src/gromacs/mdlib/mdebin.c

   1 /*
   2  * This file is part of the GROMACS molecular simulation package.
   3  *
   4  * Copyright (c) 1991-2000, University of Groningen, The Netherlands.
   5  * Copyright (c) 2001-2004, The GROMACS development team.
   6  * Copyright (c) 2013,2014, by the GROMACS development team, led by
   7  * Mark Abraham, David van der Spoel, Berk Hess, and Erik Lindahl,
   8  * and including many others, as listed in the AUTHORS file in the
   9  * top-level source directory and at http://www.gromacs.org.
  10  *
  11  * GROMACS is free software; you can redistribute it and/or
  12  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public License
  13  * as published by the Free Software Foundation; either version 2.1
  14  * of the License, or (at your option) any later version.
  15  *
  16  * GROMACS is distributed in the hope that it will be useful,
  17  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  18  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  19  * Lesser General Public License for more details.
  20  *
  21  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  22  * License along with GROMACS; if not, see
  23  * http://www.gnu.org/licenses, or write to the Free Software Foundation,
  24  * Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA  02110-1301  USA.
  25  *
  26  * If you want to redistribute modifications to GROMACS, please
  27  * consider that scientific software is very special. Version
  28  * control is crucial - bugs must be traceable. We will be happy to
  29  * consider code for inclusion in the official distribution, but
  30  * derived work must not be called official GROMACS. Details are found
  31  * in the README & COPYING files - if they are missing, get the
  32  * official version at http://www.gromacs.org.
  33  *
  34  * To help us fund GROMACS development, we humbly ask that you cite
  35  * the research papers on the package. Check out http://www.gromacs.org.
  36  */
  37 #ifdef HAVE_CONFIG_H
  38 #include <config.h>
  39 #endif
  40
  41 #include <float.h>
  42 #include <stdlib.h>
  43 #include <string.h>
  44
  45 #include "typedefs.h"
  46 #include "mdebin.h"
  47 #include "gromacs/math/units.h"
  48 #include "gromacs/fileio/enxio.h"
  49 #include "gromacs/math/vec.h"
  50 #include "disre.h"
  51 #include "network.h"
  52 #include "names.h"
  53 #include "orires.h"
  54 #include "constr.h"
  55 #include "gromacs/topology/mtop_util.h"
  56 #include "gromacs/fileio/xvgr.h"
  57 #include "gromacs/fileio/gmxfio.h"
  58 #include "macros.h"
  59 #include "mdrun.h"
  60 #include "mdebin_bar.h"
  61
  62 #include "gromacs/pbcutil/pbc.h"
  63 #include "gromacs/utility/smalloc.h"
  64
  65 static const char *conrmsd_nm[] = { "Constr. rmsd", "Constr.2 rmsd" };
  66
  67 static const char *boxs_nm[] = { "Box-X", "Box-Y", "Box-Z" };
  68
  69 static const char *tricl_boxs_nm[] = {
  70     "Box-XX", "Box-YY", "Box-ZZ",
  71     "Box-YX", "Box-ZX", "Box-ZY"
  72 };
  73
  74 static const char *vol_nm[] = { "Volume" };
  75
  76 static const char *dens_nm[] = {"Density" };
  77
  78 static const char *pv_nm[] = {"pV" };
  79
  80 static const char *enthalpy_nm[] = {"Enthalpy" };
  81
  82 static const char *boxvel_nm[] = {
  83     "Box-Vel-XX", "Box-Vel-YY", "Box-Vel-ZZ",
  84     "Box-Vel-YX", "Box-Vel-ZX", "Box-Vel-ZY"
  85 };
  86
  87 #define NBOXS asize(boxs_nm)
  88 #define NTRICLBOXS asize(tricl_boxs_nm)
  89
  90 t_mdebin *init_mdebin(ener_file_t       fp_ene,
  91                       const gmx_mtop_t *mtop,
  92                       const t_inputrec *ir,
  93                       FILE             *fp_dhdl)
  94 {
  95     const char         *ener_nm[F_NRE];
  96     static const char  *vir_nm[] = {
  97         "Vir-XX", "Vir-XY", "Vir-XZ",
  98         "Vir-YX", "Vir-YY", "Vir-YZ",
  99         "Vir-ZX", "Vir-ZY", "Vir-ZZ"
 100     };
 101     static const char  *sv_nm[] = {
 102         "ShakeVir-XX", "ShakeVir-XY", "ShakeVir-XZ",
 103         "ShakeVir-YX", "ShakeVir-YY", "ShakeVir-YZ",
 104         "ShakeVir-ZX", "ShakeVir-ZY", "ShakeVir-ZZ"
 105     };
 106     static const char  *fv_nm[] = {
 107         "ForceVir-XX", "ForceVir-XY", "ForceVir-XZ",
 108         "ForceVir-YX", "ForceVir-YY", "ForceVir-YZ",
 109         "ForceVir-ZX", "ForceVir-ZY", "ForceVir-ZZ"
 110     };
 111     static const char  *pres_nm[] = {
 112         "Pres-XX", "Pres-XY", "Pres-XZ",
 113         "Pres-YX", "Pres-YY", "Pres-YZ",
 114         "Pres-ZX", "Pres-ZY", "Pres-ZZ"
 115     };
 116     static const char  *surft_nm[] = {
 117         "#Surf*SurfTen"
 118     };
 119     static const char  *mu_nm[] = {
 120         "Mu-X", "Mu-Y", "Mu-Z"
 121     };
 122     static const char  *vcos_nm[] = {
 123         "2CosZ*Vel-X"
 124     };
 125     static const char  *visc_nm[] = {
 126         "1/Viscosity"
 127     };
 128     static const char  *baro_nm[] = {
 129         "Barostat"
 130     };
 131
 132     char              **grpnms;
 133     const gmx_groups_t *groups;
 134     char              **gnm;
 135     char                buf[256];
 136     const char         *bufi;
 137     t_mdebin           *md;
 138     int                 i, j, ni, nj, n, nh, k, kk, ncon, nset;
 139     gmx_bool            bBHAM, bNoseHoover, b14;
 140
 141     snew(md, 1);
 142
 143     md->bVir   = TRUE;
 144     md->bPress = TRUE;
 145     md->bSurft = TRUE;
 146     md->bMu    = TRUE;
 147
 148     if (EI_DYNAMICS(ir->eI))
 149     {
 150         md->delta_t = ir->delta_t;
 151     }
 152     else
 153     {
 154         md->delta_t = 0;
 155     }
 156
 157     groups = &mtop->groups;
 158
 159     bBHAM = (mtop->ffparams.functype[0] == F_BHAM);
 160     b14   = (gmx_mtop_ftype_count(mtop, F_LJ14) > 0 ||
 161              gmx_mtop_ftype_count(mtop, F_LJC14_Q) > 0);
 162
 163     ncon           = gmx_mtop_ftype_count(mtop, F_CONSTR);
 164     nset           = gmx_mtop_ftype_count(mtop, F_SETTLE);
 165     md->bConstr    = (ncon > 0 || nset > 0);
 166     md->bConstrVir = FALSE;
 167     if (md->bConstr)
 168     {
 169         if (ncon > 0 && ir->eConstrAlg == econtLINCS)
 170         {
 171             if (ir->eI == eiSD2)
 172             {
 173                 md->nCrmsd = 2;
 174             }
 175             else
 176             {
 177                 md->nCrmsd = 1;
 178             }
 179         }
 180         md->bConstrVir = (getenv("GMX_CONSTRAINTVIR") != NULL);
 181     }
 182     else
 183     {
 184         md->nCrmsd = 0;
 185     }
 186
 187     /* Energy monitoring */
 188     for (i = 0; i < egNR; i++)
 189     {
 190         md->bEInd[i] = FALSE;
 191     }
 192
 193     for (i = 0; i < F_NRE; i++)
 194     {
 195         md->bEner[i] = FALSE;
 196         if (i == F_LJ)
 197         {
 198             md->bEner[i] = !bBHAM;
 199         }
 200         else if (i == F_BHAM)
 201         {
 202             md->bEner[i] = bBHAM;
 203         }
 204         else if (i == F_EQM)
 205         {
 206             md->bEner[i] = ir->bQMMM;
 207         }
 208         else if (i == F_COUL_LR)
 209         {
 210             md->bEner[i] = (ir->rcoulomb > ir->rlist);
 211         }
 212         else if (i == F_LJ_LR)
 213         {
 214             md->bEner[i] = (!bBHAM && ir->rvdw > ir->rlist);
 215         }
 216         else if (i == F_BHAM_LR)
 217         {
 218             md->bEner[i] = (bBHAM && ir->rvdw > ir->rlist);
 219         }
 220         else if (i == F_RF_EXCL)
 221         {
 222             md->bEner[i] = (EEL_RF(ir->coulombtype) && ir->coulombtype != eelRF_NEC && ir->cutoff_scheme == ecutsGROUP);
 223         }
 224         else if (i == F_COUL_RECIP)
 225         {
 226             md->bEner[i] = EEL_FULL(ir->coulombtype);
 227         }
 228         else if (i == F_LJ_RECIP)
 229         {
 230             md->bEner[i] = EVDW_PME(ir->vdwtype);
 231         }
 232         else if (i == F_LJ14)
 233         {
 234             md->bEner[i] = b14;
 235         }
 236         else if (i == F_COUL14)
 237         {
 238             md->bEner[i] = b14;
 239         }
 240         else if (i == F_LJC14_Q || i == F_LJC_PAIRS_NB)
 241         {
 242             md->bEner[i] = FALSE;
 243         }
 244         else if ((i == F_DVDL_COUL && ir->fepvals->separate_dvdl[efptCOUL]) ||
 245                  (i == F_DVDL_VDW  && ir->fepvals->separate_dvdl[efptVDW]) ||
 246                  (i == F_DVDL_BONDED && ir->fepvals->separate_dvdl[efptBONDED]) ||
 247                  (i == F_DVDL_RESTRAINT && ir->fepvals->separate_dvdl[efptRESTRAINT]) ||
 248                  (i == F_DKDL && ir->fepvals->separate_dvdl[efptMASS]) ||
 249                  (i == F_DVDL && ir->fepvals->separate_dvdl[efptFEP]))
 250         {
 251             md->bEner[i] = (ir->efep != efepNO);
 252         }
 253         else if ((interaction_function[i].flags & IF_VSITE) ||
 254                  (i == F_CONSTR) || (i == F_CONSTRNC) || (i == F_SETTLE))
 255         {
 256             md->bEner[i] = FALSE;
 257         }
 258         else if ((i == F_COUL_SR) || (i == F_EPOT) || (i == F_PRES)  || (i == F_EQM))
 259         {
 260             md->bEner[i] = TRUE;
 261         }
 262         else if ((i == F_GBPOL) && ir->implicit_solvent == eisGBSA)
 263         {
 264             md->bEner[i] = TRUE;
 265         }
 266         else if ((i == F_NPSOLVATION) && ir->implicit_solvent == eisGBSA && (ir->sa_algorithm != esaNO))
 267         {
 268             md->bEner[i] = TRUE;
 269         }
 270         else if ((i == F_GB12) || (i == F_GB13) || (i == F_GB14))
 271         {
 272             md->bEner[i] = FALSE;
 273         }
 274         else if ((i == F_ETOT) || (i == F_EKIN) || (i == F_TEMP))
 275         {
 276             md->bEner[i] = EI_DYNAMICS(ir->eI);
 277         }
 278         else if (i == F_DISPCORR || i == F_PDISPCORR)
 279         {
 280             md->bEner[i] = (ir->eDispCorr != edispcNO);
 281         }
 282         else if (i == F_DISRESVIOL)
 283         {
 284             md->bEner[i] = (gmx_mtop_ftype_count(mtop, F_DISRES) > 0);
 285         }
 286         else if (i == F_ORIRESDEV)
 287         {
 288             md->bEner[i] = (gmx_mtop_ftype_count(mtop, F_ORIRES) > 0);
 289         }
 290         else if (i == F_CONNBONDS)
 291         {
 292             md->bEner[i] = FALSE;
 293         }
 294         else if (i == F_COM_PULL)
 295         {
 296             md->bEner[i] = (ir->ePull == epullUMBRELLA || ir->ePull == epullCONST_F || ir->bRot);
 297         }
 298         else if (i == F_ECONSERVED)
 299         {
 300             md->bEner[i] = ((ir->etc == etcNOSEHOOVER || ir->etc == etcVRESCALE) &&
 301                             (ir->epc == epcNO || ir->epc == epcMTTK));
 302         }
 303         else
 304         {
 305             md->bEner[i] = (gmx_mtop_ftype_count(mtop, i) > 0);
 306         }
 307     }
 308
 309     /* for adress simulations, most energy terms are not meaningfull, and thus disabled*/
 310     if (ir->bAdress && !debug)
 311     {
 312         for (i = 0; i < F_NRE; i++)
 313         {
 314             md->bEner[i] = FALSE;
 315             if (i == F_EKIN)
 316             {
 317                 md->bEner[i] = TRUE;
 318             }
 319             if (i == F_TEMP)
 320             {
 321                 md->bEner[i] = TRUE;
 322             }
 323         }
 324         md->bVir   = FALSE;
 325         md->bPress = FALSE;
 326         md->bSurft = FALSE;
 327         md->bMu    = FALSE;
 328     }
 329
 330     md->f_nre = 0;
 331     for (i = 0; i < F_NRE; i++)
 332     {
 333         if (md->bEner[i])
 334         {
 335             ener_nm[md->f_nre] = interaction_function[i].longname;
 336             md->f_nre++;
 337         }
 338     }
 339
 340     md->epc            = ir->epc;
 341     md->bDiagPres      = !TRICLINIC(ir->ref_p);
 342     md->ref_p          = (ir->ref_p[XX][XX]+ir->ref_p[YY][YY]+ir->ref_p[ZZ][ZZ])/DIM;
 343     md->bTricl         = TRICLINIC(ir->compress) || TRICLINIC(ir->deform);
 344     md->bDynBox        = DYNAMIC_BOX(*ir);
 345     md->etc            = ir->etc;
 346     md->bNHC_trotter   = IR_NVT_TROTTER(ir);
 347     md->bPrintNHChains = ir->bPrintNHChains;
 348     md->bMTTK          = (IR_NPT_TROTTER(ir) || IR_NPH_TROTTER(ir));
 349     md->bMu            = NEED_MUTOT(*ir);
 350
 351     md->ebin  = mk_ebin();
 352     /* Pass NULL for unit to let get_ebin_space determine the units
 353      * for interaction_function[i].longname
 354      */
 355     md->ie    = get_ebin_space(md->ebin, md->f_nre, ener_nm, NULL);
 356     if (md->nCrmsd)
 357     {
 358         /* This should be called directly after the call for md->ie,
 359          * such that md->iconrmsd follows directly in the list.
 360          */
 361         md->iconrmsd = get_ebin_space(md->ebin, md->nCrmsd, conrmsd_nm, "");
 362     }
 363     if (md->bDynBox)
 364     {
 365         md->ib    = get_ebin_space(md->ebin,
 366                                    md->bTricl ? NTRICLBOXS : NBOXS,
 367                                    md->bTricl ? tricl_boxs_nm : boxs_nm,
 368                                    unit_length);
 369         md->ivol  = get_ebin_space(md->ebin, 1, vol_nm,  unit_volume);
 370         md->idens = get_ebin_space(md->ebin, 1, dens_nm, unit_density_SI);
 371         if (md->bDiagPres)
 372         {
 373             md->ipv       = get_ebin_space(md->ebin, 1, pv_nm,   unit_energy);
 374             md->ienthalpy = get_ebin_space(md->ebin, 1, enthalpy_nm,   unit_energy);
 375         }
 376     }
 377     if (md->bConstrVir)
 378     {
 379         md->isvir = get_ebin_space(md->ebin, asize(sv_nm), sv_nm, unit_energy);
 380         md->ifvir = get_ebin_space(md->ebin, asize(fv_nm), fv_nm, unit_energy);
 381     }
 382     if (md->bVir)
 383     {
 384         md->ivir   = get_ebin_space(md->ebin, asize(vir_nm), vir_nm, unit_energy);
 385     }
 386     if (md->bPress)
 387     {
 388         md->ipres  = get_ebin_space(md->ebin, asize(pres_nm), pres_nm, unit_pres_bar);
 389     }
 390     if (md->bSurft)
 391     {
 392         md->isurft = get_ebin_space(md->ebin, asize(surft_nm), surft_nm,
 393                                     unit_surft_bar);
 394     }
 395     if (md->epc == epcPARRINELLORAHMAN || md->epc == epcMTTK)
 396     {
 397         md->ipc = get_ebin_space(md->ebin, md->bTricl ? 6 : 3,
 398                                  boxvel_nm, unit_vel);
 399     }
 400     if (md->bMu)
 401     {
 402         md->imu    = get_ebin_space(md->ebin, asize(mu_nm), mu_nm, unit_dipole_D);
 403     }
 404     if (ir->cos_accel != 0)
 405     {
 406         md->ivcos = get_ebin_space(md->ebin, asize(vcos_nm), vcos_nm, unit_vel);
 407         md->ivisc = get_ebin_space(md->ebin, asize(visc_nm), visc_nm,
 408                                    unit_invvisc_SI);
 409     }
 410
 411     /* Energy monitoring */
 412     for (i = 0; i < egNR; i++)
 413     {
 414         md->bEInd[i] = FALSE;
 415     }
 416     md->bEInd[egCOULSR] = TRUE;
 417     md->bEInd[egLJSR  ] = TRUE;
 418
 419     if (ir->rcoulomb > ir->rlist)
 420     {
 421         md->bEInd[egCOULLR] = TRUE;
 422     }
 423     if (!bBHAM)
 424     {
 425         if (ir->rvdw > ir->rlist)
 426         {
 427             md->bEInd[egLJLR]   = TRUE;
 428         }
 429     }
 430     else
 431     {
 432         md->bEInd[egLJSR]   = FALSE;
 433         md->bEInd[egBHAMSR] = TRUE;
 434         if (ir->rvdw > ir->rlist)
 435         {
 436             md->bEInd[egBHAMLR]   = TRUE;
 437         }
 438     }
 439     if (b14)
 440     {
 441         md->bEInd[egLJ14]   = TRUE;
 442         md->bEInd[egCOUL14] = TRUE;
 443     }
 444     md->nEc = 0;
 445     for (i = 0; (i < egNR); i++)
 446     {
 447         if (md->bEInd[i])
 448         {
 449             md->nEc++;
 450         }
 451     }
 452
 453     n = groups->grps[egcENER].nr;
 454     /* for adress simulations, most energy terms are not meaningfull, and thus disabled*/
 455     if (!ir->bAdress)
 456     {
 457         /*standard simulation*/
 458         md->nEg = n;
 459         md->nE  = (n*(n+1))/2;
 460     }
 461     else if (!debug)
 462     {
 463         /*AdResS simulation*/
 464         md->nU    = 0;
 465         md->nEg   = 0;
 466         md->nE    = 0;
 467         md->nEc   = 0;
 468         md->isvir = FALSE;
 469     }
 470     snew(md->igrp, md->nE);
 471     if (md->nE > 1)
 472     {
 473         n = 0;
 474         snew(gnm, md->nEc);
 475         for (k = 0; (k < md->nEc); k++)
 476         {
 477             snew(gnm[k], STRLEN);
 478         }
 479         for (i = 0; (i < groups->grps[egcENER].nr); i++)
 480         {
 481             ni = groups->grps[egcENER].nm_ind[i];
 482             for (j = i; (j < groups->grps[egcENER].nr); j++)
 483             {
 484                 nj = groups->grps[egcENER].nm_ind[j];
 485                 for (k = kk = 0; (k < egNR); k++)
 486                 {
 487                     if (md->bEInd[k])
 488                     {
 489                         sprintf(gnm[kk], "%s:%s-%s", egrp_nm[k],
 490                                 *(groups->grpname[ni]), *(groups->grpname[nj]));
 491                         kk++;
 492                     }
 493                 }
 494                 md->igrp[n] = get_ebin_space(md->ebin, md->nEc,
 495                                              (const char **)gnm, unit_energy);
 496                 n++;
 497             }
 498         }
 499         for (k = 0; (k < md->nEc); k++)
 500         {
 501             sfree(gnm[k]);
 502         }
 503         sfree(gnm);
 504
 505         if (n != md->nE)
 506         {
 507             gmx_incons("Number of energy terms wrong");
 508         }
 509     }
 510
 511     md->nTC  = groups->grps[egcTC].nr;
 512     md->nNHC = ir->opts.nhchainlength; /* shorthand for number of NH chains */
 513     if (md->bMTTK)
 514     {
 515         md->nTCP = 1;  /* assume only one possible coupling system for barostat
 516                           for now */
 517     }
 518     else
 519     {
 520         md->nTCP = 0;
 521     }
 522     if (md->etc == etcNOSEHOOVER)
 523     {
 524         if (md->bNHC_trotter)
 525         {
 526             md->mde_n = 2*md->nNHC*md->nTC;
 527         }
 528         else
 529         {
 530             md->mde_n = 2*md->nTC;
 531         }
 532         if (md->epc == epcMTTK)
 533         {
 534             md->mdeb_n = 2*md->nNHC*md->nTCP;
 535         }
 536     }
 537     else
 538     {
 539         md->mde_n  = md->nTC;
 540         md->mdeb_n = 0;
 541     }
 542
 543     snew(md->tmp_r, md->mde_n);
 544     snew(md->tmp_v, md->mde_n);
 545     snew(md->grpnms, md->mde_n);
 546     grpnms = md->grpnms;
 547
 548     for (i = 0; (i < md->nTC); i++)
 549     {
 550         ni = groups->grps[egcTC].nm_ind[i];
 551         sprintf(buf, "T-%s", *(groups->grpname[ni]));
 552         grpnms[i] = strdup(buf);
 553     }
 554     md->itemp = get_ebin_space(md->ebin, md->nTC, (const char **)grpnms,
 555                                unit_temp_K);
 556
 557     if (md->etc == etcNOSEHOOVER)
 558     {
 559         if (md->bPrintNHChains)
 560         {
 561             if (md->bNHC_trotter)
 562             {
 563                 for (i = 0; (i < md->nTC); i++)
 564                 {
 565                     ni   = groups->grps[egcTC].nm_ind[i];
 566                     bufi = *(groups->grpname[ni]);
 567                     for (j = 0; (j < md->nNHC); j++)
 568                     {
 569                         sprintf(buf, "Xi-%d-%s", j, bufi);
 570                         grpnms[2*(i*md->nNHC+j)] = strdup(buf);
 571                         sprintf(buf, "vXi-%d-%s", j, bufi);
 572                         grpnms[2*(i*md->nNHC+j)+1] = strdup(buf);
 573                     }
 574                 }
 575                 md->itc = get_ebin_space(md->ebin, md->mde_n,
 576                                          (const char **)grpnms, unit_invtime);
 577                 if (md->bMTTK)
 578                 {
 579                     for (i = 0; (i < md->nTCP); i++)
 580                     {
 581                         bufi = baro_nm[0];  /* All barostat DOF's together for now. */
 582                         for (j = 0; (j < md->nNHC); j++)
 583                         {
 584                             sprintf(buf, "Xi-%d-%s", j, bufi);
 585                             grpnms[2*(i*md->nNHC+j)] = strdup(buf);
 586                             sprintf(buf, "vXi-%d-%s", j, bufi);
 587                             grpnms[2*(i*md->nNHC+j)+1] = strdup(buf);
 588                         }
 589                     }
 590                     md->itcb = get_ebin_space(md->ebin, md->mdeb_n,
 591                                               (const char **)grpnms, unit_invtime);
 592                 }
 593             }
 594             else
 595             {
 596                 for (i = 0; (i < md->nTC); i++)
 597                 {
 598                     ni   = groups->grps[egcTC].nm_ind[i];
 599                     bufi = *(groups->grpname[ni]);
 600                     sprintf(buf, "Xi-%s", bufi);
 601                     grpnms[2*i] = strdup(buf);
 602                     sprintf(buf, "vXi-%s", bufi);
 603                     grpnms[2*i+1] = strdup(buf);
 604                 }
 605                 md->itc = get_ebin_space(md->ebin, md->mde_n,
 606                                          (const char **)grpnms, unit_invtime);
 607             }
 608         }
 609     }
 610     else if (md->etc == etcBERENDSEN || md->etc == etcYES ||
 611              md->etc == etcVRESCALE)
 612     {
 613         for (i = 0; (i < md->nTC); i++)
 614         {
 615             ni = groups->grps[egcTC].nm_ind[i];
 616             sprintf(buf, "Lamb-%s", *(groups->grpname[ni]));
 617             grpnms[i] = strdup(buf);
 618         }
 619         md->itc = get_ebin_space(md->ebin, md->mde_n, (const char **)grpnms, "");
 620     }
 621
 622     sfree(grpnms);
 623
 624
 625     md->nU = groups->grps[egcACC].nr;
 626     if (md->nU > 1)
 627     {
 628         snew(grpnms, 3*md->nU);
 629         for (i = 0; (i < md->nU); i++)
 630         {
 631             ni = groups->grps[egcACC].nm_ind[i];
 632             sprintf(buf, "Ux-%s", *(groups->grpname[ni]));
 633             grpnms[3*i+XX] = strdup(buf);
 634             sprintf(buf, "Uy-%s", *(groups->grpname[ni]));
 635             grpnms[3*i+YY] = strdup(buf);
 636             sprintf(buf, "Uz-%s", *(groups->grpname[ni]));
 637             grpnms[3*i+ZZ] = strdup(buf);
 638         }
 639         md->iu = get_ebin_space(md->ebin, 3*md->nU, (const char **)grpnms, unit_vel);
 640         sfree(grpnms);
 641     }
 642
 643     if (fp_ene)
 644     {
 645         do_enxnms(fp_ene, &md->ebin->nener, &md->ebin->enm);
 646     }
 647
 648     md->print_grpnms = NULL;
 649
 650     /* check whether we're going to write dh histograms */
 651     md->dhc = NULL;
 652     if (ir->fepvals->separate_dhdl_file == esepdhdlfileNO)
 653     {
 654         /* Currently dh histograms are only written with dynamics */
 655         if (EI_DYNAMICS(ir->eI))
 656         {
 657             snew(md->dhc, 1);
 658
 659             mde_delta_h_coll_init(md->dhc, ir);
 660         }
 661         md->fp_dhdl = NULL;
 662         snew(md->dE, ir->fepvals->n_lambda);
 663     }
 664     else
 665     {
 666         md->fp_dhdl = fp_dhdl;
 667         snew(md->dE, ir->fepvals->n_lambda);
 668     }
 669     if (ir->bSimTemp)
 670     {
 671         int i;
 672         snew(md->temperatures, ir->fepvals->n_lambda);
 673         for (i = 0; i < ir->fepvals->n_lambda; i++)
 674         {
 675             md->temperatures[i] = ir->simtempvals->temperatures[i];
 676         }
 677     }
 678     return md;
 679 }
 680
 681 /* print a lambda vector to a string
 682    fep = the inputrec's FEP input data
 683    i = the index of the lambda vector
 684    get_native_lambda = whether to print the native lambda
 685    get_names = whether to print the names rather than the values
 686    str = the pre-allocated string buffer to print to. */
 687 static void print_lambda_vector(t_lambda *fep, int i,
 688                                 gmx_bool get_native_lambda, gmx_bool get_names,
 689                                 char *str)
 690 {
 691     size_t nps = 0, np;
 692     int    j, k = 0;
 693     int    Nsep = 0;
 694
 695     for (j = 0; j < efptNR; j++)
 696     {
 697         if (fep->separate_dvdl[j])
 698         {
 699             Nsep++;
 700         }
 701     }
 702     str[0] = 0; /* reset the string */
 703     if (Nsep > 1)
 704     {
 705         str += sprintf(str, "("); /* set the opening parenthesis*/
 706     }
 707     for (j = 0; j < efptNR; j++)
 708     {
 709         if (fep->separate_dvdl[j])
 710         {
 711             double lam;
 712             if (!get_names)
 713             {
 714                 if (get_native_lambda && fep->init_lambda >= 0)
 715                 {
 716                     str += sprintf(str, "%.4f", fep->init_lambda);
 717                 }
 718                 else
 719                 {
 720                     str += sprintf(str, "%.4f", fep->all_lambda[j][i]);
 721                 }
 722             }
 723             else
 724             {
 725                 str += sprintf(str, "%s", efpt_singular_names[j]);
 726             }
 727             /* print comma for the next item */
 728             if (k < Nsep-1)
 729             {
 730                 str += sprintf(str, ", ");
 731             }
 732             k++;
 733         }
 734     }
 735     if (Nsep > 1)
 736     {
 737         /* and add the closing parenthesis */
 738         sprintf(str, ")");
 739     }
 740 }
 741
 742
 743 extern FILE *open_dhdl(const char *filename, const t_inputrec *ir,
 744                        const output_env_t oenv)
 745 {
 746     FILE       *fp;
 747     const char *dhdl = "dH/d\\lambda", *deltag = "\\DeltaH", *lambda = "\\lambda",
 748     *lambdastate     = "\\lambda state", *remain = "remaining";
 749     char        title[STRLEN], label_x[STRLEN], label_y[STRLEN];
 750     int         i, np, nps, nsets, nsets_de, nsetsbegin;
 751     int         n_lambda_terms = 0;
 752     t_lambda   *fep            = ir->fepvals; /* for simplicity */
 753     t_expanded *expand         = ir->expandedvals;
 754     char      **setname;
 755     char        buf[STRLEN], lambda_vec_str[STRLEN], lambda_name_str[STRLEN];
 756     int         bufplace = 0;
 757
 758     int         nsets_dhdl = 0;
 759     int         s          = 0;
 760     int         nsetsextend;
 761     gmx_bool    write_pV = FALSE;
 762
 763     /* count the number of different lambda terms */
 764     for (i = 0; i < efptNR; i++)
 765     {
 766         if (fep->separate_dvdl[i])
 767         {
 768             n_lambda_terms++;
 769         }
 770     }
 771
 772     if (fep->n_lambda == 0)
 773     {
 774         sprintf(title, "%s", dhdl);
 775         sprintf(label_x, "Time (ps)");
 776         sprintf(label_y, "%s (%s %s)",
 777                 dhdl, unit_energy, "[\\lambda]\\S-1\\N");
 778     }
 779     else
 780     {
 781         sprintf(title, "%s and %s", dhdl, deltag);
 782         sprintf(label_x, "Time (ps)");
 783         sprintf(label_y, "%s and %s (%s %s)",
 784                 dhdl, deltag, unit_energy, "[\\8l\\4]\\S-1\\N");
 785     }
 786     fp = gmx_fio_fopen(filename, "w+");
 787     xvgr_header(fp, title, label_x, label_y, exvggtXNY, oenv);
 788
 789     if (!(ir->bSimTemp))
 790     {
 791         bufplace = sprintf(buf, "T = %g (K) ",
 792                            ir->opts.ref_t[0]);
 793     }
 794     if ((ir->efep != efepSLOWGROWTH) && (ir->efep != efepEXPANDED))
 795     {
 796         if ( (fep->init_lambda >= 0)  && (n_lambda_terms == 1 ))
 797         {
 798             /* compatibility output */
 799             sprintf(&(buf[bufplace]), "%s = %.4f", lambda, fep->init_lambda);
 800         }
 801         else
 802         {
 803             print_lambda_vector(fep, fep->init_fep_state, TRUE, FALSE,
 804                                 lambda_vec_str);
 805             print_lambda_vector(fep, fep->init_fep_state, TRUE, TRUE,
 806                                 lambda_name_str);
 807             sprintf(&(buf[bufplace]), "%s %d: %s = %s",
 808                     lambdastate, fep->init_fep_state,
 809                     lambda_name_str, lambda_vec_str);
 810         }
 811     }
 812     xvgr_subtitle(fp, buf, oenv);
 813
 814
 815     nsets_dhdl = 0;
 816     if (fep->dhdl_derivatives == edhdlderivativesYES)
 817     {
 818         nsets_dhdl = n_lambda_terms;
 819     }
 820     /* count the number of delta_g states */
 821     nsets_de = fep->lambda_stop_n - fep->lambda_start_n;
 822
 823     nsets = nsets_dhdl + nsets_de; /* dhdl + fep differences */
 824
 825     if (fep->n_lambda > 0 && (expand->elmcmove > elmcmoveNO))
 826     {
 827         nsets += 1;   /*add fep state for expanded ensemble */
 828     }
 829
 830     if (fep->bPrintEnergy)
 831     {
 832         nsets += 1;  /* add energy to the dhdl as well */
 833     }
 834
 835     nsetsextend = nsets;
 836     if ((ir->epc != epcNO) && (fep->n_lambda > 0) && (fep->init_lambda < 0))
 837     {
 838         nsetsextend += 1; /* for PV term, other terms possible if required for
 839                              the reduced potential (only needed with foreign
 840                              lambda, and only output when init_lambda is not
 841                              set in order to maintain compatibility of the
 842                              dhdl.xvg file) */
 843         write_pV     = TRUE;
 844     }
 845     snew(setname, nsetsextend);
 846
 847     if (expand->elmcmove > elmcmoveNO)
 848     {
 849         /* state for the fep_vals, if we have alchemical sampling */
 850         sprintf(buf, "%s", "Thermodynamic state");
 851         setname[s] = strdup(buf);
 852         s         += 1;
 853     }
 854
 855     if (fep->bPrintEnergy)
 856     {
 857         sprintf(buf, "%s (%s)", "Energy", unit_energy);
 858         setname[s] = strdup(buf);
 859         s         += 1;
 860     }
 861
 862     if (fep->dhdl_derivatives == edhdlderivativesYES)
 863     {
 864         for (i = 0; i < efptNR; i++)
 865         {
 866             if (fep->separate_dvdl[i])
 867             {
 868
 869                 if ( (fep->init_lambda >= 0)  && (n_lambda_terms == 1 ))
 870                 {
 871                     /* compatibility output */
 872                     sprintf(buf, "%s %s %.4f", dhdl, lambda, fep->init_lambda);
 873                 }
 874                 else
 875                 {
 876                     double lam = fep->init_lambda;
 877                     if (fep->init_lambda < 0)
 878                     {
 879                         lam = fep->all_lambda[i][fep->init_fep_state];
 880                     }
 881                     sprintf(buf, "%s %s = %.4f", dhdl, efpt_singular_names[i],
 882                             lam);
 883                 }
 884                 setname[s] = strdup(buf);
 885                 s         += 1;
 886             }
 887         }
 888     }
 889
 890     if (fep->n_lambda > 0)
 891     {
 892         /* g_bar has to determine the lambda values used in this simulation
 893          * from this xvg legend.
 894          */
 895
 896         if (expand->elmcmove > elmcmoveNO)
 897         {
 898             nsetsbegin = 1;  /* for including the expanded ensemble */
 899         }
 900         else
 901         {
 902             nsetsbegin = 0;
 903         }
 904
 905         if (fep->bPrintEnergy)
 906         {
 907             nsetsbegin += 1;
 908         }
 909         nsetsbegin += nsets_dhdl;
 910
 911         for (i = fep->lambda_start_n; i < fep->lambda_stop_n; i++)
 912         {
 913             print_lambda_vector(fep, i, FALSE, FALSE, lambda_vec_str);
 914             if ( (fep->init_lambda >= 0)  && (n_lambda_terms == 1 ))
 915             {
 916                 /* for compatible dhdl.xvg files */
 917                 nps = sprintf(buf, "%s %s %s", deltag, lambda, lambda_vec_str);
 918             }
 919             else
 920             {
 921                 nps = sprintf(buf, "%s %s to %s", deltag, lambda, lambda_vec_str);
 922             }
 923
 924             if (ir->bSimTemp)
 925             {
 926                 /* print the temperature for this state if doing simulated annealing */
 927                 sprintf(&buf[nps], "T = %g (%s)",
 928                         ir->simtempvals->temperatures[s-(nsetsbegin)],
 929                         unit_temp_K);
 930             }
 931             setname[s] = strdup(buf);
 932             s++;
 933         }
 934         if (write_pV)
 935         {
 936             np                     = sprintf(buf, "pV (%s)", unit_energy);
 937             setname[nsetsextend-1] = strdup(buf);  /* the first entry after
 938                                                       nsets */
 939         }
 940
 941         xvgr_legend(fp, nsetsextend, (const char **)setname, oenv);
 942
 943         for (s = 0; s < nsetsextend; s++)
 944         {
 945             sfree(setname[s]);
 946         }
 947         sfree(setname);
 948     }
 949
 950     return fp;
 951 }
 952
 953 static void copy_energy(t_mdebin *md, real e[], real ecpy[])
 954 {
 955     int i, j;
 956
 957     for (i = j = 0; (i < F_NRE); i++)
 958     {
 959         if (md->bEner[i])
 960         {
 961             ecpy[j++] = e[i];
 962         }
 963     }
 964     if (j != md->f_nre)
 965     {
 966         gmx_incons("Number of energy terms wrong");
 967     }
 968 }
 969
 970 void upd_mdebin(t_mdebin       *md,
 971                 gmx_bool        bDoDHDL,
 972                 gmx_bool        bSum,
 973                 double          time,
 974                 real            tmass,
 975                 gmx_enerdata_t *enerd,
 976                 t_state        *state,
 977                 t_lambda       *fep,
 978                 t_expanded     *expand,
 979                 matrix          box,
 980                 tensor          svir,
 981                 tensor          fvir,
 982                 tensor          vir,
 983                 tensor          pres,
 984                 gmx_ekindata_t *ekind,
 985                 rvec            mu_tot,
 986                 gmx_constr_t    constr)
 987 {
 988     int    i, j, k, kk, m, n, gid;
 989     real   crmsd[2], tmp6[6];
 990     real   bs[NTRICLBOXS], vol, dens, pv, enthalpy;
 991     real   eee[egNR];
 992     real   ecopy[F_NRE];
 993     double store_dhdl[efptNR];
 994     real   store_energy = 0;
 995     real   tmp;
 996
 997     /* Do NOT use the box in the state variable, but the separate box provided
 998      * as an argument. This is because we sometimes need to write the box from
 999      * the last timestep to match the trajectory frames.
1000      */
1001     copy_energy(md, enerd->term, ecopy);
1002     add_ebin(md->ebin, md->ie, md->f_nre, ecopy, bSum);
1003     if (md->nCrmsd)
1004     {
1005         crmsd[0] = constr_rmsd(constr, FALSE);
1006         if (md->nCrmsd > 1)
1007         {
1008             crmsd[1] = constr_rmsd(constr, TRUE);
1009         }
1010         add_ebin(md->ebin, md->iconrmsd, md->nCrmsd, crmsd, FALSE);
1011     }
1012     if (md->bDynBox)
1013     {
1014         int nboxs;
1015         if (md->bTricl)
1016         {
1017             bs[0] = box[XX][XX];
1018             bs[1] = box[YY][YY];
1019             bs[2] = box[ZZ][ZZ];
1020             bs[3] = box[YY][XX];
1021             bs[4] = box[ZZ][XX];
1022             bs[5] = box[ZZ][YY];
1023             nboxs = NTRICLBOXS;
1024         }
1025         else
1026         {
1027             bs[0] = box[XX][XX];
1028             bs[1] = box[YY][YY];
1029             bs[2] = box[ZZ][ZZ];
1030             nboxs = NBOXS;
1031         }
1032         vol  = box[XX][XX]*box[YY][YY]*box[ZZ][ZZ];
1033         dens = (tmass*AMU)/(vol*NANO*NANO*NANO);
1034         add_ebin(md->ebin, md->ib, nboxs, bs, bSum);
1035         add_ebin(md->ebin, md->ivol, 1, &vol, bSum);
1036         add_ebin(md->ebin, md->idens, 1, &dens, bSum);
1037
1038         if (md->bDiagPres)
1039         {
1040             /* This is pV (in kJ/mol).  The pressure is the reference pressure,
1041                not the instantaneous pressure */
1042             pv = vol*md->ref_p/PRESFAC;
1043
1044             add_ebin(md->ebin, md->ipv, 1, &pv, bSum);
1045             enthalpy = pv + enerd->term[F_ETOT];
1046             add_ebin(md->ebin, md->ienthalpy, 1, &enthalpy, bSum);
1047         }
1048     }
1049     if (md->bConstrVir)
1050     {
1051         add_ebin(md->ebin, md->isvir, 9, svir[0], bSum);
1052         add_ebin(md->ebin, md->ifvir, 9, fvir[0], bSum);
1053     }
1054     if (md->bVir)
1055     {
1056         add_ebin(md->ebin, md->ivir, 9, vir[0], bSum);
1057     }
1058     if (md->bPress)
1059     {
1060         add_ebin(md->ebin, md->ipres, 9, pres[0], bSum);
1061     }
1062     if (md->bSurft)
1063     {
1064         tmp = (pres[ZZ][ZZ]-(pres[XX][XX]+pres[YY][YY])*0.5)*box[ZZ][ZZ];
1065         add_ebin(md->ebin, md->isurft, 1, &tmp, bSum);
1066     }
1067     if (md->epc == epcPARRINELLORAHMAN || md->epc == epcMTTK)
1068     {
1069         tmp6[0] = state->boxv[XX][XX];
1070         tmp6[1] = state->boxv[YY][YY];
1071         tmp6[2] = state->boxv[ZZ][ZZ];
1072         tmp6[3] = state->boxv[YY][XX];
1073         tmp6[4] = state->boxv[ZZ][XX];
1074         tmp6[5] = state->boxv[ZZ][YY];
1075         add_ebin(md->ebin, md->ipc, md->bTricl ? 6 : 3, tmp6, bSum);
1076     }
1077     if (md->bMu)
1078     {
1079         add_ebin(md->ebin, md->imu, 3, mu_tot, bSum);
1080     }
1081     if (ekind && ekind->cosacc.cos_accel != 0)
1082     {
1083         vol  = box[XX][XX]*box[YY][YY]*box[ZZ][ZZ];
1084         dens = (tmass*AMU)/(vol*NANO*NANO*NANO);
1085         add_ebin(md->ebin, md->ivcos, 1, &(ekind->cosacc.vcos), bSum);
1086         /* 1/viscosity, unit 1/(kg m^-1 s^-1) */
1087         tmp = 1/(ekind->cosacc.cos_accel/(ekind->cosacc.vcos*PICO)
1088                  *dens*sqr(box[ZZ][ZZ]*NANO/(2*M_PI)));
1089         add_ebin(md->ebin, md->ivisc, 1, &tmp, bSum);
1090     }
1091     if (md->nE > 1)
1092     {
1093         n = 0;
1094         for (i = 0; (i < md->nEg); i++)
1095         {
1096             for (j = i; (j < md->nEg); j++)
1097             {
1098                 gid = GID(i, j, md->nEg);
1099                 for (k = kk = 0; (k < egNR); k++)
1100                 {
1101                     if (md->bEInd[k])
1102                     {
1103                         eee[kk++] = enerd->grpp.ener[k][gid];
1104                     }
1105                 }
1106                 add_ebin(md->ebin, md->igrp[n], md->nEc, eee, bSum);
1107                 n++;
1108             }
1109         }
1110     }
1111
1112     if (ekind)
1113     {
1114         for (i = 0; (i < md->nTC); i++)
1115         {
1116             md->tmp_r[i] = ekind->tcstat[i].T;
1117         }
1118         add_ebin(md->ebin, md->itemp, md->nTC, md->tmp_r, bSum);
1119
1120         if (md->etc == etcNOSEHOOVER)
1121         {
1122             /* whether to print Nose-Hoover chains: */
1123             if (md->bPrintNHChains)
1124             {
1125                 if (md->bNHC_trotter)
1126                 {
1127                     for (i = 0; (i < md->nTC); i++)
1128                     {
1129                         for (j = 0; j < md->nNHC; j++)
1130                         {
1131                             k                = i*md->nNHC+j;
1132                             md->tmp_r[2*k]   = state->nosehoover_xi[k];
1133                             md->tmp_r[2*k+1] = state->nosehoover_vxi[k];
1134                         }
1135                     }
1136                     add_ebin(md->ebin, md->itc, md->mde_n, md->tmp_r, bSum);
1137
1138                     if (md->bMTTK)
1139                     {
1140                         for (i = 0; (i < md->nTCP); i++)
1141                         {
1142                             for (j = 0; j < md->nNHC; j++)
1143                             {
1144                                 k                = i*md->nNHC+j;
1145                                 md->tmp_r[2*k]   = state->nhpres_xi[k];
1146                                 md->tmp_r[2*k+1] = state->nhpres_vxi[k];
1147                             }
1148                         }
1149                         add_ebin(md->ebin, md->itcb, md->mdeb_n, md->tmp_r, bSum);
1150                     }
1151                 }
1152                 else
1153                 {
1154                     for (i = 0; (i < md->nTC); i++)
1155                     {
1156                         md->tmp_r[2*i]   = state->nosehoover_xi[i];
1157                         md->tmp_r[2*i+1] = state->nosehoover_vxi[i];
1158                     }
1159                     add_ebin(md->ebin, md->itc, md->mde_n, md->tmp_r, bSum);
1160                 }
1161             }
1162         }
1163         else if (md->etc == etcBERENDSEN || md->etc == etcYES ||
1164                  md->etc == etcVRESCALE)
1165         {
1166             for (i = 0; (i < md->nTC); i++)
1167             {
1168                 md->tmp_r[i] = ekind->tcstat[i].lambda;
1169             }
1170             add_ebin(md->ebin, md->itc, md->nTC, md->tmp_r, bSum);
1171         }
1172     }
1173
1174     if (ekind && md->nU > 1)
1175     {
1176         for (i = 0; (i < md->nU); i++)
1177         {
1178             copy_rvec(ekind->grpstat[i].u, md->tmp_v[i]);
1179         }
1180         add_ebin(md->ebin, md->iu, 3*md->nU, md->tmp_v[0], bSum);
1181     }
1182
1183     ebin_increase_count(md->ebin, bSum);
1184
1185     /* BAR + thermodynamic integration values */
1186     if ((md->fp_dhdl || md->dhc) && bDoDHDL)
1187     {
1188         for (i = 0; i < enerd->n_lambda-1; i++)
1189         {
1190             /* zero for simulated tempering */
1191             md->dE[i] = enerd->enerpart_lambda[i+1]-enerd->enerpart_lambda[0];
1192             if (md->temperatures != NULL)
1193             {
1194                 /* MRS: is this right, given the way we have defined the exchange probabilities? */
1195                 /* is this even useful to have at all? */
1196                 md->dE[i] += (md->temperatures[i]/
1197                               md->temperatures[state->fep_state]-1.0)*
1198                     enerd->term[F_EKIN];
1199             }
1200         }
1201
1202         if (md->fp_dhdl)
1203         {
1204             fprintf(md->fp_dhdl, "%.4f", time);
1205             /* the current free energy state */
1206
1207             /* print the current state if we are doing expanded ensemble */
1208             if (expand->elmcmove > elmcmoveNO)
1209             {
1210                 fprintf(md->fp_dhdl, " %4d", state->fep_state);
1211             }
1212             /* total energy (for if the temperature changes */
1213             if (fep->bPrintEnergy)
1214             {
1215                 store_energy = enerd->term[F_ETOT];
1216                 fprintf(md->fp_dhdl, " %#.8g", store_energy);
1217             }
1218
1219             if (fep->dhdl_derivatives == edhdlderivativesYES)
1220             {
1221                 for (i = 0; i < efptNR; i++)
1222                 {
1223                     if (fep->separate_dvdl[i])
1224                     {
1225                         /* assumes F_DVDL is first */
1226                         fprintf(md->fp_dhdl, " %#.8g", enerd->term[F_DVDL+i]);
1227                     }
1228                 }
1229             }
1230             for (i = fep->lambda_start_n; i < fep->lambda_stop_n; i++)
1231             {
1232                 fprintf(md->fp_dhdl, " %#.8g", md->dE[i]);
1233             }
1234             if ((md->epc != epcNO)  &&
1235                 (enerd->n_lambda > 0) &&
1236                 (fep->init_lambda < 0))
1237             {
1238                 fprintf(md->fp_dhdl, " %#.8g", pv);  /* PV term only needed when
1239                                                         there are alternate state
1240                                                         lambda and we're not in
1241                                                         compatibility mode */
1242             }
1243             fprintf(md->fp_dhdl, "\n");
1244             /* and the binary free energy output */
1245         }
1246         if (md->dhc && bDoDHDL)
1247         {
1248             int idhdl = 0;
1249             for (i = 0; i < efptNR; i++)
1250             {
1251                 if (fep->separate_dvdl[i])
1252                 {
1253                     /* assumes F_DVDL is first */
1254                     store_dhdl[idhdl] = enerd->term[F_DVDL+i];
1255                     idhdl            += 1;
1256                 }
1257             }
1258             store_energy = enerd->term[F_ETOT];
1259             /* store_dh is dE */
1260             mde_delta_h_coll_add_dh(md->dhc,
1261                                     (double)state->fep_state,
1262                                     store_energy,
1263                                     pv,
1264                                     store_dhdl,
1265                                     md->dE + fep->lambda_start_n,
1266                                     time);
1267         }
1268     }
1269 }
1270
1271
1272 void upd_mdebin_step(t_mdebin *md)
1273 {
1274     ebin_increase_count(md->ebin, FALSE);
1275 }
1276
1277 static void npr(FILE *log, int n, char c)
1278 {
1279     for (; (n > 0); n--)
1280     {
1281         fprintf(log, "%c", c);
1282     }
1283 }
1284
1285 static void pprint(FILE *log, const char *s, t_mdebin *md)
1286 {
1287     char CHAR = '#';
1288     int  slen;
1289     char buf1[22], buf2[22];
1290
1291     slen = strlen(s);
1292     fprintf(log, "\t<======  ");
1293     npr(log, slen, CHAR);
1294     fprintf(log, "  ==>\n");
1295     fprintf(log, "\t<====  %s  ====>\n", s);
1296     fprintf(log, "\t<==  ");
1297     npr(log, slen, CHAR);
1298     fprintf(log, "  ======>\n\n");
1299
1300     fprintf(log, "\tStatistics over %s steps using %s frames\n",
1301             gmx_step_str(md->ebin->nsteps_sim, buf1),
1302             gmx_step_str(md->ebin->nsum_sim, buf2));
1303     fprintf(log, "\n");
1304 }
1305
1306 void print_ebin_header(FILE *log, gmx_int64_t steps, double time, real lambda)
1307 {
1308     char buf[22];
1309
1310     fprintf(log, "   %12s   %12s   %12s\n"
1311             "   %12s   %12.5f   %12.5f\n\n",
1312             "Step", "Time", "Lambda", gmx_step_str(steps, buf), time, lambda);
1313 }
1314
1315 void print_ebin(ener_file_t fp_ene, gmx_bool bEne, gmx_bool bDR, gmx_bool bOR,
1316                 FILE *log,
1317                 gmx_int64_t step, double time,
1318                 int mode, gmx_bool bCompact,
1319                 t_mdebin *md, t_fcdata *fcd,
1320                 gmx_groups_t *groups, t_grpopts *opts)
1321 {
1322     /*static char **grpnms=NULL;*/
1323     char         buf[246];
1324     int          i, j, n, ni, nj, ndr, nor, b;
1325     int          ndisre = 0;
1326     real        *disre_rm3tav, *disre_rt;
1327
1328     /* these are for the old-style blocks (1 subblock, only reals), because
1329        there can be only one per ID for these */
1330     int          nr[enxNR];
1331     int          id[enxNR];
1332     real        *block[enxNR];
1333
1334     /* temporary arrays for the lambda values to write out */
1335     double      enxlambda_data[2];
1336
1337     t_enxframe  fr;
1338
1339     switch (mode)
1340     {
1341         case eprNORMAL:
1342             init_enxframe(&fr);
1343             fr.t            = time;
1344             fr.step         = step;
1345             fr.nsteps       = md->ebin->nsteps;
1346             fr.dt           = md->delta_t;
1347             fr.nsum         = md->ebin->nsum;
1348             fr.nre          = (bEne) ? md->ebin->nener : 0;
1349             fr.ener         = md->ebin->e;
1350             ndisre          = bDR ? fcd->disres.npair : 0;
1351             disre_rm3tav    = fcd->disres.rm3tav;
1352             disre_rt        = fcd->disres.rt;
1353             /* Optional additional old-style (real-only) blocks. */
1354             for (i = 0; i < enxNR; i++)
1355             {
1356                 nr[i] = 0;
1357             }
1358             if (fcd->orires.nr > 0 && bOR)
1359             {
1360                 diagonalize_orires_tensors(&(fcd->orires));
1361                 nr[enxOR]     = fcd->orires.nr;
1362                 block[enxOR]  = fcd->orires.otav;
1363                 id[enxOR]     = enxOR;
1364                 nr[enxORI]    = (fcd->orires.oinsl != fcd->orires.otav) ?
1365                     fcd->orires.nr : 0;
1366                 block[enxORI] = fcd->orires.oinsl;
1367                 id[enxORI]    = enxORI;
1368                 nr[enxORT]    = fcd->orires.nex*12;
1369                 block[enxORT] = fcd->orires.eig;
1370                 id[enxORT]    = enxORT;
1371             }
1372
1373             /* whether we are going to wrte anything out: */
1374             if (fr.nre || ndisre || nr[enxOR] || nr[enxORI])
1375             {
1376
1377                 /* the old-style blocks go first */
1378                 fr.nblock = 0;
1379                 for (i = 0; i < enxNR; i++)
1380                 {
1381                     if (nr[i] > 0)
1382                     {
1383                         fr.nblock = i + 1;
1384                     }
1385                 }
1386                 add_blocks_enxframe(&fr, fr.nblock);
1387                 for (b = 0; b < fr.nblock; b++)
1388                 {
1389                     add_subblocks_enxblock(&(fr.block[b]), 1);
1390                     fr.block[b].id        = id[b];
1391                     fr.block[b].sub[0].nr = nr[b];
1392 #ifndef GMX_DOUBLE
1393                     fr.block[b].sub[0].type = xdr_datatype_float;
1394                     fr.block[b].sub[0].fval = block[b];
1395 #else
1396                     fr.block[b].sub[0].type = xdr_datatype_double;
1397                     fr.block[b].sub[0].dval = block[b];
1398 #endif
1399                 }
1400
1401                 /* check for disre block & fill it. */
1402                 if (ndisre > 0)
1403                 {
1404                     int db = fr.nblock;
1405                     fr.nblock += 1;
1406                     add_blocks_enxframe(&fr, fr.nblock);
1407
1408                     add_subblocks_enxblock(&(fr.block[db]), 2);
1409                     fr.block[db].id        = enxDISRE;
1410                     fr.block[db].sub[0].nr = ndisre;
1411                     fr.block[db].sub[1].nr = ndisre;
1412 #ifndef GMX_DOUBLE
1413                     fr.block[db].sub[0].type = xdr_datatype_float;
1414                     fr.block[db].sub[1].type = xdr_datatype_float;
1415                     fr.block[db].sub[0].fval = disre_rt;
1416                     fr.block[db].sub[1].fval = disre_rm3tav;
1417 #else
1418                     fr.block[db].sub[0].type = xdr_datatype_double;
1419                     fr.block[db].sub[1].type = xdr_datatype_double;
1420                     fr.block[db].sub[0].dval = disre_rt;
1421                     fr.block[db].sub[1].dval = disre_rm3tav;
1422 #endif
1423                 }
1424                 /* here we can put new-style blocks */
1425
1426                 /* Free energy perturbation blocks */
1427                 if (md->dhc)
1428                 {
1429                     mde_delta_h_coll_handle_block(md->dhc, &fr, fr.nblock);
1430                 }
1431
1432                 /* we can now free & reset the data in the blocks */
1433                 if (md->dhc)
1434                 {
1435                     mde_delta_h_coll_reset(md->dhc);
1436                 }
1437
1438                 /* do the actual I/O */
1439                 do_enx(fp_ene, &fr);
1440                 if (fr.nre)
1441                 {
1442                     /* We have stored the sums, so reset the sum history */
1443                     reset_ebin_sums(md->ebin);
1444                 }
1445             }
1446             free_enxframe(&fr);
1447             break;
1448         case eprAVER:
1449             if (log)
1450             {
1451                 pprint(log, "A V E R A G E S", md);
1452             }
1453             break;
1454         case eprRMS:
1455             if (log)
1456             {
1457                 pprint(log, "R M S - F L U C T U A T I O N S", md);
1458             }
1459             break;
1460         default:
1461             gmx_fatal(FARGS, "Invalid print mode (%d)", mode);
1462     }
1463
1464     if (log)
1465     {
1466         for (i = 0; i < opts->ngtc; i++)
1467         {
1468             if (opts->annealing[i] != eannNO)
1469             {
1470                 fprintf(log, "Current ref_t for group %s: %8.1f\n",
1471                         *(groups->grpname[groups->grps[egcTC].nm_ind[i]]),
1472                         opts->ref_t[i]);
1473             }
1474         }
1475         if (mode == eprNORMAL && fcd->orires.nr > 0)
1476         {
1477             print_orires_log(log, &(fcd->orires));
1478         }
1479         fprintf(log, "   Energies (%s)\n", unit_energy);
1480         pr_ebin(log, md->ebin, md->ie, md->f_nre+md->nCrmsd, 5, mode, TRUE);
1481         fprintf(log, "\n");
1482
1483         if (!bCompact)
1484         {
1485             if (md->bDynBox)
1486             {
1487                 pr_ebin(log, md->ebin, md->ib, md->bTricl ? NTRICLBOXS : NBOXS, 5,
1488                         mode, TRUE);
1489                 fprintf(log, "\n");
1490             }
1491             if (md->bConstrVir)
1492             {
1493                 fprintf(log, "   Constraint Virial (%s)\n", unit_energy);
1494                 pr_ebin(log, md->ebin, md->isvir, 9, 3, mode, FALSE);
1495                 fprintf(log, "\n");
1496                 fprintf(log, "   Force Virial (%s)\n", unit_energy);
1497                 pr_ebin(log, md->ebin, md->ifvir, 9, 3, mode, FALSE);
1498                 fprintf(log, "\n");
1499             }
1500             if (md->bVir)
1501             {
1502                 fprintf(log, "   Total Virial (%s)\n", unit_energy);
1503                 pr_ebin(log, md->ebin, md->ivir, 9, 3, mode, FALSE);
1504                 fprintf(log, "\n");
1505             }
1506             if (md->bPress)
1507             {
1508                 fprintf(log, "   Pressure (%s)\n", unit_pres_bar);
1509                 pr_ebin(log, md->ebin, md->ipres, 9, 3, mode, FALSE);
1510                 fprintf(log, "\n");
1511             }
1512             if (md->bMu)
1513             {
1514                 fprintf(log, "   Total Dipole (%s)\n", unit_dipole_D);
1515                 pr_ebin(log, md->ebin, md->imu, 3, 3, mode, FALSE);
1516                 fprintf(log, "\n");
1517             }
1518
1519             if (md->nE > 1)
1520             {
1521                 if (md->print_grpnms == NULL)
1522                 {
1523                     snew(md->print_grpnms, md->nE);
1524                     n = 0;
1525                     for (i = 0; (i < md->nEg); i++)
1526                     {
1527                         ni = groups->grps[egcENER].nm_ind[i];
1528                         for (j = i; (j < md->nEg); j++)
1529                         {
1530                             nj = groups->grps[egcENER].nm_ind[j];
1531                             sprintf(buf, "%s-%s", *(groups->grpname[ni]),
1532                                     *(groups->grpname[nj]));
1533                             md->print_grpnms[n++] = strdup(buf);
1534                         }
1535                     }
1536                 }
1537                 sprintf(buf, "Epot (%s)", unit_energy);
1538                 fprintf(log, "%15s   ", buf);
1539                 for (i = 0; (i < egNR); i++)
1540                 {
1541                     if (md->bEInd[i])
1542                     {
1543                         fprintf(log, "%12s   ", egrp_nm[i]);
1544                     }
1545                 }
1546                 fprintf(log, "\n");
1547                 for (i = 0; (i < md->nE); i++)
1548                 {
1549                     fprintf(log, "%15s", md->print_grpnms[i]);
1550                     pr_ebin(log, md->ebin, md->igrp[i], md->nEc, md->nEc, mode,
1551                             FALSE);
1552                 }
1553                 fprintf(log, "\n");
1554             }
1555             if (md->nTC > 1)
1556             {
1557                 pr_ebin(log, md->ebin, md->itemp, md->nTC, 4, mode, TRUE);
1558                 fprintf(log, "\n");
1559             }
1560             if (md->nU > 1)
1561             {
1562                 fprintf(log, "%15s   %12s   %12s   %12s\n",
1563                         "Group", "Ux", "Uy", "Uz");
1564                 for (i = 0; (i < md->nU); i++)
1565                 {
1566                     ni = groups->grps[egcACC].nm_ind[i];
1567                     fprintf(log, "%15s", *groups->grpname[ni]);
1568                     pr_ebin(log, md->ebin, md->iu+3*i, 3, 3, mode, FALSE);
1569                 }
1570                 fprintf(log, "\n");
1571             }
1572         }
1573     }
1574
1575 }
1576
1577 void update_energyhistory(energyhistory_t * enerhist, t_mdebin * mdebin)
1578 {
1579     int i;
1580
1581     enerhist->nsteps     = mdebin->ebin->nsteps;
1582     enerhist->nsum       = mdebin->ebin->nsum;
1583     enerhist->nsteps_sim = mdebin->ebin->nsteps_sim;
1584     enerhist->nsum_sim   = mdebin->ebin->nsum_sim;
1585     enerhist->nener      = mdebin->ebin->nener;
1586
1587     if (mdebin->ebin->nsum > 0)
1588     {
1589         /* Check if we need to allocate first */
1590         if (enerhist->ener_ave == NULL)
1591         {
1592             snew(enerhist->ener_ave, enerhist->nener);
1593             snew(enerhist->ener_sum, enerhist->nener);
1594         }
1595
1596         for (i = 0; i < enerhist->nener; i++)
1597         {
1598             enerhist->ener_ave[i] = mdebin->ebin->e[i].eav;
1599             enerhist->ener_sum[i] = mdebin->ebin->e[i].esum;
1600         }
1601     }
1602
1603     if (mdebin->ebin->nsum_sim > 0)
1604     {
1605         /* Check if we need to allocate first */
1606         if (enerhist->ener_sum_sim == NULL)
1607         {
1608             snew(enerhist->ener_sum_sim, enerhist->nener);
1609         }
1610
1611         for (i = 0; i < enerhist->nener; i++)
1612         {
1613             enerhist->ener_sum_sim[i] = mdebin->ebin->e_sim[i].esum;
1614         }
1615     }
1616     if (mdebin->dhc)
1617     {
1618         mde_delta_h_coll_update_energyhistory(mdebin->dhc, enerhist);
1619     }
1620 }
1621
1622 void restore_energyhistory_from_state(t_mdebin        * mdebin,
1623                                       energyhistory_t * enerhist)
1624 {
1625     int i;
1626
1627     if ((enerhist->nsum > 0 || enerhist->nsum_sim > 0) &&
1628         mdebin->ebin->nener != enerhist->nener)
1629     {
1630         gmx_fatal(FARGS, "Mismatch between number of energies in run input (%d) and checkpoint file (%d).",
1631                   mdebin->ebin->nener, enerhist->nener);
1632     }
1633
1634     mdebin->ebin->nsteps     = enerhist->nsteps;
1635     mdebin->ebin->nsum       = enerhist->nsum;
1636     mdebin->ebin->nsteps_sim = enerhist->nsteps_sim;
1637     mdebin->ebin->nsum_sim   = enerhist->nsum_sim;
1638
1639     for (i = 0; i < mdebin->ebin->nener; i++)
1640     {
1641         mdebin->ebin->e[i].eav  =
1642             (enerhist->nsum > 0 ? enerhist->ener_ave[i] : 0);
1643         mdebin->ebin->e[i].esum =
1644             (enerhist->nsum > 0 ? enerhist->ener_sum[i] : 0);
1645         mdebin->ebin->e_sim[i].esum =
1646             (enerhist->nsum_sim > 0 ? enerhist->ener_sum_sim[i] : 0);
1647     }
1648     if (mdebin->dhc)
1649     {
1650         mde_delta_h_coll_restore_energyhistory(mdebin->dhc, enerhist);
1651     }
1652 }