdup(buf);
 551     }
 552     md->itemp = get_ebin_space(md->ebin, md->nTC, (const char **)grpnms,
 553                                unit_temp_K);
 554
 555     if (md->etc == etcNOSEHOOVER)
 556     {
 557         if (md->bPrintNHChains)
 558         {
 559             if (md->bNHC_trotter)
 560             {
 561                 for (i = 0; (i < md->nTC); i++)
 562                 {
 563                     ni   = groups->grps[egcTC].nm_ind[i];
 564                     bufi = *(groups->grpname[ni]);
 565                     for (j = 0; (j < md->nNHC); j++)
 566                     {
 567                         sprintf(buf, "Xi-%d-%s", j, bufi);
 568                         grpnms[2*(i*md->nNHC+j)] = strdup(buf);
 569                         sprintf(buf, "vXi-%d-%s", j, bufi);
 570                         grpnms[2*(i*md->nNHC+j)+1] = strdup(buf);
 571                     }
 572                 }
 573                 md->itc = get_ebin_space(md->ebin, md->mde_n,
 574                                          (const char **)grpnms, unit_invtime);
 575                 if (md->bMTTK)
 576                 {
 577                     for (i = 0; (i < md->nTCP); i++)
 578                     {
 579                         bufi = baro_nm[0];  /* All barostat DOF's together for now. */
 580                         for (j = 0; (j < md->nNHC); j++)
 581                         {
 582                             sprintf(buf, "Xi-%d-%s", j, bufi);
 583                             grpnms[2*(i*md->nNHC+j)] = strdup(buf);
 584                             sprintf(buf, "vXi-%d-%s", j, bufi);
 585                             grpnms[2*(i*md->nNHC+j)+1] = strdup(buf);
 586                         }
 587                     }
 588                     md->itcb = get_ebin_space(md->ebin, md->mdeb_n,
 589                                               (const char **)grpnms, unit_invtime);
 590                 }
 591             }
 592             else
 593             {
 594                 for (i = 0; (i < md->nTC); i++)
 595                 {
 596                     ni   = groups->grps[egcTC].nm_ind[i];
 597                     bufi = *(groups->grpname[ni]);
 598                     sprintf(buf, "Xi-%s", bufi);
 599                     grpnms[2*i] = strdup(buf);
 600                     sprintf(buf, "vXi-%s", bufi);
 601                     grpnms[2*i+1] = strdup(buf);
 602                 }
 603                 md->itc = get_ebin_space(md->ebin, md->mde_n,
 604                                          (const char **)grpnms, unit_invtime);
 605             }
 606         }
 607     }
 608     else if (md->etc == etcBERENDSEN || md->etc == etcYES ||
 609              md->etc == etcVRESCALE)
 610     {
 611         for (i = 0; (i < md->nTC); i++)
 612         {
 613             ni = groups->grps[egcTC].nm_ind[i];
 614             sprintf(buf, "Lamb-%s", *(groups->grpname[ni]));
 615             grpnms[i] = strdup(buf);
 616         }
 617         md->itc = get_ebin_space(md->ebin, md->mde_n, (const char **)grpnms, "");
 618     }
 619
 620     sfree(grpnms);
 621
 622
 623     md->nU = groups->grps[egcACC].nr;
 624     if (md->nU > 1)
 625     {
 626         snew(grpnms, 3*md->nU);
 627         for (i = 0; (i < md->nU); i++)
 628         {
 629             ni = groups->grps[egcACC].nm_ind[i];
 630             sprintf(buf, "Ux-%s", *(groups->grpname[ni]));
 631             grpnms[3*i+XX] = strdup(buf);
 632             sprintf(buf, "Uy-%s", *(groups->grpname[ni]));
 633             grpnms[3*i+YY] = strdup(buf);
 634             sprintf(buf, "Uz-%s", *(groups->grpname[ni]));
 635             grpnms[3*i+ZZ] = strdup(buf);
 636         }
 637         md->iu = get_ebin_space(md->ebin, 3*md->nU, (const char **)grpnms, unit_vel);
 638         sfree(grpnms);
 639     }
 640
 641     if (fp_ene)
 642     {
 643         do_enxnms(fp_ene, &md->ebin->nener, &md->ebin->enm);
 644     }
 645
 646     md->print_grpnms = NULL;
 647
 648     /* check whether we're going to write dh histograms */
 649     md->dhc = NULL;
 650     if (ir->fepvals->separate_dhdl_file == esepdhdlfileNO)
 651     {
 652         /* Currently dh histograms are only written with dynamics */
 653         if (EI_DYNAMICS(ir->eI))
 654         {
 655             snew(md->dhc, 1);
 656
 657             mde_delta_h_coll_init(md->dhc, ir);
 658         }
 659         md->fp_dhdl = NULL;
 660         snew(md->dE, ir->fepvals->n_lambda);
 661     }
 662     else
 663     {
 664         md->fp_dhdl = fp_dhdl;
 665         snew(md->dE, ir->fepvals->n_lambda);
 666     }
 667     if (ir->bSimTemp)
 668     {
 669         int i;
 670         snew(md->temperatures, ir->fepvals->n_lambda);
 671         for (i = 0; i < ir->fepvals->n_lambda; i++)
 672         {
 673             md->temperatures[i] = ir->simtempvals->temperatures[i];
 674         }
 675     }
 676     return md;
 677 }
 678
 679 /* print a lambda vector to a string
 680    fep = the inputrec's FEP input data
 681    i = the index of the lambda vector
 682    get_native_lambda = whether to print the native lambda
 683    get_names = whether to print the names rather than the values
 684    str = the pre-allocated string buffer to print to. */
 685 static void print_lambda_vector(t_lambda *fep, int i,
 686                                 gmx_bool get_native_lambda, gmx_bool get_names,
 687                                 char *str)
 688 {
 689     size_t nps = 0, np;
 690     int    j, k = 0;
 691     int    Nsep = 0;
 692
 693     for (j = 0; j < efptNR; j++)
 694     {
 695         if (fep->separate_dvdl[j])
 696         {
 697             Nsep++;
 698         }
 699     }
 700     str[0] = 0; /* reset the string */
 701     if (Nsep > 1)
 702     {
 703         str += sprintf(str, "("); /* set the opening parenthesis*/
 704     }
 705     for (j = 0; j < efptNR; j++)
 706     {
 707         if (fep->separate_dvdl[j])
 708         {
 709             double lam;
 710             if (!get_names)
 711             {
 712                 if (get_native_lambda && fep->init_lambda >= 0)
 713                 {
 714                     str += sprintf(str, "%.4f", fep->init_lambda);
 715                 }
 716                 else
 717                 {
 718                     str += sprintf(str, "%.4f", fep->all_lambda[j][i]);
 719                 }
 720             }
 721             else
 722             {
 723                 str += sprintf(str, "%s", efpt_singular_names[j]);
 724             }
 725             /* print comma for the next item */
 726             if (k < Nsep-1)
 727             {
 728                 str += sprintf(str, ", ");
 729             }
 730             k++;
 731         }
 732     }
 733     if (Nsep > 1)
 734     {
 735         /* and add the closing parenthesis */
 736         str += sprintf(str, ")");
 737     }
 738 }
 739
 740
 741 extern FILE *open_dhdl(const char *filename, const t_inputrec *ir,
 742                        const output_env_t oenv)
 743 {
 744     FILE       *fp;
 745     const char *dhdl = "dH/d\\lambda", *deltag = "\\DeltaH", *lambda = "\\lambda",
 746     *lambdastate     = "\\lambda state", *remain = "remaining";
 747     char        title[STRLEN], label_x[STRLEN], label_y[STRLEN];
 748     int         i, np, nps, nsets, nsets_de, nsetsbegin;
 749     int         n_lambda_terms = 0;
 750     t_lambda   *fep            = ir->fepvals; /* for simplicity */
 751     t_expanded *expand         = ir->expandedvals;
 752     char      **setname;
 753     char        buf[STRLEN], lambda_vec_str[STRLEN], lambda_name_str[STRLEN];
 754     int         bufplace = 0;
 755
 756     int         nsets_dhdl = 0;
 757     int         s          = 0;
 758     int         nsetsextend;
 759     gmx_bool    write_pV = FALSE;
 760
 761     /* count the number of different lambda terms */
 762     for (i = 0; i < efptNR; i++)
 763     {
 764         if (fep->separate_dvdl[i])
 765         {
 766             n_lambda_terms++;
 767         }
 768     }
 769
 770     if (fep->n_lambda == 0)
 771     {
 772         sprintf(title, "%s", dhdl);
 773         sprintf(label_x, "Time (ps)");
 774         sprintf(label_y, "%s (%s %s)",
 775                 dhdl, unit_energy, "[\\lambda]\\S-1\\N");
 776     }
 777     else
 778     {
 779         sprintf(title, "%s and %s", dhdl, deltag);
 780         sprintf(label_x, "Time (ps)");
 781         sprintf(label_y, "%s and %s (%s %s)",
 782                 dhdl, deltag, unit_energy, "[\\8l\\4]\\S-1\\N");
 783     }
 784     fp = gmx_fio_fopen(filename, "w+");
 785     xvgr_header(fp, title, label_x, label_y, exvggtXNY, oenv);
 786
 787     if (!(ir->bSimTemp))
 788     {
 789         bufplace = sprintf(buf, "T = %g (K) ",
 790                            ir->opts.ref_t[0]);
 791     }
 792     if ((ir->efep != efepSLOWGROWTH) && (ir->efep != efepEXPANDED))
 793     {
 794         if ( (fep->init_lambda >= 0)  && (n_lambda_terms == 1 ))
 795         {
 796             /* compatibility output */
 797             sprintf(&(buf[bufplace]), "%s = %.4f", lambda, fep->init_lambda);
 798         }
 799         else
 800         {
 801             print_lambda_vector(fep, fep->init_fep_state, TRUE, FALSE,
 802                                 lambda_vec_str);
 803             print_lambda_vector(fep, fep->init_fep_state, TRUE, TRUE,
 804                                 lambda_name_str);
 805             sprintf(&(buf[bufplace]), "%s %d: %s = %s",
 806                     lambdastate, fep->init_fep_state,
 807                     lambda_name_str, lambda_vec_str);
 808         }
 809     }
 810     xvgr_subtitle(fp, buf, oenv);
 811
 812
 813     nsets_dhdl = 0;
 814     if (fep->dhdl_derivatives == edhdlderivativesYES)
 815     {
 816         nsets_dhdl = n_lambda_terms;
 817     }
 818     /* count the number of delta_g states */
 819     nsets_de = fep->lambda_stop_n - fep->lambda_start_n;
 820
 821     nsets = nsets_dhdl + nsets_de; /* dhdl + fep differences */
 822
 823     if (fep->n_lambda > 0 && (expand->elmcmove > elmcmoveNO))
 824     {
 825         nsets += 1;   /*add fep state for expanded ensemble */
 826     }
 827
 828     if (fep->bPrintEnergy)
 829     {
 830         nsets += 1;  /* add energy to the dhdl as well */
 831     }
 832
 833     nsetsextend = nsets;
 834     if ((ir->epc != epcNO) && (fep->n_lambda > 0) && (fep->init_lambda < 0))
 835     {
 836         nsetsextend += 1; /* for PV term, other terms possible if required for
 837                              the reduced potential (only needed with foreign
 838                              lambda, and only output when init_lambda is not
 839                              set in order to maintain compatibility of the
 840                              dhdl.xvg file) */
 841         write_pV     = TRUE;
 842     }
 843     snew(setname, nsetsextend);
 844
 845     if (expand->elmcmove > elmcmoveNO)
 846     {
 847         /* state for the fep_vals, if we have alchemical sampling */
 848         sprintf(buf, "%s", "Thermodynamic state");
 849         setname[s] = strdup(buf);
 850         s         += 1;
 851     }
 852
 853     if (fep->bPrintEnergy)
 854     {
 855         sprintf(buf, "%s (%s)", "Energy", unit_energy);
 856         setname[s] = strdup(buf);
 857         s         += 1;
 858     }
 859
 860     if (fep->dhdl_derivatives == edhdlderivativesYES)
 861     {
 862         for (i = 0; i < efptNR; i++)
 863         {
 864             if (fep->separate_dvdl[i])
 865             {
 866
 867                 if ( (fep->init_lambda >= 0)  && (n_lambda_terms == 1 ))
 868                 {
 869                     /* compatibility output */
 870                     sprintf(buf, "%s %s %.4f", dhdl, lambda, fep->init_lambda);
 871                 }
 872                 else
 873                 {
 874                     double lam = fep->init_lambda;
 875                     if (fep->init_lambda < 0)
 876                     {
 877                         lam = fep->all_lambda[i][fep->init_fep_state];
 878                     }
 879                     sprintf(buf, "%s %s = %.4f", dhdl, efpt_singular_names[i],
 880                             lam);
 881                 }
 882                 setname[s] = strdup(buf);
 883                 s         += 1;
 884             }
 885         }
 886     }
 887
 888     if (fep->n_lambda > 0)
 889     {
 890         /* g_bar has to determine the lambda values used in this simulation
 891          * from this xvg legend.
 892          */
 893
 894         if (expand->elmcmove > elmcmoveNO)
 895         {
 896             nsetsbegin = 1;  /* for including the expanded ensemble */
 897         }
 898         else
 899         {
 900             nsetsbegin = 0;
 901         }
 902
 903         if (fep->bPrintEnergy)
 904         {
 905             nsetsbegin += 1;
 906         }
 907         nsetsbegin += nsets_dhdl;
 908
 909         for (i = fep->lambda_start_n; i < fep->lambda_stop_n; i++)
 910         {
 911             print_lambda_vector(fep, i, FALSE, FALSE, lambda_vec_str);
 912             if ( (fep->init_lambda >= 0)  && (n_lambda_terms == 1 ))
 913             {
 914                 /* for compatible dhdl.xvg files */
 915                 nps = sprintf(buf, "%s %s %s", deltag, lambda, lambda_vec_str);
 916             }
 917             else
 918             {
 919                 nps = sprintf(buf, "%s %s to %s", deltag, lambda, lambda_vec_str);
 920             }
 921
 922             if (ir->bSimTemp)
 923             {
 924                 /* print the temperature for this state if doing simulated annealing */
 925                 sprintf(&buf[nps], "T = %g (%s)",
 926                         ir->simtempvals->temperatures[s-(nsetsbegin)],
 927                         unit_temp_K);
 928             }
 929             setname[s] = strdup(buf);
 930             s++;
 931         }
 932         if (write_pV)
 933         {
 934             np                     = sprintf(buf, "pV (%s)", unit_energy);
 935             setname[nsetsextend-1] = strdup(buf);  /* the first entry after
 936                                                       nsets */
 937         }
 938
 939         xvgr_legend(fp, nsetsextend, (const char **)setname, oenv);
 940
 941         for (s = 0; s < nsetsextend; s++)
 942         {
 943             sfree(setname[s]);
 944         }
 945         sfree(setname);
 946     }
 947
 948     return fp;
 949 }
 950
 951 static void copy_energy(t_mdebin *md, real e[], real ecpy[])
 952 {
 953     int i, j;
 954
 955     for (i = j = 0; (i < F_NRE); i++)
 956     {
 957         if (md->bEner[i])
 958         {
 959             ecpy[j++] = e[i];
 960         }
 961     }
 962     if (j != md->f_nre)
 963     {
 964         gmx_incons("Number of energy terms wrong");
 965     }
 966 }
 967
 968 void upd_mdebin(t_mdebin       *md,
 969                 gmx_bool        bDoDHDL,
 970                 gmx_bool        bSum,
 971                 double          time,
 972                 real            tmass,
 973                 gmx_enerdata_t *enerd,
 974                 t_state        *state,
 975                 t_lambda       *fep,
 976                 t_expanded     *expand,
 977                 matrix          box,
 978                 tensor          svir,
 979                 tensor          fvir,
 980                 tensor          vir,
 981                 tensor          pres,
 982                 gmx_ekindata_t *ekind,
 983                 rvec            mu_tot,
 984                 gmx_constr_t    constr)
 985 {
 986     int    i, j, k, kk, m, n, gid;
 987     real   crmsd[2], tmp6[6];
 988     real   bs[NTRICLBOXS], vol, dens, pv, enthalpy;
 989     real   eee[egNR];
 990     real   ecopy[F_NRE];
 991     double store_dhdl[efptNR];
 992     real   store_energy = 0;
 993     real   tmp;
 994
 995     /* Do NOT use the box in the state variable, but the separate box provided
 996      * as an argument. This is because we sometimes need to write the box from
 997      * the last timestep to match the trajectory frames.
 998      */
 999     copy_energy(md, enerd->term, ecopy);
1000     add_ebin(md->ebin, md->ie, md->f_nre, ecopy, bSum);
1001     if (md->nCrmsd)
1002     {
1003         crmsd[0] = constr_rmsd(constr, FALSE);
1004         if (md->nCrmsd > 1)
1005         {
1006             crmsd[1] = constr_rmsd(constr, TRUE);
1007         }
1008         add_ebin(md->ebin, md->iconrmsd, md->nCrmsd, crmsd, FALSE);
1009     }
1010     if (md->bDynBox)
1011     {
1012         int nboxs;
1013         if (md->bTricl)
1014         {
1015             bs[0] = box[XX][XX];
1016             bs[1] = box[YY][YY];
1017             bs[2] = box[ZZ][ZZ];
1018             bs[3] = box[YY][XX];
1019             bs[4] = box[ZZ][XX];
1020             bs[5] = box[ZZ][YY];
1021             nboxs = NTRICLBOXS;
1022         }
1023         else
1024         {
1025             bs[0] = box[XX][XX];
1026             bs[1] = box[YY][YY];
1027             bs[2] = box[ZZ][ZZ];
1028             nboxs = NBOXS;
1029         }
1030         vol  = box[XX][XX]*box[YY][YY]*box[ZZ][ZZ];
1031         dens = (tmass*AMU)/(vol*NANO*NANO*NANO);
1032         add_ebin(md->ebin, md->ib, nboxs, bs, bSum);
1033         add_ebin(md->ebin, md->ivol, 1, &vol, bSum);
1034         add_ebin(md->ebin, md->idens, 1, &dens, bSum);
1035
1036         if (md->bDiagPres)
1037         {
1038             /* This is pV (in kJ/mol).  The pressure is the reference pressure,
1039                not the instantaneous pressure */
1040             pv = vol*md->ref_p/PRESFAC;
1041
1042             add_ebin(md->ebin, md->ipv, 1, &pv, bSum);
1043             enthalpy = pv + enerd->term[F_ETOT];
1044             add_ebin(md->ebin, md->ienthalpy, 1, &enthalpy, bSum);
1045         }
1046     }
1047     if (md->bConstrVir)
1048     {
1049         add_ebin(md->ebin, md->isvir, 9, svir[0], bSum);
1050         add_ebin(md->ebin, md->ifvir, 9, fvir[0], bSum);
1051     }
1052     if (md->bVir)
1053     {
1054         add_ebin(md->ebin, md->ivir, 9, vir[0], bSum);
1055     }
1056     if (md->bPress)
1057     {
1058         add_ebin(md->ebin, md->ipres, 9, pres[0], bSum);
1059     }
1060     if (md->bSurft)
1061     {
1062         tmp = (pres[ZZ][ZZ]-(pres[XX][XX]+pres[YY][YY])*0.5)*box[ZZ][ZZ];
1063         add_ebin(md->ebin, md->isurft, 1, &tmp, bSum);
1064     }
1065     if (md->epc == epcPARRINELLORAHMAN || md->epc == epcMTTK)
1066     {
1067         tmp6[0] = state->boxv[XX][XX];
1068         tmp6[1] = state->boxv[YY][YY];
1069         tmp6[2] = state->boxv[ZZ][ZZ];
1070         tmp6[3] = state->boxv[YY][XX];
1071         tmp6[4] = state->boxv[ZZ][XX];
1072         tmp6[5] = state->boxv[ZZ][YY];
1073         add_ebin(md->ebin, md->ipc, md->bTricl ? 6 : 3, tmp6, bSum);
1074     }
1075     if (md->bMu)
1076     {
1077         add_ebin(md->ebin, md->imu, 3, mu_tot, bSum);
1078     }
1079     if (ekind && ekind->cosacc.cos_accel != 0)
1080     {
1081         vol  = box[XX][XX]*box[YY][YY]*box[ZZ][ZZ];
1082         dens = (tmass*AMU)/(vol*NANO*NANO*NANO);
1083         add_ebin(md->ebin, md->ivcos, 1, &(ekind->cosacc.vcos), bSum);
1084         /* 1/viscosity, unit 1/(kg m^-1 s^-1) */
1085         tmp = 1/(ekind->cosacc.cos_accel/(ekind->cosacc.vcos*PICO)
1086                  *dens*sqr(box[ZZ][ZZ]*NANO/(2*M_PI)));
1087         add_ebin(md->ebin, md->ivisc, 1, &tmp, bSum);
1088     }
1089     if (md->nE > 1)
1090     {
1091         n = 0;
1092         for (i = 0; (i < md->nEg); i++)
1093         {
1094             for (j = i; (j < md->nEg); j++)
1095             {
1096                 gid = GID(i, j, md->nEg);
1097                 for (k = kk = 0; (k < egNR); k++)
1098                 {
1099                     if (md->bEInd[k])
1100                     {
1101                         eee[kk++] = enerd->grpp.ener[k][gid];
1102                     }
1103                 }
1104                 add_ebin(md->ebin, md->igrp[n], md->nEc, eee, bSum);
1105                 n++;
1106             }
1107         }
1108     }
1109
1110     if (ekind)
1111     {
1112         for (i = 0; (i < md->nTC); i++)
1113         {
1114             md->tmp_r[i] = ekind->tcstat[i].T;
1115         }
1116         add_ebin(md->ebin, md->itemp, md->nTC, md->tmp_r, bSum);
1117
1118         if (md->etc == etcNOSEHOOVER)
1119         {
1120             /* whether to print Nose-Hoover chains: */
1121             if (md->bPrintNHChains)
1122             {
1123                 if (md->bNHC_trotter)
1124                 {
1125                     for (i = 0; (i < md->nTC); i++)
1126                     {
1127                         for (j = 0; j < md->nNHC; j++)
1128                         {
1129                             k                = i*md->nNHC+j;
1130                             md->tmp_r[2*k]   = state->nosehoover_xi[k];
1131                             md->tmp_r[2*k+1] = state->nosehoover_vxi[k];
1132                         }
1133                     }
1134                     add_ebin(md->ebin, md->itc, md->mde_n, md->tmp_r, bSum);
1135
1136                     if (md->bMTTK)
1137                     {
1138                         for (i = 0; (i < md->nTCP); i++)
1139                         {
1140                             for (j = 0; j < md->nNHC; j++)
1141                             {
1142                                 k                = i*md->nNHC+j;
1143                                 md->tmp_r[2*k]   = state->nhpres_xi[k];
1144                                 md->tmp_r[2*k+1] = state->nhpres_vxi[k];
1145                             }
1146                         }
1147                         add_ebin(md->ebin, md->itcb, md->mdeb_n, md->tmp_r, bSum);
1148                     }
1149                 }
1150                 else
1151                 {
1152                     for (i = 0; (i < md->nTC); i++)
1153                     {
1154                         md->tmp_r[2*i]   = state->nosehoover_xi[i];
1155                         md->tmp_r[2*i+1] = state->nosehoover_vxi[i];
1156                     }
1157                     add_ebin(md->ebin, md->itc, md->mde_n, md->tmp_r, bSum);
1158                 }
1159             }
1160         }
1161         else if (md->etc == etcBERENDSEN || md->etc == etcYES ||
1162                  md->etc == etcVRESCALE)
1163         {
1164             for (i = 0; (i < md->nTC); i++)
1165             {
1166                 md->tmp_r[i] = ekind->tcstat[i].lambda;
1167             }
1168             add_ebin(md->ebin, md->itc, md->nTC, md->tmp_r, bSum);
1169         }
1170     }
1171
1172     if (ekind && md->nU > 1)
1173     {
1174         for (i = 0; (i < md->nU); i++)
1175         {
1176             copy_rvec(ekind->grpstat[i].u, md->tmp_v[i]);
1177         }
1178         add_ebin(md->ebin, md->iu, 3*md->nU, md->tmp_v[0], bSum);
1179     }
1180
1181     ebin_increase_count(md->ebin, bSum);
1182
1183     /* BAR + thermodynamic integration values */
1184     if ((md->fp_dhdl || md->dhc) && bDoDHDL)
1185     {
1186         for (i = 0; i < enerd->n_lambda-1; i++)
1187         {
1188             /* zero for simulated tempering */
1189             md->dE[i] = enerd->enerpart_lambda[i+1]-enerd->enerpart_lambda[0];
1190             if (md->temperatures != NULL)
1191             {
1192                 /* MRS: is this right, given the way we have defined the exchange probabilities? */
1193                 /* is this even useful to have at all? */
1194                 md->dE[i] += (md->temperatures[i]/
1195                               md->temperatures[state->fep_state]-1.0)*
1196                     enerd->term[F_EKIN];
1197             }
1198         }
1199
1200         if (md->fp_dhdl)
1201         {
1202             fprintf(md->fp_dhdl, "%.4f", time);
1203             /* the current free energy state */
1204
1205             /* print the current state if we are doing expanded ensemble */
1206             if (expand->elmcmove > elmcmoveNO)
1207             {
1208                 fprintf(md->fp_dhdl, " %4d", state->fep_state);
1209             }
1210             /* total energy (for if the temperature changes */
1211             if (fep->bPrintEnergy)
1212             {
1213                 store_energy = enerd->term[F_ETOT];
1214                 fprintf(md->fp_dhdl, " %#.8g", store_energy);
1215             }
1216
1217             if (fep->dhdl_derivatives == edhdlderivativesYES)
1218             {
1219                 for (i = 0; i < efptNR; i++)
1220                 {
1221                     if (fep->separate_dvdl[i])
1222                     {
1223                         /* assumes F_DVDL is first */
1224                         fprintf(md->fp_dhdl, " %#.8g", enerd->term[F_DVDL+i]);
1225                     }
1226                 }
1227             }
1228             for (i = fep->lambda_start_n; i < fep->lambda_stop_n; i++)
1229             {
1230                 fprintf(md->fp_dhdl, " %#.8g", md->dE[i]);
1231             }
1232             if ((md->epc != epcNO)  &&
1233                 (enerd->n_lambda > 0) &&
1234                 (fep->init_lambda < 0))
1235             {
1236                 fprintf(md->fp_dhdl, " %#.8g", pv);  /* PV term only needed when
1237                                                         there are alternate state
1238                                                         lambda and we're not in
1239                                                         compatibility mode */
1240             }
1241             fprintf(md->fp_dhdl, "\n");
1242             /* and the binary free energy output */
1243         }
1244         if (md->dhc && bDoDHDL)
1245         {
1246             int idhdl = 0;
1247             for (i = 0; i < efptNR; i++)
1248             {
1249                 if (fep->separate_dvdl[i])
1250                 {
1251                     /* assumes F_DVDL is first */
1252                     store_dhdl[idhdl] = enerd->term[F_DVDL+i];
1253                     idhdl            += 1;
1254                 }
1255             }
1256             store_energy = enerd->term[F_ETOT];
1257             /* store_dh is dE */
1258             mde_delta_h_coll_add_dh(md->dhc,
1259                                     (double)state->fep_state,
1260                                     store_energy,
1261                                     pv,
1262                                     store_dhdl,
1263                                     md->dE + fep->lambda_start_n,
1264                                     time);
1265         }
1266     }
1267 }
1268
1269
1270 void upd_mdebin_step(t_mdebin *md)
1271 {
1272     ebin_increase_count(md->ebin, FALSE);
1273 }
1274
1275 static void npr(FILE *log, int n, char c)
1276 {
1277     for (; (n > 0); n--)
1278     {
1279         fprintf(log, "%c", c);
1280     }
1281 }
1282
1283 static void pprint(FILE *log, const char *s, t_mdebin *md)
1284 {
1285     char CHAR = '#';
1286     int  slen;
1287     char buf1[22], buf2[22];
1288
1289     slen = strlen(s);
1290     fprintf(log, "\t<======  ");
1291     npr(log, slen, CHAR);
1292     fprintf(log, "  ==>\n");
1293     fprintf(log, "\t<====  %s  ====>\n", s);
1294     fprintf(log, "\t<==  ");
1295     npr(log, slen, CHAR);
1296     fprintf(log, "  ======>\n\n");
1297
1298     fprintf(log, "\tStatistics over %s steps using %s frames\n",
1299             gmx_step_str(md->ebin->nsteps_sim, buf1),
1300             gmx_step_str(md->ebin->nsum_sim, buf2));
1301     fprintf(log, "\n");
1302 }
1303
1304 void print_ebin_header(FILE *log, gmx_int64_t steps, double time, real lambda)
1305 {
1306     char buf[22];
1307
1308     fprintf(log, "   %12s   %12s   %12s\n"
1309             "   %12s   %12.5f   %12.5f\n\n",
1310             "Step", "Time", "Lambda", gmx_step_str(steps, buf), time, lambda);
1311 }
1312
1313 void print_ebin(ener_file_t fp_ene, gmx_bool bEne, gmx_bool bDR, gmx_bool bOR,
1314                 FILE *log,
1315                 gmx_int64_t step, double time,
1316                 int mode, gmx_bool bCompact,
1317                 t_mdebin *md, t_fcdata *fcd,
1318                 gmx_groups_t *groups, t_grpopts *opts)
1319 {
1320     /*static char **grpnms=NULL;*/
1321     char         buf[246];
1322     int          i, j, n, ni, nj, ndr, nor, b;
1323     int          ndisre = 0;
1324     real        *disre_rm3tav, *disre_rt;
1325
1326     /* these are for the old-style blocks (1 subblock, only reals), because
1327        there can be only one per ID for these */
1328     int          nr[enxNR];
1329     int          id[enxNR];
1330     real        *block[enxNR];
1331
1332     /* temporary arrays for the lambda values to write out */
1333     double      enxlambda_data[2];
1334
1335     t_enxframe  fr;
1336
1337     switch (mode)
1338     {
1339         case eprNORMAL:
1340             init_enxframe(&fr);
1341             fr.t            = time;
1342             fr.step         = step;
1343             fr.nsteps       = md->ebin->nsteps;
1344             fr.dt           = md->delta_t;
1345             fr.nsum         = md->ebin->nsum;
1346             fr.nre          = (bEne) ? md->ebin->nener : 0;
1347             fr.ener         = md->ebin->e;
1348             ndisre          = bDR ? fcd->disres.npair : 0;
1349             disre_rm3tav    = fcd->disres.rm3tav;
1350             disre_rt        = fcd->disres.rt;
1351             /* Optional additional old-style (real-only) blocks. */
1352             for (i = 0; i < enxNR; i++)
1353             {
1354                 nr[i] = 0;
1355             }
1356             if (fcd->orires.nr > 0 && bOR)
1357             {
1358                 diagonalize_orires_tensors(&(fcd->orires));
1359                 nr[enxOR]     = fcd->orires.nr;
1360                 block[enxOR]  = fcd->orires.otav;
1361                 id[enxOR]     = enxOR;
1362                 nr[enxORI]    = (fcd->orires.oinsl != fcd->orires.otav) ?
1363                     fcd->orires.nr : 0;
1364                 block[enxORI] = fcd->orires.oinsl;
1365                 id[enxORI]    = enxORI;
1366                 nr[enxORT]    = fcd->orires.nex*12;
1367                 block[enxORT] = fcd->orires.eig;
1368                 id[enxORT]    = enxORT;
1369             }
1370
1371             /* whether we are going to wrte anything out: */
1372             if (fr.nre || ndisre || nr[enxOR] || nr[enxORI])
1373             {
1374
1375                 /* the old-style blocks go first */
1376                 fr.nblock = 0;
1377                 for (i = 0; i < enxNR; i++)
1378                 {
1379                     if (nr[i] > 0)
1380                     {
1381                         fr.nblock = i + 1;
1382                     }
1383                 }
1384                 add_blocks_enxframe(&fr, fr.nblock);
1385                 for (b = 0; b < fr.nblock; b++)
1386                 {
1387                     add_subblocks_enxblock(&(fr.block[b]), 1);
1388                     fr.block[b].id        = id[b];
1389                     fr.block[b].sub[0].nr = nr[b];
1390 #ifndef GMX_DOUBLE
1391                     fr.block[b].sub[0].type = xdr_datatype_float;
1392                     fr.block[b].sub[0].fval = block[b];
1393 #else
1394                     fr.block[b].sub[0].type = xdr_datatype_double;
1395                     fr.block[b].sub[0].dval = block[b];
1396 #endif
1397                 }
1398
1399                 /* check for disre block & fill it. */
1400                 if (ndisre > 0)
1401                 {
1402                     int db = fr.nblock;
1403                     fr.nblock += 1;
1404                     add_blocks_enxframe(&fr, fr.nblock);
1405
1406                     add_subblocks_enxblock(&(fr.block[db]), 2);
1407                     fr.block[db].id        = enxDISRE;
1408                     fr.block[db].sub[0].nr = ndisre;
1409                     fr.block[db].sub[1].nr = ndisre;
1410 #ifndef GMX_DOUBLE
1411                     fr.block[db].sub[0].type = xdr_datatype_float;
1412                     fr.block[db].sub[1].type = xdr_datatype_float;
1413                     fr.block[db].sub[0].fval = disre_rt;
1414                     fr.block[db].sub[1].fval = disre_rm3tav;
1415 #else
1416                     fr.block[db].sub[0].type = xdr_datatype_double;
1417                     fr.block[db].sub[1].type = xdr_datatype_double;
1418                     fr.block[db].sub[0].dval = disre_rt;
1419                     fr.block[db].sub[1].dval = disre_rm3tav;
1420 #endif
1421                 }
1422                 /* here we can put new-style blocks */
1423
1424                 /* Free energy perturbation blocks */
1425                 if (md->dhc)
1426                 {
1427                     mde_delta_h_coll_handle_block(md->dhc, &fr, fr.nblock);
1428                 }
1429
1430                 /* we can now free & reset the data in the blocks */
1431                 if (md->dhc)
1432                 {
1433                     mde_delta_h_coll_reset(md->dhc);
1434                 }
1435
1436                 /* do the actual I/O */
1437                 do_enx(fp_ene, &fr);
1438                 if (fr.nre)
1439                 {
1440                     /* We have stored the sums, so reset the sum history */
1441                     reset_ebin_sums(md->ebin);
1442                 }
1443             }
1444             free_enxframe(&fr);
1445             break;
1446         case eprAVER:
1447             if (log)
1448             {
1449                 pprint(log, "A V E R A G E S", md);
1450             }
1451             break;
1452         case eprRMS:
1453             if (log)
1454             {
1455                 pprint(log, "R M S - F L U C T U A T I O N S", md);
1456             }
1457             break;
1458         default:
1459             gmx_fatal(FARGS, "Invalid print mode (%d)", mode);
1460     }
1461
1462     if (log)
1463     {
1464         for (i = 0; i < opts->ngtc; i++)
1465         {
1466             if (opts->annealing[i] != eannNO)
1467             {
1468                 fprintf(log, "Current ref_t for group %s: %8.1f\n",
1469                         *(groups->grpname[groups->grps[egcTC].nm_ind[i]]),
1470                         opts->ref_t[i]);
1471             }
1472         }
1473         if (mode == eprNORMAL && fcd->orires.nr > 0)
1474         {
1475             print_orires_log(log, &(fcd->orires));
1476         }
1477         fprintf(log, "   Energies (%s)\n", unit_energy);
1478         pr_ebin(log, md->ebin, md->ie, md->f_nre+md->nCrmsd, 5, mode, TRUE);
1479         fprintf(log, "\n");
1480
1481         if (!bCompact)
1482         {
1483             if (md->bDynBox)
1484             {
1485                 pr_ebin(log, md->ebin, md->ib, md->bTricl ? NTRICLBOXS : NBOXS, 5,
1486                         mode, TRUE);
1487                 fprintf(log, "\n");
1488             }
1489             if (md->bConstrVir)
1490             {
1491                 fprintf(log, "   Constraint Virial (%s)\n", unit_energy);
1492                 pr_ebin(log, md->ebin, md->isvir, 9, 3, mode, FALSE);
1493                 fprintf(log, "\n");
1494                 fprintf(log, "   Force Virial (%s)\n", unit_energy);
1495                 pr_ebin(log, md->ebin, md->ifvir, 9, 3, mode, FALSE);
1496                 fprintf(log, "\n");
1497             }
1498             if (md->bVir)
1499             {
1500                 fprintf(log, "   Total Virial (%s)\n", unit_energy);
1501                 pr_ebin(log, md->ebin, md->ivir, 9, 3, mode, FALSE);
1502                 fprintf(log, "\n");
1503             }
1504             if (md->bPress)
1505             {
1506                 fprintf(log, "   Pressure (%s)\n", unit_pres_bar);
1507                 pr_ebin(log, md->ebin, md->ipres, 9, 3, mode, FALSE);
1508                 fprintf(log, "\n");
1509             }
1510             if (md->bMu)
1511             {
1512                 fprintf(log, "   Total Dipole (%s)\n", unit_dipole_D);
1513                 pr_ebin(log, md->ebin, md->imu, 3, 3, mode, FALSE);
1514                 fprintf(log, "\n");
1515             }
1516
1517             if (md->nE > 1)
1518             {
1519                 if (md->print_grpnms == NULL)
1520                 {
1521                     snew(md->print_grpnms, md->nE);
1522                     n = 0;
1523                     for (i = 0; (i < md->nEg); i++)
1524                     {
1525                         ni = groups->grps[egcENER].nm_ind[i];
1526                         for (j = i; (j < md->nEg); j++)
1527                         {
1528                             nj = groups->grps[egcENER].nm_ind[j];
1529                             sprintf(buf, "%s-%s", *(groups->grpname[ni]),
1530                                     *(groups->grpname[nj]));
1531                             md->print_grpnms[n++] = strdup(buf);
1532                         }
1533                     }
1534                 }
1535                 sprintf(buf, "Epot (%s)", unit_energy);
1536                 fprintf(log, "%15s   ", buf);
1537                 for (i = 0; (i < egNR); i++)
1538                 {
1539                     if (md->bEInd[i])
1540                     {
1541                         fprintf(log, "%12s   ", egrp_nm[i]);
1542                     }
1543                 }
1544                 fprintf(log, "\n");
1545                 for (i = 0; (i < md->nE); i++)
1546                 {
1547                     fprintf(log, "%15s", md->print_grpnms[i]);
1548                     pr_ebin(log, md->ebin, md->igrp[i], md->nEc, md->nEc, mode,
1549                             FALSE);
1550                 }
1551                 fprintf(log, "\n");
1552             }
1553             if (md->nTC > 1)
1554             {
1555                 pr_ebin(log, md->ebin, md->itemp, md->nTC, 4, mode, TRUE);
1556                 fprintf(log, "\n");
1557             }
1558             if (md->nU > 1)
1559             {
1560                 fprintf(log, "%15s   %12s   %12s   %12s\n",
1561                         "Group", "Ux", "Uy", "Uz");
1562                 for (i = 0; (i < md->nU); i++)
1563                 {
1564                     ni = groups->grps[egcACC].nm_ind[i];
1565                     fprintf(log, "%15s", *groups->grpname[ni]);
1566                     pr_ebin(log, md->ebin, md->iu+3*i, 3, 3, mode, FALSE);
1567                 }
1568                 fprintf(log, "\n");
1569             }
1570         }
1571     }
1572
1573 }
1574
1575 void update_energyhistory(energyhistory_t * enerhist, t_mdebin * mdebin)
1576 {
1577     int i;
1578
1579     enerhist->nsteps     = mdebin->ebin->nsteps;
1580     enerhist->nsum       = mdebin->ebin->nsum;
1581     enerhist->nsteps_sim = mdebin->ebin->nsteps_sim;
1582     enerhist->nsum_sim   = mdebin->ebin->nsum_sim;
1583     enerhist->nener      = mdebin->ebin->nener;
1584
1585     if (mdebin->ebin->nsum > 0)
1586     {
1587         /* Check if we need to allocate first */
1588         if (enerhist->ener_ave == NULL)
1589         {
1590             snew(enerhist->ener_ave, enerhist->nener);
1591             snew(enerhist->ener_sum, enerhist->nener);
1592         }
1593
1594         for (i = 0; i < enerhist->nener; i++)
1595         {
1596             enerhist->ener_ave[i] = mdebin->ebin->e[i].eav;
1597             enerhist->ener_sum[i] = mdebin->ebin->e[i].esum;
1598         }
1599     }
1600
1601     if (mdebin->ebin->nsum_sim > 0)
1602     {
1603         /* Check if we need to allocate first */
1604         if (enerhist->ener_sum_sim == NULL)
1605         {
1606             snew(enerhist->ener_sum_sim, enerhist->nener);
1607         }
1608
1609         for (i = 0; i < enerhist->nener; i++)
1610         {
1611             enerhist->ener_sum_sim[i] = mdebin->ebin->e_sim[i].esum;
1612         }
1613     }
1614     if (mdebin->dhc)
1615     {
1616         mde_delta_h_coll_update_energyhistory(mdebin->dhc, enerhist);
1617     }
1618 }
1619
1620 void restore_energyhistory_from_state(t_mdebin        * mdebin,
1621                                       energyhistory_t * enerhist)
1622 {
1623     int i;
1624
1625     if ((enerhist->nsum > 0 || enerhist->nsum_sim > 0) &&
1626         mdebin->ebin->nener != enerhist->nener)
1627     {
1628         gmx_fatal(FARGS, "Mismatch between number of energies in run input (%d) and checkpoint file (%d).",
1629                   mdebin->ebin->nener, enerhist->nener);
1630     }
1631
1632     mdebin->ebin->nsteps     = enerhist->nsteps;
1633     mdebin->ebin->nsum       = enerhist->nsum;
1634     mdebin->ebin->nsteps_sim = enerhist->nsteps_sim;
1635     mdebin->ebin->nsum_sim   = enerhist->nsum_sim;
1636
1637     for (i = 0; i < mdebin->ebin->nener; i++)
1638     {
1639         mdebin->ebin->e[i].eav  =
1640             (enerhist->nsum > 0 ? enerhist->ener_ave[i] : 0);
1641         mdebin->ebin->e[i].esum =
1642             (enerhist->nsum > 0 ? enerhist->ener_sum[i] : 0);
1643         mdebin->ebin->e_sim[i].esum =
1644             (enerhist->nsum_sim > 0 ? enerhist->ener_sum_sim[i] : 0);
1645     }
1646     if (mdebin->dhc)
1647     {
1648         mde_delta_h_coll_restore_energyhistory(mdebin->dhc, enerhist);
1649     }
1650 }