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) 2013,2014,2015,2016, 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 "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/gmxlib/network.h"
  49 #include "gromacs/listed-forces/disre.h"
  50 #include "gromacs/listed-forces/orires.h"
  51 #include "gromacs/math/functions.h"
  52 #include "gromacs/math/units.h"
  53 #include "gromacs/math/vec.h"
  54 #include "gromacs/mdlib/constr.h"
  55 #include "gromacs/mdlib/mdebin_bar.h"
  56 #include "gromacs/mdlib/mdrun.h"
  57 #include "gromacs/mdtypes/energyhistory.h"
  58 #include "gromacs/mdtypes/fcdata.h"
  59 #include "gromacs/mdtypes/group.h"
  60 #include "gromacs/mdtypes/inputrec.h"
  61 #include "gromacs/mdtypes/md_enums.h"
  62 #include "gromacs/pbcutil/pbc.h"
  63 #include "gromacs/pulling/pull.h"
  64 #include "gromacs/topology/mtop_util.h"
  65 #include "gromacs/utility/arraysize.h"
  66 #include "gromacs/utility/fatalerror.h"
  67 #include "gromacs/utility/smalloc.h"
  68
  69 static const char *conrmsd_nm[] = { "Constr. rmsd", "Constr.2 rmsd" };
  70
  71 static const char *boxs_nm[] = { "Box-X", "Box-Y", "Box-Z" };
  72
  73 static const char *tricl_boxs_nm[] = {
  74     "Box-XX", "Box-YY", "Box-ZZ",
  75     "Box-YX", "Box-ZX", "Box-ZY"
  76 };
  77
  78 static const char *vol_nm[] = { "Volume" };
  79
  80 static const char *dens_nm[] = {"Density" };
  81
  82 static const char *pv_nm[] = {"pV" };
  83
  84 static const char *enthalpy_nm[] = {"Enthalpy" };
  85
  86 static const char *boxvel_nm[] = {
  87     "Box-Vel-XX", "Box-Vel-YY", "Box-Vel-ZZ",
  88     "Box-Vel-YX", "Box-Vel-ZX", "Box-Vel-ZY"
  89 };
  90
  91 #define NBOXS asize(boxs_nm)
  92 #define NTRICLBOXS asize(tricl_boxs_nm)
  93
  94 t_mdebin *init_mdebin(ener_file_t       fp_ene,
  95                       const gmx_mtop_t *mtop,
  96                       const t_inputrec *ir,
  97                       FILE             *fp_dhdl)
  98 {
  99     const char         *ener_nm[F_NRE];
 100     static const char  *vir_nm[] = {
 101         "Vir-XX", "Vir-XY", "Vir-XZ",
 102         "Vir-YX", "Vir-YY", "Vir-YZ",
 103         "Vir-ZX", "Vir-ZY", "Vir-ZZ"
 104     };
 105     static const char  *sv_nm[] = {
 106         "ShakeVir-XX", "ShakeVir-XY", "ShakeVir-XZ",
 107         "ShakeVir-YX", "ShakeVir-YY", "ShakeVir-YZ",
 108         "ShakeVir-ZX", "ShakeVir-ZY", "ShakeVir-ZZ"
 109     };
 110     static const char  *fv_nm[] = {
 111         "ForceVir-XX", "ForceVir-XY", "ForceVir-XZ",
 112         "ForceVir-YX", "ForceVir-YY", "ForceVir-YZ",
 113         "ForceVir-ZX", "ForceVir-ZY", "ForceVir-ZZ"
 114     };
 115     static const char  *pres_nm[] = {
 116         "Pres-XX", "Pres-XY", "Pres-XZ",
 117         "Pres-YX", "Pres-YY", "Pres-YZ",
 118         "Pres-ZX", "Pres-ZY", "Pres-ZZ"
 119     };
 120     static const char  *surft_nm[] = {
 121         "#Surf*SurfTen"
 122     };
 123     static const char  *mu_nm[] = {
 124         "Mu-X", "Mu-Y", "Mu-Z"
 125     };
 126     static const char  *vcos_nm[] = {
 127         "2CosZ*Vel-X"
 128     };
 129     static const char  *visc_nm[] = {
 130         "1/Viscosity"
 131     };
 132     static const char  *baro_nm[] = {
 133         "Barostat"
 134     };
 135
 136     char              **grpnms;
 137     const gmx_groups_t *groups;
 138     char              **gnm;
 139     char                buf[256];
 140     const char         *bufi;
 141     t_mdebin           *md;
 142     int                 i, j, ni, nj, n, k, kk, ncon, nset;
 143     gmx_bool            bBHAM, b14;
 144
 145     snew(md, 1);
 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             md->nCrmsd = 1;
 171         }
 172         md->bConstrVir = (getenv("GMX_CONSTRAINTVIR") != NULL);
 173     }
 174     else
 175     {
 176         md->nCrmsd = 0;
 177     }
 178
 179     /* Energy monitoring */
 180     for (i = 0; i < egNR; i++)
 181     {
 182         md->bEInd[i] = FALSE;
 183     }
 184
 185     for (i = 0; i < F_NRE; i++)
 186     {
 187         md->bEner[i] = FALSE;
 188         if (i == F_LJ)
 189         {
 190             md->bEner[i] = !bBHAM;
 191         }
 192         else if (i == F_BHAM)
 193         {
 194             md->bEner[i] = bBHAM;
 195         }
 196         else if (i == F_EQM)
 197         {
 198             md->bEner[i] = ir->bQMMM;
 199         }
 200         else if (i == F_RF_EXCL)
 201         {
 202             md->bEner[i] = (EEL_RF(ir->coulombtype) && ir->cutoff_scheme == ecutsGROUP);
 203         }
 204         else if (i == F_COUL_RECIP)
 205         {
 206             md->bEner[i] = EEL_FULL(ir->coulombtype);
 207         }
 208         else if (i == F_LJ_RECIP)
 209         {
 210             md->bEner[i] = EVDW_PME(ir->vdwtype);
 211         }
 212         else if (i == F_LJ14)
 213         {
 214             md->bEner[i] = b14;
 215         }
 216         else if (i == F_COUL14)
 217         {
 218             md->bEner[i] = b14;
 219         }
 220         else if (i == F_LJC14_Q || i == F_LJC_PAIRS_NB)
 221         {
 222             md->bEner[i] = FALSE;
 223         }
 224         else if ((i == F_DVDL_COUL && ir->fepvals->separate_dvdl[efptCOUL]) ||
 225                  (i == F_DVDL_VDW  && ir->fepvals->separate_dvdl[efptVDW]) ||
 226                  (i == F_DVDL_BONDED && ir->fepvals->separate_dvdl[efptBONDED]) ||
 227                  (i == F_DVDL_RESTRAINT && ir->fepvals->separate_dvdl[efptRESTRAINT]) ||
 228                  (i == F_DKDL && ir->fepvals->separate_dvdl[efptMASS]) ||
 229                  (i == F_DVDL && ir->fepvals->separate_dvdl[efptFEP]))
 230         {
 231             md->bEner[i] = (ir->efep != efepNO);
 232         }
 233         else if ((interaction_function[i].flags & IF_VSITE) ||
 234                  (i == F_CONSTR) || (i == F_CONSTRNC) || (i == F_SETTLE))
 235         {
 236             md->bEner[i] = FALSE;
 237         }
 238         else if ((i == F_COUL_SR) || (i == F_EPOT) || (i == F_PRES)  || (i == F_EQM))
 239         {
 240             md->bEner[i] = TRUE;
 241         }
 242         else if ((i == F_GBPOL) && ir->implicit_solvent == eisGBSA)
 243         {
 244             md->bEner[i] = TRUE;
 245         }
 246         else if ((i == F_NPSOLVATION) && ir->implicit_solvent == eisGBSA && (ir->sa_algorithm != esaNO))
 247         {
 248             md->bEner[i] = TRUE;
 249         }
 250         else if ((i == F_GB12) || (i == F_GB13) || (i == F_GB14))
 251         {
 252             md->bEner[i] = FALSE;
 253         }
 254         else if ((i == F_ETOT) || (i == F_EKIN) || (i == F_TEMP))
 255         {
 256             md->bEner[i] = EI_DYNAMICS(ir->eI);
 257         }
 258         else if (i == F_DISPCORR || i == F_PDISPCORR)
 259         {
 260             md->bEner[i] = (ir->eDispCorr != edispcNO);
 261         }
 262         else if (i == F_DISRESVIOL)
 263         {
 264             md->bEner[i] = (gmx_mtop_ftype_count(mtop, F_DISRES) > 0);
 265         }
 266         else if (i == F_ORIRESDEV)
 267         {
 268             md->bEner[i] = (gmx_mtop_ftype_count(mtop, F_ORIRES) > 0);
 269         }
 270         else if (i == F_CONNBONDS)
 271         {
 272             md->bEner[i] = FALSE;
 273         }
 274         else if (i == F_COM_PULL)
 275         {
 276             md->bEner[i] = (ir->bPull && pull_have_potential(ir->pull_work));
 277         }
 278         else if (i == F_ECONSERVED)
 279         {
 280             md->bEner[i] = ((ir->etc == etcNOSEHOOVER || ir->etc == etcVRESCALE) &&
 281                             (ir->epc == epcNO || ir->epc == epcMTTK));
 282         }
 283         else
 284         {
 285             md->bEner[i] = (gmx_mtop_ftype_count(mtop, i) > 0);
 286         }
 287     }
 288
 289     md->f_nre = 0;
 290     for (i = 0; i < F_NRE; i++)
 291     {
 292         if (md->bEner[i])
 293         {
 294             ener_nm[md->f_nre] = interaction_function[i].longname;
 295             md->f_nre++;
 296         }
 297     }
 298
 299     md->epc            = ir->epc;
 300     md->bDiagPres      = !TRICLINIC(ir->ref_p);
 301     md->ref_p          = (ir->ref_p[XX][XX]+ir->ref_p[YY][YY]+ir->ref_p[ZZ][ZZ])/DIM;
 302     md->bTricl         = TRICLINIC(ir->compress) || TRICLINIC(ir->deform);
 303     md->bDynBox        = inputrecDynamicBox(ir);
 304     md->etc            = ir->etc;
 305     md->bNHC_trotter   = inputrecNvtTrotter(ir);
 306     md->bPrintNHChains = ir->bPrintNHChains;
 307     md->bMTTK          = (inputrecNptTrotter(ir) || inputrecNphTrotter(ir));
 308     md->bMu            = inputrecNeedMutot(ir);
 309
 310     md->ebin  = mk_ebin();
 311     /* Pass NULL for unit to let get_ebin_space determine the units
 312      * for interaction_function[i].longname
 313      */
 314     md->ie    = get_ebin_space(md->ebin, md->f_nre, ener_nm, NULL);
 315     if (md->nCrmsd)
 316     {
 317         /* This should be called directly after the call for md->ie,
 318          * such that md->iconrmsd follows directly in the list.
 319          */
 320         md->iconrmsd = get_ebin_space(md->ebin, md->nCrmsd, conrmsd_nm, "");
 321     }
 322     if (md->bDynBox)
 323     {
 324         md->ib    = get_ebin_space(md->ebin,
 325                                    md->bTricl ? NTRICLBOXS : NBOXS,
 326                                    md->bTricl ? tricl_boxs_nm : boxs_nm,
 327                                    unit_length);
 328         md->ivol  = get_ebin_space(md->ebin, 1, vol_nm,  unit_volume);
 329         md->idens = get_ebin_space(md->ebin, 1, dens_nm, unit_density_SI);
 330         if (md->bDiagPres)
 331         {
 332             md->ipv       = get_ebin_space(md->ebin, 1, pv_nm,   unit_energy);
 333             md->ienthalpy = get_ebin_space(md->ebin, 1, enthalpy_nm,   unit_energy);
 334         }
 335     }
 336     if (md->bConstrVir)
 337     {
 338         md->isvir = get_ebin_space(md->ebin, asize(sv_nm), sv_nm, unit_energy);
 339         md->ifvir = get_ebin_space(md->ebin, asize(fv_nm), fv_nm, unit_energy);
 340     }
 341     md->ivir   = get_ebin_space(md->ebin, asize(vir_nm), vir_nm, unit_energy);
 342     md->ipres  = get_ebin_space(md->ebin, asize(pres_nm), pres_nm, unit_pres_bar);
 343     md->isurft = get_ebin_space(md->ebin, asize(surft_nm), surft_nm,
 344                                 unit_surft_bar);
 345     if (md->epc == epcPARRINELLORAHMAN || md->epc == epcMTTK)
 346     {
 347         md->ipc = get_ebin_space(md->ebin, md->bTricl ? 6 : 3,
 348                                  boxvel_nm, unit_vel);
 349     }
 350     if (md->bMu)
 351     {
 352         md->imu    = get_ebin_space(md->ebin, asize(mu_nm), mu_nm, unit_dipole_D);
 353     }
 354     if (ir->cos_accel != 0)
 355     {
 356         md->ivcos = get_ebin_space(md->ebin, asize(vcos_nm), vcos_nm, unit_vel);
 357         md->ivisc = get_ebin_space(md->ebin, asize(visc_nm), visc_nm,
 358                                    unit_invvisc_SI);
 359     }
 360
 361     /* Energy monitoring */
 362     for (i = 0; i < egNR; i++)
 363     {
 364         md->bEInd[i] = FALSE;
 365     }
 366     md->bEInd[egCOULSR] = TRUE;
 367     md->bEInd[egLJSR  ] = TRUE;
 368
 369     if (bBHAM)
 370     {
 371         md->bEInd[egLJSR]   = FALSE;
 372         md->bEInd[egBHAMSR] = TRUE;
 373     }
 374     if (b14)
 375     {
 376         md->bEInd[egLJ14]   = TRUE;
 377         md->bEInd[egCOUL14] = TRUE;
 378     }
 379     md->nEc = 0;
 380     for (i = 0; (i < egNR); i++)
 381     {
 382         if (md->bEInd[i])
 383         {
 384             md->nEc++;
 385         }
 386     }
 387
 388     n       = groups->grps[egcENER].nr;
 389     md->nEg = n;
 390     md->nE  = (n*(n+1))/2;
 391
 392     snew(md->igrp, md->nE);
 393     if (md->nE > 1)
 394     {
 395         n = 0;
 396         snew(gnm, md->nEc);
 397         for (k = 0; (k < md->nEc); k++)
 398         {
 399             snew(gnm[k], STRLEN);
 400         }
 401         for (i = 0; (i < groups->grps[egcENER].nr); i++)
 402         {
 403             ni = groups->grps[egcENER].nm_ind[i];
 404             for (j = i; (j < groups->grps[egcENER].nr); j++)
 405             {
 406                 nj = groups->grps[egcENER].nm_ind[j];
 407                 for (k = kk = 0; (k < egNR); k++)
 408                 {
 409                     if (md->bEInd[k])
 410                     {
 411                         sprintf(gnm[kk], "%s:%s-%s", egrp_nm[k],
 412                                 *(groups->grpname[ni]), *(groups->grpname[nj]));
 413                         kk++;
 414                     }
 415                 }
 416                 md->igrp[n] = get_ebin_space(md->ebin, md->nEc,
 417                                              (const char **)gnm, unit_energy);
 418                 n++;
 419             }
 420         }
 421         for (k = 0; (k < md->nEc); k++)
 422         {
 423             sfree(gnm[k]);
 424         }
 425         sfree(gnm);
 426
 427         if (n != md->nE)
 428         {
 429             gmx_incons("Number of energy terms wrong");
 430         }
 431     }
 432
 433     md->nTC  = groups->grps[egcTC].nr;
 434     md->nNHC = ir->opts.nhchainlength; /* shorthand for number of NH chains */
 435     if (md->bMTTK)
 436     {
 437         md->nTCP = 1;  /* assume only one possible coupling system for barostat
 438                           for now */
 439     }
 440     else
 441     {
 442         md->nTCP = 0;
 443     }
 444     if (md->etc == etcNOSEHOOVER)
 445     {
 446         if (md->bNHC_trotter)
 447         {
 448             md->mde_n = 2*md->nNHC*md->nTC;
 449         }
 450         else
 451         {
 452             md->mde_n = 2*md->nTC;
 453         }
 454         if (md->epc == epcMTTK)
 455         {
 456             md->mdeb_n = 2*md->nNHC*md->nTCP;
 457         }
 458     }
 459     else
 460     {
 461         md->mde_n  = md->nTC;
 462         md->mdeb_n = 0;
 463     }
 464
 465     snew(md->tmp_r, md->mde_n);
 466     snew(md->tmp_v, md->mde_n);
 467     snew(md->grpnms, md->mde_n);
 468     grpnms = md->grpnms;
 469
 470     for (i = 0; (i < md->nTC); i++)
 471     {
 472         ni = groups->grps[egcTC].nm_ind[i];
 473         sprintf(buf, "T-%s", *(groups->grpname[ni]));
 474         grpnms[i] = gmx_strdup(buf);
 475     }
 476     md->itemp = get_ebin_space(md->ebin, md->nTC, (const char **)grpnms,
 477                                unit_temp_K);
 478
 479     if (md->etc == etcNOSEHOOVER)
 480     {
 481         if (md->bPrintNHChains)
 482         {
 483             if (md->bNHC_trotter)
 484             {
 485                 for (i = 0; (i < md->nTC); i++)
 486                 {
 487                     ni   = groups->grps[egcTC].nm_ind[i];
 488                     bufi = *(groups->grpname[ni]);
 489                     for (j = 0; (j < md->nNHC); j++)
 490                     {
 491                         sprintf(buf, "Xi-%d-%s", j, bufi);
 492                         grpnms[2*(i*md->nNHC+j)] = gmx_strdup(buf);
 493                         sprintf(buf, "vXi-%d-%s", j, bufi);
 494                         grpnms[2*(i*md->nNHC+j)+1] = gmx_strdup(buf);
 495                     }
 496                 }
 497                 md->itc = get_ebin_space(md->ebin, md->mde_n,
 498                                          (const char **)grpnms, unit_invtime);
 499                 if (md->bMTTK)
 500                 {
 501                     for (i = 0; (i < md->nTCP); i++)
 502                     {
 503                         bufi = baro_nm[0];  /* All barostat DOF's together for now. */
 504                         for (j = 0; (j < md->nNHC); j++)
 505                         {
 506                             sprintf(buf, "Xi-%d-%s", j, bufi);
 507                             grpnms[2*(i*md->nNHC+j)] = gmx_strdup(buf);
 508                             sprintf(buf, "vXi-%d-%s", j, bufi);
 509                             grpnms[2*(i*md->nNHC+j)+1] = gmx_strdup(buf);
 510                         }
 511                     }
 512                     md->itcb = get_ebin_space(md->ebin, md->mdeb_n,
 513                                               (const char **)grpnms, unit_invtime);
 514                 }
 515             }
 516             else
 517             {
 518                 for (i = 0; (i < md->nTC); i++)
 519                 {
 520                     ni   = groups->grps[egcTC].nm_ind[i];
 521                     bufi = *(groups->grpname[ni]);
 522                     sprintf(buf, "Xi-%s", bufi);
 523                     grpnms[2*i] = gmx_strdup(buf);
 524                     sprintf(buf, "vXi-%s", bufi);
 525                     grpnms[2*i+1] = gmx_strdup(buf);
 526                 }
 527                 md->itc = get_ebin_space(md->ebin, md->mde_n,
 528                                          (const char **)grpnms, unit_invtime);
 529             }
 530         }
 531     }
 532     else if (md->etc == etcBERENDSEN || md->etc == etcYES ||
 533              md->etc == etcVRESCALE)
 534     {
 535         for (i = 0; (i < md->nTC); i++)
 536         {
 537             ni = groups->grps[egcTC].nm_ind[i];
 538             sprintf(buf, "Lamb-%s", *(groups->grpname[ni]));
 539             grpnms[i] = gmx_strdup(buf);
 540         }
 541         md->itc = get_ebin_space(md->ebin, md->mde_n, (const char **)grpnms, "");
 542     }
 543
 544     sfree(grpnms);
 545
 546
 547     md->nU = groups->grps[egcACC].nr;
 548     if (md->nU > 1)
 549     {
 550         snew(grpnms, 3*md->nU);
 551         for (i = 0; (i < md->nU); i++)
 552         {
 553             ni = groups->grps[egcACC].nm_ind[i];
 554             sprintf(buf, "Ux-%s", *(groups->grpname[ni]));
 555             grpnms[3*i+XX] = gmx_strdup(buf);
 556             sprintf(buf, "Uy-%s", *(groups->grpname[ni]));
 557             grpnms[3*i+YY] = gmx_strdup(buf);
 558             sprintf(buf, "Uz-%s", *(groups->grpname[ni]));
 559             grpnms[3*i+ZZ] = gmx_strdup(buf);
 560         }
 561         md->iu = get_ebin_space(md->ebin, 3*md->nU, (const char **)grpnms, unit_vel);
 562         sfree(grpnms);
 563     }
 564
 565     if (fp_ene)
 566     {
 567         do_enxnms(fp_ene, &md->ebin->nener, &md->ebin->enm);
 568     }
 569
 570     md->print_grpnms = NULL;
 571
 572     /* check whether we're going to write dh histograms */
 573     md->dhc = NULL;
 574     if (ir->fepvals->separate_dhdl_file == esepdhdlfileNO)
 575     {
 576         /* Currently dh histograms are only written with dynamics */
 577         if (EI_DYNAMICS(ir->eI))
 578         {
 579             snew(md->dhc, 1);
 580
 581             mde_delta_h_coll_init(md->dhc, ir);
 582         }
 583         md->fp_dhdl = NULL;
 584         snew(md->dE, ir->fepvals->n_lambda);
 585     }
 586     else
 587     {
 588         md->fp_dhdl = fp_dhdl;
 589         snew(md->dE, ir->fepvals->n_lambda);
 590     }
 591     if (ir->bSimTemp)
 592     {
 593         int i;
 594         snew(md->temperatures, ir->fepvals->n_lambda);
 595         for (i = 0; i < ir->fepvals->n_lambda; i++)
 596         {
 597             md->temperatures[i] = ir->simtempvals->temperatures[i];
 598         }
 599     }
 600     return md;
 601 }
 602
 603 /* print a lambda vector to a string
 604    fep = the inputrec's FEP input data
 605    i = the index of the lambda vector
 606    get_native_lambda = whether to print the native lambda
 607    get_names = whether to print the names rather than the values
 608    str = the pre-allocated string buffer to print to. */
 609 static void print_lambda_vector(t_lambda *fep, int i,
 610                                 gmx_bool get_native_lambda, gmx_bool get_names,
 611                                 char *str)
 612 {
 613     int    j, k = 0;
 614     int    Nsep = 0;
 615
 616     for (j = 0; j < efptNR; j++)
 617     {
 618         if (fep->separate_dvdl[j])
 619         {
 620             Nsep++;
 621         }
 622     }
 623     str[0] = 0; /* reset the string */
 624     if (Nsep > 1)
 625     {
 626         str += sprintf(str, "("); /* set the opening parenthesis*/
 627     }
 628     for (j = 0; j < efptNR; j++)
 629     {
 630         if (fep->separate_dvdl[j])
 631         {
 632             if (!get_names)
 633             {
 634                 if (get_native_lambda && fep->init_lambda >= 0)
 635                 {
 636                     str += sprintf(str, "%.4f", fep->init_lambda);
 637                 }
 638                 else
 639                 {
 640                     str += sprintf(str, "%.4f", fep->all_lambda[j][i]);
 641                 }
 642             }
 643             else
 644             {
 645                 str += sprintf(str, "%s", efpt_singular_names[j]);
 646             }
 647             /* print comma for the next item */
 648             if (k < Nsep-1)
 649             {
 650                 str += sprintf(str, ", ");
 651             }
 652             k++;
 653         }
 654     }
 655     if (Nsep > 1)
 656     {
 657         /* and add the closing parenthesis */
 658         sprintf(str, ")");
 659     }
 660 }
 661
 662
 663 extern FILE *open_dhdl(const char *filename, const t_inputrec *ir,
 664                        const gmx_output_env_t *oenv)
 665 {
 666     FILE       *fp;
 667     const char *dhdl = "dH/d\\lambda", *deltag = "\\DeltaH", *lambda = "\\lambda",
 668     *lambdastate     = "\\lambda state";
 669     char        title[STRLEN], label_x[STRLEN], label_y[STRLEN];
 670     int         i, nps, nsets, nsets_de, nsetsbegin;
 671     int         n_lambda_terms = 0;
 672     t_lambda   *fep            = ir->fepvals; /* for simplicity */
 673     t_expanded *expand         = ir->expandedvals;
 674     char      **setname;
 675     char        buf[STRLEN], lambda_vec_str[STRLEN], lambda_name_str[STRLEN];
 676     int         bufplace = 0;
 677
 678     int         nsets_dhdl = 0;
 679     int         s          = 0;
 680     int         nsetsextend;
 681     gmx_bool    write_pV = FALSE;
 682
 683     /* count the number of different lambda terms */
 684     for (i = 0; i < efptNR; i++)
 685     {
 686         if (fep->separate_dvdl[i])
 687         {
 688             n_lambda_terms++;
 689         }
 690     }
 691
 692     if (fep->n_lambda == 0)
 693     {
 694         sprintf(title, "%s", dhdl);
 695         sprintf(label_x, "Time (ps)");
 696         sprintf(label_y, "%s (%s %s)",
 697                 dhdl, unit_energy, "[\\lambda]\\S-1\\N");
 698     }
 699     else
 700     {
 701         sprintf(title, "%s and %s", dhdl, deltag);
 702         sprintf(label_x, "Time (ps)");
 703         sprintf(label_y, "%s and %s (%s %s)",
 704                 dhdl, deltag, unit_energy, "[\\8l\\4]\\S-1\\N");
 705     }
 706     fp = gmx_fio_fopen(filename, "w+");
 707     xvgr_header(fp, title, label_x, label_y, exvggtXNY, oenv);
 708
 709     if (!(ir->bSimTemp))
 710     {
 711         bufplace = sprintf(buf, "T = %g (K) ",
 712                            ir->opts.ref_t[0]);
 713     }
 714     if ((ir->efep != efepSLOWGROWTH) && (ir->efep != efepEXPANDED))
 715     {
 716         if ( (fep->init_lambda >= 0)  && (n_lambda_terms == 1 ))
 717         {
 718             /* compatibility output */
 719             sprintf(&(buf[bufplace]), "%s = %.4f", lambda, fep->init_lambda);
 720         }
 721         else
 722         {
 723             print_lambda_vector(fep, fep->init_fep_state, TRUE, FALSE,
 724                                 lambda_vec_str);
 725             print_lambda_vector(fep, fep->init_fep_state, TRUE, TRUE,
 726                                 lambda_name_str);
 727             sprintf(&(buf[bufplace]), "%s %d: %s = %s",
 728                     lambdastate, fep->init_fep_state,
 729                     lambda_name_str, lambda_vec_str);
 730         }
 731     }
 732     xvgr_subtitle(fp, buf, oenv);
 733
 734
 735     nsets_dhdl = 0;
 736     if (fep->dhdl_derivatives == edhdlderivativesYES)
 737     {
 738         nsets_dhdl = n_lambda_terms;
 739     }
 740     /* count the number of delta_g states */
 741     nsets_de = fep->lambda_stop_n - fep->lambda_start_n;
 742
 743     nsets = nsets_dhdl + nsets_de; /* dhdl + fep differences */
 744
 745     if (fep->n_lambda > 0 && (expand->elmcmove > elmcmoveNO))
 746     {
 747         nsets += 1;   /*add fep state for expanded ensemble */
 748     }
 749
 750     if (fep->edHdLPrintEnergy != edHdLPrintEnergyNO)
 751     {
 752         nsets += 1;  /* add energy to the dhdl as well */
 753     }
 754
 755     nsetsextend = nsets;
 756     if ((ir->epc != epcNO) && (fep->n_lambda > 0) && (fep->init_lambda < 0))
 757     {
 758         nsetsextend += 1; /* for PV term, other terms possible if required for
 759                              the reduced potential (only needed with foreign
 760                              lambda, and only output when init_lambda is not
 761                              set in order to maintain compatibility of the
 762                              dhdl.xvg file) */
 763         write_pV     = TRUE;
 764     }
 765     snew(setname, nsetsextend);
 766
 767     if (expand->elmcmove > elmcmoveNO)
 768     {
 769         /* state for the fep_vals, if we have alchemical sampling */
 770         sprintf(buf, "%s", "Thermodynamic state");
 771         setname[s] = gmx_strdup(buf);
 772         s         += 1;
 773     }
 774
 775     if (fep->edHdLPrintEnergy != edHdLPrintEnergyNO)
 776     {
 777         switch (fep->edHdLPrintEnergy)
 778         {
 779             case edHdLPrintEnergyPOTENTIAL:
 780                 sprintf(buf, "%s (%s)", "Potential Energy", unit_energy);
 781                 break;
 782             case edHdLPrintEnergyTOTAL:
 783             case edHdLPrintEnergyYES:
 784             default:
 785                 sprintf(buf, "%s (%s)", "Total Energy", unit_energy);
 786         }
 787         setname[s] = gmx_strdup(buf);
 788         s         += 1;
 789     }
 790
 791     if (fep->dhdl_derivatives == edhdlderivativesYES)
 792     {
 793         for (i = 0; i < efptNR; i++)
 794         {
 795             if (fep->separate_dvdl[i])
 796             {
 797
 798                 if ( (fep->init_lambda >= 0)  && (n_lambda_terms == 1 ))
 799                 {
 800                     /* compatibility output */
 801                     sprintf(buf, "%s %s %.4f", dhdl, lambda, fep->init_lambda);
 802                 }
 803                 else
 804                 {
 805                     double lam = fep->init_lambda;
 806                     if (fep->init_lambda < 0)
 807                     {
 808                         lam = fep->all_lambda[i][fep->init_fep_state];
 809                     }
 810                     sprintf(buf, "%s %s = %.4f", dhdl, efpt_singular_names[i],
 811                             lam);
 812                 }
 813                 setname[s] = gmx_strdup(buf);
 814                 s         += 1;
 815             }
 816         }
 817     }
 818
 819     if (fep->n_lambda > 0)
 820     {
 821         /* g_bar has to determine the lambda values used in this simulation
 822          * from this xvg legend.
 823          */
 824
 825         if (expand->elmcmove > elmcmoveNO)
 826         {
 827             nsetsbegin = 1;  /* for including the expanded ensemble */
 828         }
 829         else
 830         {
 831             nsetsbegin = 0;
 832         }
 833
 834         if (fep->edHdLPrintEnergy != edHdLPrintEnergyNO)
 835         {
 836             nsetsbegin += 1;
 837         }
 838         nsetsbegin += nsets_dhdl;
 839
 840         for (i = fep->lambda_start_n; i < fep->lambda_stop_n; i++)
 841         {
 842             print_lambda_vector(fep, i, FALSE, FALSE, lambda_vec_str);
 843             if ( (fep->init_lambda >= 0)  && (n_lambda_terms == 1 ))
 844             {
 845                 /* for compatible dhdl.xvg files */
 846                 nps = sprintf(buf, "%s %s %s", deltag, lambda, lambda_vec_str);
 847             }
 848             else
 849             {
 850                 nps = sprintf(buf, "%s %s to %s", deltag, lambda, lambda_vec_str);
 851             }
 852
 853             if (ir->bSimTemp)
 854             {
 855                 /* print the temperature for this state if doing simulated annealing */
 856                 sprintf(&buf[nps], "T = %g (%s)",
 857                         ir->simtempvals->temperatures[s-(nsetsbegin)],
 858                         unit_temp_K);
 859             }
 860             setname[s] = gmx_strdup(buf);
 861             s++;
 862         }
 863         if (write_pV)
 864         {
 865             sprintf(buf, "pV (%s)", unit_energy);
 866             setname[nsetsextend-1] = gmx_strdup(buf);  /* the first entry after
 867                                                           nsets */
 868         }
 869
 870         xvgr_legend(fp, nsetsextend, (const char **)setname, oenv);
 871
 872         for (s = 0; s < nsetsextend; s++)
 873         {
 874             sfree(setname[s]);
 875         }
 876         sfree(setname);
 877     }
 878
 879     return fp;
 880 }
 881
 882 static void copy_energy(t_mdebin *md, real e[], real ecpy[])
 883 {
 884     int i, j;
 885
 886     for (i = j = 0; (i < F_NRE); i++)
 887     {
 888         if (md->bEner[i])
 889         {
 890             ecpy[j++] = e[i];
 891         }
 892     }
 893     if (j != md->f_nre)
 894     {
 895         gmx_incons("Number of energy terms wrong");
 896     }
 897 }
 898
 899 void upd_mdebin(t_mdebin       *md,
 900                 gmx_bool        bDoDHDL,
 901                 gmx_bool        bSum,
 902                 double          time,
 903                 real            tmass,
 904                 gmx_enerdata_t *enerd,
 905                 t_state        *state,
 906                 t_lambda       *fep,
 907                 t_expanded     *expand,
 908                 matrix          box,
 909                 tensor          svir,
 910                 tensor          fvir,
 911                 tensor          vir,
 912                 tensor          pres,
 913                 gmx_ekindata_t *ekind,
 914                 rvec            mu_tot,
 915                 gmx_constr_t    constr)
 916 {
 917     int    i, j, k, kk, n, gid;
 918     real   crmsd[2], tmp6[6];
 919     real   bs[NTRICLBOXS], vol, dens, pv, enthalpy;
 920     real   eee[egNR];
 921     real   ecopy[F_NRE];
 922     double store_dhdl[efptNR];
 923     real   store_energy = 0;
 924     real   tmp;
 925
 926     /* Do NOT use the box in the state variable, but the separate box provided
 927      * as an argument. This is because we sometimes need to write the box from
 928      * the last timestep to match the trajectory frames.
 929      */
 930     copy_energy(md, enerd->term, ecopy);
 931     add_ebin(md->ebin, md->ie, md->f_nre, ecopy, bSum);
 932     if (md->nCrmsd)
 933     {
 934         crmsd[0] = constr_rmsd(constr);
 935         add_ebin(md->ebin, md->iconrmsd, md->nCrmsd, crmsd, FALSE);
 936     }
 937     if (md->bDynBox)
 938     {
 939         int nboxs;
 940         if (md->bTricl)
 941         {
 942             bs[0] = box[XX][XX];
 943             bs[1] = box[YY][YY];
 944             bs[2] = box[ZZ][ZZ];
 945             bs[3] = box[YY][XX];
 946             bs[4] = box[ZZ][XX];
 947             bs[5] = box[ZZ][YY];
 948             nboxs = NTRICLBOXS;
 949         }
 950         else
 951         {
 952             bs[0] = box[XX][XX];
 953             bs[1] = box[YY][YY];
 954             bs[2] = box[ZZ][ZZ];
 955             nboxs = NBOXS;
 956         }
 957         vol  = box[XX][XX]*box[YY][YY]*box[ZZ][ZZ];
 958         dens = (tmass*AMU)/(vol*NANO*NANO*NANO);
 959         add_ebin(md->ebin, md->ib, nboxs, bs, bSum);
 960         add_ebin(md->ebin, md->ivol, 1, &vol, bSum);
 961         add_ebin(md->ebin, md->idens, 1, &dens, bSum);
 962
 963         if (md->bDiagPres)
 964         {
 965             /* This is pV (in kJ/mol).  The pressure is the reference pressure,
 966                not the instantaneous pressure */
 967             pv = vol*md->ref_p/PRESFAC;
 968
 969             add_ebin(md->ebin, md->ipv, 1, &pv, bSum);
 970             enthalpy = pv + enerd->term[F_ETOT];
 971             add_ebin(md->ebin, md->ienthalpy, 1, &enthalpy, bSum);
 972         }
 973     }
 974     if (md->bConstrVir)
 975     {
 976         add_ebin(md->ebin, md->isvir, 9, svir[0], bSum);
 977         add_ebin(md->ebin, md->ifvir, 9, fvir[0], bSum);
 978     }
 979     add_ebin(md->ebin, md->ivir, 9, vir[0], bSum);
 980     add_ebin(md->ebin, md->ipres, 9, pres[0], bSum);
 981     tmp = (pres[ZZ][ZZ]-(pres[XX][XX]+pres[YY][YY])*0.5)*box[ZZ][ZZ];
 982     add_ebin(md->ebin, md->isurft, 1, &tmp, bSum);
 983     if (md->epc == epcPARRINELLORAHMAN || md->epc == epcMTTK)
 984     {
 985         tmp6[0] = state->boxv[XX][XX];
 986         tmp6[1] = state->boxv[YY][YY];
 987         tmp6[2] = state->boxv[ZZ][ZZ];
 988         tmp6[3] = state->boxv[YY][XX];
 989         tmp6[4] = state->boxv[ZZ][XX];
 990         tmp6[5] = state->boxv[ZZ][YY];
 991         add_ebin(md->ebin, md->ipc, md->bTricl ? 6 : 3, tmp6, bSum);
 992     }
 993     if (md->bMu)
 994     {
 995         add_ebin(md->ebin, md->imu, 3, mu_tot, bSum);
 996     }
 997     if (ekind && ekind->cosacc.cos_accel != 0)
 998     {
 999         vol  = box[XX][XX]*box[YY][YY]*box[ZZ][ZZ];
1000         dens = (tmass*AMU)/(vol*NANO*NANO*NANO);
1001         add_ebin(md->ebin, md->ivcos, 1, &(ekind->cosacc.vcos), bSum);
1002         /* 1/viscosity, unit 1/(kg m^-1 s^-1) */
1003         tmp = 1/(ekind->cosacc.cos_accel/(ekind->cosacc.vcos*PICO)
1004                  *dens*gmx::square(box[ZZ][ZZ]*NANO/(2*M_PI)));
1005         add_ebin(md->ebin, md->ivisc, 1, &tmp, bSum);
1006     }
1007     if (md->nE > 1)
1008     {
1009         n = 0;
1010         for (i = 0; (i < md->nEg); i++)
1011         {
1012             for (j = i; (j < md->nEg); j++)
1013             {
1014                 gid = GID(i, j, md->nEg);
1015                 for (k = kk = 0; (k < egNR); k++)
1016                 {
1017                     if (md->bEInd[k])
1018                     {
1019                         eee[kk++] = enerd->grpp.ener[k][gid];
1020                     }
1021                 }
1022                 add_ebin(md->ebin, md->igrp[n], md->nEc, eee, bSum);
1023                 n++;
1024             }
1025         }
1026     }
1027
1028     if (ekind)
1029     {
1030         for (i = 0; (i < md->nTC); i++)
1031         {
1032             md->tmp_r[i] = ekind->tcstat[i].T;
1033         }
1034         add_ebin(md->ebin, md->itemp, md->nTC, md->tmp_r, bSum);
1035
1036         if (md->etc == etcNOSEHOOVER)
1037         {
1038             /* whether to print Nose-Hoover chains: */
1039             if (md->bPrintNHChains)
1040             {
1041                 if (md->bNHC_trotter)
1042                 {
1043                     for (i = 0; (i < md->nTC); i++)
1044                     {
1045                         for (j = 0; j < md->nNHC; j++)
1046                         {
1047                             k                = i*md->nNHC+j;
1048                             md->tmp_r[2*k]   = state->nosehoover_xi[k];
1049                             md->tmp_r[2*k+1] = state->nosehoover_vxi[k];
1050                         }
1051                     }
1052                     add_ebin(md->ebin, md->itc, md->mde_n, md->tmp_r, bSum);
1053
1054                     if (md->bMTTK)
1055                     {
1056                         for (i = 0; (i < md->nTCP); i++)
1057                         {
1058                             for (j = 0; j < md->nNHC; j++)
1059                             {
1060                                 k                = i*md->nNHC+j;
1061                                 md->tmp_r[2*k]   = state->nhpres_xi[k];
1062                                 md->tmp_r[2*k+1] = state->nhpres_vxi[k];
1063                             }
1064                         }
1065                         add_ebin(md->ebin, md->itcb, md->mdeb_n, md->tmp_r, bSum);
1066                     }
1067                 }
1068                 else
1069                 {
1070                     for (i = 0; (i < md->nTC); i++)
1071                     {
1072                         md->tmp_r[2*i]   = state->nosehoover_xi[i];
1073                         md->tmp_r[2*i+1] = state->nosehoover_vxi[i];
1074                     }
1075                     add_ebin(md->ebin, md->itc, md->mde_n, md->tmp_r, bSum);
1076                 }
1077             }
1078         }
1079         else if (md->etc == etcBERENDSEN || md->etc == etcYES ||
1080                  md->etc == etcVRESCALE)
1081         {
1082             for (i = 0; (i < md->nTC); i++)
1083             {
1084                 md->tmp_r[i] = ekind->tcstat[i].lambda;
1085             }
1086             add_ebin(md->ebin, md->itc, md->nTC, md->tmp_r, bSum);
1087         }
1088     }
1089
1090     if (ekind && md->nU > 1)
1091     {
1092         for (i = 0; (i < md->nU); i++)
1093         {
1094             copy_rvec(ekind->grpstat[i].u, md->tmp_v[i]);
1095         }
1096         add_ebin(md->ebin, md->iu, 3*md->nU, md->tmp_v[0], bSum);
1097     }
1098
1099     ebin_increase_count(md->ebin, bSum);
1100
1101     /* BAR + thermodynamic integration values */
1102     if ((md->fp_dhdl || md->dhc) && bDoDHDL)
1103     {
1104         for (i = 0; i < enerd->n_lambda-1; i++)
1105         {
1106             /* zero for simulated tempering */
1107             md->dE[i] = enerd->enerpart_lambda[i+1]-enerd->enerpart_lambda[0];
1108             if (md->temperatures != NULL)
1109             {
1110                 /* MRS: is this right, given the way we have defined the exchange probabilities? */
1111                 /* is this even useful to have at all? */
1112                 md->dE[i] += (md->temperatures[i]/
1113                               md->temperatures[state->fep_state]-1.0)*
1114                     enerd->term[F_EKIN];
1115             }
1116         }
1117
1118         if (md->fp_dhdl)
1119         {
1120             fprintf(md->fp_dhdl, "%.4f", time);
1121             /* the current free energy state */
1122
1123             /* print the current state if we are doing expanded ensemble */
1124             if (expand->elmcmove > elmcmoveNO)
1125             {
1126                 fprintf(md->fp_dhdl, " %4d", state->fep_state);
1127             }
1128             /* total energy (for if the temperature changes */
1129
1130             if (fep->edHdLPrintEnergy != edHdLPrintEnergyNO)
1131             {
1132                 switch (fep->edHdLPrintEnergy)
1133                 {
1134                     case edHdLPrintEnergyPOTENTIAL:
1135                         store_energy = enerd->term[F_EPOT];
1136                         break;
1137                     case edHdLPrintEnergyTOTAL:
1138                     case edHdLPrintEnergyYES:
1139                     default:
1140                         store_energy = enerd->term[F_ETOT];
1141                 }
1142                 fprintf(md->fp_dhdl, " %#.8g", store_energy);
1143             }
1144
1145             if (fep->dhdl_derivatives == edhdlderivativesYES)
1146             {
1147                 for (i = 0; i < efptNR; i++)
1148                 {
1149                     if (fep->separate_dvdl[i])
1150                     {
1151                         /* assumes F_DVDL is first */
1152                         fprintf(md->fp_dhdl, " %#.8g", enerd->term[F_DVDL+i]);
1153                     }
1154                 }
1155             }
1156             for (i = fep->lambda_start_n; i < fep->lambda_stop_n; i++)
1157             {
1158                 fprintf(md->fp_dhdl, " %#.8g", md->dE[i]);
1159             }
1160             if (md->bDynBox &&
1161                 md->bDiagPres &&
1162                 (md->epc != epcNO) &&
1163                 (enerd->n_lambda > 0) &&
1164                 (fep->init_lambda < 0))
1165             {
1166                 fprintf(md->fp_dhdl, " %#.8g", pv);  /* PV term only needed when
1167                                                         there are alternate state
1168                                                         lambda and we're not in
1169                                                         compatibility mode */
1170             }
1171             fprintf(md->fp_dhdl, "\n");
1172             /* and the binary free energy output */
1173         }
1174         if (md->dhc && bDoDHDL)
1175         {
1176             int idhdl = 0;
1177             for (i = 0; i < efptNR; i++)
1178             {
1179                 if (fep->separate_dvdl[i])
1180                 {
1181                     /* assumes F_DVDL is first */
1182                     store_dhdl[idhdl] = enerd->term[F_DVDL+i];
1183                     idhdl            += 1;
1184                 }
1185             }
1186             store_energy = enerd->term[F_ETOT];
1187             /* store_dh is dE */
1188             mde_delta_h_coll_add_dh(md->dhc,
1189                                     (double)state->fep_state,
1190                                     store_energy,
1191                                     pv,
1192                                     store_dhdl,
1193                                     md->dE + fep->lambda_start_n,
1194                                     time);
1195         }
1196     }
1197 }
1198
1199
1200 void upd_mdebin_step(t_mdebin *md)
1201 {
1202     ebin_increase_count(md->ebin, FALSE);
1203 }
1204
1205 static void npr(FILE *log, int n, char c)
1206 {
1207     for (; (n > 0); n--)
1208     {
1209         fprintf(log, "%c", c);
1210     }
1211 }
1212
1213 static void pprint(FILE *log, const char *s, t_mdebin *md)
1214 {
1215     char CHAR = '#';
1216     int  slen;
1217     char buf1[22], buf2[22];
1218
1219     slen = strlen(s);
1220     fprintf(log, "\t<======  ");
1221     npr(log, slen, CHAR);
1222     fprintf(log, "  ==>\n");
1223     fprintf(log, "\t<====  %s  ====>\n", s);
1224     fprintf(log, "\t<==  ");
1225     npr(log, slen, CHAR);
1226     fprintf(log, "  ======>\n\n");
1227
1228     fprintf(log, "\tStatistics over %s steps using %s frames\n",
1229             gmx_step_str(md->ebin->nsteps_sim, buf1),
1230             gmx_step_str(md->ebin->nsum_sim, buf2));
1231     fprintf(log, "\n");
1232 }
1233
1234 void print_ebin_header(FILE *log, gmx_int64_t steps, double time)
1235 {
1236     char buf[22];
1237
1238     fprintf(log, "   %12s   %12s\n"
1239             "   %12s   %12.5f\n\n",
1240             "Step", "Time", gmx_step_str(steps, buf), time);
1241 }
1242
1243 void print_ebin(ener_file_t fp_ene, gmx_bool bEne, gmx_bool bDR, gmx_bool bOR,
1244                 FILE *log,
1245                 gmx_int64_t step, double time,
1246                 int mode,
1247                 t_mdebin *md, t_fcdata *fcd,
1248                 gmx_groups_t *groups, t_grpopts *opts)
1249 {
1250     /*static char **grpnms=NULL;*/
1251     char         buf[246];
1252     int          i, j, n, ni, nj, b;
1253     int          ndisre = 0;
1254     real        *disre_rm3tav, *disre_rt;
1255
1256     /* these are for the old-style blocks (1 subblock, only reals), because
1257        there can be only one per ID for these */
1258     int          nr[enxNR];
1259     int          id[enxNR];
1260     real        *block[enxNR];
1261
1262     t_enxframe   fr;
1263
1264     switch (mode)
1265     {
1266         case eprNORMAL:
1267             init_enxframe(&fr);
1268             fr.t            = time;
1269             fr.step         = step;
1270             fr.nsteps       = md->ebin->nsteps;
1271             fr.dt           = md->delta_t;
1272             fr.nsum         = md->ebin->nsum;
1273             fr.nre          = (bEne) ? md->ebin->nener : 0;
1274             fr.ener         = md->ebin->e;
1275             ndisre          = bDR ? fcd->disres.npair : 0;
1276             disre_rm3tav    = fcd->disres.rm3tav;
1277             disre_rt        = fcd->disres.rt;
1278             /* Optional additional old-style (real-only) blocks. */
1279             for (i = 0; i < enxNR; i++)
1280             {
1281                 nr[i] = 0;
1282             }
1283             if (fcd->orires.nr > 0 && bOR)
1284             {
1285                 diagonalize_orires_tensors(&(fcd->orires));
1286                 nr[enxOR]     = fcd->orires.nr;
1287                 block[enxOR]  = fcd->orires.otav;
1288                 id[enxOR]     = enxOR;
1289                 nr[enxORI]    = (fcd->orires.oinsl != fcd->orires.otav) ?
1290                     fcd->orires.nr : 0;
1291                 block[enxORI] = fcd->orires.oinsl;
1292                 id[enxORI]    = enxORI;
1293                 nr[enxORT]    = fcd->orires.nex*12;
1294                 block[enxORT] = fcd->orires.eig;
1295                 id[enxORT]    = enxORT;
1296             }
1297
1298             /* whether we are going to wrte anything out: */
1299             if (fr.nre || ndisre || nr[enxOR] || nr[enxORI])
1300             {
1301
1302                 /* the old-style blocks go first */
1303                 fr.nblock = 0;
1304                 for (i = 0; i < enxNR; i++)
1305                 {
1306                     if (nr[i] > 0)
1307                     {
1308                         fr.nblock = i + 1;
1309                     }
1310                 }
1311                 add_blocks_enxframe(&fr, fr.nblock);
1312                 for (b = 0; b < fr.nblock; b++)
1313                 {
1314                     add_subblocks_enxblock(&(fr.block[b]), 1);
1315                     fr.block[b].id        = id[b];
1316                     fr.block[b].sub[0].nr = nr[b];
1317 #if !GMX_DOUBLE
1318                     fr.block[b].sub[0].type = xdr_datatype_float;
1319                     fr.block[b].sub[0].fval = block[b];
1320 #else
1321                     fr.block[b].sub[0].type = xdr_datatype_double;
1322                     fr.block[b].sub[0].dval = block[b];
1323 #endif
1324                 }
1325
1326                 /* check for disre block & fill it. */
1327                 if (ndisre > 0)
1328                 {
1329                     int db = fr.nblock;
1330                     fr.nblock += 1;
1331                     add_blocks_enxframe(&fr, fr.nblock);
1332
1333                     add_subblocks_enxblock(&(fr.block[db]), 2);
1334                     fr.block[db].id        = enxDISRE;
1335                     fr.block[db].sub[0].nr = ndisre;
1336                     fr.block[db].sub[1].nr = ndisre;
1337 #if !GMX_DOUBLE
1338                     fr.block[db].sub[0].type = xdr_datatype_float;
1339                     fr.block[db].sub[1].type = xdr_datatype_float;
1340                     fr.block[db].sub[0].fval = disre_rt;
1341                     fr.block[db].sub[1].fval = disre_rm3tav;
1342 #else
1343                     fr.block[db].sub[0].type = xdr_datatype_double;
1344                     fr.block[db].sub[1].type = xdr_datatype_double;
1345                     fr.block[db].sub[0].dval = disre_rt;
1346                     fr.block[db].sub[1].dval = disre_rm3tav;
1347 #endif
1348                 }
1349                 /* here we can put new-style blocks */
1350
1351                 /* Free energy perturbation blocks */
1352                 if (md->dhc)
1353                 {
1354                     mde_delta_h_coll_handle_block(md->dhc, &fr, fr.nblock);
1355                 }
1356
1357                 /* we can now free & reset the data in the blocks */
1358                 if (md->dhc)
1359                 {
1360                     mde_delta_h_coll_reset(md->dhc);
1361                 }
1362
1363                 /* do the actual I/O */
1364                 do_enx(fp_ene, &fr);
1365                 if (fr.nre)
1366                 {
1367                     /* We have stored the sums, so reset the sum history */
1368                     reset_ebin_sums(md->ebin);
1369                 }
1370             }
1371             free_enxframe(&fr);
1372             break;
1373         case eprAVER:
1374             if (log)
1375             {
1376                 pprint(log, "A V E R A G E S", md);
1377             }
1378             break;
1379         case eprRMS:
1380             if (log)
1381             {
1382                 pprint(log, "R M S - F L U C T U A T I O N S", md);
1383             }
1384             break;
1385         default:
1386             gmx_fatal(FARGS, "Invalid print mode (%d)", mode);
1387     }
1388
1389     if (log)
1390     {
1391         for (i = 0; i < opts->ngtc; i++)
1392         {
1393             if (opts->annealing[i] != eannNO)
1394             {
1395                 fprintf(log, "Current ref_t for group %s: %8.1f\n",
1396                         *(groups->grpname[groups->grps[egcTC].nm_ind[i]]),
1397                         opts->ref_t[i]);
1398             }
1399         }
1400         if (mode == eprNORMAL && fcd->orires.nr > 0)
1401         {
1402             print_orires_log(log, &(fcd->orires));
1403         }
1404         fprintf(log, "   Energies (%s)\n", unit_energy);
1405         pr_ebin(log, md->ebin, md->ie, md->f_nre+md->nCrmsd, 5, mode, TRUE);
1406         fprintf(log, "\n");
1407
1408         if (mode == eprAVER)
1409         {
1410             if (md->bDynBox)
1411             {
1412                 pr_ebin(log, md->ebin, md->ib, md->bTricl ? NTRICLBOXS : NBOXS, 5,
1413                         mode, TRUE);
1414                 fprintf(log, "\n");
1415             }
1416             if (md->bConstrVir)
1417             {
1418                 fprintf(log, "   Constraint Virial (%s)\n", unit_energy);
1419                 pr_ebin(log, md->ebin, md->isvir, 9, 3, mode, FALSE);
1420                 fprintf(log, "\n");
1421                 fprintf(log, "   Force Virial (%s)\n", unit_energy);
1422                 pr_ebin(log, md->ebin, md->ifvir, 9, 3, mode, FALSE);
1423                 fprintf(log, "\n");
1424             }
1425             fprintf(log, "   Total Virial (%s)\n", unit_energy);
1426             pr_ebin(log, md->ebin, md->ivir, 9, 3, mode, FALSE);
1427             fprintf(log, "\n");
1428             fprintf(log, "   Pressure (%s)\n", unit_pres_bar);
1429             pr_ebin(log, md->ebin, md->ipres, 9, 3, mode, FALSE);
1430             fprintf(log, "\n");
1431             if (md->bMu)
1432             {
1433                 fprintf(log, "   Total Dipole (%s)\n", unit_dipole_D);
1434                 pr_ebin(log, md->ebin, md->imu, 3, 3, mode, FALSE);
1435                 fprintf(log, "\n");
1436             }
1437
1438             if (md->nE > 1)
1439             {
1440                 if (md->print_grpnms == NULL)
1441                 {
1442                     snew(md->print_grpnms, md->nE);
1443                     n = 0;
1444                     for (i = 0; (i < md->nEg); i++)
1445                     {
1446                         ni = groups->grps[egcENER].nm_ind[i];
1447                         for (j = i; (j < md->nEg); j++)
1448                         {
1449                             nj = groups->grps[egcENER].nm_ind[j];
1450                             sprintf(buf, "%s-%s", *(groups->grpname[ni]),
1451                                     *(groups->grpname[nj]));
1452                             md->print_grpnms[n++] = gmx_strdup(buf);
1453                         }
1454                     }
1455                 }
1456                 sprintf(buf, "Epot (%s)", unit_energy);
1457                 fprintf(log, "%15s   ", buf);
1458                 for (i = 0; (i < egNR); i++)
1459                 {
1460                     if (md->bEInd[i])
1461                     {
1462                         fprintf(log, "%12s   ", egrp_nm[i]);
1463                     }
1464                 }
1465                 fprintf(log, "\n");
1466                 for (i = 0; (i < md->nE); i++)
1467                 {
1468                     fprintf(log, "%15s", md->print_grpnms[i]);
1469                     pr_ebin(log, md->ebin, md->igrp[i], md->nEc, md->nEc, mode,
1470                             FALSE);
1471                 }
1472                 fprintf(log, "\n");
1473             }
1474             if (md->nTC > 1)
1475             {
1476                 pr_ebin(log, md->ebin, md->itemp, md->nTC, 4, mode, TRUE);
1477                 fprintf(log, "\n");
1478             }
1479             if (md->nU > 1)
1480             {
1481                 fprintf(log, "%15s   %12s   %12s   %12s\n",
1482                         "Group", "Ux", "Uy", "Uz");
1483                 for (i = 0; (i < md->nU); i++)
1484                 {
1485                     ni = groups->grps[egcACC].nm_ind[i];
1486                     fprintf(log, "%15s", *groups->grpname[ni]);
1487                     pr_ebin(log, md->ebin, md->iu+3*i, 3, 3, mode, FALSE);
1488                 }
1489                 fprintf(log, "\n");
1490             }
1491         }
1492     }
1493
1494 }
1495
1496 void update_energyhistory(energyhistory_t * enerhist, t_mdebin * mdebin)
1497 {
1498     const t_ebin * const ebin = mdebin->ebin;
1499
1500     enerhist->nsteps     = ebin->nsteps;
1501     enerhist->nsum       = ebin->nsum;
1502     enerhist->nsteps_sim = ebin->nsteps_sim;
1503     enerhist->nsum_sim   = ebin->nsum_sim;
1504
1505     if (ebin->nsum > 0)
1506     {
1507         /* This will only actually resize the first time */
1508         enerhist->ener_ave.resize(ebin->nener);
1509         enerhist->ener_sum.resize(ebin->nener);
1510
1511         for (int i = 0; i < ebin->nener; i++)
1512         {
1513             enerhist->ener_ave[i] = ebin->e[i].eav;
1514             enerhist->ener_sum[i] = ebin->e[i].esum;
1515         }
1516     }
1517
1518     if (ebin->nsum_sim > 0)
1519     {
1520         /* This will only actually resize the first time */
1521         enerhist->ener_sum_sim.resize(ebin->nener);
1522
1523         for (int i = 0; i < ebin->nener; i++)
1524         {
1525             enerhist->ener_sum_sim[i] = ebin->e_sim[i].esum;
1526         }
1527     }
1528     if (mdebin->dhc)
1529     {
1530         mde_delta_h_coll_update_energyhistory(mdebin->dhc, enerhist);
1531     }
1532 }
1533
1534 void restore_energyhistory_from_state(t_mdebin        * mdebin,
1535                                       energyhistory_t * enerhist)
1536 {
1537     unsigned int nener = static_cast<unsigned int>(mdebin->ebin->nener);
1538
1539     if ((enerhist->nsum     > 0 && nener != enerhist->ener_sum.size()) ||
1540         (enerhist->nsum_sim > 0 && nener != enerhist->ener_sum_sim.size()))
1541     {
1542         gmx_fatal(FARGS, "Mismatch between number of energies in run input (%d) and checkpoint file (%u or %u).",
1543                   nener, enerhist->ener_sum.size(), enerhist->ener_sum_sim.size());
1544     }
1545
1546     mdebin->ebin->nsteps     = enerhist->nsteps;
1547     mdebin->ebin->nsum       = enerhist->nsum;
1548     mdebin->ebin->nsteps_sim = enerhist->nsteps_sim;
1549     mdebin->ebin->nsum_sim   = enerhist->nsum_sim;
1550
1551     for (int i = 0; i < mdebin->ebin->nener; i++)
1552     {
1553         mdebin->ebin->e[i].eav  =
1554             (enerhist->nsum > 0 ? enerhist->ener_ave[i] : 0);
1555         mdebin->ebin->e[i].esum =
1556             (enerhist->nsum > 0 ? enerhist->ener_sum[i] : 0);
1557         mdebin->ebin->e_sim[i].esum =
1558             (enerhist->nsum_sim > 0 ? enerhist->ener_sum_sim[i] : 0);
1559     }
1560     if (mdebin->dhc)
1561     {
1562         mde_delta_h_coll_restore_energyhistory(mdebin->dhc, enerhist->deltaHForeignLambdas.get());
1563     }
1564 }