src/gromacs/mdlib/mdebin.c

   1 /* -*- mode: c; tab-width: 4; indent-tabs-mode: nil; c-basic-offset: 4; c-file-style: "stroustrup"; -*-
   2  *
   3  *
   4  *                This source code is part of
   5  *
   6  *                 G   R   O   M   A   C   S
   7  *
   8  *          GROningen MAchine for Chemical Simulations
   9  *
  10  *                        VERSION 3.2.0
  11  * Written by David van der Spoel, Erik Lindahl, Berk Hess, and others.
  12  * Copyright (c) 1991-2000, University of Groningen, The Netherlands.
  13  * Copyright (c) 2001-2004, The GROMACS development team,
  14  * check out http://www.gromacs.org for more information.
  15
  16  * This program is free software; you can redistribute it and/or
  17  * modify it under the terms of the GNU General Public License
  18  * as published by the Free Software Foundation; either version 2
  19  * of the License, or (at your option) any later version.
  20  *
  21  * If you want to redistribute modifications, please consider that
  22  * scientific software is very special. Version control is crucial -
  23  * bugs must be traceable. We will be happy to consider code for
  24  * inclusion in the official distribution, but derived work must not
  25  * be called official GROMACS. Details are found in the README & COPYING
  26  * files - if they are missing, get the official version at www.gromacs.org.
  27  *
  28  * To help us fund GROMACS development, we humbly ask that you cite
  29  * the papers on the package - you can find them in the top README file.
  30  *
  31  * For more info, check our website at http://www.gromacs.org
  32  *
  33  * And Hey:
  34  * GROwing Monsters And Cloning Shrimps
  35  */
  36 #ifdef HAVE_CONFIG_H
  37 #include <config.h>
  38 #endif
  39
  40 #include <string.h>
  41 #include <float.h>
  42 #include "typedefs.h"
  43 #include "string2.h"
  44 #include "mdebin.h"
  45 #include "smalloc.h"
  46 #include "physics.h"
  47 #include "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 "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     /* Even though the OpenMM build has moved to contrib, it's not
 192      * practical to move/remove this code fragment, because of the
 193      * fundamental mess that is the GROMACS library structure. */
 194 #ifndef GMX_OPENMM
 195     for (i = 0; i < F_NRE; i++)
 196     {
 197         md->bEner[i] = FALSE;
 198         if (i == F_LJ)
 199         {
 200             md->bEner[i] = !bBHAM;
 201         }
 202         else if (i == F_BHAM)
 203         {
 204             md->bEner[i] = bBHAM;
 205         }
 206         else if (i == F_EQM)
 207         {
 208             md->bEner[i] = ir->bQMMM;
 209         }
 210         else if (i == F_COUL_LR)
 211         {
 212             md->bEner[i] = (ir->rcoulomb > ir->rlist);
 213         }
 214         else if (i == F_LJ_LR)
 215         {
 216             md->bEner[i] = (!bBHAM && ir->rvdw > ir->rlist);
 217         }
 218         else if (i == F_BHAM_LR)
 219         {
 220             md->bEner[i] = (bBHAM && ir->rvdw > ir->rlist);
 221         }
 222         else if (i == F_RF_EXCL)
 223         {
 224             md->bEner[i] = (EEL_RF(ir->coulombtype) && ir->coulombtype != eelRF_NEC && ir->cutoff_scheme == ecutsGROUP);
 225         }
 226         else if (i == F_COUL_RECIP)
 227         {
 228             md->bEner[i] = EEL_FULL(ir->coulombtype);
 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 #else
 307     /* OpenMM always produces only the following 4 energy terms */
 308     md->bEner[F_EPOT] = TRUE;
 309     md->bEner[F_EKIN] = TRUE;
 310     md->bEner[F_ETOT] = TRUE;
 311     md->bEner[F_TEMP] = TRUE;
 312 #endif
 313
 314     /* for adress simulations, most energy terms are not meaningfull, and thus disabled*/
 315     if (ir->bAdress && !debug)
 316     {
 317         for (i = 0; i < F_NRE; i++)
 318         {
 319             md->bEner[i] = FALSE;
 320             if (i == F_EKIN)
 321             {
 322                 md->bEner[i] = TRUE;
 323             }
 324             if (i == F_TEMP)
 325             {
 326                 md->bEner[i] = TRUE;
 327             }
 328         }
 329         md->bVir   = FALSE;
 330         md->bPress = FALSE;
 331         md->bSurft = FALSE;
 332         md->bMu    = FALSE;
 333     }
 334
 335     md->f_nre = 0;
 336     for (i = 0; i < F_NRE; i++)
 337     {
 338         if (md->bEner[i])
 339         {
 340             ener_nm[md->f_nre] = interaction_function[i].longname;
 341             md->f_nre++;
 342         }
 343     }
 344
 345     md->epc            = ir->epc;
 346     md->bDiagPres      = !TRICLINIC(ir->ref_p);
 347     md->ref_p          = (ir->ref_p[XX][XX]+ir->ref_p[YY][YY]+ir->ref_p[ZZ][ZZ])/DIM;
 348     md->bTricl         = TRICLINIC(ir->compress) || TRICLINIC(ir->deform);
 349     md->bDynBox        = DYNAMIC_BOX(*ir);
 350     md->etc            = ir->etc;
 351     md->bNHC_trotter   = IR_NVT_TROTTER(ir);
 352     md->bPrintNHChains = ir->bPrintNHChains;
 353     md->bMTTK          = (IR_NPT_TROTTER(ir) || IR_NPH_TROTTER(ir));
 354     md->bMu            = NEED_MUTOT(*ir);
 355
 356     md->ebin  = mk_ebin();
 357     /* Pass NULL for unit to let get_ebin_space determine the units
 358      * for interaction_function[i].longname
 359      */
 360     md->ie    = get_ebin_space(md->ebin, md->f_nre, ener_nm, NULL);
 361     if (md->nCrmsd)
 362     {
 363         /* This should be called directly after the call for md->ie,
 364          * such that md->iconrmsd follows directly in the list.
 365          */
 366         md->iconrmsd = get_ebin_space(md->ebin, md->nCrmsd, conrmsd_nm, "");
 367     }
 368     if (md->bDynBox)
 369     {
 370         md->ib    = get_ebin_space(md->ebin,
 371                                    md->bTricl ? NTRICLBOXS : NBOXS,
 372                                    md->bTricl ? tricl_boxs_nm : boxs_nm,
 373                                    unit_length);
 374         md->ivol  = get_ebin_space(md->ebin, 1, vol_nm,  unit_volume);
 375         md->idens = get_ebin_space(md->ebin, 1, dens_nm, unit_density_SI);
 376         if (md->bDiagPres)
 377         {
 378             md->ipv       = get_ebin_space(md->ebin, 1, pv_nm,   unit_energy);
 379             md->ienthalpy = get_ebin_space(md->ebin, 1, enthalpy_nm,   unit_energy);
 380         }
 381     }
 382     if (md->bConstrVir)
 383     {
 384         md->isvir = get_ebin_space(md->ebin, asize(sv_nm), sv_nm, unit_energy);
 385         md->ifvir = get_ebin_space(md->ebin, asize(fv_nm), fv_nm, unit_energy);
 386     }
 387     if (md->bVir)
 388     {
 389         md->ivir   = get_ebin_space(md->ebin, asize(vir_nm), vir_nm, unit_energy);
 390     }
 391     if (md->bPress)
 392     {
 393         md->ipres  = get_ebin_space(md->ebin, asize(pres_nm), pres_nm, unit_pres_bar);
 394     }
 395     if (md->bSurft)
 396     {
 397         md->isurft = get_ebin_space(md->ebin, asize(surft_nm), surft_nm,
 398                                     unit_surft_bar);
 399     }
 400     if (md->epc == epcPARRINELLORAHMAN || md->epc == epcMTTK)
 401     {
 402         md->ipc = get_ebin_space(md->ebin, md->bTricl ? 6 : 3,
 403                                  boxvel_nm, unit_vel);
 404     }
 405     if (md->bMu)
 406     {
 407         md->imu    = get_ebin_space(md->ebin, asize(mu_nm), mu_nm, unit_dipole_D);
 408     }
 409     if (ir->cos_accel != 0)
 410     {
 411         md->ivcos = get_ebin_space(md->ebin, asize(vcos_nm), vcos_nm, unit_vel);
 412         md->ivisc = get_ebin_space(md->ebin, asize(visc_nm), visc_nm,
 413                                    unit_invvisc_SI);
 414     }
 415
 416     /* Energy monitoring */
 417     for (i = 0; i < egNR; i++)
 418     {
 419         md->bEInd[i] = FALSE;
 420     }
 421     md->bEInd[egCOULSR] = TRUE;
 422     md->bEInd[egLJSR  ] = TRUE;
 423
 424     if (ir->rcoulomb > ir->rlist)
 425     {
 426         md->bEInd[egCOULLR] = TRUE;
 427     }
 428     if (!bBHAM)
 429     {
 430         if (ir->rvdw > ir->rlist)
 431         {
 432             md->bEInd[egLJLR]   = TRUE;
 433         }
 434     }
 435     else
 436     {
 437         md->bEInd[egLJSR]   = FALSE;
 438         md->bEInd[egBHAMSR] = TRUE;
 439         if (ir->rvdw > ir->rlist)
 440         {
 441             md->bEInd[egBHAMLR]   = TRUE;
 442         }
 443     }
 444     if (b14)
 445     {
 446         md->bEInd[egLJ14]   = TRUE;
 447         md->bEInd[egCOUL14] = TRUE;
 448     }
 449     md->nEc = 0;
 450     for (i = 0; (i < egNR); i++)
 451     {
 452         if (md->bEInd[i])
 453         {
 454             md->nEc++;
 455         }
 456     }
 457
 458     n = groups->grps[egcENER].nr;
 459     /* for adress simulations, most energy terms are not meaningfull, and thus disabled*/
 460     if (!ir->bAdress)
 461     {
 462         /*standard simulation*/
 463         md->nEg = n;
 464         md->nE  = (n*(n+1))/2;
 465     }
 466     else if (!debug)
 467     {
 468         /*AdResS simulation*/
 469         md->nU    = 0;
 470         md->nEg   = 0;
 471         md->nE    = 0;
 472         md->nEc   = 0;
 473         md->isvir = FALSE;
 474     }
 475     snew(md->igrp, md->nE);
 476     if (md->nE > 1)
 477     {
 478         n = 0;
 479         snew(gnm, md->nEc);
 480         for (k = 0; (k < md->nEc); k++)
 481         {
 482             snew(gnm[k], STRLEN);
 483         }
 484         for (i = 0; (i < groups->grps[egcENER].nr); i++)
 485         {
 486             ni = groups->grps[egcENER].nm_ind[i];
 487             for (j = i; (j < groups->grps[egcENER].nr); j++)
 488             {
 489                 nj = groups->grps[egcENER].nm_ind[j];
 490                 for (k = kk = 0; (k < egNR); k++)
 491                 {
 492                     if (md->bEInd[k])
 493                     {
 494                         sprintf(gnm[kk], "%s:%s-%s", egrp_nm[k],
 495                                 *(groups->grpname[ni]), *(groups->grpname[nj]));
 496                         kk++;
 497                     }
 498                 }
 499                 md->igrp[n] = get_ebin_space(md->ebin, md->nEc,
 500                                              (const char **)gnm, unit_energy);
 501                 n++;
 502             }
 503         }
 504         for (k = 0; (k < md->nEc); k++)
 505         {
 506             sfree(gnm[k]);
 507         }
 508         sfree(gnm);
 509
 510         if (n != md->nE)
 511         {
 512             gmx_incons("Number of energy terms wrong");
 513         }
 514     }
 515
 516     md->nTC  = groups->grps[egcTC].nr;
 517     md->nNHC = ir->opts.nhchainlength; /* shorthand for number of NH chains */
 518     if (md->bMTTK)
 519     {
 520         md->nTCP = 1;  /* assume only one possible coupling system for barostat
 521                           for now */
 522     }
 523     else
 524     {
 525         md->nTCP = 0;
 526     }
 527     if (md->etc == etcNOSEHOOVER)
 528     {
 529         if (md->bNHC_trotter)
 530         {
 531             md->mde_n = 2*md->nNHC*md->nTC;
 532         }
 533         else
 534         {
 535             md->mde_n = 2*md->nTC;
 536         }
 537         if (md->epc == epcMTTK)
 538         {
 539             md->mdeb_n = 2*md->nNHC*md->nTCP;
 540         }
 541     }
 542     else
 543     {
 544         md->mde_n  = md->nTC;
 545         md->mdeb_n = 0;
 546     }
 547
 548     snew(md->tmp_r, md->mde_n);
 549     snew(md->tmp_v, md->mde_n);
 550     snew(md->grpnms, md->mde_n);
 551     grpnms = md->grpnms;
 552
 553     for (i = 0; (i < md->nTC); i++)
 554     {
 555         ni = groups->grps[egcTC].nm_ind[i];
 556         sprintf(buf, "T-%s", *(groups->grpname[ni]));
 557         grpnms[i] = strdup(buf);
 558     }
 559     md->itemp = get_ebin_space(md->ebin, md->nTC, (const char **)grpnms,
 560                                unit_temp_K);
 561
 562     if (md->etc == etcNOSEHOOVER)
 563     {
 564         if (md->bPrintNHChains)
 565         {
 566             if (md->bNHC_trotter)
 567             {
 568                 for (i = 0; (i < md->nTC); i++)
 569                 {
 570                     ni   = groups->grps[egcTC].nm_ind[i];
 571                     bufi = *(groups->grpname[ni]);
 572                     for (j = 0; (j < md->nNHC); j++)
 573                     {
 574                         sprintf(buf, "Xi-%d-%s", j, bufi);
 575                         grpnms[2*(i*md->nNHC+j)] = strdup(buf);
 576                         sprintf(buf, "vXi-%d-%s", j, bufi);
 577                         grpnms[2*(i*md->nNHC+j)+1] = strdup(buf);
 578                     }
 579                 }
 580                 md->itc = get_ebin_space(md->ebin, md->mde_n,
 581                                          (const char **)grpnms, unit_invtime);
 582                 if (md->bMTTK)
 583                 {
 584                     for (i = 0; (i < md->nTCP); i++)
 585                     {
 586                         bufi = baro_nm[0];  /* All barostat DOF's together for now. */
 587                         for (j = 0; (j < md->nNHC); j++)
 588                         {
 589                             sprintf(buf, "Xi-%d-%s", j, bufi);
 590                             grpnms[2*(i*md->nNHC+j)] = strdup(buf);
 591                             sprintf(buf, "vXi-%d-%s", j, bufi);
 592                             grpnms[2*(i*md->nNHC+j)+1] = strdup(buf);
 593                         }
 594                     }
 595                     md->itcb = get_ebin_space(md->ebin, md->mdeb_n,
 596                                               (const char **)grpnms, unit_invtime);
 597                 }
 598             }
 599             else
 600             {
 601                 for (i = 0; (i < md->nTC); i++)
 602                 {
 603                     ni   = groups->grps[egcTC].nm_ind[i];
 604                     bufi = *(groups->grpname[ni]);
 605                     sprintf(buf, "Xi-%s", bufi);
 606                     grpnms[2*i] = strdup(buf);
 607                     sprintf(buf, "vXi-%s", bufi);
 608                     grpnms[2*i+1] = strdup(buf);
 609                 }
 610                 md->itc = get_ebin_space(md->ebin, md->mde_n,
 611                                          (const char **)grpnms, unit_invtime);
 612             }
 613         }
 614     }
 615     else if (md->etc == etcBERENDSEN || md->etc == etcYES ||
 616              md->etc == etcVRESCALE)
 617     {
 618         for (i = 0; (i < md->nTC); i++)
 619         {
 620             ni = groups->grps[egcTC].nm_ind[i];
 621             sprintf(buf, "Lamb-%s", *(groups->grpname[ni]));
 622             grpnms[i] = strdup(buf);
 623         }
 624         md->itc = get_ebin_space(md->ebin, md->mde_n, (const char **)grpnms, "");
 625     }
 626
 627     sfree(grpnms);
 628
 629
 630     md->nU = groups->grps[egcACC].nr;
 631     if (md->nU > 1)
 632     {
 633         snew(grpnms, 3*md->nU);
 634         for (i = 0; (i < md->nU); i++)
 635         {
 636             ni = groups->grps[egcACC].nm_ind[i];
 637             sprintf(buf, "Ux-%s", *(groups->grpname[ni]));
 638             grpnms[3*i+XX] = strdup(buf);
 639             sprintf(buf, "Uy-%s", *(groups->grpname[ni]));
 640             grpnms[3*i+YY] = strdup(buf);
 641             sprintf(buf, "Uz-%s", *(groups->grpname[ni]));
 642             grpnms[3*i+ZZ] = strdup(buf);
 643         }
 644         md->iu = get_ebin_space(md->ebin, 3*md->nU, (const char **)grpnms, unit_vel);
 645         sfree(grpnms);
 646     }
 647
 648     if (fp_ene)
 649     {
 650         do_enxnms(fp_ene, &md->ebin->nener, &md->ebin->enm);
 651     }
 652
 653     md->print_grpnms = NULL;
 654
 655     /* check whether we're going to write dh histograms */
 656     md->dhc = NULL;
 657     if (ir->fepvals->separate_dhdl_file == esepdhdlfileNO)
 658     {
 659         /* Currently dh histograms are only written with dynamics */
 660         if (EI_DYNAMICS(ir->eI))
 661         {
 662             snew(md->dhc, 1);
 663
 664             mde_delta_h_coll_init(md->dhc, ir);
 665         }
 666         md->fp_dhdl = NULL;
 667         snew(md->dE, ir->fepvals->n_lambda);
 668     }
 669     else
 670     {
 671         md->fp_dhdl = fp_dhdl;
 672         snew(md->dE, ir->fepvals->n_lambda);
 673     }
 674     if (ir->bSimTemp)
 675     {
 676         int i;
 677         snew(md->temperatures, ir->fepvals->n_lambda);
 678         for (i = 0; i < ir->fepvals->n_lambda; i++)
 679         {
 680             md->temperatures[i] = ir->simtempvals->temperatures[i];
 681         }
 682     }
 683     return md;
 684 }
 685
 686 /* print a lambda vector to a string
 687    fep = the inputrec's FEP input data
 688    i = the index of the lambda vector
 689    get_native_lambda = whether to print the native lambda
 690    get_names = whether to print the names rather than the values
 691    str = the pre-allocated string buffer to print to. */
 692 static void print_lambda_vector(t_lambda *fep, int i,
 693                                 gmx_bool get_native_lambda, gmx_bool get_names,
 694                                 char *str)
 695 {
 696     size_t nps = 0, np;
 697     int    j, k = 0;
 698     int    Nsep = 0;
 699
 700     for (j = 0; j < efptNR; j++)
 701     {
 702         if (fep->separate_dvdl[j])
 703         {
 704             Nsep++;
 705         }
 706     }
 707     str[0] = 0; /* reset the string */
 708     if (Nsep > 1)
 709     {
 710         str += sprintf(str, "("); /* set the opening parenthesis*/
 711     }
 712     for (j = 0; j < efptNR; j++)
 713     {
 714         if (fep->separate_dvdl[j])
 715         {
 716             double lam;
 717             if (!get_names)
 718             {
 719                 if (get_native_lambda && fep->init_lambda >= 0)
 720                 {
 721                     str += sprintf(str, "%.4f", fep->init_lambda);
 722                 }
 723                 else
 724                 {
 725                     str += sprintf(str, "%.4f", fep->all_lambda[j][i]);
 726                 }
 727             }
 728             else
 729             {
 730                 str += sprintf(str, "%s", efpt_singular_names[j]);
 731             }
 732             /* print comma for the next item */
 733             if (k < Nsep-1)
 734             {
 735                 str += sprintf(str, ", ");
 736             }
 737             k++;
 738         }
 739     }
 740     if (Nsep > 1)
 741     {
 742         /* and add the closing parenthesis */
 743         str += sprintf(str, ")");
 744     }
 745 }
 746
 747
 748 extern FILE *open_dhdl(const char *filename, const t_inputrec *ir,
 749                        const output_env_t oenv)
 750 {
 751     FILE       *fp;
 752     const char *dhdl = "dH/d\\lambda", *deltag = "\\DeltaH", *lambda = "\\lambda",
 753     *lambdastate     = "\\lambda state", *remain = "remaining";
 754     char        title[STRLEN], label_x[STRLEN], label_y[STRLEN];
 755     int         i, np, nps, nsets, nsets_de, nsetsbegin;
 756     int         n_lambda_terms = 0;
 757     t_lambda   *fep            = ir->fepvals; /* for simplicity */
 758     t_expanded *expand         = ir->expandedvals;
 759     char      **setname;
 760     char        buf[STRLEN], lambda_vec_str[STRLEN], lambda_name_str[STRLEN];
 761     int         bufplace = 0;
 762
 763     int         nsets_dhdl = 0;
 764     int         s          = 0;
 765     int         nsetsextend;
 766     gmx_bool    write_pV = FALSE;
 767
 768     /* count the number of different lambda terms */
 769     for (i = 0; i < efptNR; i++)
 770     {
 771         if (fep->separate_dvdl[i])
 772         {
 773             n_lambda_terms++;
 774         }
 775     }
 776
 777     if (fep->n_lambda == 0)
 778     {
 779         sprintf(title, "%s", dhdl);
 780         sprintf(label_x, "Time (ps)");
 781         sprintf(label_y, "%s (%s %s)",
 782                 dhdl, unit_energy, "[\\lambda]\\S-1\\N");
 783     }
 784     else
 785     {
 786         sprintf(title, "%s and %s", dhdl, deltag);
 787         sprintf(label_x, "Time (ps)");
 788         sprintf(label_y, "%s and %s (%s %s)",
 789                 dhdl, deltag, unit_energy, "[\\8l\\4]\\S-1\\N");
 790     }
 791     fp = gmx_fio_fopen(filename, "w+");
 792     xvgr_header(fp, title, label_x, label_y, exvggtXNY, oenv);
 793
 794     if (!(ir->bSimTemp))
 795     {
 796         bufplace = sprintf(buf, "T = %g (K) ",
 797                            ir->opts.ref_t[0]);
 798     }
 799     if (ir->efep != efepSLOWGROWTH)
 800     {
 801         if ( (fep->init_lambda >= 0)  && (n_lambda_terms == 1 ))
 802         {
 803             /* compatibility output */
 804             sprintf(&(buf[bufplace]), "%s = %.4f", lambda, fep->init_lambda);
 805         }
 806         else
 807         {
 808             print_lambda_vector(fep, fep->init_fep_state, TRUE, FALSE,
 809                                 lambda_vec_str);
 810             print_lambda_vector(fep, fep->init_fep_state, TRUE, TRUE,
 811                                 lambda_name_str);
 812             sprintf(&(buf[bufplace]), "%s %d: %s = %s",
 813                     lambdastate, fep->init_fep_state,
 814                     lambda_name_str, lambda_vec_str);
 815         }
 816     }
 817     xvgr_subtitle(fp, buf, oenv);
 818
 819
 820     nsets_dhdl = 0;
 821     if (fep->dhdl_derivatives == edhdlderivativesYES)
 822     {
 823         nsets_dhdl = n_lambda_terms;
 824     }
 825     /* count the number of delta_g states */
 826     nsets_de = fep->lambda_stop_n - fep->lambda_start_n;
 827
 828     nsets = nsets_dhdl + nsets_de; /* dhdl + fep differences */
 829
 830     if (fep->n_lambda > 0 && (expand->elmcmove > elmcmoveNO))
 831     {
 832         nsets += 1;   /*add fep state for expanded ensemble */
 833     }
 834
 835     if (fep->bPrintEnergy)
 836     {
 837         nsets += 1;  /* add energy to the dhdl as well */
 838     }
 839
 840     nsetsextend = nsets;
 841     if ((ir->epc != epcNO) && (fep->n_lambda > 0) && (fep->init_lambda < 0))
 842     {
 843         nsetsextend += 1; /* for PV term, other terms possible if required for
 844                              the reduced potential (only needed with foreign
 845                              lambda, and only output when init_lambda is not
 846                              set in order to maintain compatibility of the
 847                              dhdl.xvg file) */
 848         write_pV     = TRUE;
 849     }
 850     snew(setname, nsetsextend);
 851
 852     if (expand->elmcmove > elmcmoveNO)
 853     {
 854         /* state for the fep_vals, if we have alchemical sampling */
 855         sprintf(buf, "%s", "Thermodynamic state");
 856         setname[s] = strdup(buf);
 857         s         += 1;
 858     }
 859
 860     if (fep->bPrintEnergy)
 861     {
 862         sprintf(buf, "%s (%s)", "Energy", unit_energy);
 863         setname[s] = strdup(buf);
 864         s         += 1;
 865     }
 866
 867     if (fep->dhdl_derivatives == edhdlderivativesYES)
 868     {
 869         for (i = 0; i < efptNR; i++)
 870         {
 871             if (fep->separate_dvdl[i])
 872             {
 873
 874                 if ( (fep->init_lambda >= 0)  && (n_lambda_terms == 1 ))
 875                 {
 876                     /* compatibility output */
 877                     sprintf(buf, "%s %s %.4f", dhdl, lambda, fep->init_lambda);
 878                 }
 879                 else
 880                 {
 881                     double lam = fep->init_lambda;
 882                     if (fep->init_lambda < 0)
 883                     {
 884                         lam = fep->all_lambda[i][fep->init_fep_state];
 885                     }
 886                     sprintf(buf, "%s %s = %.4f", dhdl, efpt_singular_names[i],
 887                             lam);
 888                 }
 889                 setname[s] = strdup(buf);
 890                 s         += 1;
 891             }
 892         }
 893     }
 894
 895     if (fep->n_lambda > 0)
 896     {
 897         /* g_bar has to determine the lambda values used in this simulation
 898          * from this xvg legend.
 899          */
 900
 901         if (expand->elmcmove > elmcmoveNO)
 902         {
 903             nsetsbegin = 1;  /* for including the expanded ensemble */
 904         }
 905         else
 906         {
 907             nsetsbegin = 0;
 908         }
 909
 910         if (fep->bPrintEnergy)
 911         {
 912             nsetsbegin += 1;
 913         }
 914         nsetsbegin += nsets_dhdl;
 915
 916         for (i = fep->lambda_start_n; i < fep->lambda_stop_n; i++)
 917         {
 918             print_lambda_vector(fep, i, FALSE, FALSE, lambda_vec_str);
 919             if ( (fep->init_lambda >= 0)  && (n_lambda_terms == 1 ))
 920             {
 921                 /* for compatible dhdl.xvg files */
 922                 nps = sprintf(buf, "%s %s %s", deltag, lambda, lambda_vec_str);
 923             }
 924             else
 925             {
 926                 nps = sprintf(buf, "%s %s to %s", deltag, lambda, lambda_vec_str);
 927             }
 928
 929             if (ir->bSimTemp)
 930             {
 931                 /* print the temperature for this state if doing simulated annealing */
 932                 sprintf(&buf[nps], "T = %g (%s)",
 933                         ir->simtempvals->temperatures[s-(nsetsbegin)],
 934                         unit_temp_K);
 935             }
 936             setname[s] = strdup(buf);
 937             s++;
 938         }
 939         if (write_pV)
 940         {
 941             np                     = sprintf(buf, "pV (%s)", unit_energy);
 942             setname[nsetsextend-1] = strdup(buf);  /* the first entry after
 943                                                       nsets */
 944         }
 945
 946         xvgr_legend(fp, nsetsextend, (const char **)setname, oenv);
 947
 948         for (s = 0; s < nsetsextend; s++)
 949         {
 950             sfree(setname[s]);
 951         }
 952         sfree(setname);
 953     }
 954
 955     return fp;
 956 }
 957
 958 static void copy_energy(t_mdebin *md, real e[], real ecpy[])
 959 {
 960     int i, j;
 961
 962     for (i = j = 0; (i < F_NRE); i++)
 963     {
 964         if (md->bEner[i])
 965         {
 966             ecpy[j++] = e[i];
 967         }
 968     }
 969     if (j != md->f_nre)
 970     {
 971         gmx_incons("Number of energy terms wrong");
 972     }
 973 }
 974
 975 void upd_mdebin(t_mdebin       *md,
 976                 gmx_bool        bDoDHDL,
 977                 gmx_bool        bSum,
 978                 double          time,
 979                 real            tmass,
 980                 gmx_enerdata_t *enerd,
 981                 t_state        *state,
 982                 t_lambda       *fep,
 983                 t_expanded     *expand,
 984                 matrix          box,
 985                 tensor          svir,
 986                 tensor          fvir,
 987                 tensor          vir,
 988                 tensor          pres,
 989                 gmx_ekindata_t *ekind,
 990                 rvec            mu_tot,
 991                 gmx_constr_t    constr)
 992 {
 993     int    i, j, k, kk, m, n, gid;
 994     real   crmsd[2], tmp6[6];
 995     real   bs[NTRICLBOXS], vol, dens, pv, enthalpy;
 996     real   eee[egNR];
 997     real   ecopy[F_NRE];
 998     double store_dhdl[efptNR];
 999     real   store_energy = 0;
1000     real   tmp;
1001
1002     /* Do NOT use the box in the state variable, but the separate box provided
1003      * as an argument. This is because we sometimes need to write the box from
1004      * the last timestep to match the trajectory frames.
1005      */
1006     copy_energy(md, enerd->term, ecopy);
1007     add_ebin(md->ebin, md->ie, md->f_nre, ecopy, bSum);
1008     if (md->nCrmsd)
1009     {
1010         crmsd[0] = constr_rmsd(constr, FALSE);
1011         if (md->nCrmsd > 1)
1012         {
1013             crmsd[1] = constr_rmsd(constr, TRUE);
1014         }
1015         add_ebin(md->ebin, md->iconrmsd, md->nCrmsd, crmsd, FALSE);
1016     }
1017     if (md->bDynBox)
1018     {
1019         int nboxs;
1020         if (md->bTricl)
1021         {
1022             bs[0] = box[XX][XX];
1023             bs[1] = box[YY][YY];
1024             bs[2] = box[ZZ][ZZ];
1025             bs[3] = box[YY][XX];
1026             bs[4] = box[ZZ][XX];
1027             bs[5] = box[ZZ][YY];
1028             nboxs = NTRICLBOXS;
1029         }
1030         else
1031         {
1032             bs[0] = box[XX][XX];
1033             bs[1] = box[YY][YY];
1034             bs[2] = box[ZZ][ZZ];
1035             nboxs = NBOXS;
1036         }
1037         vol  = box[XX][XX]*box[YY][YY]*box[ZZ][ZZ];
1038         dens = (tmass*AMU)/(vol*NANO*NANO*NANO);
1039         add_ebin(md->ebin, md->ib, nboxs, bs, bSum);
1040         add_ebin(md->ebin, md->ivol, 1, &vol, bSum);
1041         add_ebin(md->ebin, md->idens, 1, &dens, bSum);
1042
1043         if (md->bDiagPres)
1044         {
1045             /* This is pV (in kJ/mol).  The pressure is the reference pressure,
1046                not the instantaneous pressure */
1047             pv = vol*md->ref_p/PRESFAC;
1048
1049             add_ebin(md->ebin, md->ipv, 1, &pv, bSum);
1050             enthalpy = pv + enerd->term[F_ETOT];
1051             add_ebin(md->ebin, md->ienthalpy, 1, &enthalpy, bSum);
1052         }
1053     }
1054     if (md->bConstrVir)
1055     {
1056         add_ebin(md->ebin, md->isvir, 9, svir[0], bSum);
1057         add_ebin(md->ebin, md->ifvir, 9, fvir[0], bSum);
1058     }
1059     if (md->bVir)
1060     {
1061         add_ebin(md->ebin, md->ivir, 9, vir[0], bSum);
1062     }
1063     if (md->bPress)
1064     {
1065         add_ebin(md->ebin, md->ipres, 9, pres[0], bSum);
1066     }
1067     if (md->bSurft)
1068     {
1069         tmp = (pres[ZZ][ZZ]-(pres[XX][XX]+pres[YY][YY])*0.5)*box[ZZ][ZZ];
1070         add_ebin(md->ebin, md->isurft, 1, &tmp, bSum);
1071     }
1072     if (md->epc == epcPARRINELLORAHMAN || md->epc == epcMTTK)
1073     {
1074         tmp6[0] = state->boxv[XX][XX];
1075         tmp6[1] = state->boxv[YY][YY];
1076         tmp6[2] = state->boxv[ZZ][ZZ];
1077         tmp6[3] = state->boxv[YY][XX];
1078         tmp6[4] = state->boxv[ZZ][XX];
1079         tmp6[5] = state->boxv[ZZ][YY];
1080         add_ebin(md->ebin, md->ipc, md->bTricl ? 6 : 3, tmp6, bSum);
1081     }
1082     if (md->bMu)
1083     {
1084         add_ebin(md->ebin, md->imu, 3, mu_tot, bSum);
1085     }
1086     if (ekind && ekind->cosacc.cos_accel != 0)
1087     {
1088         vol  = box[XX][XX]*box[YY][YY]*box[ZZ][ZZ];
1089         dens = (tmass*AMU)/(vol*NANO*NANO*NANO);
1090         add_ebin(md->ebin, md->ivcos, 1, &(ekind->cosacc.vcos), bSum);
1091         /* 1/viscosity, unit 1/(kg m^-1 s^-1) */
1092         tmp = 1/(ekind->cosacc.cos_accel/(ekind->cosacc.vcos*PICO)
1093                  *dens*vol*sqr(box[ZZ][ZZ]*NANO/(2*M_PI)));
1094         add_ebin(md->ebin, md->ivisc, 1, &tmp, bSum);
1095     }
1096     if (md->nE > 1)
1097     {
1098         n = 0;
1099         for (i = 0; (i < md->nEg); i++)
1100         {
1101             for (j = i; (j < md->nEg); j++)
1102             {
1103                 gid = GID(i, j, md->nEg);
1104                 for (k = kk = 0; (k < egNR); k++)
1105                 {
1106                     if (md->bEInd[k])
1107                     {
1108                         eee[kk++] = enerd->grpp.ener[k][gid];
1109                     }
1110                 }
1111                 add_ebin(md->ebin, md->igrp[n], md->nEc, eee, bSum);
1112                 n++;
1113             }
1114         }
1115     }
1116
1117     if (ekind)
1118     {
1119         for (i = 0; (i < md->nTC); i++)
1120         {
1121             md->tmp_r[i] = ekind->tcstat[i].T;
1122         }
1123         add_ebin(md->ebin, md->itemp, md->nTC, md->tmp_r, bSum);
1124
1125         if (md->etc == etcNOSEHOOVER)
1126         {
1127             /* whether to print Nose-Hoover chains: */
1128             if (md->bPrintNHChains)
1129             {
1130                 if (md->bNHC_trotter)
1131                 {
1132                     for (i = 0; (i < md->nTC); i++)
1133                     {
1134                         for (j = 0; j < md->nNHC; j++)
1135                         {
1136                             k                = i*md->nNHC+j;
1137                             md->tmp_r[2*k]   = state->nosehoover_xi[k];
1138                             md->tmp_r[2*k+1] = state->nosehoover_vxi[k];
1139                         }
1140                     }
1141                     add_ebin(md->ebin, md->itc, md->mde_n, md->tmp_r, bSum);
1142
1143                     if (md->bMTTK)
1144                     {
1145                         for (i = 0; (i < md->nTCP); i++)
1146                         {
1147                             for (j = 0; j < md->nNHC; j++)
1148                             {
1149                                 k                = i*md->nNHC+j;
1150                                 md->tmp_r[2*k]   = state->nhpres_xi[k];
1151                                 md->tmp_r[2*k+1] = state->nhpres_vxi[k];
1152                             }
1153                         }
1154                         add_ebin(md->ebin, md->itcb, md->mdeb_n, md->tmp_r, bSum);
1155                     }
1156                 }
1157                 else
1158                 {
1159                     for (i = 0; (i < md->nTC); i++)
1160                     {
1161                         md->tmp_r[2*i]   = state->nosehoover_xi[i];
1162                         md->tmp_r[2*i+1] = state->nosehoover_vxi[i];
1163                     }
1164                     add_ebin(md->ebin, md->itc, md->mde_n, md->tmp_r, bSum);
1165                 }
1166             }
1167         }
1168         else if (md->etc == etcBERENDSEN || md->etc == etcYES ||
1169                  md->etc == etcVRESCALE)
1170         {
1171             for (i = 0; (i < md->nTC); i++)
1172             {
1173                 md->tmp_r[i] = ekind->tcstat[i].lambda;
1174             }
1175             add_ebin(md->ebin, md->itc, md->nTC, md->tmp_r, bSum);
1176         }
1177     }
1178
1179     if (ekind && md->nU > 1)
1180     {
1181         for (i = 0; (i < md->nU); i++)
1182         {
1183             copy_rvec(ekind->grpstat[i].u, md->tmp_v[i]);
1184         }
1185         add_ebin(md->ebin, md->iu, 3*md->nU, md->tmp_v[0], bSum);
1186     }
1187
1188     ebin_increase_count(md->ebin, bSum);
1189
1190     /* BAR + thermodynamic integration values */
1191     if ((md->fp_dhdl || md->dhc) && bDoDHDL)
1192     {
1193         for (i = 0; i < enerd->n_lambda-1; i++)
1194         {
1195             /* zero for simulated tempering */
1196             md->dE[i] = enerd->enerpart_lambda[i+1]-enerd->enerpart_lambda[0];
1197             if (md->temperatures != NULL)
1198             {
1199                 /* MRS: is this right, given the way we have defined the exchange probabilities? */
1200                 /* is this even useful to have at all? */
1201                 md->dE[i] += (md->temperatures[i]/
1202                               md->temperatures[state->fep_state]-1.0)*
1203                     enerd->term[F_EKIN];
1204             }
1205         }
1206
1207         if (md->fp_dhdl)
1208         {
1209             fprintf(md->fp_dhdl, "%.4f", time);
1210             /* the current free energy state */
1211
1212             /* print the current state if we are doing expanded ensemble */
1213             if (expand->elmcmove > elmcmoveNO)
1214             {
1215                 fprintf(md->fp_dhdl, " %4d", state->fep_state);
1216             }
1217             /* total energy (for if the temperature changes */
1218             if (fep->bPrintEnergy)
1219             {
1220                 store_energy = enerd->term[F_ETOT];
1221                 fprintf(md->fp_dhdl, " %#.8g", store_energy);
1222             }
1223
1224             if (fep->dhdl_derivatives == edhdlderivativesYES)
1225             {
1226                 for (i = 0; i < efptNR; i++)
1227                 {
1228                     if (fep->separate_dvdl[i])
1229                     {
1230                         /* assumes F_DVDL is first */
1231                         fprintf(md->fp_dhdl, " %#.8g", enerd->term[F_DVDL+i]);
1232                     }
1233                 }
1234             }
1235             for (i = fep->lambda_start_n; i < fep->lambda_stop_n; i++)
1236             {
1237                 fprintf(md->fp_dhdl, " %#.8g", md->dE[i]);
1238             }
1239             if ((md->epc != epcNO)  &&
1240                 (enerd->n_lambda > 0) &&
1241                 (fep->init_lambda < 0))
1242             {
1243                 fprintf(md->fp_dhdl, " %#.8g", pv);  /* PV term only needed when
1244                                                         there are alternate state
1245                                                         lambda and we're not in
1246                                                         compatibility mode */
1247             }
1248             fprintf(md->fp_dhdl, "\n");
1249             /* and the binary free energy output */
1250         }
1251         if (md->dhc && bDoDHDL)
1252         {
1253             int idhdl = 0;
1254             for (i = 0; i < efptNR; i++)
1255             {
1256                 if (fep->separate_dvdl[i])
1257                 {
1258                     /* assumes F_DVDL is first */
1259                     store_dhdl[idhdl] = enerd->term[F_DVDL+i];
1260                     idhdl            += 1;
1261                 }
1262             }
1263             store_energy = enerd->term[F_ETOT];
1264             /* store_dh is dE */
1265             mde_delta_h_coll_add_dh(md->dhc,
1266                                     (double)state->fep_state,
1267                                     store_energy,
1268                                     pv,
1269                                     store_dhdl,
1270                                     md->dE + fep->lambda_start_n,
1271                                     time);
1272         }
1273     }
1274 }
1275
1276
1277 void upd_mdebin_step(t_mdebin *md)
1278 {
1279     ebin_increase_count(md->ebin, FALSE);
1280 }
1281
1282 static void npr(FILE *log, int n, char c)
1283 {
1284     for (; (n > 0); n--)
1285     {
1286         fprintf(log, "%c", c);
1287     }
1288 }
1289
1290 static void pprint(FILE *log, const char *s, t_mdebin *md)
1291 {
1292     char CHAR = '#';
1293     int  slen;
1294     char buf1[22], buf2[22];
1295
1296     slen = strlen(s);
1297     fprintf(log, "\t<======  ");
1298     npr(log, slen, CHAR);
1299     fprintf(log, "  ==>\n");
1300     fprintf(log, "\t<====  %s  ====>\n", s);
1301     fprintf(log, "\t<==  ");
1302     npr(log, slen, CHAR);
1303     fprintf(log, "  ======>\n\n");
1304
1305     fprintf(log, "\tStatistics over %s steps using %s frames\n",
1306             gmx_step_str(md->ebin->nsteps_sim, buf1),
1307             gmx_step_str(md->ebin->nsum_sim, buf2));
1308     fprintf(log, "\n");
1309 }
1310
1311 void print_ebin_header(FILE *log, gmx_large_int_t steps, double time, real lambda)
1312 {
1313     char buf[22];
1314
1315     fprintf(log, "   %12s   %12s   %12s\n"
1316             "   %12s   %12.5f   %12.5f\n\n",
1317             "Step", "Time", "Lambda", gmx_step_str(steps, buf), time, lambda);
1318 }
1319
1320 void print_ebin(ener_file_t fp_ene, gmx_bool bEne, gmx_bool bDR, gmx_bool bOR,
1321                 FILE *log,
1322                 gmx_large_int_t step, double time,
1323                 int mode, gmx_bool bCompact,
1324                 t_mdebin *md, t_fcdata *fcd,
1325                 gmx_groups_t *groups, t_grpopts *opts)
1326 {
1327     /*static char **grpnms=NULL;*/
1328     char         buf[246];
1329     int          i, j, n, ni, nj, ndr, nor, b;
1330     int          ndisre = 0;
1331     real        *disre_rm3tav, *disre_rt;
1332
1333     /* these are for the old-style blocks (1 subblock, only reals), because
1334        there can be only one per ID for these */
1335     int          nr[enxNR];
1336     int          id[enxNR];
1337     real        *block[enxNR];
1338
1339     /* temporary arrays for the lambda values to write out */
1340     double      enxlambda_data[2];
1341
1342     t_enxframe  fr;
1343
1344     switch (mode)
1345     {
1346         case eprNORMAL:
1347             init_enxframe(&fr);
1348             fr.t            = time;
1349             fr.step         = step;
1350             fr.nsteps       = md->ebin->nsteps;
1351             fr.dt           = md->delta_t;
1352             fr.nsum         = md->ebin->nsum;
1353             fr.nre          = (bEne) ? md->ebin->nener : 0;
1354             fr.ener         = md->ebin->e;
1355             ndisre          = bDR ? fcd->disres.npair : 0;
1356             disre_rm3tav    = fcd->disres.rm3tav;
1357             disre_rt        = fcd->disres.rt;
1358             /* Optional additional old-style (real-only) blocks. */
1359             for (i = 0; i < enxNR; i++)
1360             {
1361                 nr[i] = 0;
1362             }
1363             if (fcd->orires.nr > 0 && bOR)
1364             {
1365                 diagonalize_orires_tensors(&(fcd->orires));
1366                 nr[enxOR]     = fcd->orires.nr;
1367                 block[enxOR]  = fcd->orires.otav;
1368                 id[enxOR]     = enxOR;
1369                 nr[enxORI]    = (fcd->orires.oinsl != fcd->orires.otav) ?
1370                     fcd->orires.nr : 0;
1371                 block[enxORI] = fcd->orires.oinsl;
1372                 id[enxORI]    = enxORI;
1373                 nr[enxORT]    = fcd->orires.nex*12;
1374                 block[enxORT] = fcd->orires.eig;
1375                 id[enxORT]    = enxORT;
1376             }
1377
1378             /* whether we are going to wrte anything out: */
1379             if (fr.nre || ndisre || nr[enxOR] || nr[enxORI])
1380             {
1381
1382                 /* the old-style blocks go first */
1383                 fr.nblock = 0;
1384                 for (i = 0; i < enxNR; i++)
1385                 {
1386                     if (nr[i] > 0)
1387                     {
1388                         fr.nblock = i + 1;
1389                     }
1390                 }
1391                 add_blocks_enxframe(&fr, fr.nblock);
1392                 for (b = 0; b < fr.nblock; b++)
1393                 {
1394                     add_subblocks_enxblock(&(fr.block[b]), 1);
1395                     fr.block[b].id        = id[b];
1396                     fr.block[b].sub[0].nr = nr[b];
1397 #ifndef GMX_DOUBLE
1398                     fr.block[b].sub[0].type = xdr_datatype_float;
1399                     fr.block[b].sub[0].fval = block[b];
1400 #else
1401                     fr.block[b].sub[0].type = xdr_datatype_double;
1402                     fr.block[b].sub[0].dval = block[b];
1403 #endif
1404                 }
1405
1406                 /* check for disre block & fill it. */
1407                 if (ndisre > 0)
1408                 {
1409                     int db = fr.nblock;
1410                     fr.nblock += 1;
1411                     add_blocks_enxframe(&fr, fr.nblock);
1412
1413                     add_subblocks_enxblock(&(fr.block[db]), 2);
1414                     fr.block[db].id        = enxDISRE;
1415                     fr.block[db].sub[0].nr = ndisre;
1416                     fr.block[db].sub[1].nr = ndisre;
1417 #ifndef GMX_DOUBLE
1418                     fr.block[db].sub[0].type = xdr_datatype_float;
1419                     fr.block[db].sub[1].type = xdr_datatype_float;
1420                     fr.block[db].sub[0].fval = disre_rt;
1421                     fr.block[db].sub[1].fval = disre_rm3tav;
1422 #else
1423                     fr.block[db].sub[0].type = xdr_datatype_double;
1424                     fr.block[db].sub[1].type = xdr_datatype_double;
1425                     fr.block[db].sub[0].dval = disre_rt;
1426                     fr.block[db].sub[1].dval = disre_rm3tav;
1427 #endif
1428                 }
1429                 /* here we can put new-style blocks */
1430
1431                 /* Free energy perturbation blocks */
1432                 if (md->dhc)
1433                 {
1434                     mde_delta_h_coll_handle_block(md->dhc, &fr, fr.nblock);
1435                 }
1436
1437                 /* we can now free & reset the data in the blocks */
1438                 if (md->dhc)
1439                 {
1440                     mde_delta_h_coll_reset(md->dhc);
1441                 }
1442
1443                 /* do the actual I/O */
1444                 do_enx(fp_ene, &fr);
1445                 gmx_fio_check_file_position(enx_file_pointer(fp_ene));
1446                 if (fr.nre)
1447                 {
1448                     /* We have stored the sums, so reset the sum history */
1449                     reset_ebin_sums(md->ebin);
1450                 }
1451             }
1452             free_enxframe(&fr);
1453             break;
1454         case eprAVER:
1455             if (log)
1456             {
1457                 pprint(log, "A V E R A G E S", md);
1458             }
1459             break;
1460         case eprRMS:
1461             if (log)
1462             {
1463                 pprint(log, "R M S - F L U C T U A T I O N S", md);
1464             }
1465             break;
1466         default:
1467             gmx_fatal(FARGS, "Invalid print mode (%d)", mode);
1468     }
1469
1470     if (log)
1471     {
1472         for (i = 0; i < opts->ngtc; i++)
1473         {
1474             if (opts->annealing[i] != eannNO)
1475             {
1476                 fprintf(log, "Current ref_t for group %s: %8.1f\n",
1477                         *(groups->grpname[groups->grps[egcTC].nm_ind[i]]),
1478                         opts->ref_t[i]);
1479             }
1480         }
1481         if (mode == eprNORMAL && fcd->orires.nr > 0)
1482         {
1483             print_orires_log(log, &(fcd->orires));
1484         }
1485         fprintf(log, "   Energies (%s)\n", unit_energy);
1486         pr_ebin(log, md->ebin, md->ie, md->f_nre+md->nCrmsd, 5, mode, TRUE);
1487         fprintf(log, "\n");
1488
1489         if (!bCompact)
1490         {
1491             if (md->bDynBox)
1492             {
1493                 pr_ebin(log, md->ebin, md->ib, md->bTricl ? NTRICLBOXS : NBOXS, 5,
1494                         mode, TRUE);
1495                 fprintf(log, "\n");
1496             }
1497             if (md->bConstrVir)
1498             {
1499                 fprintf(log, "   Constraint Virial (%s)\n", unit_energy);
1500                 pr_ebin(log, md->ebin, md->isvir, 9, 3, mode, FALSE);
1501                 fprintf(log, "\n");
1502                 fprintf(log, "   Force Virial (%s)\n", unit_energy);
1503                 pr_ebin(log, md->ebin, md->ifvir, 9, 3, mode, FALSE);
1504                 fprintf(log, "\n");
1505             }
1506             if (md->bVir)
1507             {
1508                 fprintf(log, "   Total Virial (%s)\n", unit_energy);
1509                 pr_ebin(log, md->ebin, md->ivir, 9, 3, mode, FALSE);
1510                 fprintf(log, "\n");
1511             }
1512             if (md->bPress)
1513             {
1514                 fprintf(log, "   Pressure (%s)\n", unit_pres_bar);
1515                 pr_ebin(log, md->ebin, md->ipres, 9, 3, mode, FALSE);
1516                 fprintf(log, "\n");
1517             }
1518             if (md->bMu)
1519             {
1520                 fprintf(log, "   Total Dipole (%s)\n", unit_dipole_D);
1521                 pr_ebin(log, md->ebin, md->imu, 3, 3, mode, FALSE);
1522                 fprintf(log, "\n");
1523             }
1524
1525             if (md->nE > 1)
1526             {
1527                 if (md->print_grpnms == NULL)
1528                 {
1529                     snew(md->print_grpnms, md->nE);
1530                     n = 0;
1531                     for (i = 0; (i < md->nEg); i++)
1532                     {
1533                         ni = groups->grps[egcENER].nm_ind[i];
1534                         for (j = i; (j < md->nEg); j++)
1535                         {
1536                             nj = groups->grps[egcENER].nm_ind[j];
1537                             sprintf(buf, "%s-%s", *(groups->grpname[ni]),
1538                                     *(groups->grpname[nj]));
1539                             md->print_grpnms[n++] = strdup(buf);
1540                         }
1541                     }
1542                 }
1543                 sprintf(buf, "Epot (%s)", unit_energy);
1544                 fprintf(log, "%15s   ", buf);
1545                 for (i = 0; (i < egNR); i++)
1546                 {
1547                     if (md->bEInd[i])
1548                     {
1549                         fprintf(log, "%12s   ", egrp_nm[i]);
1550                     }
1551                 }
1552                 fprintf(log, "\n");
1553                 for (i = 0; (i < md->nE); i++)
1554                 {
1555                     fprintf(log, "%15s", md->print_grpnms[i]);
1556                     pr_ebin(log, md->ebin, md->igrp[i], md->nEc, md->nEc, mode,
1557                             FALSE);
1558                 }
1559                 fprintf(log, "\n");
1560             }
1561             if (md->nTC > 1)
1562             {
1563                 pr_ebin(log, md->ebin, md->itemp, md->nTC, 4, mode, TRUE);
1564                 fprintf(log, "\n");
1565             }
1566             if (md->nU > 1)
1567             {
1568                 fprintf(log, "%15s   %12s   %12s   %12s\n",
1569                         "Group", "Ux", "Uy", "Uz");
1570                 for (i = 0; (i < md->nU); i++)
1571                 {
1572                     ni = groups->grps[egcACC].nm_ind[i];
1573                     fprintf(log, "%15s", *groups->grpname[ni]);
1574                     pr_ebin(log, md->ebin, md->iu+3*i, 3, 3, mode, FALSE);
1575                 }
1576                 fprintf(log, "\n");
1577             }
1578         }
1579     }
1580
1581 }
1582
1583 void update_energyhistory(energyhistory_t * enerhist, t_mdebin * mdebin)
1584 {
1585     int i;
1586
1587     enerhist->nsteps     = mdebin->ebin->nsteps;
1588     enerhist->nsum       = mdebin->ebin->nsum;
1589     enerhist->nsteps_sim = mdebin->ebin->nsteps_sim;
1590     enerhist->nsum_sim   = mdebin->ebin->nsum_sim;
1591     enerhist->nener      = mdebin->ebin->nener;
1592
1593     if (mdebin->ebin->nsum > 0)
1594     {
1595         /* Check if we need to allocate first */
1596         if (enerhist->ener_ave == NULL)
1597         {
1598             snew(enerhist->ener_ave, enerhist->nener);
1599             snew(enerhist->ener_sum, enerhist->nener);
1600         }
1601
1602         for (i = 0; i < enerhist->nener; i++)
1603         {
1604             enerhist->ener_ave[i] = mdebin->ebin->e[i].eav;
1605             enerhist->ener_sum[i] = mdebin->ebin->e[i].esum;
1606         }
1607     }
1608
1609     if (mdebin->ebin->nsum_sim > 0)
1610     {
1611         /* Check if we need to allocate first */
1612         if (enerhist->ener_sum_sim == NULL)
1613         {
1614             snew(enerhist->ener_sum_sim, enerhist->nener);
1615         }
1616
1617         for (i = 0; i < enerhist->nener; i++)
1618         {
1619             enerhist->ener_sum_sim[i] = mdebin->ebin->e_sim[i].esum;
1620         }
1621     }
1622     if (mdebin->dhc)
1623     {
1624         mde_delta_h_coll_update_energyhistory(mdebin->dhc, enerhist);
1625     }
1626 }
1627
1628 void restore_energyhistory_from_state(t_mdebin        * mdebin,
1629                                       energyhistory_t * enerhist)
1630 {
1631     int i;
1632
1633     if ((enerhist->nsum > 0 || enerhist->nsum_sim > 0) &&
1634         mdebin->ebin->nener != enerhist->nener)
1635     {
1636         gmx_fatal(FARGS, "Mismatch between number of energies in run input (%d) and checkpoint file (%d).",
1637                   mdebin->ebin->nener, enerhist->nener);
1638     }
1639
1640     mdebin->ebin->nsteps     = enerhist->nsteps;
1641     mdebin->ebin->nsum       = enerhist->nsum;
1642     mdebin->ebin->nsteps_sim = enerhist->nsteps_sim;
1643     mdebin->ebin->nsum_sim   = enerhist->nsum_sim;
1644
1645     for (i = 0; i < mdebin->ebin->nener; i++)
1646     {
1647         mdebin->ebin->e[i].eav  =
1648             (enerhist->nsum > 0 ? enerhist->ener_ave[i] : 0);
1649         mdebin->ebin->e[i].esum =
1650             (enerhist->nsum > 0 ? enerhist->ener_sum[i] : 0);
1651         mdebin->ebin->e_sim[i].esum =
1652             (enerhist->nsum_sim > 0 ? enerhist->ener_sum_sim[i] : 0);
1653     }
1654     if (mdebin->dhc)
1655     {
1656         mde_delta_h_coll_restore_energyhistory(mdebin->dhc, enerhist);
1657     }
1658 }