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) 2013,2014,2015, 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 #include "gmxpre.h"
  38
  39 #include "gromacs/legacyheaders/mdebin.h"
  40
  41 #include <float.h>
  42 #include <stdlib.h>
  43 #include <string.h>
  44
  45 #include "gromacs/fileio/enxio.h"
  46 #include "gromacs/fileio/gmxfio.h"
  47 #include "gromacs/fileio/xvgr.h"
  48 #include "gromacs/legacyheaders/constr.h"
  49 #include "gromacs/legacyheaders/disre.h"
  50 #include "gromacs/legacyheaders/macros.h"
  51 #include "gromacs/legacyheaders/mdrun.h"
  52 #include "gromacs/legacyheaders/names.h"
  53 #include "gromacs/legacyheaders/network.h"
  54 #include "gromacs/legacyheaders/orires.h"
  55 #include "gromacs/legacyheaders/typedefs.h"
  56 #include "gromacs/math/units.h"
  57 #include "gromacs/math/vec.h"
  58 #include "gromacs/mdlib/mdebin_bar.h"
  59 #include "gromacs/pbcutil/pbc.h"
  60 #include "gromacs/pulling/pull.h"
  61 #include "gromacs/topology/mtop_util.h"
  62 #include "gromacs/utility/smalloc.h"
  63
  64 static const char *conrmsd_nm[] = { "Constr. rmsd", "Constr.2 rmsd" };
  65
  66 static const char *boxs_nm[] = { "Box-X", "Box-Y", "Box-Z" };
  67
  68 static const char *tricl_boxs_nm[] = {
  69     "Box-XX", "Box-YY", "Box-ZZ",
  70     "Box-YX", "Box-ZX", "Box-ZY"
  71 };
  72
  73 static const char *vol_nm[] = { "Volume" };
  74
  75 static const char *dens_nm[] = {"Density" };
  76
  77 static const char *pv_nm[] = {"pV" };
  78
  79 static const char *enthalpy_nm[] = {"Enthalpy" };
  80
  81 static const char *boxvel_nm[] = {
  82     "Box-Vel-XX", "Box-Vel-YY", "Box-Vel-ZZ",
  83     "Box-Vel-YX", "Box-Vel-ZX", "Box-Vel-ZY"
  84 };
  85
  86 #define NBOXS asize(boxs_nm)
  87 #define NTRICLBOXS asize(tricl_boxs_nm)
  88
  89 t_mdebin *init_mdebin(ener_file_t       fp_ene,
  90                       const gmx_mtop_t *mtop,
  91                       const t_inputrec *ir,
  92                       FILE             *fp_dhdl)
  93 {
  94     const char         *ener_nm[F_NRE];
  95     static const char  *vir_nm[] = {
  96         "Vir-XX", "Vir-XY", "Vir-XZ",
  97         "Vir-YX", "Vir-YY", "Vir-YZ",
  98         "Vir-ZX", "Vir-ZY", "Vir-ZZ"
  99     };
 100     static const char  *sv_nm[] = {
 101         "ShakeVir-XX", "ShakeVir-XY", "ShakeVir-XZ",
 102         "ShakeVir-YX", "ShakeVir-YY", "ShakeVir-YZ",
 103         "ShakeVir-ZX", "ShakeVir-ZY", "ShakeVir-ZZ"
 104     };
 105     static const char  *fv_nm[] = {
 106         "ForceVir-XX", "ForceVir-XY", "ForceVir-XZ",
 107         "ForceVir-YX", "ForceVir-YY", "ForceVir-YZ",
 108         "ForceVir-ZX", "ForceVir-ZY", "ForceVir-ZZ"
 109     };
 110     static const char  *pres_nm[] = {
 111         "Pres-XX", "Pres-XY", "Pres-XZ",
 112         "Pres-YX", "Pres-YY", "Pres-YZ",
 113         "Pres-ZX", "Pres-ZY", "Pres-ZZ"
 114     };
 115     static const char  *surft_nm[] = {
 116         "#Surf*SurfTen"
 117     };
 118     static const char  *mu_nm[] = {
 119         "Mu-X", "Mu-Y", "Mu-Z"
 120     };
 121     static const char  *vcos_nm[] = {
 122         "2CosZ*Vel-X"
 123     };
 124     static const char  *visc_nm[] = {
 125         "1/Viscosity"
 126     };
 127     static const char  *baro_nm[] = {
 128         "Barostat"
 129     };
 130
 131     char              **grpnms;
 132     const gmx_groups_t *groups;
 133     char              **gnm;
 134     char                buf[256];
 135     const char         *bufi;
 136     t_mdebin           *md;
 137     int                 i, j, ni, nj, n, nh, k, kk, ncon, nset;
 138     gmx_bool            bBHAM, bNoseHoover, b14;
 139
 140     snew(md, 1);
 141
 142     md->bVir   = TRUE;
 143     md->bPress = TRUE;
 144     md->bSurft = TRUE;
 145     md->bMu    = TRUE;
 146
 147     if (EI_DYNAMICS(ir->eI))
 148     {
 149         md->delta_t = ir->delta_t;
 150     }
 151     else
 152     {
 153         md->delta_t = 0;
 154     }
 155
 156     groups = &mtop->groups;
 157
 158     bBHAM = (mtop->ffparams.functype[0] == F_BHAM);
 159     b14   = (gmx_mtop_ftype_count(mtop, F_LJ14) > 0 ||
 160              gmx_mtop_ftype_count(mtop, F_LJC14_Q) > 0);
 161
 162     ncon           = gmx_mtop_ftype_count(mtop, F_CONSTR);
 163     nset           = gmx_mtop_ftype_count(mtop, F_SETTLE);
 164     md->bConstr    = (ncon > 0 || nset > 0);
 165     md->bConstrVir = FALSE;
 166     if (md->bConstr)
 167     {
 168         if (ncon > 0 && ir->eConstrAlg == econtLINCS)
 169         {
 170             if (ir->eI == eiSD2)
 171             {
 172                 md->nCrmsd = 2;
 173             }
 174             else
 175             {
 176                 md->nCrmsd = 1;
 177             }
 178         }
 179         md->bConstrVir = (getenv("GMX_CONSTRAINTVIR") != NULL);
 180     }
 181     else
 182     {
 183         md->nCrmsd = 0;
 184     }
 185
 186     /* Energy monitoring */
 187     for (i = 0; i < egNR; i++)
 188     {
 189         md->bEInd[i] = FALSE;
 190     }
 191
 192     for (i = 0; i < F_NRE; i++)
 193     {
 194         md->bEner[i] = FALSE;
 195         if (i == F_LJ)
 196         {
 197             md->bEner[i] = !bBHAM;
 198         }
 199         else if (i == F_BHAM)
 200         {
 201             md->bEner[i] = bBHAM;
 202         }
 203         else if (i == F_EQM)
 204         {
 205             md->bEner[i] = ir->bQMMM;
 206         }
 207         else if (i == F_COUL_LR)
 208         {
 209             md->bEner[i] = (ir->rcoulomb > ir->rlist);
 210         }
 211         else if (i == F_LJ_LR)
 212         {
 213             md->bEner[i] = (!bBHAM && ir->rvdw > ir->rlist);
 214         }
 215         else if (i == F_BHAM_LR)
 216         {
 217             md->bEner[i] = (bBHAM && ir->rvdw > ir->rlist);
 218         }
 219         else if (i == F_RF_EXCL)
 220         {
 221             md->bEner[i] = (EEL_RF(ir->coulombtype) && ir->coulombtype != eelRF_NEC && ir->cutoff_scheme == ecutsGROUP);
 222         }
 223         else if (i == F_COUL_RECIP)
 224         {
 225             md->bEner[i] = EEL_FULL(ir->coulombtype);
 226         }
 227         else if (i == F_LJ_RECIP)
 228         {
 229             md->bEner[i] = EVDW_PME(ir->vdwtype);
 230         }
 231         else if (i == F_LJ14)
 232         {
 233             md->bEner[i] = b14;
 234         }
 235         else if (i == F_COUL14)
 236         {
 237             md->bEner[i] = b14;
 238         }
 239         else if (i == F_LJC14_Q || i == F_LJC_PAIRS_NB)
 240         {
 241             md->bEner[i] = FALSE;
 242         }
 243         else if ((i == F_DVDL_COUL && ir->fepvals->separate_dvdl[efptCOUL]) ||
 244                  (i == F_DVDL_VDW  && ir->fepvals->separate_dvdl[efptVDW]) ||
 245                  (i == F_DVDL_BONDED && ir->fepvals->separate_dvdl[efptBONDED]) ||
 246                  (i == F_DVDL_RESTRAINT && ir->fepvals->separate_dvdl[efptRESTRAINT]) ||
 247                  (i == F_DKDL && ir->fepvals->separate_dvdl[efptMASS]) ||
 248                  (i == F_DVDL && ir->fepvals->separate_dvdl[efptFEP]))
 249         {
 250             md->bEner[i] = (ir->efep != efepNO);
 251         }
 252         else if ((interaction_function[i].flags & IF_VSITE) ||
 253                  (i == F_CONSTR) || (i == F_CONSTRNC) || (i == F_SETTLE))
 254         {
 255             md->bEner[i] = FALSE;
 256         }
 257         else if ((i == F_COUL_SR) || (i == F_EPOT) || (i == F_PRES)  || (i == F_EQM))
 258         {
 259             md->bEner[i] = TRUE;
 260         }
 261         else if ((i == F_GBPOL) && ir->implicit_solvent == eisGBSA)
 262         {
 263             md->bEner[i] = TRUE;
 264         }
 265         else if ((i == F_NPSOLVATION) && ir->implicit_solvent == eisGBSA && (ir->sa_algorithm != esaNO))
 266         {
 267             md->bEner[i] = TRUE;
 268         }
 269         else if ((i == F_GB12) || (i == F_GB13) || (i == F_GB14))
 270         {
 271             md->bEner[i] = FALSE;
 272         }
 273         else if ((i == F_ETOT) || (i == F_EKIN) || (i == F_TEMP))
 274         {
 275             md->bEner[i] = EI_DYNAMICS(ir->eI);
 276         }
 277         else if (i == F_DISPCORR || i == F_PDISPCORR)
 278         {
 279             md->bEner[i] = (ir->eDispCorr != edispcNO);
 280         }
 281         else if (i == F_DISRESVIOL)
 282         {
 283             md->bEner[i] = (gmx_mtop_ftype_count(mtop, F_DISRES) > 0);
 284         }
 285         else if (i == F_ORIRESDEV)
 286         {
 287             md->bEner[i] = (gmx_mtop_ftype_count(mtop, F_ORIRES) > 0);
 288         }
 289         else if (i == F_CONNBONDS)
 290         {
 291             md->bEner[i] = FALSE;
 292         }
 293         else if (i == F_COM_PULL)
 294         {
 295             md->bEner[i] = (ir->bPull && pull_have_potential(ir->pull_work));
 296         }
 297         else if (i == F_ECONSERVED)
 298         {
 299             md->bEner[i] = ((ir->etc == etcNOSEHOOVER || ir->etc == etcVRESCALE) &&
 300                             (ir->epc == epcNO || ir->epc == epcMTTK));
 301         }
 302         else
 303         {
 304             md->bEner[i] = (gmx_mtop_ftype_count(mtop, i) > 0);
 305         }
 306     }
 307
 308     /* for adress simulations, most energy terms are not meaningfull, and thus disabled*/
 309     if (ir->bAdress && !debug)
 310     {
 311         for (i = 0; i < F_NRE; i++)
 312         {
 313             md->bEner[i] = FALSE;
 314             if (i == F_EKIN)
 315             {
 316                 md->bEner[i] = TRUE;
 317             }
 318             if (i == F_TEMP)
 319             {
 320                 md->bEner[i] = TRUE;
 321             }
 322         }
 323         md->bVir   = FALSE;
 324         md->bPress = FALSE;
 325         md->bSurft = FALSE;
 326         md->bMu    = FALSE;
 327     }
 328
 329     md->f_nre = 0;
 330     for (i = 0; i < F_NRE; i++)
 331     {
 332         if (md->bEner[i])
 333         {
 334             ener_nm[md->f_nre] = interaction_function[i].longname;
 335             md->f_nre++;
 336         }
 337     }
 338
 339     md->epc            = ir->epc;
 340     md->bDiagPres      = !TRICLINIC(ir->ref_p);
 341     md->ref_p          = (ir->ref_p[XX][XX]+ir->ref_p[YY][YY]+ir->ref_p[ZZ][ZZ])/DIM;
 342     md->bTricl         = TRICLINIC(ir->compress) || TRICLINIC(ir->deform);
 343     md->bDynBox        = DYNAMIC_BOX(*ir);
 344     md->etc            = ir->etc;
 345     md->bNHC_trotter   = IR_NVT_TROTTER(ir);
 346     md->bPrintNHChains = ir->bPrintNHChains;
 347     md->bMTTK          = (IR_NPT_TROTTER(ir) || IR_NPH_TROTTER(ir));
 348     md->bMu            = NEED_MUTOT(*ir);
 349
 350     md->ebin  = mk_ebin();
 351     /* Pass NULL for unit to let get_ebin_space determine the units
 352      * for interaction_function[i].longname
 353      */
 354     md->ie    = get_ebin_space(md->ebin, md->f_nre, ener_nm, NULL);
 355     if (md->nCrmsd)
 356     {
 357         /* This should be called directly after the call for md->ie,
 358          * such that md->iconrmsd follows directly in the list.
 359          */
 360         md->iconrmsd = get_ebin_space(md->ebin, md->nCrmsd, conrmsd_nm, "");
 361     }
 362     if (md->bDynBox)
 363     {
 364         md->ib    = get_ebin_space(md->ebin,
 365                                    md->bTricl ? NTRICLBOXS : NBOXS,
 366                                    md->bTricl ? tricl_boxs_nm : boxs_nm,
 367                                    unit_length);
 368         md->ivol  = get_ebin_space(md->ebin, 1, vol_nm,  unit_volume);
 369         md->idens = get_ebin_space(md->ebin, 1, dens_nm, unit_density_SI);
 370         if (md->bDiagPres)
 371         {
 372             md->ipv       = get_ebin_space(md->ebin, 1, pv_nm,   unit_energy);
 373             md->ienthalpy = get_ebin_space(md->ebin, 1, enthalpy_nm,   unit_energy);
 374         }
 375     }
 376     if (md->bConstrVir)
 377     {
 378         md->isvir = get_ebin_space(md->ebin, asize(sv_nm), sv_nm, unit_energy);
 379         md->ifvir = get_ebin_space(md->ebin, asize(fv_nm), fv_nm, unit_energy);
 380     }
 381     if (md->bVir)
 382     {
 383         md->ivir   = get_ebin_space(md->ebin, asize(vir_nm), vir_nm, unit_energy);
 384     }
 385     if (md->bPress)
 386     {
 387         md->ipres  = get_ebin_space(md->ebin, asize(pres_nm), pres_nm, unit_pres_bar);
 388     }
 389     if (md->bSurft)
 390     {
 391         md->isurft = get_ebin_space(md->ebin, asize(surft_nm), surft_nm,
 392                                     unit_surft_bar);
 393     }
 394     if (md->epc == epcPARRINELLORAHMAN || md->epc == epcMTTK)
 395     {
 396         md->ipc = get_ebin_space(md->ebin, md->bTricl ? 6 : 3,
 397                                  boxvel_nm, unit_vel);
 398     }
 399     if (md->bMu)
 400     {
 401         md->imu    = get_ebin_space(md->ebin, asize(mu_nm), mu_nm, unit_dipole_D);
 402     }
 403     if (ir->cos_accel != 0)
 404     {
 405         md->ivcos = get_ebin_space(md->ebin, asize(vcos_nm), vcos_nm, unit_vel);
 406         md->ivisc = get_ebin_space(md->ebin, asize(visc_nm), visc_nm,
 407                                    unit_invvisc_SI);
 408     }
 409
 410     /* Energy monitoring */
 411     for (i = 0; i < egNR; i++)
 412     {
 413         md->bEInd[i] = FALSE;
 414     }
 415     md->bEInd[egCOULSR] = TRUE;
 416     md->bEInd[egLJSR  ] = TRUE;
 417
 418     if (ir->rcoulomb > ir->rlist)
 419     {
 420         md->bEInd[egCOULLR] = TRUE;
 421     }
 422     if (!bBHAM)
 423     {
 424         if (ir->rvdw > ir->rlist)
 425         {
 426             md->bEInd[egLJLR]   = TRUE;
 427         }
 428     }
 429     else
 430     {
 431         md->bEInd[egLJSR]   = FALSE;
 432         md->bEInd[egBHAMSR] = TRUE;
 433         if (ir->rvdw > ir->rlist)
 434         {
 435             md->bEInd[egBHAMLR]   = TRUE;
 436         }
 437     }
 438     if (b14)
 439     {
 440         md->bEInd[egLJ14]   = TRUE;
 441         md->bEInd[egCOUL14] = TRUE;
 442     }
 443     md->nEc = 0;
 444     for (i = 0; (i < egNR); i++)
 445     {
 446         if (md->bEInd[i])
 447         {
 448             md->nEc++;
 449         }
 450     }
 451
 452     n = groups->grps[egcENER].nr;
 453     /* for adress simulations, most energy terms are not meaningfull, and thus disabled*/
 454     if (!ir->bAdress)
 455     {
 456         /*standard simulation*/
 457         md->nEg = n;
 458         md->nE  = (n*(n+1))/2;
 459     }
 460     else if (!debug)
 461     {
 462         /*AdResS simulation*/
 463         md->nU    = 0;
 464         md->nEg   = 0;
 465         md->nE    = 0;
 466         md->nEc   = 0;
 467         md->isvir = FALSE;
 468     }
 469     snew(md->igrp, md->nE);
 470     if (md->nE > 1)
 471     {
 472         n = 0;
 473         snew(gnm, md->nEc);
 474         for (k = 0; (k < md->nEc); k++)
 475         {
 476             snew(gnm[k], STRLEN);
 477         }
 478         for (i = 0; (i < groups->grps[egcENER].nr); i++)
 479         {
 480             ni = groups->grps[egcENER].nm_ind[i];
 481             for (j = i; (j < groups->grps[egcENER].nr); j++)
 482             {
 483                 nj = groups->grps[egcENER].nm_ind[j];
 484                 for (k = kk = 0; (k < egNR); k++)
 485                 {
 486                     if (md->bEInd[k])
 487                     {
 488                         sprintf(gnm[kk], "%s:%s-%s", egrp_nm[k],
 489                                 *(groups->grpname[ni]), *(groups->grpname[nj]));
 490                         kk++;
 491                     }
 492                 }
 493                 md->igrp[n] = get_ebin_space(md->ebin, md->nEc,
 494                                              (const char **)gnm, unit_energy);
 495                 n++;
 496             }
 497         }
 498         for (k = 0; (k < md->nEc); k++)
 499         {
 500             sfree(gnm[k]);
 501         }
 502         sfree(gnm);
 503
 504         if (n != md->nE)
 505         {
 506             gmx_incons("Number of energy terms wrong");
 507         }
 508     }
 509
 510     md->nTC  = groups->grps[egcTC].nr;
 511     md->nNHC = ir->opts.nhchainlength; /* shorthand for number of NH chains */
 512     if (md->bMTTK)
 513     {
 514         md->nTCP = 1;  /* assume only one possible coupling system for barostat
 515                           for now */
 516     }
 517     else
 518     {
 519         md->nTCP = 0;
 520     }
 521     if (md->etc == etcNOSEHOOVER)
 522     {
 523         if (md->bNHC_trotter)
 524         {
 525             md->mde_n = 2*md->nNHC*md->nTC;
 526         }
 527         else
 528         {
 529             md->mde_n = 2*md->nTC;
 530         }
 531         if (md->epc == epcMTTK)
 532         {
 533             md->mdeb_n = 2*md->nNHC*md->nTCP;
 534         }
 535     }
 536     else
 537     {
 538         md->mde_n  = md->nTC;
 539         md->mdeb_n = 0;
 540     }
 541
 542     snew(md->tmp_r, md->mde_n);
 543     snew(md->tmp_v, md->mde_n);
 544     snew(md->grpnms, md->mde_n);
 545     grpnms = md->grpnms;
 546
 547     for (i = 0; (i < md->nTC); i++)
 548     {
 549         ni = groups->grps[egcTC].nm_ind[i];
 550         sprintf(buf, "T-%s", *(groups->grpname[ni]));
 551         grpnms[i] = gmx_strdup(buf);
 552     }
 553     md->itemp = get_ebin_space(md->ebin, md->nTC, (const char **)grpnms,
 554                                unit_temp_K);
 555
 556     if (md->etc == etcNOSEHOOVER)
 557     {
 558         if (md->bPrintNHChains)
 559         {
 560             if (md->bNHC_trotter)
 561             {
 562                 for (i = 0; (i < md->nTC); i++)
 563                 {
 564                     ni   = groups->grps[egcTC].nm_ind[i];
 565                     bufi = *(groups->grpname[ni]);
 566                     for (j = 0; (j < md->nNHC); j++)
 567                     {
 568                         sprintf(buf, "Xi-%d-%s", j, bufi);
 569                         grpnms[2*(i*md->nNHC+j)] = gmx_strdup(buf);
 570                         sprintf(buf, "vXi-%d-%s", j, bufi);
 571                         grpnms[2*(i*md->nNHC+j)+1] = gmx_strdup(buf);
 572                     }
 573                 }
 574                 md->itc = get_ebin_space(md->ebin, md->mde_n,
 575                                          (const char **)grpnms, unit_invtime);
 576                 if (md->bMTTK)
 577                 {
 578                     for (i = 0; (i < md->nTCP); i++)
 579                     {
 580                         bufi = baro_nm[0];  /* All barostat DOF's together for now. */
 581                         for (j = 0; (j < md->nNHC); j++)
 582                         {
 583                             sprintf(buf, "Xi-%d-%s", j, bufi);
 584                             grpnms[2*(i*md->nNHC+j)] = gmx_strdup(buf);
 585                             sprintf(buf, "vXi-%d-%s", j, bufi);
 586                             grpnms[2*(i*md->nNHC+j)+1] = gmx_strdup(buf);
 587                         }
 588                     }
 589                     md->itcb = get_ebin_space(md->ebin, md->mdeb_n,
 590                                               (const char **)grpnms, unit_invtime);
 591                 }
 592             }
 593             else
 594             {
 595                 for (i = 0; (i < md->nTC); i++)
 596                 {
 597                     ni   = groups->grps[egcTC].nm_ind[i];
 598                     bufi = *(groups->grpname[ni]);
 599                     sprintf(buf, "Xi-%s", bufi);
 600                     grpnms[2*i] = gmx_strdup(buf);
 601                     sprintf(buf, "vXi-%s", bufi);
 602                     grpnms[2*i+1] = gmx_strdup(buf);
 603                 }
 604                 md->itc = get_ebin_space(md->ebin, md->mde_n,
 605                                          (const char **)grpnms, unit_invtime);
 606             }
 607         }
 608     }
 609     else if (md->etc == etcBERENDSEN || md->etc == etcYES ||
 610              md->etc == etcVRESCALE)
 611     {
 612         for (i = 0; (i < md->nTC); i++)
 613         {
 614             ni = groups->grps[egcTC].nm_ind[i];
 615             sprintf(buf, "Lamb-%s", *(groups->grpname[ni]));
 616             grpnms[i] = gmx_strdup(buf);
 617         }
 618         md->itc = get_ebin_space(md->ebin, md->mde_n, (const char **)grpnms, "");
 619     }
 620
 621     sfree(grpnms);
 622
 623
 624     md->nU = groups->grps[egcACC].nr;
 625     if (md->nU > 1)
 626     {
 627         snew(grpnms, 3*md->nU);
 628         for (i = 0; (i < md->nU); i++)
 629         {
 630             ni = groups->grps[egcACC].nm_ind[i];
 631             sprintf(buf, "Ux-%s", *(groups->grpname[ni]));
 632             grpnms[3*i+XX] = gmx_strdup(buf);
 633             sprintf(buf, "Uy-%s", *(groups->grpname[ni]));
 634             grpnms[3*i+YY] = gmx_strdup(buf);
 635             sprintf(buf, "Uz-%s", *(groups->grpname[ni]));
 636             grpnms[3*i+ZZ] = gmx_strdup(buf);
 637         }
 638         md->iu = get_ebin_space(md->ebin, 3*md->nU, (const char **)grpnms, unit_vel);
 639         sfree(grpnms);
 640     }
 641
 642     if (fp_ene)
 643     {
 644         do_enxnms(fp_ene, &md->ebin->nener, &md->ebin->enm);
 645     }
 646
 647     md->print_grpnms = NULL;
 648
 649     /* check whether we're going to write dh histograms */
 650     md->dhc = NULL;
 651     if (ir->fepvals->separate_dhdl_file == esepdhdlfileNO)
 652     {
 653         /* Currently dh histograms are only written with dynamics */
 654         if (EI_DYNAMICS(ir->eI))
 655         {
 656             snew(md->dhc, 1);
 657
 658             mde_delta_h_coll_init(md->dhc, ir);
 659         }
 660         md->fp_dhdl = NULL;
 661         snew(md->dE, ir->fepvals->n_lambda);
 662     }
 663     else
 664     {
 665         md->fp_dhdl = fp_dhdl;
 666         snew(md->dE, ir->fepvals->n_lambda);
 667     }
 668     if (ir->bSimTemp)
 669     {
 670         int i;
 671         snew(md->temperatures, ir->fepvals->n_lambda);
 672         for (i = 0; i < ir->fepvals->n_lambda; i++)
 673         {
 674             md->temperatures[i] = ir->simtempvals->temperatures[i];
 675         }
 676     }
 677     return md;
 678 }
 679
 680 /* print a lambda vector to a string
 681    fep = the inputrec's FEP input data
 682    i = the index of the lambda vector
 683    get_native_lambda = whether to print the native lambda
 684    get_names = whether to print the names rather than the values
 685    str = the pre-allocated string buffer to print to. */
 686 static void print_lambda_vector(t_lambda *fep, int i,
 687                                 gmx_bool get_native_lambda, gmx_bool get_names,
 688                                 char *str)
 689 {
 690     size_t nps = 0, np;
 691     int    j, k = 0;
 692     int    Nsep = 0;
 693
 694     for (j = 0; j < efptNR; j++)
 695     {
 696         if (fep->separate_dvdl[j])
 697         {
 698             Nsep++;
 699         }
 700     }
 701     str[0] = 0; /* reset the string */
 702     if (Nsep > 1)
 703     {
 704         str += sprintf(str, "("); /* set the opening parenthesis*/
 705     }
 706     for (j = 0; j < efptNR; j++)
 707     {
 708         if (fep->separate_dvdl[j])
 709         {
 710             double lam;
 711             if (!get_names)
 712             {
 713                 if (get_native_lambda && fep->init_lambda >= 0)
 714                 {
 715                     str += sprintf(str, "%.4f", fep->init_lambda);
 716                 }
 717                 else
 718                 {
 719                     str += sprintf(str, "%.4f", fep->all_lambda[j][i]);
 720                 }
 721             }
 722             else
 723             {
 724                 str += sprintf(str, "%s", efpt_singular_names[j]);
 725             }
 726             /* print comma for the next item */
 727             if (k < Nsep-1)
 728             {
 729                 str += sprintf(str, ", ");
 730             }
 731             k++;
 732         }
 733     }
 734     if (Nsep > 1)
 735     {
 736         /* and add the closing parenthesis */
 737         sprintf(str, ")");
 738     }
 739 }
 740
 741
 742 extern FILE *open_dhdl(const char *filename, const t_inputrec *ir,
 743                        const output_env_t oenv)
 744 {
 745     FILE       *fp;
 746     const char *dhdl = "dH/d\\lambda", *deltag = "\\DeltaH", *lambda = "\\lambda",
 747     *lambdastate     = "\\lambda state", *remain = "remaining";
 748     char        title[STRLEN], label_x[STRLEN], label_y[STRLEN];
 749     int         i, np, nps, nsets, nsets_de, nsetsbegin;
 750     int         n_lambda_terms = 0;
 751     t_lambda   *fep            = ir->fepvals; /* for simplicity */
 752     t_expanded *expand         = ir->expandedvals;
 753     char      **setname;
 754     char        buf[STRLEN], lambda_vec_str[STRLEN], lambda_name_str[STRLEN];
 755     int         bufplace = 0;
 756
 757     int         nsets_dhdl = 0;
 758     int         s          = 0;
 759     int         nsetsextend;
 760     gmx_bool    write_pV = FALSE;
 761
 762     /* count the number of different lambda terms */
 763     for (i = 0; i < efptNR; i++)
 764     {
 765         if (fep->separate_dvdl[i])
 766         {
 767             n_lambda_terms++;
 768         }
 769     }
 770
 771     if (fep->n_lambda == 0)
 772     {
 773         sprintf(title, "%s", dhdl);
 774         sprintf(label_x, "Time (ps)");
 775         sprintf(label_y, "%s (%s %s)",
 776                 dhdl, unit_energy, "[\\lambda]\\S-1\\N");
 777     }
 778     else
 779     {
 780         sprintf(title, "%s and %s", dhdl, deltag);
 781         sprintf(label_x, "Time (ps)");
 782         sprintf(label_y, "%s and %s (%s %s)",
 783                 dhdl, deltag, unit_energy, "[\\8l\\4]\\S-1\\N");
 784     }
 785     fp = gmx_fio_fopen(filename, "w+");
 786     xvgr_header(fp, title, label_x, label_y, exvggtXNY, oenv);
 787
 788     if (!(ir->bSimTemp))
 789     {
 790         bufplace = sprintf(buf, "T = %g (K) ",
 791                            ir->opts.ref_t[0]);
 792     }
 793     if ((ir->efep != efepSLOWGROWTH) && (ir->efep != efepEXPANDED))
 794     {
 795         if ( (fep->init_lambda >= 0)  && (n_lambda_terms == 1 ))
 796         {
 797             /* compatibility output */
 798             sprintf(&(buf[bufplace]), "%s = %.4f", lambda, fep->init_lambda);
 799         }
 800         else
 801         {
 802             print_lambda_vector(fep, fep->init_fep_state, TRUE, FALSE,
 803                                 lambda_vec_str);
 804             print_lambda_vector(fep, fep->init_fep_state, TRUE, TRUE,
 805                                 lambda_name_str);
 806             sprintf(&(buf[bufplace]), "%s %d: %s = %s",
 807                     lambdastate, fep->init_fep_state,
 808                     lambda_name_str, lambda_vec_str);
 809         }
 810     }
 811     xvgr_subtitle(fp, buf, oenv);
 812
 813
 814     nsets_dhdl = 0;
 815     if (fep->dhdl_derivatives == edhdlderivativesYES)
 816     {
 817         nsets_dhdl = n_lambda_terms;
 818     }
 819     /* count the number of delta_g states */
 820     nsets_de = fep->lambda_stop_n - fep->lambda_start_n;
 821
 822     nsets = nsets_dhdl + nsets_de; /* dhdl + fep differences */
 823
 824     if (fep->n_lambda > 0 && (expand->elmcmove > elmcmoveNO))
 825     {
 826         nsets += 1;   /*add fep state for expanded ensemble */
 827     }
 828
 829     if (fep->edHdLPrintEnergy != edHdLPrintEnergyNO)
 830     {
 831         nsets += 1;  /* add energy to the dhdl as well */
 832     }
 833
 834     nsetsextend = nsets;
 835     if ((ir->epc != epcNO) && (fep->n_lambda > 0) && (fep->init_lambda < 0))
 836     {
 837         nsetsextend += 1; /* for PV term, other terms possible if required for
 838                              the reduced potential (only needed with foreign
 839                              lambda, and only output when init_lambda is not
 840                              set in order to maintain compatibility of the
 841                              dhdl.xvg file) */
 842         write_pV     = TRUE;
 843     }
 844     snew(setname, nsetsextend);
 845
 846     if (expand->elmcmove > elmcmoveNO)
 847     {
 848         /* state for the fep_vals, if we have alchemical sampling */
 849         sprintf(buf, "%s", "Thermodynamic state");
 850         setname[s] = gmx_strdup(buf);
 851         s         += 1;
 852     }
 853
 854     if (fep->edHdLPrintEnergy != edHdLPrintEnergyNO)
 855     {
 856         switch (fep->edHdLPrintEnergy)
 857         {
 858             case edHdLPrintEnergyPOTENTIAL:
 859                 sprintf(buf, "%s (%s)", "Potential Energy", unit_energy);
 860                 break;
 861             case edHdLPrintEnergyTOTAL:
 862             case edHdLPrintEnergyYES:
 863             default:
 864                 sprintf(buf, "%s (%s)", "Total Energy", unit_energy);
 865         }
 866         setname[s] = gmx_strdup(buf);
 867         s         += 1;
 868     }
 869
 870     if (fep->dhdl_derivatives == edhdlderivativesYES)
 871     {
 872         for (i = 0; i < efptNR; i++)
 873         {
 874             if (fep->separate_dvdl[i])
 875             {
 876
 877                 if ( (fep->init_lambda >= 0)  && (n_lambda_terms == 1 ))
 878                 {
 879                     /* compatibility output */
 880                     sprintf(buf, "%s %s %.4f", dhdl, lambda, fep->init_lambda);
 881                 }
 882                 else
 883                 {
 884                     double lam = fep->init_lambda;
 885                     if (fep->init_lambda < 0)
 886                     {
 887                         lam = fep->all_lambda[i][fep->init_fep_state];
 888                     }
 889                     sprintf(buf, "%s %s = %.4f", dhdl, efpt_singular_names[i],
 890                             lam);
 891                 }
 892                 setname[s] = gmx_strdup(buf);
 893                 s         += 1;
 894             }
 895         }
 896     }
 897
 898     if (fep->n_lambda > 0)
 899     {
 900         /* g_bar has to determine the lambda values used in this simulation
 901          * from this xvg legend.
 902          */
 903
 904         if (expand->elmcmove > elmcmoveNO)
 905         {
 906             nsetsbegin = 1;  /* for including the expanded ensemble */
 907         }
 908         else
 909         {
 910             nsetsbegin = 0;
 911         }
 912
 913         if (fep->edHdLPrintEnergy != edHdLPrintEnergyNO)
 914         {
 915             nsetsbegin += 1;
 916         }
 917         nsetsbegin += nsets_dhdl;
 918
 919         for (i = fep->lambda_start_n; i < fep->lambda_stop_n; i++)
 920         {
 921             print_lambda_vector(fep, i, FALSE, FALSE, lambda_vec_str);
 922             if ( (fep->init_lambda >= 0)  && (n_lambda_terms == 1 ))
 923             {
 924                 /* for compatible dhdl.xvg files */
 925                 nps = sprintf(buf, "%s %s %s", deltag, lambda, lambda_vec_str);
 926             }
 927             else
 928             {
 929                 nps = sprintf(buf, "%s %s to %s", deltag, lambda, lambda_vec_str);
 930             }
 931
 932             if (ir->bSimTemp)
 933             {
 934                 /* print the temperature for this state if doing simulated annealing */
 935                 sprintf(&buf[nps], "T = %g (%s)",
 936                         ir->simtempvals->temperatures[s-(nsetsbegin)],
 937                         unit_temp_K);
 938             }
 939             setname[s] = gmx_strdup(buf);
 940             s++;
 941         }
 942         if (write_pV)
 943         {
 944             np                     = sprintf(buf, "pV (%s)", unit_energy);
 945             setname[nsetsextend-1] = gmx_strdup(buf);  /* the first entry after
 946                                                           nsets */
 947         }
 948
 949         xvgr_legend(fp, nsetsextend, (const char **)setname, oenv);
 950
 951         for (s = 0; s < nsetsextend; s++)
 952         {
 953             sfree(setname[s]);
 954         }
 955         sfree(setname);
 956     }
 957
 958     return fp;
 959 }
 960
 961 static void copy_energy(t_mdebin *md, real e[], real ecpy[])
 962 {
 963     int i, j;
 964
 965     for (i = j = 0; (i < F_NRE); i++)
 966     {
 967         if (md->bEner[i])
 968         {
 969             ecpy[j++] = e[i];
 970         }
 971     }
 972     if (j != md->f_nre)
 973     {
 974         gmx_incons("Number of energy terms wrong");
 975     }
 976 }
 977
 978 void upd_mdebin(t_mdebin       *md,
 979                 gmx_bool        bDoDHDL,
 980                 gmx_bool        bSum,
 981                 double          time,
 982                 real            tmass,
 983                 gmx_enerdata_t *enerd,
 984                 t_state        *state,
 985                 t_lambda       *fep,
 986                 t_expanded     *expand,
 987                 matrix          box,
 988                 tensor          svir,
 989                 tensor          fvir,
 990                 tensor          vir,
 991                 tensor          pres,
 992                 gmx_ekindata_t *ekind,
 993                 rvec            mu_tot,
 994                 gmx_constr_t    constr)
 995 {
 996     int    i, j, k, kk, m, n, gid;
 997     real   crmsd[2], tmp6[6];
 998     real   bs[NTRICLBOXS], vol, dens, pv, enthalpy;
 999     real   eee[egNR];
1000     real   ecopy[F_NRE];
1001     double store_dhdl[efptNR];
1002     real   store_energy = 0;
1003     real   tmp;
1004
1005     /* Do NOT use the box in the state variable, but the separate box provided
1006      * as an argument. This is because we sometimes need to write the box from
1007      * the last timestep to match the trajectory frames.
1008      */
1009     copy_energy(md, enerd->term, ecopy);
1010     add_ebin(md->ebin, md->ie, md->f_nre, ecopy, bSum);
1011     if (md->nCrmsd)
1012     {
1013         crmsd[0] = constr_rmsd(constr, FALSE);
1014         if (md->nCrmsd > 1)
1015         {
1016             crmsd[1] = constr_rmsd(constr, TRUE);
1017         }
1018         add_ebin(md->ebin, md->iconrmsd, md->nCrmsd, crmsd, FALSE);
1019     }
1020     if (md->bDynBox)
1021     {
1022         int nboxs;
1023         if (md->bTricl)
1024         {
1025             bs[0] = box[XX][XX];
1026             bs[1] = box[YY][YY];
1027             bs[2] = box[ZZ][ZZ];
1028             bs[3] = box[YY][XX];
1029             bs[4] = box[ZZ][XX];
1030             bs[5] = box[ZZ][YY];
1031             nboxs = NTRICLBOXS;
1032         }
1033         else
1034         {
1035             bs[0] = box[XX][XX];
1036             bs[1] = box[YY][YY];
1037             bs[2] = box[ZZ][ZZ];
1038             nboxs = NBOXS;
1039         }
1040         vol  = box[XX][XX]*box[YY][YY]*box[ZZ][ZZ];
1041         dens = (tmass*AMU)/(vol*NANO*NANO*NANO);
1042         add_ebin(md->ebin, md->ib, nboxs, bs, bSum);
1043         add_ebin(md->ebin, md->ivol, 1, &vol, bSum);
1044         add_ebin(md->ebin, md->idens, 1, &dens, bSum);
1045
1046         if (md->bDiagPres)
1047         {
1048             /* This is pV (in kJ/mol).  The pressure is the reference pressure,
1049                not the instantaneous pressure */
1050             pv = vol*md->ref_p/PRESFAC;
1051
1052             add_ebin(md->ebin, md->ipv, 1, &pv, bSum);
1053             enthalpy = pv + enerd->term[F_ETOT];
1054             add_ebin(md->ebin, md->ienthalpy, 1, &enthalpy, bSum);
1055         }
1056     }
1057     if (md->bConstrVir)
1058     {
1059         add_ebin(md->ebin, md->isvir, 9, svir[0], bSum);
1060         add_ebin(md->ebin, md->ifvir, 9, fvir[0], bSum);
1061     }
1062     if (md->bVir)
1063     {
1064         add_ebin(md->ebin, md->ivir, 9, vir[0], bSum);
1065     }
1066     if (md->bPress)
1067     {
1068         add_ebin(md->ebin, md->ipres, 9, pres[0], bSum);
1069     }
1070     if (md->bSurft)
1071     {
1072         tmp = (pres[ZZ][ZZ]-(pres[XX][XX]+pres[YY][YY])*0.5)*box[ZZ][ZZ];
1073         add_ebin(md->ebin, md->isurft, 1, &tmp, bSum);
1074     }
1075     if (md->epc == epcPARRINELLORAHMAN || md->epc == epcMTTK)
1076     {
1077         tmp6[0] = state->boxv[XX][XX];
1078         tmp6[1] = state->boxv[YY][YY];
1079         tmp6[2] = state->boxv[ZZ][ZZ];
1080         tmp6[3] = state->boxv[YY][XX];
1081         tmp6[4] = state->boxv[ZZ][XX];
1082         tmp6[5] = state->boxv[ZZ][YY];
1083         add_ebin(md->ebin, md->ipc, md->bTricl ? 6 : 3, tmp6, bSum);
1084     }
1085     if (md->bMu)
1086     {
1087         add_ebin(md->ebin, md->imu, 3, mu_tot, bSum);
1088     }
1089     if (ekind && ekind->cosacc.cos_accel != 0)
1090     {
1091         vol  = box[XX][XX]*box[YY][YY]*box[ZZ][ZZ];
1092         dens = (tmass*AMU)/(vol*NANO*NANO*NANO);
1093         add_ebin(md->ebin, md->ivcos, 1, &(ekind->cosacc.vcos), bSum);
1094         /* 1/viscosity, unit 1/(kg m^-1 s^-1) */
1095         tmp = 1/(ekind->cosacc.cos_accel/(ekind->cosacc.vcos*PICO)
1096                  *dens*sqr(box[ZZ][ZZ]*NANO/(2*M_PI)));
1097         add_ebin(md->ebin, md->ivisc, 1, &tmp, bSum);
1098     }
1099     if (md->nE > 1)
1100     {
1101         n = 0;
1102         for (i = 0; (i < md->nEg); i++)
1103         {
1104             for (j = i; (j < md->nEg); j++)
1105             {
1106                 gid = GID(i, j, md->nEg);
1107                 for (k = kk = 0; (k < egNR); k++)
1108                 {
1109                     if (md->bEInd[k])
1110                     {
1111                         eee[kk++] = enerd->grpp.ener[k][gid];
1112                     }
1113                 }
1114                 add_ebin(md->ebin, md->igrp[n], md->nEc, eee, bSum);
1115                 n++;
1116             }
1117         }
1118     }
1119
1120     if (ekind)
1121     {
1122         for (i = 0; (i < md->nTC); i++)
1123         {
1124             md->tmp_r[i] = ekind->tcstat[i].T;
1125         }
1126         add_ebin(md->ebin, md->itemp, md->nTC, md->tmp_r, bSum);
1127
1128         if (md->etc == etcNOSEHOOVER)
1129         {
1130             /* whether to print Nose-Hoover chains: */
1131             if (md->bPrintNHChains)
1132             {
1133                 if (md->bNHC_trotter)
1134                 {
1135                     for (i = 0; (i < md->nTC); i++)
1136                     {
1137                         for (j = 0; j < md->nNHC; j++)
1138                         {
1139                             k                = i*md->nNHC+j;
1140                             md->tmp_r[2*k]   = state->nosehoover_xi[k];
1141                             md->tmp_r[2*k+1] = state->nosehoover_vxi[k];
1142                         }
1143                     }
1144                     add_ebin(md->ebin, md->itc, md->mde_n, md->tmp_r, bSum);
1145
1146                     if (md->bMTTK)
1147                     {
1148                         for (i = 0; (i < md->nTCP); i++)
1149                         {
1150                             for (j = 0; j < md->nNHC; j++)
1151                             {
1152                                 k                = i*md->nNHC+j;
1153                                 md->tmp_r[2*k]   = state->nhpres_xi[k];
1154                                 md->tmp_r[2*k+1] = state->nhpres_vxi[k];
1155                             }
1156                         }
1157                         add_ebin(md->ebin, md->itcb, md->mdeb_n, md->tmp_r, bSum);
1158                     }
1159                 }
1160                 else
1161                 {
1162                     for (i = 0; (i < md->nTC); i++)
1163                     {
1164                         md->tmp_r[2*i]   = state->nosehoover_xi[i];
1165                         md->tmp_r[2*i+1] = state->nosehoover_vxi[i];
1166                     }
1167                     add_ebin(md->ebin, md->itc, md->mde_n, md->tmp_r, bSum);
1168                 }
1169             }
1170         }
1171         else if (md->etc == etcBERENDSEN || md->etc == etcYES ||
1172                  md->etc == etcVRESCALE)
1173         {
1174             for (i = 0; (i < md->nTC); i++)
1175             {
1176                 md->tmp_r[i] = ekind->tcstat[i].lambda;
1177             }
1178             add_ebin(md->ebin, md->itc, md->nTC, md->tmp_r, bSum);
1179         }
1180     }
1181
1182     if (ekind && md->nU > 1)
1183     {
1184         for (i = 0; (i < md->nU); i++)
1185         {
1186             copy_rvec(ekind->grpstat[i].u, md->tmp_v[i]);
1187         }
1188         add_ebin(md->ebin, md->iu, 3*md->nU, md->tmp_v[0], bSum);
1189     }
1190
1191     ebin_increase_count(md->ebin, bSum);
1192
1193     /* BAR + thermodynamic integration values */
1194     if ((md->fp_dhdl || md->dhc) && bDoDHDL)
1195     {
1196         for (i = 0; i < enerd->n_lambda-1; i++)
1197         {
1198             /* zero for simulated tempering */
1199             md->dE[i] = enerd->enerpart_lambda[i+1]-enerd->enerpart_lambda[0];
1200             if (md->temperatures != NULL)
1201             {
1202                 /* MRS: is this right, given the way we have defined the exchange probabilities? */
1203                 /* is this even useful to have at all? */
1204                 md->dE[i] += (md->temperatures[i]/
1205                               md->temperatures[state->fep_state]-1.0)*
1206                     enerd->term[F_EKIN];
1207             }
1208         }
1209
1210         if (md->fp_dhdl)
1211         {
1212             fprintf(md->fp_dhdl, "%.4f", time);
1213             /* the current free energy state */
1214
1215             /* print the current state if we are doing expanded ensemble */
1216             if (expand->elmcmove > elmcmoveNO)
1217             {
1218                 fprintf(md->fp_dhdl, " %4d", state->fep_state);
1219             }
1220             /* total energy (for if the temperature changes */
1221
1222             if (fep->edHdLPrintEnergy != edHdLPrintEnergyNO)
1223             {
1224                 switch (fep->edHdLPrintEnergy)
1225                 {
1226                     case edHdLPrintEnergyPOTENTIAL:
1227                         store_energy = enerd->term[F_EPOT];
1228                         break;
1229                     case edHdLPrintEnergyTOTAL:
1230                     case edHdLPrintEnergyYES:
1231                     default:
1232                         store_energy = enerd->term[F_ETOT];
1233                 }
1234                 fprintf(md->fp_dhdl, " %#.8g", store_energy);
1235             }
1236
1237             if (fep->dhdl_derivatives == edhdlderivativesYES)
1238             {
1239                 for (i = 0; i < efptNR; i++)
1240                 {
1241                     if (fep->separate_dvdl[i])
1242                     {
1243                         /* assumes F_DVDL is first */
1244                         fprintf(md->fp_dhdl, " %#.8g", enerd->term[F_DVDL+i]);
1245                     }
1246                 }
1247             }
1248             for (i = fep->lambda_start_n; i < fep->lambda_stop_n; i++)
1249             {
1250                 fprintf(md->fp_dhdl, " %#.8g", md->dE[i]);
1251             }
1252             if ((md->epc != epcNO)  &&
1253                 (enerd->n_lambda > 0) &&
1254                 (fep->init_lambda < 0))
1255             {
1256                 fprintf(md->fp_dhdl, " %#.8g", pv);  /* PV term only needed when
1257                                                         there are alternate state
1258                                                         lambda and we're not in
1259                                                         compatibility mode */
1260             }
1261             fprintf(md->fp_dhdl, "\n");
1262             /* and the binary free energy output */
1263         }
1264         if (md->dhc && bDoDHDL)
1265         {
1266             int idhdl = 0;
1267             for (i = 0; i < efptNR; i++)
1268             {
1269                 if (fep->separate_dvdl[i])
1270                 {
1271                     /* assumes F_DVDL is first */
1272                     store_dhdl[idhdl] = enerd->term[F_DVDL+i];
1273                     idhdl            += 1;
1274                 }
1275             }
1276             store_energy = enerd->term[F_ETOT];
1277             /* store_dh is dE */
1278             mde_delta_h_coll_add_dh(md->dhc,
1279                                     (double)state->fep_state,
1280                                     store_energy,
1281                                     pv,
1282                                     store_dhdl,
1283                                     md->dE + fep->lambda_start_n,
1284                                     time);
1285         }
1286     }
1287 }
1288
1289
1290 void upd_mdebin_step(t_mdebin *md)
1291 {
1292     ebin_increase_count(md->ebin, FALSE);
1293 }
1294
1295 static void npr(FILE *log, int n, char c)
1296 {
1297     for (; (n > 0); n--)
1298     {
1299         fprintf(log, "%c", c);
1300     }
1301 }
1302
1303 static void pprint(FILE *log, const char *s, t_mdebin *md)
1304 {
1305     char CHAR = '#';
1306     int  slen;
1307     char buf1[22], buf2[22];
1308
1309     slen = strlen(s);
1310     fprintf(log, "\t<======  ");
1311     npr(log, slen, CHAR);
1312     fprintf(log, "  ==>\n");
1313     fprintf(log, "\t<====  %s  ====>\n", s);
1314     fprintf(log, "\t<==  ");
1315     npr(log, slen, CHAR);
1316     fprintf(log, "  ======>\n\n");
1317
1318     fprintf(log, "\tStatistics over %s steps using %s frames\n",
1319             gmx_step_str(md->ebin->nsteps_sim, buf1),
1320             gmx_step_str(md->ebin->nsum_sim, buf2));
1321     fprintf(log, "\n");
1322 }
1323
1324 void print_ebin_header(FILE *log, gmx_int64_t steps, double time, real lambda)
1325 {
1326     char buf[22];
1327
1328     fprintf(log, "   %12s   %12s   %12s\n"
1329             "   %12s   %12.5f   %12.5f\n\n",
1330             "Step", "Time", "Lambda", gmx_step_str(steps, buf), time, lambda);
1331 }
1332
1333 void print_ebin(ener_file_t fp_ene, gmx_bool bEne, gmx_bool bDR, gmx_bool bOR,
1334                 FILE *log,
1335                 gmx_int64_t step, double time,
1336                 int mode, gmx_bool bCompact,
1337                 t_mdebin *md, t_fcdata *fcd,
1338                 gmx_groups_t *groups, t_grpopts *opts)
1339 {
1340     /*static char **grpnms=NULL;*/
1341     char         buf[246];
1342     int          i, j, n, ni, nj, ndr, nor, b;
1343     int          ndisre = 0;
1344     real        *disre_rm3tav, *disre_rt;
1345
1346     /* these are for the old-style blocks (1 subblock, only reals), because
1347        there can be only one per ID for these */
1348     int          nr[enxNR];
1349     int          id[enxNR];
1350     real        *block[enxNR];
1351
1352     /* temporary arrays for the lambda values to write out */
1353     double      enxlambda_data[2];
1354
1355     t_enxframe  fr;
1356
1357     switch (mode)
1358     {
1359         case eprNORMAL:
1360             init_enxframe(&fr);
1361             fr.t            = time;
1362             fr.step         = step;
1363             fr.nsteps       = md->ebin->nsteps;
1364             fr.dt           = md->delta_t;
1365             fr.nsum         = md->ebin->nsum;
1366             fr.nre          = (bEne) ? md->ebin->nener : 0;
1367             fr.ener         = md->ebin->e;
1368             ndisre          = bDR ? fcd->disres.npair : 0;
1369             disre_rm3tav    = fcd->disres.rm3tav;
1370             disre_rt        = fcd->disres.rt;
1371             /* Optional additional old-style (real-only) blocks. */
1372             for (i = 0; i < enxNR; i++)
1373             {
1374                 nr[i] = 0;
1375             }
1376             if (fcd->orires.nr > 0 && bOR)
1377             {
1378                 diagonalize_orires_tensors(&(fcd->orires));
1379                 nr[enxOR]     = fcd->orires.nr;
1380                 block[enxOR]  = fcd->orires.otav;
1381                 id[enxOR]     = enxOR;
1382                 nr[enxORI]    = (fcd->orires.oinsl != fcd->orires.otav) ?
1383                     fcd->orires.nr : 0;
1384                 block[enxORI] = fcd->orires.oinsl;
1385                 id[enxORI]    = enxORI;
1386                 nr[enxORT]    = fcd->orires.nex*12;
1387                 block[enxORT] = fcd->orires.eig;
1388                 id[enxORT]    = enxORT;
1389             }
1390
1391             /* whether we are going to wrte anything out: */
1392             if (fr.nre || ndisre || nr[enxOR] || nr[enxORI])
1393             {
1394
1395                 /* the old-style blocks go first */
1396                 fr.nblock = 0;
1397                 for (i = 0; i < enxNR; i++)
1398                 {
1399                     if (nr[i] > 0)
1400                     {
1401                         fr.nblock = i + 1;
1402                     }
1403                 }
1404                 add_blocks_enxframe(&fr, fr.nblock);
1405                 for (b = 0; b < fr.nblock; b++)
1406                 {
1407                     add_subblocks_enxblock(&(fr.block[b]), 1);
1408                     fr.block[b].id        = id[b];
1409                     fr.block[b].sub[0].nr = nr[b];
1410 #ifndef GMX_DOUBLE
1411                     fr.block[b].sub[0].type = xdr_datatype_float;
1412                     fr.block[b].sub[0].fval = block[b];
1413 #else
1414                     fr.block[b].sub[0].type = xdr_datatype_double;
1415                     fr.block[b].sub[0].dval = block[b];
1416 #endif
1417                 }
1418
1419                 /* check for disre block & fill it. */
1420                 if (ndisre > 0)
1421                 {
1422                     int db = fr.nblock;
1423                     fr.nblock += 1;
1424                     add_blocks_enxframe(&fr, fr.nblock);
1425
1426                     add_subblocks_enxblock(&(fr.block[db]), 2);
1427                     fr.block[db].id        = enxDISRE;
1428                     fr.block[db].sub[0].nr = ndisre;
1429                     fr.block[db].sub[1].nr = ndisre;
1430 #ifndef GMX_DOUBLE
1431                     fr.block[db].sub[0].type = xdr_datatype_float;
1432                     fr.block[db].sub[1].type = xdr_datatype_float;
1433                     fr.block[db].sub[0].fval = disre_rt;
1434                     fr.block[db].sub[1].fval = disre_rm3tav;
1435 #else
1436                     fr.block[db].sub[0].type = xdr_datatype_double;
1437                     fr.block[db].sub[1].type = xdr_datatype_double;
1438                     fr.block[db].sub[0].dval = disre_rt;
1439                     fr.block[db].sub[1].dval = disre_rm3tav;
1440 #endif
1441                 }
1442                 /* here we can put new-style blocks */
1443
1444                 /* Free energy perturbation blocks */
1445                 if (md->dhc)
1446                 {
1447                     mde_delta_h_coll_handle_block(md->dhc, &fr, fr.nblock);
1448                 }
1449
1450                 /* we can now free & reset the data in the blocks */
1451                 if (md->dhc)
1452                 {
1453                     mde_delta_h_coll_reset(md->dhc);
1454                 }
1455
1456                 /* do the actual I/O */
1457                 do_enx(fp_ene, &fr);
1458                 if (fr.nre)
1459                 {
1460                     /* We have stored the sums, so reset the sum history */
1461                     reset_ebin_sums(md->ebin);
1462                 }
1463             }
1464             free_enxframe(&fr);
1465             break;
1466         case eprAVER:
1467             if (log)
1468             {
1469                 pprint(log, "A V E R A G E S", md);
1470             }
1471             break;
1472         case eprRMS:
1473             if (log)
1474             {
1475                 pprint(log, "R M S - F L U C T U A T I O N S", md);
1476             }
1477             break;
1478         default:
1479             gmx_fatal(FARGS, "Invalid print mode (%d)", mode);
1480     }
1481
1482     if (log)
1483     {
1484         for (i = 0; i < opts->ngtc; i++)
1485         {
1486             if (opts->annealing[i] != eannNO)
1487             {
1488                 fprintf(log, "Current ref_t for group %s: %8.1f\n",
1489                         *(groups->grpname[groups->grps[egcTC].nm_ind[i]]),
1490                         opts->ref_t[i]);
1491             }
1492         }
1493         if (mode == eprNORMAL && fcd->orires.nr > 0)
1494         {
1495             print_orires_log(log, &(fcd->orires));
1496         }
1497         fprintf(log, "   Energies (%s)\n", unit_energy);
1498         pr_ebin(log, md->ebin, md->ie, md->f_nre+md->nCrmsd, 5, mode, TRUE);
1499         fprintf(log, "\n");
1500
1501         if (!bCompact)
1502         {
1503             if (md->bDynBox)
1504             {
1505                 pr_ebin(log, md->ebin, md->ib, md->bTricl ? NTRICLBOXS : NBOXS, 5,
1506                         mode, TRUE);
1507                 fprintf(log, "\n");
1508             }
1509             if (md->bConstrVir)
1510             {
1511                 fprintf(log, "   Constraint Virial (%s)\n", unit_energy);
1512                 pr_ebin(log, md->ebin, md->isvir, 9, 3, mode, FALSE);
1513                 fprintf(log, "\n");
1514                 fprintf(log, "   Force Virial (%s)\n", unit_energy);
1515                 pr_ebin(log, md->ebin, md->ifvir, 9, 3, mode, FALSE);
1516                 fprintf(log, "\n");
1517             }
1518             if (md->bVir)
1519             {
1520                 fprintf(log, "   Total Virial (%s)\n", unit_energy);
1521                 pr_ebin(log, md->ebin, md->ivir, 9, 3, mode, FALSE);
1522                 fprintf(log, "\n");
1523             }
1524             if (md->bPress)
1525             {
1526                 fprintf(log, "   Pressure (%s)\n", unit_pres_bar);
1527                 pr_ebin(log, md->ebin, md->ipres, 9, 3, mode, FALSE);
1528                 fprintf(log, "\n");
1529             }
1530             if (md->bMu)
1531             {
1532                 fprintf(log, "   Total Dipole (%s)\n", unit_dipole_D);
1533                 pr_ebin(log, md->ebin, md->imu, 3, 3, mode, FALSE);
1534                 fprintf(log, "\n");
1535             }
1536
1537             if (md->nE > 1)
1538             {
1539                 if (md->print_grpnms == NULL)
1540                 {
1541                     snew(md->print_grpnms, md->nE);
1542                     n = 0;
1543                     for (i = 0; (i < md->nEg); i++)
1544                     {
1545                         ni = groups->grps[egcENER].nm_ind[i];
1546                         for (j = i; (j < md->nEg); j++)
1547                         {
1548                             nj = groups->grps[egcENER].nm_ind[j];
1549                             sprintf(buf, "%s-%s", *(groups->grpname[ni]),
1550                                     *(groups->grpname[nj]));
1551                             md->print_grpnms[n++] = gmx_strdup(buf);
1552                         }
1553                     }
1554                 }
1555                 sprintf(buf, "Epot (%s)", unit_energy);
1556                 fprintf(log, "%15s   ", buf);
1557                 for (i = 0; (i < egNR); i++)
1558                 {
1559                     if (md->bEInd[i])
1560                     {
1561                         fprintf(log, "%12s   ", egrp_nm[i]);
1562                     }
1563                 }
1564                 fprintf(log, "\n");
1565                 for (i = 0; (i < md->nE); i++)
1566                 {
1567                     fprintf(log, "%15s", md->print_grpnms[i]);
1568                     pr_ebin(log, md->ebin, md->igrp[i], md->nEc, md->nEc, mode,
1569                             FALSE);
1570                 }
1571                 fprintf(log, "\n");
1572             }
1573             if (md->nTC > 1)
1574             {
1575                 pr_ebin(log, md->ebin, md->itemp, md->nTC, 4, mode, TRUE);
1576                 fprintf(log, "\n");
1577             }
1578             if (md->nU > 1)
1579             {
1580                 fprintf(log, "%15s   %12s   %12s   %12s\n",
1581                         "Group", "Ux", "Uy", "Uz");
1582                 for (i = 0; (i < md->nU); i++)
1583                 {
1584                     ni = groups->grps[egcACC].nm_ind[i];
1585                     fprintf(log, "%15s", *groups->grpname[ni]);
1586                     pr_ebin(log, md->ebin, md->iu+3*i, 3, 3, mode, FALSE);
1587                 }
1588                 fprintf(log, "\n");
1589             }
1590         }
1591     }
1592
1593 }
1594
1595 void update_energyhistory(energyhistory_t * enerhist, t_mdebin * mdebin)
1596 {
1597     int i;
1598
1599     enerhist->nsteps     = mdebin->ebin->nsteps;
1600     enerhist->nsum       = mdebin->ebin->nsum;
1601     enerhist->nsteps_sim = mdebin->ebin->nsteps_sim;
1602     enerhist->nsum_sim   = mdebin->ebin->nsum_sim;
1603     enerhist->nener      = mdebin->ebin->nener;
1604
1605     if (mdebin->ebin->nsum > 0)
1606     {
1607         /* Check if we need to allocate first */
1608         if (enerhist->ener_ave == NULL)
1609         {
1610             snew(enerhist->ener_ave, enerhist->nener);
1611             snew(enerhist->ener_sum, enerhist->nener);
1612         }
1613
1614         for (i = 0; i < enerhist->nener; i++)
1615         {
1616             enerhist->ener_ave[i] = mdebin->ebin->e[i].eav;
1617             enerhist->ener_sum[i] = mdebin->ebin->e[i].esum;
1618         }
1619     }
1620
1621     if (mdebin->ebin->nsum_sim > 0)
1622     {
1623         /* Check if we need to allocate first */
1624         if (enerhist->ener_sum_sim == NULL)
1625         {
1626             snew(enerhist->ener_sum_sim, enerhist->nener);
1627         }
1628
1629         for (i = 0; i < enerhist->nener; i++)
1630         {
1631             enerhist->ener_sum_sim[i] = mdebin->ebin->e_sim[i].esum;
1632         }
1633     }
1634     if (mdebin->dhc)
1635     {
1636         mde_delta_h_coll_update_energyhistory(mdebin->dhc, enerhist);
1637     }
1638 }
1639
1640 void restore_energyhistory_from_state(t_mdebin        * mdebin,
1641                                       energyhistory_t * enerhist)
1642 {
1643     int i;
1644
1645     if ((enerhist->nsum > 0 || enerhist->nsum_sim > 0) &&
1646         mdebin->ebin->nener != enerhist->nener)
1647     {
1648         gmx_fatal(FARGS, "Mismatch between number of energies in run input (%d) and checkpoint file (%d).",
1649                   mdebin->ebin->nener, enerhist->nener);
1650     }
1651
1652     mdebin->ebin->nsteps     = enerhist->nsteps;
1653     mdebin->ebin->nsum       = enerhist->nsum;
1654     mdebin->ebin->nsteps_sim = enerhist->nsteps_sim;
1655     mdebin->ebin->nsum_sim   = enerhist->nsum_sim;
1656
1657     for (i = 0; i < mdebin->ebin->nener; i++)
1658     {
1659         mdebin->ebin->e[i].eav  =
1660             (enerhist->nsum > 0 ? enerhist->ener_ave[i] : 0);
1661         mdebin->ebin->e[i].esum =
1662             (enerhist->nsum > 0 ? enerhist->ener_sum[i] : 0);
1663         mdebin->ebin->e_sim[i].esum =
1664             (enerhist->nsum_sim > 0 ? enerhist->ener_sum_sim[i] : 0);
1665     }
1666     if (mdebin->dhc)
1667     {
1668         mde_delta_h_coll_restore_energyhistory(mdebin->dhc, enerhist);
1669     }
1670 }