src/gromacs/mdlib/mdebin.cpp

   1 /*
   2  * This file is part of the GROMACS molecular simulation package.
   3  *
   4  * Copyright (c) 1991-2000, University of Groningen, The Netherlands.
   5  * Copyright (c) 2001-2004, The GROMACS development team.
   6  * Copyright (c) 2013,2014,2015, by the GROMACS development team, led by
   7  * Mark Abraham, David van der Spoel, Berk Hess, and Erik Lindahl,
   8  * and including many others, as listed in the AUTHORS file in the
   9  * top-level source directory and at http://www.gromacs.org.
  10  *
  11  * GROMACS is free software; you can redistribute it and/or
  12  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public License
  13  * as published by the Free Software Foundation; either version 2.1
  14  * of the License, or (at your option) any later version.
  15  *
  16  * GROMACS is distributed in the hope that it will be useful,
  17  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  18  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  19  * Lesser General Public License for more details.
  20  *
  21  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  22  * License along with GROMACS; if not, see
  23  * http://www.gnu.org/licenses, or write to the Free Software Foundation,
  24  * Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA  02110-1301  USA.
  25  *
  26  * If you want to redistribute modifications to GROMACS, please
  27  * consider that scientific software is very special. Version
  28  * control is crucial - bugs must be traceable. We will be happy to
  29  * consider code for inclusion in the official distribution, but
  30  * derived work must not be called official GROMACS. Details are found
  31  * in the README & COPYING files - if they are missing, get the
  32  * official version at http://www.gromacs.org.
  33  *
  34  * To help us fund GROMACS development, we humbly ask that you cite
  35  * the research papers on the package. Check out http://www.gromacs.org.
  36  */
  37 #include "gmxpre.h"
  38
  39 #include "gromacs/legacyheaders/mdebin.h"
  40
  41 #include <float.h>
  42 #include <stdlib.h>
  43 #include <string.h>
  44
  45 #include "gromacs/fileio/enxio.h"
  46 #include "gromacs/fileio/gmxfio.h"
  47 #include "gromacs/fileio/xvgr.h"
  48 #include "gromacs/legacyheaders/constr.h"
  49 #include "gromacs/legacyheaders/disre.h"
  50 #include "gromacs/legacyheaders/macros.h"
  51 #include "gromacs/legacyheaders/mdrun.h"
  52 #include "gromacs/legacyheaders/names.h"
  53 #include "gromacs/legacyheaders/network.h"
  54 #include "gromacs/legacyheaders/orires.h"
  55 #include "gromacs/legacyheaders/typedefs.h"
  56 #include "gromacs/math/units.h"
  57 #include "gromacs/math/vec.h"
  58 #include "gromacs/mdlib/mdebin_bar.h"
  59 #include "gromacs/pbcutil/pbc.h"
  60 #include "gromacs/pulling/pull.h"
  61 #include "gromacs/topology/mtop_util.h"
  62 #include "gromacs/utility/smalloc.h"
  63
  64 static const char *conrmsd_nm[] = { "Constr. rmsd", "Constr.2 rmsd" };
  65
  66 static const char *boxs_nm[] = { "Box-X", "Box-Y", "Box-Z" };
  67
  68 static const char *tricl_boxs_nm[] = {
  69     "Box-XX", "Box-YY", "Box-ZZ",
  70     "Box-YX", "Box-ZX", "Box-ZY"
  71 };
  72
  73 static const char *vol_nm[] = { "Volume" };
  74
  75 static const char *dens_nm[] = {"Density" };
  76
  77 static const char *pv_nm[] = {"pV" };
  78
  79 static const char *enthalpy_nm[] = {"Enthalpy" };
  80
  81 static const char *boxvel_nm[] = {
  82     "Box-Vel-XX", "Box-Vel-YY", "Box-Vel-ZZ",
  83     "Box-Vel-YX", "Box-Vel-ZX", "Box-Vel-ZY"
  84 };
  85
  86 #define NBOXS asize(boxs_nm)
  87 #define NTRICLBOXS asize(tricl_boxs_nm)
  88
  89 t_mdebin *init_mdebin(ener_file_t       fp_ene,
  90                       const gmx_mtop_t *mtop,
  91                       const t_inputrec *ir,
  92                       FILE             *fp_dhdl)
  93 {
  94     const char         *ener_nm[F_NRE];
  95     static const char  *vir_nm[] = {
  96         "Vir-XX", "Vir-XY", "Vir-XZ",
  97         "Vir-YX", "Vir-YY", "Vir-YZ",
  98         "Vir-ZX", "Vir-ZY", "Vir-ZZ"
  99     };
 100     static const char  *sv_nm[] = {
 101         "ShakeVir-XX", "ShakeVir-XY", "ShakeVir-XZ",
 102         "ShakeVir-YX", "ShakeVir-YY", "ShakeVir-YZ",
 103         "ShakeVir-ZX", "ShakeVir-ZY", "ShakeVir-ZZ"
 104     };
 105     static const char  *fv_nm[] = {
 106         "ForceVir-XX", "ForceVir-XY", "ForceVir-XZ",
 107         "ForceVir-YX", "ForceVir-YY", "ForceVir-YZ",
 108         "ForceVir-ZX", "ForceVir-ZY", "ForceVir-ZZ"
 109     };
 110     static const char  *pres_nm[] = {
 111         "Pres-XX", "Pres-XY", "Pres-XZ",
 112         "Pres-YX", "Pres-YY", "Pres-YZ",
 113         "Pres-ZX", "Pres-ZY", "Pres-ZZ"
 114     };
 115     static const char  *surft_nm[] = {
 116         "#Surf*SurfTen"
 117     };
 118     static const char  *mu_nm[] = {
 119         "Mu-X", "Mu-Y", "Mu-Z"
 120     };
 121     static const char  *vcos_nm[] = {
 122         "2CosZ*Vel-X"
 123     };
 124     static const char  *visc_nm[] = {
 125         "1/Viscosity"
 126     };
 127     static const char  *baro_nm[] = {
 128         "Barostat"
 129     };
 130
 131     char              **grpnms;
 132     const gmx_groups_t *groups;
 133     char              **gnm;
 134     char                buf[256];
 135     const char         *bufi;
 136     t_mdebin           *md;
 137     int                 i, j, ni, nj, n, k, kk, ncon, nset;
 138     gmx_bool            bBHAM, b14;
 139
 140     snew(md, 1);
 141
 142     md->bVir   = TRUE;
 143     md->bPress = TRUE;
 144     md->bSurft = TRUE;
 145     md->bMu    = TRUE;
 146
 147     if (EI_DYNAMICS(ir->eI))
 148     {
 149         md->delta_t = ir->delta_t;
 150     }
 151     else
 152     {
 153         md->delta_t = 0;
 154     }
 155
 156     groups = &mtop->groups;
 157
 158     bBHAM = (mtop->ffparams.functype[0] == F_BHAM);
 159     b14   = (gmx_mtop_ftype_count(mtop, F_LJ14) > 0 ||
 160              gmx_mtop_ftype_count(mtop, F_LJC14_Q) > 0);
 161
 162     ncon           = gmx_mtop_ftype_count(mtop, F_CONSTR);
 163     nset           = gmx_mtop_ftype_count(mtop, F_SETTLE);
 164     md->bConstr    = (ncon > 0 || nset > 0);
 165     md->bConstrVir = FALSE;
 166     if (md->bConstr)
 167     {
 168         if (ncon > 0 && ir->eConstrAlg == econtLINCS)
 169         {
 170             if (ir->eI == eiSD2)
 171             {
 172                 md->nCrmsd = 2;
 173             }
 174             else
 175             {
 176                 md->nCrmsd = 1;
 177             }
 178         }
 179         md->bConstrVir = (getenv("GMX_CONSTRAINTVIR") != NULL);
 180     }
 181     else
 182     {
 183         md->nCrmsd = 0;
 184     }
 185
 186     /* Energy monitoring */
 187     for (i = 0; i < egNR; i++)
 188     {
 189         md->bEInd[i] = FALSE;
 190     }
 191
 192     for (i = 0; i < F_NRE; i++)
 193     {
 194         md->bEner[i] = FALSE;
 195         if (i == F_LJ)
 196         {
 197             md->bEner[i] = !bBHAM;
 198         }
 199         else if (i == F_BHAM)
 200         {
 201             md->bEner[i] = bBHAM;
 202         }
 203         else if (i == F_EQM)
 204         {
 205             md->bEner[i] = ir->bQMMM;
 206         }
 207         else if (i == F_COUL_LR)
 208         {
 209             md->bEner[i] = (ir->rcoulomb > ir->rlist);
 210         }
 211         else if (i == F_LJ_LR)
 212         {
 213             md->bEner[i] = (!bBHAM && ir->rvdw > ir->rlist);
 214         }
 215         else if (i == F_BHAM_LR)
 216         {
 217             md->bEner[i] = (bBHAM && ir->rvdw > ir->rlist);
 218         }
 219         else if (i == F_RF_EXCL)
 220         {
 221             md->bEner[i] = (EEL_RF(ir->coulombtype) && ir->coulombtype != eelRF_NEC && ir->cutoff_scheme == ecutsGROUP);
 222         }
 223         else if (i == F_COUL_RECIP)
 224         {
 225             md->bEner[i] = EEL_FULL(ir->coulombtype);
 226         }
 227         else if (i == F_LJ_RECIP)
 228         {
 229             md->bEner[i] = EVDW_PME(ir->vdwtype);
 230         }
 231         else if (i == F_LJ14)
 232         {
 233             md->bEner[i] = b14;
 234         }
 235         else if (i == F_COUL14)
 236         {
 237             md->bEner[i] = b14;
 238         }
 239         else if (i == F_LJC14_Q || i == F_LJC_PAIRS_NB)
 240         {
 241             md->bEner[i] = FALSE;
 242         }
 243         else if ((i == F_DVDL_COUL && ir->fepvals->separate_dvdl[efptCOUL]) ||
 244                  (i == F_DVDL_VDW  && ir->fepvals->separate_dvdl[efptVDW]) ||
 245                  (i == F_DVDL_BONDED && ir->fepvals->separate_dvdl[efptBONDED]) ||
 246                  (i == F_DVDL_RESTRAINT && ir->fepvals->separate_dvdl[efptRESTRAINT]) ||
 247                  (i == F_DKDL && ir->fepvals->separate_dvdl[efptMASS]) ||
 248                  (i == F_DVDL && ir->fepvals->separate_dvdl[efptFEP]))
 249         {
 250             md->bEner[i] = (ir->efep != efepNO);
 251         }
 252         else if ((interaction_function[i].flags & IF_VSITE) ||
 253                  (i == F_CONSTR) || (i == F_CONSTRNC) || (i == F_SETTLE))
 254         {
 255             md->bEner[i] = FALSE;
 256         }
 257         else if ((i == F_COUL_SR) || (i == F_EPOT) || (i == F_PRES)  || (i == F_EQM))
 258         {
 259             md->bEner[i] = TRUE;
 260         }
 261         else if ((i == F_GBPOL) && ir->implicit_solvent == eisGBSA)
 262         {
 263             md->bEner[i] = TRUE;
 264         }
 265         else if ((i == F_NPSOLVATION) && ir->implicit_solvent == eisGBSA && (ir->sa_algorithm != esaNO))
 266         {
 267             md->bEner[i] = TRUE;
 268         }
 269         else if ((i == F_GB12) || (i == F_GB13) || (i == F_GB14))
 270         {
 271             md->bEner[i] = FALSE;
 272         }
 273         else if ((i == F_ETOT) || (i == F_EKIN) || (i == F_TEMP))
 274         {
 275             md->bEner[i] = EI_DYNAMICS(ir->eI);
 276         }
 277         else if (i == F_DISPCORR || i == F_PDISPCORR)
 278         {
 279             md->bEner[i] = (ir->eDispCorr != edispcNO);
 280         }
 281         else if (i == F_DISRESVIOL)
 282         {
 283             md->bEner[i] = (gmx_mtop_ftype_count(mtop, F_DISRES) > 0);
 284         }
 285         else if (i == F_ORIRESDEV)
 286         {
 287             md->bEner[i] = (gmx_mtop_ftype_count(mtop, F_ORIRES) > 0);
 288         }
 289         else if (i == F_CONNBONDS)
 290         {
 291             md->bEner[i] = FALSE;
 292         }
 293         else if (i == F_COM_PULL)
 294         {
 295             md->bEner[i] = (ir->bPull && pull_have_potential(ir->pull_work));
 296         }
 297         else if (i == F_ECONSERVED)
 298         {
 299             md->bEner[i] = ((ir->etc == etcNOSEHOOVER || ir->etc == etcVRESCALE) &&
 300                             (ir->epc == epcNO || ir->epc == epcMTTK));
 301         }
 302         else
 303         {
 304             md->bEner[i] = (gmx_mtop_ftype_count(mtop, i) > 0);
 305         }
 306     }
 307
 308     /* for adress simulations, most energy terms are not meaningfull, and thus disabled*/
 309     if (ir->bAdress && !debug)
 310     {
 311         for (i = 0; i < F_NRE; i++)
 312         {
 313             md->bEner[i] = FALSE;
 314             if (i == F_EKIN)
 315             {
 316                 md->bEner[i] = TRUE;
 317             }
 318             if (i == F_TEMP)
 319             {
 320                 md->bEner[i] = TRUE;
 321             }
 322         }
 323         md->bVir   = FALSE;
 324         md->bPress = FALSE;
 325         md->bSurft = FALSE;
 326         md->bMu    = FALSE;
 327     }
 328
 329     md->f_nre = 0;
 330     for (i = 0; i < F_NRE; i++)
 331     {
 332         if (md->bEner[i])
 333         {
 334             ener_nm[md->f_nre] = interaction_function[i].longname;
 335             md->f_nre++;
 336         }
 337     }
 338
 339     md->epc            = ir->epc;
 340     md->bDiagPres      = !TRICLINIC(ir->ref_p);
 341     md->ref_p          = (ir->ref_p[XX][XX]+ir->ref_p[YY][YY]+ir->ref_p[ZZ][ZZ])/DIM;
 342     md->bTricl         = TRICLINIC(ir->compress) || TRICLINIC(ir->deform);
 343     md->bDynBox        = DYNAMIC_BOX(*ir);
 344     md->etc            = ir->etc;
 345     md->bNHC_trotter   = IR_NVT_TROTTER(ir);
 346     md->bPrintNHChains = ir->bPrintNHChains;
 347     md->bMTTK          = (IR_NPT_TROTTER(ir) || IR_NPH_TROTTER(ir));
 348     md->bMu            = NEED_MUTOT(*ir);
 349
 350     md->ebin  = mk_ebin();
 351     /* Pass NULL for unit to let get_ebin_space determine the units
 352      * for interaction_function[i].longname
 353      */
 354     md->ie    = get_ebin_space(md->ebin, md->f_nre, ener_nm, NULL);
 355     if (md->nCrmsd)
 356     {
 357         /* This should be called directly after the call for md->ie,
 358          * such that md->iconrmsd follows directly in the list.
 359          */
 360         md->iconrmsd = get_ebin_space(md->ebin, md->nCrmsd, conrmsd_nm, "");
 361     }
 362     if (md->bDynBox)
 363     {
 364         md->ib    = get_ebin_space(md->ebin,
 365                                    md->bTricl ? NTRICLBOXS : NBOXS,
 366                                    md->bTricl ? tricl_boxs_nm : boxs_nm,
 367                                    unit_length);
 368         md->ivol  = get_ebin_space(md->ebin, 1, vol_nm,  unit_volume);
 369         md->idens = get_ebin_space(md->ebin, 1, dens_nm, unit_density_SI);
 370         if (md->bDiagPres)
 371         {
 372             md->ipv       = get_ebin_space(md->ebin, 1, pv_nm,   unit_energy);
 373             md->ienthalpy = get_ebin_space(md->ebin, 1, enthalpy_nm,   unit_energy);
 374         }
 375     }
 376     if (md->bConstrVir)
 377     {
 378         md->isvir = get_ebin_space(md->ebin, asize(sv_nm), sv_nm, unit_energy);
 379         md->ifvir = get_ebin_space(md->ebin, asize(fv_nm), fv_nm, unit_energy);
 380     }
 381     if (md->bVir)
 382     {
 383         md->ivir   = get_ebin_space(md->ebin, asize(vir_nm), vir_nm, unit_energy);
 384     }
 385     if (md->bPress)
 386     {
 387         md->ipres  = get_ebin_space(md->ebin, asize(pres_nm), pres_nm, unit_pres_bar);
 388     }
 389     if (md->bSurft)
 390     {
 391         md->isurft = get_ebin_space(md->ebin, asize(surft_nm), surft_nm,
 392                                     unit_surft_bar);
 393     }
 394     if (md->epc == epcPARRINELLORAHMAN || md->epc == epcMTTK)
 395     {
 396         md->ipc = get_ebin_space(md->ebin, md->bTricl ? 6 : 3,
 397                                  boxvel_nm, unit_vel);
 398     }
 399     if (md->bMu)
 400     {
 401         md->imu    = get_ebin_space(md->ebin, asize(mu_nm), mu_nm, unit_dipole_D);
 402     }
 403     if (ir->cos_accel != 0)
 404     {
 405         md->ivcos = get_ebin_space(md->ebin, asize(vcos_nm), vcos_nm, unit_vel);
 406         md->ivisc = get_ebin_space(md->ebin, asize(visc_nm), visc_nm,
 407                                    unit_invvisc_SI);
 408     }
 409
 410     /* Energy monitoring */
 411     for (i = 0; i < egNR; i++)
 412     {
 413         md->bEInd[i] = FALSE;
 414     }
 415     md->bEInd[egCOULSR] = TRUE;
 416     md->bEInd[egLJSR  ] = TRUE;
 417
 418     if (ir->rcoulomb > ir->rlist)
 419     {
 420         md->bEInd[egCOULLR] = TRUE;
 421     }
 422     if (!bBHAM)
 423     {
 424         if (ir->rvdw > ir->rlist)
 425         {
 426             md->bEInd[egLJLR]   = TRUE;
 427         }
 428     }
 429     else
 430     {
 431         md->bEInd[egLJSR]   = FALSE;
 432         md->bEInd[egBHAMSR] = TRUE;
 433         if (ir->rvdw > ir->rlist)
 434         {
 435             md->bEInd[egBHAMLR]   = TRUE;
 436         }
 437     }
 438     if (b14)
 439     {
 440         md->bEInd[egLJ14]   = TRUE;
 441         md->bEInd[egCOUL14] = TRUE;
 442     }
 443     md->nEc = 0;
 444     for (i = 0; (i < egNR); i++)
 445     {
 446         if (md->bEInd[i])
 447         {
 448             md->nEc++;
 449         }
 450     }
 451
 452     n = groups->grps[egcENER].nr;
 453     /* for adress simulations, most energy terms are not meaningfull, and thus disabled*/
 454     if (!ir->bAdress)
 455     {
 456         /*standard simulation*/
 457         md->nEg = n;
 458         md->nE  = (n*(n+1))/2;
 459     }
 460     else if (!debug)
 461     {
 462         /*AdResS simulation*/
 463         md->nU    = 0;
 464         md->nEg   = 0;
 465         md->nE    = 0;
 466         md->nEc   = 0;
 467         md->isvir = FALSE;
 468     }
 469     snew(md->igrp, md->nE);
 470     if (md->nE > 1)
 471     {
 472         n = 0;
 473         snew(gnm, md->nEc);
 474         for (k = 0; (k < md->nEc); k++)
 475         {
 476             snew(gnm[k], STRLEN);
 477         }
 478         for (i = 0; (i < groups->grps[egcENER].nr); i++)
 479         {
 480             ni = groups->grps[egcENER].nm_ind[i];
 481             for (j = i; (j < groups->grps[egcENER].nr); j++)
 482             {
 483                 nj = groups->grps[egcENER].nm_ind[j];
 484                 for (k = kk = 0; (k < egNR); k++)
 485                 {
 486                     if (md->bEInd[k])
 487                     {
 488                         sprintf(gnm[kk], "%s:%s-%s", egrp_nm[k],
 489                                 *(groups->grpname[ni]), *(groups->grpname[nj]));
 490                         kk++;
 491                     }
 492                 }
 493                 md->igrp[n] = get_ebin_space(md->ebin, md->nEc,
 494                                              (const char **)gnm, unit_energy);
 495                 n++;
 496             }
 497         }
 498         for (k = 0; (k < md->nEc); k++)
 499         {
 500             sfree(gnm[k]);
 501         }
 502         sfree(gnm);
 503
 504         if (n != md->nE)
 505         {
 506             gmx_incons("Number of energy terms wrong");
 507         }
 508     }
 509
 510     md->nTC  = groups->grps[egcTC].nr;
 511     md->nNHC = ir->opts.nhchainlength; /* shorthand for number of NH chains */
 512     if (md->bMTTK)
 513     {
 514         md->nTCP = 1;  /* assume only one possible coupling system for barostat
 515                           for now */
 516     }
 517     else
 518     {
 519         md->nTCP = 0;
 520     }
 521     if (md->etc == etcNOSEHOOVER)
 522     {
 523         if (md->bNHC_trotter)
 524         {
 525             md->mde_n = 2*md->nNHC*md->nTC;
 526         }
 527         else
 528         {
 529             md->mde_n = 2*md->nTC;
 530         }
 531         if (md->epc == epcMTTK)
 532         {
 533             md->mdeb_n = 2*md->nNHC*md->nTCP;
 534         }
 535     }
 536     else
 537     {
 538         md->mde_n  = md->nTC;
 539         md->mdeb_n = 0;
 540     }
 541
 542     snew(md->tmp_r, md->mde_n);
 543     snew(md->tmp_v, md->mde_n);
 544     snew(md->grpnms, md->mde_n);
 545     grpnms = md->grpnms;
 546
 547     for (i = 0; (i < md->nTC); i++)
 548     {
 549         ni = groups->grps[egcTC].nm_ind[i];
 550         sprintf(buf, "T-%s", *(groups->grpname[ni]));
 551         grpnms[i] = gmx_strdup(buf);
 552     }
 553     md->itemp = get_ebin_space(md->ebin, md->nTC, (const char **)grpnms,
 554                                unit_temp_K);
 555
 556     if (md->etc == etcNOSEHOOVER)
 557     {
 558         if (md->bPrintNHChains)
 559         {
 560             if (md->bNHC_trotter)
 561             {
 562                 for (i = 0; (i < md->nTC); i++)
 563                 {
 564                     ni   = groups->grps[egcTC].nm_ind[i];
 565                     bufi = *(groups->grpname[ni]);
 566                     for (j = 0; (j < md->nNHC); j++)
 567                     {
 568                         sprintf(buf, "Xi-%d-%s", j, bufi);
 569                         grpnms[2*(i*md->nNHC+j)] = gmx_strdup(buf);
 570                         sprintf(buf, "vXi-%d-%s", j, bufi);
 571                         grpnms[2*(i*md->nNHC+j)+1] = gmx_strdup(buf);
 572                     }
 573                 }
 574                 md->itc = get_ebin_space(md->ebin, md->mde_n,
 575                                          (const char **)grpnms, unit_invtime);
 576                 if (md->bMTTK)
 577                 {
 578                     for (i = 0; (i < md->nTCP); i++)
 579                     {
 580                         bufi = baro_nm[0];  /* All barostat DOF's together for now. */
 581                         for (j = 0; (j < md->nNHC); j++)
 582                         {
 583                             sprintf(buf, "Xi-%d-%s", j, bufi);
 584                             grpnms[2*(i*md->nNHC+j)] = gmx_strdup(buf);
 585                             sprintf(buf, "vXi-%d-%s", j, bufi);
 586                             grpnms[2*(i*md->nNHC+j)+1] = gmx_strdup(buf);
 587                         }
 588                     }
 589                     md->itcb = get_ebin_space(md->ebin, md->mdeb_n,
 590                                               (const char **)grpnms, unit_invtime);
 591                 }
 592             }
 593             else
 594             {
 595                 for (i = 0; (i < md->nTC); i++)
 596                 {
 597                     ni   = groups->grps[egcTC].nm_ind[i];
 598                     bufi = *(groups->grpname[ni]);
 599                     sprintf(buf, "Xi-%s", bufi);
 600                     grpnms[2*i] = gmx_strdup(buf);
 601                     sprintf(buf, "vXi-%s", bufi);
 602                     grpnms[2*i+1] = gmx_strdup(buf);
 603                 }
 604                 md->itc = get_ebin_space(md->ebin, md->mde_n,
 605                                          (const char **)grpnms, unit_invtime);
 606             }
 607         }
 608     }
 609     else if (md->etc == etcBERENDSEN || md->etc == etcYES ||
 610              md->etc == etcVRESCALE)
 611     {
 612         for (i = 0; (i < md->nTC); i++)
 613         {
 614             ni = groups->grps[egcTC].nm_ind[i];
 615             sprintf(buf, "Lamb-%s", *(groups->grpname[ni]));
 616             grpnms[i] = gmx_strdup(buf);
 617         }
 618         md->itc = get_ebin_space(md->ebin, md->mde_n, (const char **)grpnms, "");
 619     }
 620
 621     sfree(grpnms);
 622
 623
 624     md->nU = groups->grps[egcACC].nr;
 625     if (md->nU > 1)
 626     {
 627         snew(grpnms, 3*md->nU);
 628         for (i = 0; (i < md->nU); i++)
 629         {
 630             ni = groups->grps[egcACC].nm_ind[i];
 631             sprintf(buf, "Ux-%s", *(groups->grpname[ni]));
 632             grpnms[3*i+XX] = gmx_strdup(buf);
 633             sprintf(buf, "Uy-%s", *(groups->grpname[ni]));
 634             grpnms[3*i+YY] = gmx_strdup(buf);
 635             sprintf(buf, "Uz-%s", *(groups->grpname[ni]));
 636             grpnms[3*i+ZZ] = gmx_strdup(buf);
 637         }
 638         md->iu = get_ebin_space(md->ebin, 3*md->nU, (const char **)grpnms, unit_vel);
 639         sfree(grpnms);
 640     }
 641
 642     if (fp_ene)
 643     {
 644         do_enxnms(fp_ene, &md->ebin->nener, &md->ebin->enm);
 645     }
 646
 647     md->print_grpnms = NULL;
 648
 649     /* check whether we're going to write dh histograms */
 650     md->dhc = NULL;
 651     if (ir->fepvals->separate_dhdl_file == esepdhdlfileNO)
 652     {
 653         /* Currently dh histograms are only written with dynamics */
 654         if (EI_DYNAMICS(ir->eI))
 655         {
 656             snew(md->dhc, 1);
 657
 658             mde_delta_h_coll_init(md->dhc, ir);
 659         }
 660         md->fp_dhdl = NULL;
 661         snew(md->dE, ir->fepvals->n_lambda);
 662     }
 663     else
 664     {
 665         md->fp_dhdl = fp_dhdl;
 666         snew(md->dE, ir->fepvals->n_lambda);
 667     }
 668     if (ir->bSimTemp)
 669     {
 670         int i;
 671         snew(md->temperatures, ir->fepvals->n_lambda);
 672         for (i = 0; i < ir->fepvals->n_lambda; i++)
 673         {
 674             md->temperatures[i] = ir->simtempvals->temperatures[i];
 675         }
 676     }
 677     return md;
 678 }
 679
 680 /* print a lambda vector to a string
 681    fep = the inputrec's FEP input data
 682    i = the index of the lambda vector
 683    get_native_lambda = whether to print the native lambda
 684    get_names = whether to print the names rather than the values
 685    str = the pre-allocated string buffer to print to. */
 686 static void print_lambda_vector(t_lambda *fep, int i,
 687                                 gmx_bool get_native_lambda, gmx_bool get_names,
 688                                 char *str)
 689 {
 690     int    j, k = 0;
 691     int    Nsep = 0;
 692
 693     for (j = 0; j < efptNR; j++)
 694     {
 695         if (fep->separate_dvdl[j])
 696         {
 697             Nsep++;
 698         }
 699     }
 700     str[0] = 0; /* reset the string */
 701     if (Nsep > 1)
 702     {
 703         str += sprintf(str, "("); /* set the opening parenthesis*/
 704     }
 705     for (j = 0; j < efptNR; j++)
 706     {
 707         if (fep->separate_dvdl[j])
 708         {
 709             if (!get_names)
 710             {
 711                 if (get_native_lambda && fep->init_lambda >= 0)
 712                 {
 713                     str += sprintf(str, "%.4f", fep->init_lambda);
 714                 }
 715                 else
 716                 {
 717                     str += sprintf(str, "%.4f", fep->all_lambda[j][i]);
 718                 }
 719             }
 720             else
 721             {
 722                 str += sprintf(str, "%s", efpt_singular_names[j]);
 723             }
 724             /* print comma for the next item */
 725             if (k < Nsep-1)
 726             {
 727                 str += sprintf(str, ", ");
 728             }
 729             k++;
 730         }
 731     }
 732     if (Nsep > 1)
 733     {
 734         /* and add the closing parenthesis */
 735         sprintf(str, ")");
 736     }
 737 }
 738
 739
 740 extern FILE *open_dhdl(const char *filename, const t_inputrec *ir,
 741                        const output_env_t oenv)
 742 {
 743     FILE       *fp;
 744     const char *dhdl = "dH/d\\lambda", *deltag = "\\DeltaH", *lambda = "\\lambda",
 745     *lambdastate     = "\\lambda state";
 746     char        title[STRLEN], label_x[STRLEN], label_y[STRLEN];
 747     int         i, nps, nsets, nsets_de, nsetsbegin;
 748     int         n_lambda_terms = 0;
 749     t_lambda   *fep            = ir->fepvals; /* for simplicity */
 750     t_expanded *expand         = ir->expandedvals;
 751     char      **setname;
 752     char        buf[STRLEN], lambda_vec_str[STRLEN], lambda_name_str[STRLEN];
 753     int         bufplace = 0;
 754
 755     int         nsets_dhdl = 0;
 756     int         s          = 0;
 757     int         nsetsextend;
 758     gmx_bool    write_pV = FALSE;
 759
 760     /* count the number of different lambda terms */
 761     for (i = 0; i < efptNR; i++)
 762     {
 763         if (fep->separate_dvdl[i])
 764         {
 765             n_lambda_terms++;
 766         }
 767     }
 768
 769     if (fep->n_lambda == 0)
 770     {
 771         sprintf(title, "%s", dhdl);
 772         sprintf(label_x, "Time (ps)");
 773         sprintf(label_y, "%s (%s %s)",
 774                 dhdl, unit_energy, "[\\lambda]\\S-1\\N");
 775     }
 776     else
 777     {
 778         sprintf(title, "%s and %s", dhdl, deltag);
 779         sprintf(label_x, "Time (ps)");
 780         sprintf(label_y, "%s and %s (%s %s)",
 781                 dhdl, deltag, unit_energy, "[\\8l\\4]\\S-1\\N");
 782     }
 783     fp = gmx_fio_fopen(filename, "w+");
 784     xvgr_header(fp, title, label_x, label_y, exvggtXNY, oenv);
 785
 786     if (!(ir->bSimTemp))
 787     {
 788         bufplace = sprintf(buf, "T = %g (K) ",
 789                            ir->opts.ref_t[0]);
 790     }
 791     if ((ir->efep != efepSLOWGROWTH) && (ir->efep != efepEXPANDED))
 792     {
 793         if ( (fep->init_lambda >= 0)  && (n_lambda_terms == 1 ))
 794         {
 795             /* compatibility output */
 796             sprintf(&(buf[bufplace]), "%s = %.4f", lambda, fep->init_lambda);
 797         }
 798         else
 799         {
 800             print_lambda_vector(fep, fep->init_fep_state, TRUE, FALSE,
 801                                 lambda_vec_str);
 802             print_lambda_vector(fep, fep->init_fep_state, TRUE, TRUE,
 803                                 lambda_name_str);
 804             sprintf(&(buf[bufplace]), "%s %d: %s = %s",
 805                     lambdastate, fep->init_fep_state,
 806                     lambda_name_str, lambda_vec_str);
 807         }
 808     }
 809     xvgr_subtitle(fp, buf, oenv);
 810
 811
 812     nsets_dhdl = 0;
 813     if (fep->dhdl_derivatives == edhdlderivativesYES)
 814     {
 815         nsets_dhdl = n_lambda_terms;
 816     }
 817     /* count the number of delta_g states */
 818     nsets_de = fep->lambda_stop_n - fep->lambda_start_n;
 819
 820     nsets = nsets_dhdl + nsets_de; /* dhdl + fep differences */
 821
 822     if (fep->n_lambda > 0 && (expand->elmcmove > elmcmoveNO))
 823     {
 824         nsets += 1;   /*add fep state for expanded ensemble */
 825     }
 826
 827     if (fep->edHdLPrintEnergy != edHdLPrintEnergyNO)
 828     {
 829         nsets += 1;  /* add energy to the dhdl as well */
 830     }
 831
 832     nsetsextend = nsets;
 833     if ((ir->epc != epcNO) && (fep->n_lambda > 0) && (fep->init_lambda < 0))
 834     {
 835         nsetsextend += 1; /* for PV term, other terms possible if required for
 836                              the reduced potential (only needed with foreign
 837                              lambda, and only output when init_lambda is not
 838                              set in order to maintain compatibility of the
 839                              dhdl.xvg file) */
 840         write_pV     = TRUE;
 841     }
 842     snew(setname, nsetsextend);
 843
 844     if (expand->elmcmove > elmcmoveNO)
 845     {
 846         /* state for the fep_vals, if we have alchemical sampling */
 847         sprintf(buf, "%s", "Thermodynamic state");
 848         setname[s] = gmx_strdup(buf);
 849         s         += 1;
 850     }
 851
 852     if (fep->edHdLPrintEnergy != edHdLPrintEnergyNO)
 853     {
 854         switch (fep->edHdLPrintEnergy)
 855         {
 856             case edHdLPrintEnergyPOTENTIAL:
 857                 sprintf(buf, "%s (%s)", "Potential Energy", unit_energy);
 858                 break;
 859             case edHdLPrintEnergyTOTAL:
 860             case edHdLPrintEnergyYES:
 861             default:
 862                 sprintf(buf, "%s (%s)", "Total Energy", unit_energy);
 863         }
 864         setname[s] = gmx_strdup(buf);
 865         s         += 1;
 866     }
 867
 868     if (fep->dhdl_derivatives == edhdlderivativesYES)
 869     {
 870         for (i = 0; i < efptNR; i++)
 871         {
 872             if (fep->separate_dvdl[i])
 873             {
 874
 875                 if ( (fep->init_lambda >= 0)  && (n_lambda_terms == 1 ))
 876                 {
 877                     /* compatibility output */
 878                     sprintf(buf, "%s %s %.4f", dhdl, lambda, fep->init_lambda);
 879                 }
 880                 else
 881                 {
 882                     double lam = fep->init_lambda;
 883                     if (fep->init_lambda < 0)
 884                     {
 885                         lam = fep->all_lambda[i][fep->init_fep_state];
 886                     }
 887                     sprintf(buf, "%s %s = %.4f", dhdl, efpt_singular_names[i],
 888                             lam);
 889                 }
 890                 setname[s] = gmx_strdup(buf);
 891                 s         += 1;
 892             }
 893         }
 894     }
 895
 896     if (fep->n_lambda > 0)
 897     {
 898         /* g_bar has to determine the lambda values used in this simulation
 899          * from this xvg legend.
 900          */
 901
 902         if (expand->elmcmove > elmcmoveNO)
 903         {
 904             nsetsbegin = 1;  /* for including the expanded ensemble */
 905         }
 906         else
 907         {
 908             nsetsbegin = 0;
 909         }
 910
 911         if (fep->edHdLPrintEnergy != edHdLPrintEnergyNO)
 912         {
 913             nsetsbegin += 1;
 914         }
 915         nsetsbegin += nsets_dhdl;
 916
 917         for (i = fep->lambda_start_n; i < fep->lambda_stop_n; i++)
 918         {
 919             print_lambda_vector(fep, i, FALSE, FALSE, lambda_vec_str);
 920             if ( (fep->init_lambda >= 0)  && (n_lambda_terms == 1 ))
 921             {
 922                 /* for compatible dhdl.xvg files */
 923                 nps = sprintf(buf, "%s %s %s", deltag, lambda, lambda_vec_str);
 924             }
 925             else
 926             {
 927                 nps = sprintf(buf, "%s %s to %s", deltag, lambda, lambda_vec_str);
 928             }
 929
 930             if (ir->bSimTemp)
 931             {
 932                 /* print the temperature for this state if doing simulated annealing */
 933                 sprintf(&buf[nps], "T = %g (%s)",
 934                         ir->simtempvals->temperatures[s-(nsetsbegin)],
 935                         unit_temp_K);
 936             }
 937             setname[s] = gmx_strdup(buf);
 938             s++;
 939         }
 940         if (write_pV)
 941         {
 942             sprintf(buf, "pV (%s)", unit_energy);
 943             setname[nsetsextend-1] = gmx_strdup(buf);  /* the first entry after
 944                                                           nsets */
 945         }
 946
 947         xvgr_legend(fp, nsetsextend, (const char **)setname, oenv);
 948
 949         for (s = 0; s < nsetsextend; s++)
 950         {
 951             sfree(setname[s]);
 952         }
 953         sfree(setname);
 954     }
 955
 956     return fp;
 957 }
 958
 959 static void copy_energy(t_mdebin *md, real e[], real ecpy[])
 960 {
 961     int i, j;
 962
 963     for (i = j = 0; (i < F_NRE); i++)
 964     {
 965         if (md->bEner[i])
 966         {
 967             ecpy[j++] = e[i];
 968         }
 969     }
 970     if (j != md->f_nre)
 971     {
 972         gmx_incons("Number of energy terms wrong");
 973     }
 974 }
 975
 976 void upd_mdebin(t_mdebin       *md,
 977                 gmx_bool        bDoDHDL,
 978                 gmx_bool        bSum,
 979                 double          time,
 980                 real            tmass,
 981                 gmx_enerdata_t *enerd,
 982                 t_state        *state,
 983                 t_lambda       *fep,
 984                 t_expanded     *expand,
 985                 matrix          box,
 986                 tensor          svir,
 987                 tensor          fvir,
 988                 tensor          vir,
 989                 tensor          pres,
 990                 gmx_ekindata_t *ekind,
 991                 rvec            mu_tot,
 992                 gmx_constr_t    constr)
 993 {
 994     int    i, j, k, kk, n, gid;
 995     real   crmsd[2], tmp6[6];
 996     real   bs[NTRICLBOXS], vol, dens, pv, enthalpy;
 997     real   eee[egNR];
 998     real   ecopy[F_NRE];
 999     double store_dhdl[efptNR];
1000     real   store_energy = 0;
1001     real   tmp;
1002
1003     /* Do NOT use the box in the state variable, but the separate box provided
1004      * as an argument. This is because we sometimes need to write the box from
1005      * the last timestep to match the trajectory frames.
1006      */
1007     copy_energy(md, enerd->term, ecopy);
1008     add_ebin(md->ebin, md->ie, md->f_nre, ecopy, bSum);
1009     if (md->nCrmsd)
1010     {
1011         crmsd[0] = constr_rmsd(constr, FALSE);
1012         if (md->nCrmsd > 1)
1013         {
1014             crmsd[1] = constr_rmsd(constr, TRUE);
1015         }
1016         add_ebin(md->ebin, md->iconrmsd, md->nCrmsd, crmsd, FALSE);
1017     }
1018     if (md->bDynBox)
1019     {
1020         int nboxs;
1021         if (md->bTricl)
1022         {
1023             bs[0] = box[XX][XX];
1024             bs[1] = box[YY][YY];
1025             bs[2] = box[ZZ][ZZ];
1026             bs[3] = box[YY][XX];
1027             bs[4] = box[ZZ][XX];
1028             bs[5] = box[ZZ][YY];
1029             nboxs = NTRICLBOXS;
1030         }
1031         else
1032         {
1033             bs[0] = box[XX][XX];
1034             bs[1] = box[YY][YY];
1035             bs[2] = box[ZZ][ZZ];
1036             nboxs = NBOXS;
1037         }
1038         vol  = box[XX][XX]*box[YY][YY]*box[ZZ][ZZ];
1039         dens = (tmass*AMU)/(vol*NANO*NANO*NANO);
1040         add_ebin(md->ebin, md->ib, nboxs, bs, bSum);
1041         add_ebin(md->ebin, md->ivol, 1, &vol, bSum);
1042         add_ebin(md->ebin, md->idens, 1, &dens, bSum);
1043
1044         if (md->bDiagPres)
1045         {
1046             /* This is pV (in kJ/mol).  The pressure is the reference pressure,
1047                not the instantaneous pressure */
1048             pv = vol*md->ref_p/PRESFAC;
1049
1050             add_ebin(md->ebin, md->ipv, 1, &pv, bSum);
1051             enthalpy = pv + enerd->term[F_ETOT];
1052             add_ebin(md->ebin, md->ienthalpy, 1, &enthalpy, bSum);
1053         }
1054     }
1055     if (md->bConstrVir)
1056     {
1057         add_ebin(md->ebin, md->isvir, 9, svir[0], bSum);
1058         add_ebin(md->ebin, md->ifvir, 9, fvir[0], bSum);
1059     }
1060     if (md->bVir)
1061     {
1062         add_ebin(md->ebin, md->ivir, 9, vir[0], bSum);
1063     }
1064     if (md->bPress)
1065     {
1066         add_ebin(md->ebin, md->ipres, 9, pres[0], bSum);
1067     }
1068     if (md->bSurft)
1069     {
1070         tmp = (pres[ZZ][ZZ]-(pres[XX][XX]+pres[YY][YY])*0.5)*box[ZZ][ZZ];
1071         add_ebin(md->ebin, md->isurft, 1, &tmp, bSum);
1072     }
1073     if (md->epc == epcPARRINELLORAHMAN || md->epc == epcMTTK)
1074     {
1075         tmp6[0] = state->boxv[XX][XX];
1076         tmp6[1] = state->boxv[YY][YY];
1077         tmp6[2] = state->boxv[ZZ][ZZ];
1078         tmp6[3] = state->boxv[YY][XX];
1079         tmp6[4] = state->boxv[ZZ][XX];
1080         tmp6[5] = state->boxv[ZZ][YY];
1081         add_ebin(md->ebin, md->ipc, md->bTricl ? 6 : 3, tmp6, bSum);
1082     }
1083     if (md->bMu)
1084     {
1085         add_ebin(md->ebin, md->imu, 3, mu_tot, bSum);
1086     }
1087     if (ekind && ekind->cosacc.cos_accel != 0)
1088     {
1089         vol  = box[XX][XX]*box[YY][YY]*box[ZZ][ZZ];
1090         dens = (tmass*AMU)/(vol*NANO*NANO*NANO);
1091         add_ebin(md->ebin, md->ivcos, 1, &(ekind->cosacc.vcos), bSum);
1092         /* 1/viscosity, unit 1/(kg m^-1 s^-1) */
1093         tmp = 1/(ekind->cosacc.cos_accel/(ekind->cosacc.vcos*PICO)
1094                  *dens*sqr(box[ZZ][ZZ]*NANO/(2*M_PI)));
1095         add_ebin(md->ebin, md->ivisc, 1, &tmp, bSum);
1096     }
1097     if (md->nE > 1)
1098     {
1099         n = 0;
1100         for (i = 0; (i < md->nEg); i++)
1101         {
1102             for (j = i; (j < md->nEg); j++)
1103             {
1104                 gid = GID(i, j, md->nEg);
1105                 for (k = kk = 0; (k < egNR); k++)
1106                 {
1107                     if (md->bEInd[k])
1108                     {
1109                         eee[kk++] = enerd->grpp.ener[k][gid];
1110                     }
1111                 }
1112                 add_ebin(md->ebin, md->igrp[n], md->nEc, eee, bSum);
1113                 n++;
1114             }
1115         }
1116     }
1117
1118     if (ekind)
1119     {
1120         for (i = 0; (i < md->nTC); i++)
1121         {
1122             md->tmp_r[i] = ekind->tcstat[i].T;
1123         }
1124         add_ebin(md->ebin, md->itemp, md->nTC, md->tmp_r, bSum);
1125
1126         if (md->etc == etcNOSEHOOVER)
1127         {
1128             /* whether to print Nose-Hoover chains: */
1129             if (md->bPrintNHChains)
1130             {
1131                 if (md->bNHC_trotter)
1132                 {
1133                     for (i = 0; (i < md->nTC); i++)
1134                     {
1135                         for (j = 0; j < md->nNHC; j++)
1136                         {
1137                             k                = i*md->nNHC+j;
1138                             md->tmp_r[2*k]   = state->nosehoover_xi[k];
1139                             md->tmp_r[2*k+1] = state->nosehoover_vxi[k];
1140                         }
1141                     }
1142                     add_ebin(md->ebin, md->itc, md->mde_n, md->tmp_r, bSum);
1143
1144                     if (md->bMTTK)
1145                     {
1146                         for (i = 0; (i < md->nTCP); i++)
1147                         {
1148                             for (j = 0; j < md->nNHC; j++)
1149                             {
1150                                 k                = i*md->nNHC+j;
1151                                 md->tmp_r[2*k]   = state->nhpres_xi[k];
1152                                 md->tmp_r[2*k+1] = state->nhpres_vxi[k];
1153                             }
1154                         }
1155                         add_ebin(md->ebin, md->itcb, md->mdeb_n, md->tmp_r, bSum);
1156                     }
1157                 }
1158                 else
1159                 {
1160                     for (i = 0; (i < md->nTC); i++)
1161                     {
1162                         md->tmp_r[2*i]   = state->nosehoover_xi[i];
1163                         md->tmp_r[2*i+1] = state->nosehoover_vxi[i];
1164                     }
1165                     add_ebin(md->ebin, md->itc, md->mde_n, md->tmp_r, bSum);
1166                 }
1167             }
1168         }
1169         else if (md->etc == etcBERENDSEN || md->etc == etcYES ||
1170                  md->etc == etcVRESCALE)
1171         {
1172             for (i = 0; (i < md->nTC); i++)
1173             {
1174                 md->tmp_r[i] = ekind->tcstat[i].lambda;
1175             }
1176             add_ebin(md->ebin, md->itc, md->nTC, md->tmp_r, bSum);
1177         }
1178     }
1179
1180     if (ekind && md->nU > 1)
1181     {
1182         for (i = 0; (i < md->nU); i++)
1183         {
1184             copy_rvec(ekind->grpstat[i].u, md->tmp_v[i]);
1185         }
1186         add_ebin(md->ebin, md->iu, 3*md->nU, md->tmp_v[0], bSum);
1187     }
1188
1189     ebin_increase_count(md->ebin, bSum);
1190
1191     /* BAR + thermodynamic integration values */
1192     if ((md->fp_dhdl || md->dhc) && bDoDHDL)
1193     {
1194         for (i = 0; i < enerd->n_lambda-1; i++)
1195         {
1196             /* zero for simulated tempering */
1197             md->dE[i] = enerd->enerpart_lambda[i+1]-enerd->enerpart_lambda[0];
1198             if (md->temperatures != NULL)
1199             {
1200                 /* MRS: is this right, given the way we have defined the exchange probabilities? */
1201                 /* is this even useful to have at all? */
1202                 md->dE[i] += (md->temperatures[i]/
1203                               md->temperatures[state->fep_state]-1.0)*
1204                     enerd->term[F_EKIN];
1205             }
1206         }
1207
1208         if (md->fp_dhdl)
1209         {
1210             fprintf(md->fp_dhdl, "%.4f", time);
1211             /* the current free energy state */
1212
1213             /* print the current state if we are doing expanded ensemble */
1214             if (expand->elmcmove > elmcmoveNO)
1215             {
1216                 fprintf(md->fp_dhdl, " %4d", state->fep_state);
1217             }
1218             /* total energy (for if the temperature changes */
1219
1220             if (fep->edHdLPrintEnergy != edHdLPrintEnergyNO)
1221             {
1222                 switch (fep->edHdLPrintEnergy)
1223                 {
1224                     case edHdLPrintEnergyPOTENTIAL:
1225                         store_energy = enerd->term[F_EPOT];
1226                         break;
1227                     case edHdLPrintEnergyTOTAL:
1228                     case edHdLPrintEnergyYES:
1229                     default:
1230                         store_energy = enerd->term[F_ETOT];
1231                 }
1232                 fprintf(md->fp_dhdl, " %#.8g", store_energy);
1233             }
1234
1235             if (fep->dhdl_derivatives == edhdlderivativesYES)
1236             {
1237                 for (i = 0; i < efptNR; i++)
1238                 {
1239                     if (fep->separate_dvdl[i])
1240                     {
1241                         /* assumes F_DVDL is first */
1242                         fprintf(md->fp_dhdl, " %#.8g", enerd->term[F_DVDL+i]);
1243                     }
1244                 }
1245             }
1246             for (i = fep->lambda_start_n; i < fep->lambda_stop_n; i++)
1247             {
1248                 fprintf(md->fp_dhdl, " %#.8g", md->dE[i]);
1249             }
1250             if (md->bDynBox &&
1251                 md->bDiagPres &&
1252                 (md->epc != epcNO) &&
1253                 (enerd->n_lambda > 0) &&
1254                 (fep->init_lambda < 0))
1255             {
1256                 fprintf(md->fp_dhdl, " %#.8g", pv);  /* PV term only needed when
1257                                                         there are alternate state
1258                                                         lambda and we're not in
1259                                                         compatibility mode */
1260             }
1261             fprintf(md->fp_dhdl, "\n");
1262             /* and the binary free energy output */
1263         }
1264         if (md->dhc && bDoDHDL)
1265         {
1266             int idhdl = 0;
1267             for (i = 0; i < efptNR; i++)
1268             {
1269                 if (fep->separate_dvdl[i])
1270                 {
1271                     /* assumes F_DVDL is first */
1272                     store_dhdl[idhdl] = enerd->term[F_DVDL+i];
1273                     idhdl            += 1;
1274                 }
1275             }
1276             store_energy = enerd->term[F_ETOT];
1277             /* store_dh is dE */
1278             mde_delta_h_coll_add_dh(md->dhc,
1279                                     (double)state->fep_state,
1280                                     store_energy,
1281                                     pv,
1282                                     store_dhdl,
1283                                     md->dE + fep->lambda_start_n,
1284                                     time);
1285         }
1286     }
1287 }
1288
1289
1290 void upd_mdebin_step(t_mdebin *md)
1291 {
1292     ebin_increase_count(md->ebin, FALSE);
1293 }
1294
1295 static void npr(FILE *log, int n, char c)
1296 {
1297     for (; (n > 0); n--)
1298     {
1299         fprintf(log, "%c", c);
1300     }
1301 }
1302
1303 static void pprint(FILE *log, const char *s, t_mdebin *md)
1304 {
1305     char CHAR = '#';
1306     int  slen;
1307     char buf1[22], buf2[22];
1308
1309     slen = strlen(s);
1310     fprintf(log, "\t<======  ");
1311     npr(log, slen, CHAR);
1312     fprintf(log, "  ==>\n");
1313     fprintf(log, "\t<====  %s  ====>\n", s);
1314     fprintf(log, "\t<==  ");
1315     npr(log, slen, CHAR);
1316     fprintf(log, "  ======>\n\n");
1317
1318     fprintf(log, "\tStatistics over %s steps using %s frames\n",
1319             gmx_step_str(md->ebin->nsteps_sim, buf1),
1320             gmx_step_str(md->ebin->nsum_sim, buf2));
1321     fprintf(log, "\n");
1322 }
1323
1324 void print_ebin_header(FILE *log, gmx_int64_t steps, double time, real lambda)
1325 {
1326     char buf[22];
1327
1328     fprintf(log, "   %12s   %12s   %12s\n"
1329             "   %12s   %12.5f   %12.5f\n\n",
1330             "Step", "Time", "Lambda", gmx_step_str(steps, buf), time, lambda);
1331 }
1332
1333 void print_ebin(ener_file_t fp_ene, gmx_bool bEne, gmx_bool bDR, gmx_bool bOR,
1334                 FILE *log,
1335                 gmx_int64_t step, double time,
1336                 int mode, gmx_bool bCompact,
1337                 t_mdebin *md, t_fcdata *fcd,
1338                 gmx_groups_t *groups, t_grpopts *opts)
1339 {
1340     /*static char **grpnms=NULL;*/
1341     char         buf[246];
1342     int          i, j, n, ni, nj, b;
1343     int          ndisre = 0;
1344     real        *disre_rm3tav, *disre_rt;
1345
1346     /* these are for the old-style blocks (1 subblock, only reals), because
1347        there can be only one per ID for these */
1348     int          nr[enxNR];
1349     int          id[enxNR];
1350     real        *block[enxNR];
1351
1352     t_enxframe   fr;
1353
1354     switch (mode)
1355     {
1356         case eprNORMAL:
1357             init_enxframe(&fr);
1358             fr.t            = time;
1359             fr.step         = step;
1360             fr.nsteps       = md->ebin->nsteps;
1361             fr.dt           = md->delta_t;
1362             fr.nsum         = md->ebin->nsum;
1363             fr.nre          = (bEne) ? md->ebin->nener : 0;
1364             fr.ener         = md->ebin->e;
1365             ndisre          = bDR ? fcd->disres.npair : 0;
1366             disre_rm3tav    = fcd->disres.rm3tav;
1367             disre_rt        = fcd->disres.rt;
1368             /* Optional additional old-style (real-only) blocks. */
1369             for (i = 0; i < enxNR; i++)
1370             {
1371                 nr[i] = 0;
1372             }
1373             if (fcd->orires.nr > 0 && bOR)
1374             {
1375                 diagonalize_orires_tensors(&(fcd->orires));
1376                 nr[enxOR]     = fcd->orires.nr;
1377                 block[enxOR]  = fcd->orires.otav;
1378                 id[enxOR]     = enxOR;
1379                 nr[enxORI]    = (fcd->orires.oinsl != fcd->orires.otav) ?
1380                     fcd->orires.nr : 0;
1381                 block[enxORI] = fcd->orires.oinsl;
1382                 id[enxORI]    = enxORI;
1383                 nr[enxORT]    = fcd->orires.nex*12;
1384                 block[enxORT] = fcd->orires.eig;
1385                 id[enxORT]    = enxORT;
1386             }
1387
1388             /* whether we are going to wrte anything out: */
1389             if (fr.nre || ndisre || nr[enxOR] || nr[enxORI])
1390             {
1391
1392                 /* the old-style blocks go first */
1393                 fr.nblock = 0;
1394                 for (i = 0; i < enxNR; i++)
1395                 {
1396                     if (nr[i] > 0)
1397                     {
1398                         fr.nblock = i + 1;
1399                     }
1400                 }
1401                 add_blocks_enxframe(&fr, fr.nblock);
1402                 for (b = 0; b < fr.nblock; b++)
1403                 {
1404                     add_subblocks_enxblock(&(fr.block[b]), 1);
1405                     fr.block[b].id        = id[b];
1406                     fr.block[b].sub[0].nr = nr[b];
1407 #ifndef GMX_DOUBLE
1408                     fr.block[b].sub[0].type = xdr_datatype_float;
1409                     fr.block[b].sub[0].fval = block[b];
1410 #else
1411                     fr.block[b].sub[0].type = xdr_datatype_double;
1412                     fr.block[b].sub[0].dval = block[b];
1413 #endif
1414                 }
1415
1416                 /* check for disre block & fill it. */
1417                 if (ndisre > 0)
1418                 {
1419                     int db = fr.nblock;
1420                     fr.nblock += 1;
1421                     add_blocks_enxframe(&fr, fr.nblock);
1422
1423                     add_subblocks_enxblock(&(fr.block[db]), 2);
1424                     fr.block[db].id        = enxDISRE;
1425                     fr.block[db].sub[0].nr = ndisre;
1426                     fr.block[db].sub[1].nr = ndisre;
1427 #ifndef GMX_DOUBLE
1428                     fr.block[db].sub[0].type = xdr_datatype_float;
1429                     fr.block[db].sub[1].type = xdr_datatype_float;
1430                     fr.block[db].sub[0].fval = disre_rt;
1431                     fr.block[db].sub[1].fval = disre_rm3tav;
1432 #else
1433                     fr.block[db].sub[0].type = xdr_datatype_double;
1434                     fr.block[db].sub[1].type = xdr_datatype_double;
1435                     fr.block[db].sub[0].dval = disre_rt;
1436                     fr.block[db].sub[1].dval = disre_rm3tav;
1437 #endif
1438                 }
1439                 /* here we can put new-style blocks */
1440
1441                 /* Free energy perturbation blocks */
1442                 if (md->dhc)
1443                 {
1444                     mde_delta_h_coll_handle_block(md->dhc, &fr, fr.nblock);
1445                 }
1446
1447                 /* we can now free & reset the data in the blocks */
1448                 if (md->dhc)
1449                 {
1450                     mde_delta_h_coll_reset(md->dhc);
1451                 }
1452
1453                 /* do the actual I/O */
1454                 do_enx(fp_ene, &fr);
1455                 if (fr.nre)
1456                 {
1457                     /* We have stored the sums, so reset the sum history */
1458                     reset_ebin_sums(md->ebin);
1459                 }
1460             }
1461             free_enxframe(&fr);
1462             break;
1463         case eprAVER:
1464             if (log)
1465             {
1466                 pprint(log, "A V E R A G E S", md);
1467             }
1468             break;
1469         case eprRMS:
1470             if (log)
1471             {
1472                 pprint(log, "R M S - F L U C T U A T I O N S", md);
1473             }
1474             break;
1475         default:
1476             gmx_fatal(FARGS, "Invalid print mode (%d)", mode);
1477     }
1478
1479     if (log)
1480     {
1481         for (i = 0; i < opts->ngtc; i++)
1482         {
1483             if (opts->annealing[i] != eannNO)
1484             {
1485                 fprintf(log, "Current ref_t for group %s: %8.1f\n",
1486                         *(groups->grpname[groups->grps[egcTC].nm_ind[i]]),
1487                         opts->ref_t[i]);
1488             }
1489         }
1490         if (mode == eprNORMAL && fcd->orires.nr > 0)
1491         {
1492             print_orires_log(log, &(fcd->orires));
1493         }
1494         fprintf(log, "   Energies (%s)\n", unit_energy);
1495         pr_ebin(log, md->ebin, md->ie, md->f_nre+md->nCrmsd, 5, mode, TRUE);
1496         fprintf(log, "\n");
1497
1498         if (!bCompact)
1499         {
1500             if (md->bDynBox)
1501             {
1502                 pr_ebin(log, md->ebin, md->ib, md->bTricl ? NTRICLBOXS : NBOXS, 5,
1503                         mode, TRUE);
1504                 fprintf(log, "\n");
1505             }
1506             if (md->bConstrVir)
1507             {
1508                 fprintf(log, "   Constraint Virial (%s)\n", unit_energy);
1509                 pr_ebin(log, md->ebin, md->isvir, 9, 3, mode, FALSE);
1510                 fprintf(log, "\n");
1511                 fprintf(log, "   Force Virial (%s)\n", unit_energy);
1512                 pr_ebin(log, md->ebin, md->ifvir, 9, 3, mode, FALSE);
1513                 fprintf(log, "\n");
1514             }
1515             if (md->bVir)
1516             {
1517                 fprintf(log, "   Total Virial (%s)\n", unit_energy);
1518                 pr_ebin(log, md->ebin, md->ivir, 9, 3, mode, FALSE);
1519                 fprintf(log, "\n");
1520             }
1521             if (md->bPress)
1522             {
1523                 fprintf(log, "   Pressure (%s)\n", unit_pres_bar);
1524                 pr_ebin(log, md->ebin, md->ipres, 9, 3, mode, FALSE);
1525                 fprintf(log, "\n");
1526             }
1527             if (md->bMu)
1528             {
1529                 fprintf(log, "   Total Dipole (%s)\n", unit_dipole_D);
1530                 pr_ebin(log, md->ebin, md->imu, 3, 3, mode, FALSE);
1531                 fprintf(log, "\n");
1532             }
1533
1534             if (md->nE > 1)
1535             {
1536                 if (md->print_grpnms == NULL)
1537                 {
1538                     snew(md->print_grpnms, md->nE);
1539                     n = 0;
1540                     for (i = 0; (i < md->nEg); i++)
1541                     {
1542                         ni = groups->grps[egcENER].nm_ind[i];
1543                         for (j = i; (j < md->nEg); j++)
1544                         {
1545                             nj = groups->grps[egcENER].nm_ind[j];
1546                             sprintf(buf, "%s-%s", *(groups->grpname[ni]),
1547                                     *(groups->grpname[nj]));
1548                             md->print_grpnms[n++] = gmx_strdup(buf);
1549                         }
1550                     }
1551                 }
1552                 sprintf(buf, "Epot (%s)", unit_energy);
1553                 fprintf(log, "%15s   ", buf);
1554                 for (i = 0; (i < egNR); i++)
1555                 {
1556                     if (md->bEInd[i])
1557                     {
1558                         fprintf(log, "%12s   ", egrp_nm[i]);
1559                     }
1560                 }
1561                 fprintf(log, "\n");
1562                 for (i = 0; (i < md->nE); i++)
1563                 {
1564                     fprintf(log, "%15s", md->print_grpnms[i]);
1565                     pr_ebin(log, md->ebin, md->igrp[i], md->nEc, md->nEc, mode,
1566                             FALSE);
1567                 }
1568                 fprintf(log, "\n");
1569             }
1570             if (md->nTC > 1)
1571             {
1572                 pr_ebin(log, md->ebin, md->itemp, md->nTC, 4, mode, TRUE);
1573                 fprintf(log, "\n");
1574             }
1575             if (md->nU > 1)
1576             {
1577                 fprintf(log, "%15s   %12s   %12s   %12s\n",
1578                         "Group", "Ux", "Uy", "Uz");
1579                 for (i = 0; (i < md->nU); i++)
1580                 {
1581                     ni = groups->grps[egcACC].nm_ind[i];
1582                     fprintf(log, "%15s", *groups->grpname[ni]);
1583                     pr_ebin(log, md->ebin, md->iu+3*i, 3, 3, mode, FALSE);
1584                 }
1585                 fprintf(log, "\n");
1586             }
1587         }
1588     }
1589
1590 }
1591
1592 void update_energyhistory(energyhistory_t * enerhist, t_mdebin * mdebin)
1593 {
1594     int i;
1595
1596     enerhist->nsteps     = mdebin->ebin->nsteps;
1597     enerhist->nsum       = mdebin->ebin->nsum;
1598     enerhist->nsteps_sim = mdebin->ebin->nsteps_sim;
1599     enerhist->nsum_sim   = mdebin->ebin->nsum_sim;
1600     enerhist->nener      = mdebin->ebin->nener;
1601
1602     if (mdebin->ebin->nsum > 0)
1603     {
1604         /* Check if we need to allocate first */
1605         if (enerhist->ener_ave == NULL)
1606         {
1607             snew(enerhist->ener_ave, enerhist->nener);
1608             snew(enerhist->ener_sum, enerhist->nener);
1609         }
1610
1611         for (i = 0; i < enerhist->nener; i++)
1612         {
1613             enerhist->ener_ave[i] = mdebin->ebin->e[i].eav;
1614             enerhist->ener_sum[i] = mdebin->ebin->e[i].esum;
1615         }
1616     }
1617
1618     if (mdebin->ebin->nsum_sim > 0)
1619     {
1620         /* Check if we need to allocate first */
1621         if (enerhist->ener_sum_sim == NULL)
1622         {
1623             snew(enerhist->ener_sum_sim, enerhist->nener);
1624         }
1625
1626         for (i = 0; i < enerhist->nener; i++)
1627         {
1628             enerhist->ener_sum_sim[i] = mdebin->ebin->e_sim[i].esum;
1629         }
1630     }
1631     if (mdebin->dhc)
1632     {
1633         mde_delta_h_coll_update_energyhistory(mdebin->dhc, enerhist);
1634     }
1635 }
1636
1637 void restore_energyhistory_from_state(t_mdebin        * mdebin,
1638                                       energyhistory_t * enerhist)
1639 {
1640     int i;
1641
1642     if ((enerhist->nsum > 0 || enerhist->nsum_sim > 0) &&
1643         mdebin->ebin->nener != enerhist->nener)
1644     {
1645         gmx_fatal(FARGS, "Mismatch between number of energies in run input (%d) and checkpoint file (%d).",
1646                   mdebin->ebin->nener, enerhist->nener);
1647     }
1648
1649     mdebin->ebin->nsteps     = enerhist->nsteps;
1650     mdebin->ebin->nsum       = enerhist->nsum;
1651     mdebin->ebin->nsteps_sim = enerhist->nsteps_sim;
1652     mdebin->ebin->nsum_sim   = enerhist->nsum_sim;
1653
1654     for (i = 0; i < mdebin->ebin->nener; i++)
1655     {
1656         mdebin->ebin->e[i].eav  =
1657             (enerhist->nsum > 0 ? enerhist->ener_ave[i] : 0);
1658         mdebin->ebin->e[i].esum =
1659             (enerhist->nsum > 0 ? enerhist->ener_sum[i] : 0);
1660         mdebin->ebin->e_sim[i].esum =
1661             (enerhist->nsum_sim > 0 ? enerhist->ener_sum_sim[i] : 0);
1662     }
1663     if (mdebin->dhc)
1664     {
1665         mde_delta_h_coll_restore_energyhistory(mdebin->dhc, enerhist);
1666     }
1667 }