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