36ae7fe48190d2dc398d28cd269dd9ded81a7776
[alexxy/gromacs.git] / src / gromacs / mdlib / nbnxn_cuda / nbnxn_cuda.cu
1 /*
2  * This file is part of the GROMACS molecular simulation package.
3  *
4  * Copyright (c) 2012,2013,2014,2015,2016,2017, by the GROMACS development team, led by
5  * Mark Abraham, David van der Spoel, Berk Hess, and Erik Lindahl,
6  * and including many others, as listed in the AUTHORS file in the
7  * top-level source directory and at http://www.gromacs.org.
8  *
9  * GROMACS is free software; you can redistribute it and/or
10  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public License
11  * as published by the Free Software Foundation; either version 2.1
12  * of the License, or (at your option) any later version.
13  *
14  * GROMACS is distributed in the hope that it will be useful,
15  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
16  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
17  * Lesser General Public License for more details.
18  *
19  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
20  * License along with GROMACS; if not, see
21  * http://www.gnu.org/licenses, or write to the Free Software Foundation,
22  * Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA  02110-1301  USA.
23  *
24  * If you want to redistribute modifications to GROMACS, please
25  * consider that scientific software is very special. Version
26  * control is crucial - bugs must be traceable. We will be happy to
27  * consider code for inclusion in the official distribution, but
28  * derived work must not be called official GROMACS. Details are found
29  * in the README & COPYING files - if they are missing, get the
30  * official version at http://www.gromacs.org.
31  *
32  * To help us fund GROMACS development, we humbly ask that you cite
33  * the research papers on the package. Check out http://www.gromacs.org.
34  */
35 /*! \file
36  *  \brief Define CUDA implementation of nbnxn_gpu.h
37  *
38  *  \author Szilard Pall <pall.szilard@gmail.com>
39  */
40 #include "gmxpre.h"
41
42 #include "config.h"
43
44 #include <assert.h>
45 #include <stdlib.h>
46
47 #include "gromacs/mdlib/nbnxn_gpu.h"
48
49 #if defined(_MSVC)
50 #include <limits>
51 #endif
52
53
54 #include "nbnxn_cuda.h"
55
56 #include "gromacs/gpu_utils/cudautils.cuh"
57 #include "gromacs/mdlib/force_flags.h"
58 #include "gromacs/mdlib/nb_verlet.h"
59 #include "gromacs/mdlib/nbnxn_gpu_common.h"
60 #include "gromacs/mdlib/nbnxn_gpu_data_mgmt.h"
61 #include "gromacs/mdlib/nbnxn_pairlist.h"
62 #include "gromacs/timing/gpu_timing.h"
63 #include "gromacs/utility/cstringutil.h"
64 #include "gromacs/utility/gmxassert.h"
65
66 #include "nbnxn_cuda_types.h"
67
68 /*
69  * Texture references are created at compile-time and need to be declared
70  * at file scope as global variables (see http://docs.nvidia.com/cuda/cuda-c-programming-guide/index.html#texture-reference-api).
71  * The texture references below are used in two translation units;
72  * we declare them here along the kernels that use them (when compiling legacy Fermi kernels),
73  * and provide getters (see below) used by the data_mgmt module where the
74  * textures are bound/unbound.
75  * (In principle we could do it the other way arond, but that would likely require
76  * device linking and we'd rather avoid technical hurdles.)
77  */
78 /*! Texture reference for LJ C6/C12 parameters; bound to cu_nbparam_t.nbfp */
79 texture<float, 1, cudaReadModeElementType> nbfp_texref;
80
81 /*! Texture reference for LJ-PME parameters; bound to cu_nbparam_t.nbfp_comb */
82 texture<float, 1, cudaReadModeElementType> nbfp_comb_texref;
83
84 /*! Texture reference for Ewald coulomb force table; bound to cu_nbparam_t.coulomb_tab */
85 texture<float, 1, cudaReadModeElementType> coulomb_tab_texref;
86
87
88 /***** The kernel declarations/definitions come here *****/
89
90 /* Top-level kernel declaration generation: will generate through multiple
91  * inclusion the following flavors for all kernel declarations:
92  * - force-only output;
93  * - force and energy output;
94  * - force-only with pair list pruning;
95  * - force and energy output with pair list pruning.
96  */
97 #define FUNCTION_DECLARATION_ONLY
98 /** Force only **/
99 #include "gromacs/mdlib/nbnxn_cuda/nbnxn_cuda_kernels.cuh"
100 /** Force & energy **/
101 #define CALC_ENERGIES
102 #include "gromacs/mdlib/nbnxn_cuda/nbnxn_cuda_kernels.cuh"
103 #undef CALC_ENERGIES
104
105 /*** Pair-list pruning kernels ***/
106 /** Force only **/
107 #define PRUNE_NBL
108 #include "gromacs/mdlib/nbnxn_cuda/nbnxn_cuda_kernels.cuh"
109 /** Force & energy **/
110 #define CALC_ENERGIES
111 #include "gromacs/mdlib/nbnxn_cuda/nbnxn_cuda_kernels.cuh"
112 #undef CALC_ENERGIES
113 #undef PRUNE_NBL
114
115 /* Prune-only kernels */
116 #include "gromacs/mdlib/nbnxn_cuda/nbnxn_cuda_kernel_pruneonly.cuh"
117 #undef FUNCTION_DECLARATION_ONLY
118
119 /* Now generate the function definitions if we are using a single compilation unit. */
120 #if GMX_CUDA_NB_SINGLE_COMPILATION_UNIT
121 #include "gromacs/mdlib/nbnxn_cuda/nbnxn_cuda_kernel_F_noprune.cu"
122 #include "gromacs/mdlib/nbnxn_cuda/nbnxn_cuda_kernel_F_prune.cu"
123 #include "gromacs/mdlib/nbnxn_cuda/nbnxn_cuda_kernel_VF_noprune.cu"
124 #include "gromacs/mdlib/nbnxn_cuda/nbnxn_cuda_kernel_VF_prune.cu"
125 #include "gromacs/mdlib/nbnxn_cuda/nbnxn_cuda_kernel_pruneonly.cu"
126 #else
127 /* Prevent compilation in multiple compilation unit mode for CC 2.x. Although we have
128  * build-time checks to prevent this, the user could manually tweaks nvcc flags
129  * which would lead to buggy kernels getting compiled.
130  */
131 #if GMX_PTX_ARCH > 0 && GMX_PTX_ARCH <= 210 && !defined(__clang__)
132 #error Due to an CUDA nvcc compiler bug, the CUDA non-bonded module can not be compiled with multiple compilation units for CC 2.x devices. If you have changed the nvcc flags manually, either use the GMX_CUDA_TARGET_* variables instead or set GMX_CUDA_NB_SINGLE_COMPILATION_UNIT=ON CMake option.
133 #endif
134 #endif /* GMX_CUDA_NB_SINGLE_COMPILATION_UNIT */
135
136
137 /*! Nonbonded kernel function pointer type */
138 typedef void (*nbnxn_cu_kfunc_ptr_t)(const cu_atomdata_t,
139                                      const cu_nbparam_t,
140                                      const cu_plist_t,
141                                      bool);
142
143 /*********************************/
144
145 /* XXX switch between chevron and cudaLaunch (supported only in CUDA >=7.0)
146    -- only for benchmarking purposes */
147 static const bool bUseCudaLaunchKernel =
148     (GMX_CUDA_VERSION >= 7000) && (getenv("GMX_DISABLE_CUDALAUNCH") == NULL);
149
150 /* XXX always/never run the energy/pruning kernels -- only for benchmarking purposes */
151 static bool always_ener  = (getenv("GMX_GPU_ALWAYS_ENER") != NULL);
152 static bool never_ener   = (getenv("GMX_GPU_NEVER_ENER") != NULL);
153 static bool always_prune = (getenv("GMX_GPU_ALWAYS_PRUNE") != NULL);
154
155
156 /*! Returns the number of blocks to be used for the nonbonded GPU kernel. */
157 static inline int calc_nb_kernel_nblock(int nwork_units, const gmx_device_info_t *dinfo)
158 {
159     int max_grid_x_size;
160
161     assert(dinfo);
162     /* CUDA does not accept grid dimension of 0 (which can happen e.g. with an
163        empty domain) and that case should be handled before this point. */
164     assert(nwork_units > 0);
165
166     max_grid_x_size = dinfo->prop.maxGridSize[0];
167
168     /* do we exceed the grid x dimension limit? */
169     if (nwork_units > max_grid_x_size)
170     {
171         gmx_fatal(FARGS, "Watch out, the input system is too large to simulate!\n"
172                   "The number of nonbonded work units (=number of super-clusters) exceeds the"
173                   "maximum grid size in x dimension (%d > %d)!", nwork_units, max_grid_x_size);
174     }
175
176     return nwork_units;
177 }
178
179
180 /* Constant arrays listing all kernel function pointers and enabling selection
181    of a kernel in an elegant manner. */
182
183 /*! Pointers to the non-bonded kernels organized in 2-dim arrays by:
184  *  electrostatics and VDW type.
185  *
186  *  Note that the row- and column-order of function pointers has to match the
187  *  order of corresponding enumerated electrostatics and vdw types, resp.,
188  *  defined in nbnxn_cuda_types.h.
189  */
190
191 /*! Force-only kernel function pointers. */
192 static const nbnxn_cu_kfunc_ptr_t nb_kfunc_noener_noprune_ptr[eelCuNR][evdwCuNR] =
193 {
194     { nbnxn_kernel_ElecCut_VdwLJ_F_cuda,            nbnxn_kernel_ElecCut_VdwLJCombGeom_F_cuda,            nbnxn_kernel_ElecCut_VdwLJCombLB_F_cuda,            nbnxn_kernel_ElecCut_VdwLJFsw_F_cuda,            nbnxn_kernel_ElecCut_VdwLJPsw_F_cuda,            nbnxn_kernel_ElecCut_VdwLJEwCombGeom_F_cuda,            nbnxn_kernel_ElecCut_VdwLJEwCombLB_F_cuda            },
195     { nbnxn_kernel_ElecRF_VdwLJ_F_cuda,             nbnxn_kernel_ElecRF_VdwLJCombGeom_F_cuda,             nbnxn_kernel_ElecRF_VdwLJCombLB_F_cuda,             nbnxn_kernel_ElecRF_VdwLJFsw_F_cuda,             nbnxn_kernel_ElecRF_VdwLJPsw_F_cuda,             nbnxn_kernel_ElecRF_VdwLJEwCombGeom_F_cuda,             nbnxn_kernel_ElecRF_VdwLJEwCombLB_F_cuda             },
196     { nbnxn_kernel_ElecEwQSTab_VdwLJ_F_cuda,        nbnxn_kernel_ElecEwQSTab_VdwLJCombGeom_F_cuda,        nbnxn_kernel_ElecEwQSTab_VdwLJCombLB_F_cuda,        nbnxn_kernel_ElecEwQSTab_VdwLJFsw_F_cuda,        nbnxn_kernel_ElecEwQSTab_VdwLJPsw_F_cuda,        nbnxn_kernel_ElecEwQSTab_VdwLJEwCombGeom_F_cuda,        nbnxn_kernel_ElecEwQSTab_VdwLJEwCombLB_F_cuda        },
197     { nbnxn_kernel_ElecEwQSTabTwinCut_VdwLJ_F_cuda, nbnxn_kernel_ElecEwQSTabTwinCut_VdwLJCombGeom_F_cuda, nbnxn_kernel_ElecEwQSTabTwinCut_VdwLJCombLB_F_cuda, nbnxn_kernel_ElecEwQSTabTwinCut_VdwLJFsw_F_cuda, nbnxn_kernel_ElecEwQSTabTwinCut_VdwLJPsw_F_cuda, nbnxn_kernel_ElecEwQSTabTwinCut_VdwLJEwCombGeom_F_cuda, nbnxn_kernel_ElecEwQSTabTwinCut_VdwLJEwCombLB_F_cuda },
198     { nbnxn_kernel_ElecEw_VdwLJ_F_cuda,             nbnxn_kernel_ElecEw_VdwLJCombGeom_F_cuda,             nbnxn_kernel_ElecEw_VdwLJCombLB_F_cuda,             nbnxn_kernel_ElecEw_VdwLJFsw_F_cuda,             nbnxn_kernel_ElecEw_VdwLJPsw_F_cuda,             nbnxn_kernel_ElecEw_VdwLJEwCombGeom_F_cuda,             nbnxn_kernel_ElecEw_VdwLJEwCombLB_F_cuda             },
199     { nbnxn_kernel_ElecEwTwinCut_VdwLJ_F_cuda,      nbnxn_kernel_ElecEwTwinCut_VdwLJCombGeom_F_cuda,      nbnxn_kernel_ElecEwTwinCut_VdwLJCombLB_F_cuda,      nbnxn_kernel_ElecEwTwinCut_VdwLJFsw_F_cuda,      nbnxn_kernel_ElecEwTwinCut_VdwLJPsw_F_cuda,      nbnxn_kernel_ElecEwTwinCut_VdwLJEwCombGeom_F_cuda,      nbnxn_kernel_ElecEwTwinCut_VdwLJEwCombLB_F_cuda      }
200 };
201
202 /*! Force + energy kernel function pointers. */
203 static const nbnxn_cu_kfunc_ptr_t nb_kfunc_ener_noprune_ptr[eelCuNR][evdwCuNR] =
204 {
205     { nbnxn_kernel_ElecCut_VdwLJ_VF_cuda,            nbnxn_kernel_ElecCut_VdwLJCombGeom_VF_cuda,            nbnxn_kernel_ElecCut_VdwLJCombLB_VF_cuda,            nbnxn_kernel_ElecCut_VdwLJFsw_VF_cuda,            nbnxn_kernel_ElecCut_VdwLJPsw_VF_cuda,            nbnxn_kernel_ElecCut_VdwLJEwCombGeom_VF_cuda,            nbnxn_kernel_ElecCut_VdwLJEwCombLB_VF_cuda            },
206     { nbnxn_kernel_ElecRF_VdwLJ_VF_cuda,             nbnxn_kernel_ElecRF_VdwLJCombGeom_VF_cuda,             nbnxn_kernel_ElecRF_VdwLJCombLB_VF_cuda,             nbnxn_kernel_ElecRF_VdwLJFsw_VF_cuda,             nbnxn_kernel_ElecRF_VdwLJPsw_VF_cuda,             nbnxn_kernel_ElecRF_VdwLJEwCombGeom_VF_cuda,             nbnxn_kernel_ElecRF_VdwLJEwCombLB_VF_cuda             },
207     { nbnxn_kernel_ElecEwQSTab_VdwLJ_VF_cuda,        nbnxn_kernel_ElecEwQSTab_VdwLJCombGeom_VF_cuda,        nbnxn_kernel_ElecEwQSTab_VdwLJCombLB_VF_cuda,        nbnxn_kernel_ElecEwQSTab_VdwLJFsw_VF_cuda,        nbnxn_kernel_ElecEwQSTab_VdwLJPsw_VF_cuda,        nbnxn_kernel_ElecEwQSTab_VdwLJEwCombGeom_VF_cuda,        nbnxn_kernel_ElecEwQSTab_VdwLJEwCombLB_VF_cuda        },
208     { nbnxn_kernel_ElecEwQSTabTwinCut_VdwLJ_VF_cuda, nbnxn_kernel_ElecEwQSTabTwinCut_VdwLJCombGeom_VF_cuda, nbnxn_kernel_ElecEwQSTabTwinCut_VdwLJCombLB_VF_cuda, nbnxn_kernel_ElecEwQSTabTwinCut_VdwLJFsw_VF_cuda, nbnxn_kernel_ElecEwQSTabTwinCut_VdwLJPsw_VF_cuda, nbnxn_kernel_ElecEwQSTabTwinCut_VdwLJEwCombGeom_VF_cuda, nbnxn_kernel_ElecEwQSTabTwinCut_VdwLJEwCombLB_VF_cuda },
209     { nbnxn_kernel_ElecEw_VdwLJ_VF_cuda,             nbnxn_kernel_ElecEw_VdwLJCombGeom_VF_cuda,             nbnxn_kernel_ElecEw_VdwLJCombLB_VF_cuda,             nbnxn_kernel_ElecEw_VdwLJFsw_VF_cuda,             nbnxn_kernel_ElecEw_VdwLJPsw_VF_cuda,             nbnxn_kernel_ElecEw_VdwLJEwCombGeom_VF_cuda,             nbnxn_kernel_ElecEw_VdwLJEwCombLB_VF_cuda             },
210     { nbnxn_kernel_ElecEwTwinCut_VdwLJ_VF_cuda,      nbnxn_kernel_ElecEwTwinCut_VdwLJCombGeom_VF_cuda,      nbnxn_kernel_ElecEwTwinCut_VdwLJCombLB_VF_cuda,      nbnxn_kernel_ElecEwTwinCut_VdwLJFsw_VF_cuda,      nbnxn_kernel_ElecEwTwinCut_VdwLJPsw_VF_cuda,      nbnxn_kernel_ElecEwTwinCut_VdwLJEwCombGeom_VF_cuda,      nbnxn_kernel_ElecEwTwinCut_VdwLJEwCombLB_VF_cuda      }
211 };
212
213 /*! Force + pruning kernel function pointers. */
214 static const nbnxn_cu_kfunc_ptr_t nb_kfunc_noener_prune_ptr[eelCuNR][evdwCuNR] =
215 {
216     { nbnxn_kernel_ElecCut_VdwLJ_F_prune_cuda,            nbnxn_kernel_ElecCut_VdwLJCombGeom_F_prune_cuda,            nbnxn_kernel_ElecCut_VdwLJCombLB_F_prune_cuda,            nbnxn_kernel_ElecCut_VdwLJFsw_F_prune_cuda,            nbnxn_kernel_ElecCut_VdwLJPsw_F_prune_cuda,            nbnxn_kernel_ElecCut_VdwLJEwCombGeom_F_prune_cuda,            nbnxn_kernel_ElecCut_VdwLJEwCombLB_F_prune_cuda             },
217     { nbnxn_kernel_ElecRF_VdwLJ_F_prune_cuda,             nbnxn_kernel_ElecRF_VdwLJCombGeom_F_prune_cuda,             nbnxn_kernel_ElecRF_VdwLJCombLB_F_prune_cuda,             nbnxn_kernel_ElecRF_VdwLJFsw_F_prune_cuda,             nbnxn_kernel_ElecRF_VdwLJPsw_F_prune_cuda,             nbnxn_kernel_ElecRF_VdwLJEwCombGeom_F_prune_cuda,             nbnxn_kernel_ElecRF_VdwLJEwCombLB_F_prune_cuda              },
218     { nbnxn_kernel_ElecEwQSTab_VdwLJ_F_prune_cuda,        nbnxn_kernel_ElecEwQSTab_VdwLJCombGeom_F_prune_cuda,        nbnxn_kernel_ElecEwQSTab_VdwLJCombLB_F_prune_cuda,        nbnxn_kernel_ElecEwQSTab_VdwLJFsw_F_prune_cuda,        nbnxn_kernel_ElecEwQSTab_VdwLJPsw_F_prune_cuda,        nbnxn_kernel_ElecEwQSTab_VdwLJEwCombGeom_F_prune_cuda,        nbnxn_kernel_ElecEwQSTab_VdwLJEwCombLB_F_prune_cuda         },
219     { nbnxn_kernel_ElecEwQSTabTwinCut_VdwLJ_F_prune_cuda, nbnxn_kernel_ElecEwQSTabTwinCut_VdwLJCombGeom_F_prune_cuda, nbnxn_kernel_ElecEwQSTabTwinCut_VdwLJCombLB_F_prune_cuda, nbnxn_kernel_ElecEwQSTabTwinCut_VdwLJFsw_F_prune_cuda, nbnxn_kernel_ElecEwQSTabTwinCut_VdwLJPsw_F_prune_cuda, nbnxn_kernel_ElecEwQSTabTwinCut_VdwLJEwCombGeom_F_prune_cuda, nbnxn_kernel_ElecEwQSTabTwinCut_VdwLJEwCombLB_F_prune_cuda  },
220     { nbnxn_kernel_ElecEw_VdwLJ_F_prune_cuda,             nbnxn_kernel_ElecEw_VdwLJCombGeom_F_prune_cuda,             nbnxn_kernel_ElecEw_VdwLJCombLB_F_prune_cuda,             nbnxn_kernel_ElecEw_VdwLJFsw_F_prune_cuda,             nbnxn_kernel_ElecEw_VdwLJPsw_F_prune_cuda,             nbnxn_kernel_ElecEw_VdwLJEwCombGeom_F_prune_cuda,             nbnxn_kernel_ElecEw_VdwLJEwCombLB_F_prune_cuda              },
221     { nbnxn_kernel_ElecEwTwinCut_VdwLJ_F_prune_cuda,      nbnxn_kernel_ElecEwTwinCut_VdwLJCombGeom_F_prune_cuda,      nbnxn_kernel_ElecEwTwinCut_VdwLJCombLB_F_prune_cuda,      nbnxn_kernel_ElecEwTwinCut_VdwLJFsw_F_prune_cuda,      nbnxn_kernel_ElecEwTwinCut_VdwLJPsw_F_prune_cuda,      nbnxn_kernel_ElecEwTwinCut_VdwLJEwCombGeom_F_prune_cuda,      nbnxn_kernel_ElecEwTwinCut_VdwLJEwCombLB_F_prune_cuda       }
222 };
223
224 /*! Force + energy + pruning kernel function pointers. */
225 static const nbnxn_cu_kfunc_ptr_t nb_kfunc_ener_prune_ptr[eelCuNR][evdwCuNR] =
226 {
227     { nbnxn_kernel_ElecCut_VdwLJ_VF_prune_cuda,            nbnxn_kernel_ElecCut_VdwLJCombGeom_VF_prune_cuda,            nbnxn_kernel_ElecCut_VdwLJCombLB_VF_prune_cuda,            nbnxn_kernel_ElecCut_VdwLJFsw_VF_prune_cuda,            nbnxn_kernel_ElecCut_VdwLJPsw_VF_prune_cuda,            nbnxn_kernel_ElecCut_VdwLJEwCombGeom_VF_prune_cuda,            nbnxn_kernel_ElecCut_VdwLJEwCombLB_VF_prune_cuda            },
228     { nbnxn_kernel_ElecRF_VdwLJ_VF_prune_cuda,             nbnxn_kernel_ElecRF_VdwLJCombGeom_VF_prune_cuda,             nbnxn_kernel_ElecRF_VdwLJCombLB_VF_prune_cuda,             nbnxn_kernel_ElecRF_VdwLJFsw_VF_prune_cuda,             nbnxn_kernel_ElecRF_VdwLJPsw_VF_prune_cuda,             nbnxn_kernel_ElecRF_VdwLJEwCombGeom_VF_prune_cuda,             nbnxn_kernel_ElecRF_VdwLJEwCombLB_VF_prune_cuda             },
229     { nbnxn_kernel_ElecEwQSTab_VdwLJ_VF_prune_cuda,        nbnxn_kernel_ElecEwQSTab_VdwLJCombGeom_VF_prune_cuda,        nbnxn_kernel_ElecEwQSTab_VdwLJCombLB_VF_prune_cuda,        nbnxn_kernel_ElecEwQSTab_VdwLJFsw_VF_prune_cuda,        nbnxn_kernel_ElecEwQSTab_VdwLJPsw_VF_prune_cuda,        nbnxn_kernel_ElecEwQSTab_VdwLJEwCombGeom_VF_prune_cuda,        nbnxn_kernel_ElecEwQSTab_VdwLJEwCombLB_VF_prune_cuda        },
230     { nbnxn_kernel_ElecEwQSTabTwinCut_VdwLJ_VF_prune_cuda, nbnxn_kernel_ElecEwQSTabTwinCut_VdwLJCombGeom_VF_prune_cuda, nbnxn_kernel_ElecEwQSTabTwinCut_VdwLJCombLB_VF_prune_cuda, nbnxn_kernel_ElecEwQSTabTwinCut_VdwLJFsw_VF_prune_cuda, nbnxn_kernel_ElecEwQSTabTwinCut_VdwLJPsw_VF_prune_cuda, nbnxn_kernel_ElecEwQSTabTwinCut_VdwLJEwCombGeom_VF_prune_cuda, nbnxn_kernel_ElecEwQSTabTwinCut_VdwLJEwCombLB_VF_prune_cuda },
231     { nbnxn_kernel_ElecEw_VdwLJ_VF_prune_cuda,             nbnxn_kernel_ElecEw_VdwLJCombGeom_VF_prune_cuda,             nbnxn_kernel_ElecEw_VdwLJCombLB_VF_prune_cuda,             nbnxn_kernel_ElecEw_VdwLJFsw_VF_prune_cuda,             nbnxn_kernel_ElecEw_VdwLJPsw_VF_prune_cuda,             nbnxn_kernel_ElecEw_VdwLJEwCombGeom_VF_prune_cuda,             nbnxn_kernel_ElecEw_VdwLJEwCombLB_VF_prune_cuda             },
232     { nbnxn_kernel_ElecEwTwinCut_VdwLJ_VF_prune_cuda,      nbnxn_kernel_ElecEwTwinCut_VdwLJCombGeom_VF_prune_cuda,      nbnxn_kernel_ElecEwTwinCut_VdwLJCombLB_VF_prune_cuda,      nbnxn_kernel_ElecEwTwinCut_VdwLJFsw_VF_prune_cuda,      nbnxn_kernel_ElecEwTwinCut_VdwLJPsw_VF_prune_cuda,      nbnxn_kernel_ElecEwTwinCut_VdwLJEwCombGeom_VF_prune_cuda,      nbnxn_kernel_ElecEwTwinCut_VdwLJEwCombLB_VF_prune_cuda      }
233 };
234
235 /*! Return a pointer to the kernel version to be executed at the current step. */
236 static inline nbnxn_cu_kfunc_ptr_t select_nbnxn_kernel(int                                  eeltype,
237                                                        int                                  evdwtype,
238                                                        bool                                 bDoEne,
239                                                        bool                                 bDoPrune,
240                                                        const gmx_device_info_t gmx_unused  *devInfo)
241 {
242     nbnxn_cu_kfunc_ptr_t res;
243
244     GMX_ASSERT(eeltype < eelCuNR,
245                "The electrostatics type requested is not implemented in the CUDA kernels.");
246     GMX_ASSERT(evdwtype < evdwCuNR,
247                "The VdW type requested is not implemented in the CUDA kernels.");
248
249     /* assert assumptions made by the kernels */
250     GMX_ASSERT(c_nbnxnGpuClusterSize*c_nbnxnGpuClusterSize/c_nbnxnGpuClusterpairSplit == devInfo->prop.warpSize,
251                "The CUDA kernels require the cluster_size_i*cluster_size_j/nbnxn_gpu_clusterpair_split to match the warp size of the architecture targeted.");
252
253     if (bDoEne)
254     {
255         if (bDoPrune)
256         {
257             res = nb_kfunc_ener_prune_ptr[eeltype][evdwtype];
258         }
259         else
260         {
261             res = nb_kfunc_ener_noprune_ptr[eeltype][evdwtype];
262         }
263     }
264     else
265     {
266         if (bDoPrune)
267         {
268             res = nb_kfunc_noener_prune_ptr[eeltype][evdwtype];
269         }
270         else
271         {
272             res = nb_kfunc_noener_noprune_ptr[eeltype][evdwtype];
273         }
274     }
275
276     return res;
277 }
278
279 /*! \brief Calculates the amount of shared memory required by the nonbonded kernel in use. */
280 static inline int calc_shmem_required_nonbonded(const int num_threads_z, const gmx_device_info_t gmx_unused *dinfo, const cu_nbparam_t *nbp)
281 {
282     int shmem;
283
284     assert(dinfo);
285
286     /* size of shmem (force-buffers/xq/atom type preloading) */
287     /* NOTE: with the default kernel on sm3.0 we need shmem only for pre-loading */
288     /* i-atom x+q in shared memory */
289     shmem  = c_numClPerSupercl * c_clSize * sizeof(float4);
290     /* cj in shared memory, for each warp separately */
291     shmem += num_threads_z * c_nbnxnGpuClusterpairSplit * c_nbnxnGpuJgroupSize * sizeof(int);
292     if (dinfo->prop.major >= 3)
293     {
294         if (nbp->vdwtype == evdwCuCUTCOMBGEOM ||
295             nbp->vdwtype == evdwCuCUTCOMBLB)
296         {
297             /* i-atom LJ combination parameters in shared memory */
298             shmem += c_numClPerSupercl * c_clSize * sizeof(float2);
299         }
300         else
301         {
302             /* i-atom types in shared memory */
303             shmem += c_numClPerSupercl * c_clSize * sizeof(int);
304         }
305     }
306     if (dinfo->prop.major < 3)
307     {
308         /* force reduction buffers in shared memory */
309         shmem += c_clSize * c_clSize * 3 * sizeof(float);
310     }
311     return shmem;
312 }
313
314 /*! As we execute nonbonded workload in separate streams, before launching
315    the kernel we need to make sure that he following operations have completed:
316    - atomdata allocation and related H2D transfers (every nstlist step);
317    - pair list H2D transfer (every nstlist step);
318    - shift vector H2D transfer (every nstlist step);
319    - force (+shift force and energy) output clearing (every step).
320
321    These operations are issued in the local stream at the beginning of the step
322    and therefore always complete before the local kernel launch. The non-local
323    kernel is launched after the local on the same device/context hence it is
324    inherently scheduled after the operations in the local stream (including the
325    above "misc_ops") on pre-GK110 devices with single hardware queue, but on later
326    devices with multiple hardware queues the dependency needs to be enforced.
327    We use the misc_ops_and_local_H2D_done event to record the point where
328    the local x+q H2D (and all preceding) tasks are complete and synchronize
329    with this event in the non-local stream before launching the non-bonded kernel.
330  */
331 void nbnxn_gpu_launch_kernel(gmx_nbnxn_cuda_t       *nb,
332                              const nbnxn_atomdata_t *nbatom,
333                              int                     flags,
334                              int                     iloc)
335 {
336     cudaError_t          stat;
337     int                  adat_begin, adat_len; /* local/nonlocal offset and length used for xq and f */
338     /* CUDA kernel launch-related stuff */
339     int                  shmem, nblock;
340     dim3                 dim_block, dim_grid;
341     nbnxn_cu_kfunc_ptr_t nb_kernel = NULL; /* fn pointer to the nonbonded kernel */
342
343     cu_atomdata_t       *adat    = nb->atdat;
344     cu_nbparam_t        *nbp     = nb->nbparam;
345     cu_plist_t          *plist   = nb->plist[iloc];
346     cu_timers_t         *t       = nb->timers;
347     cudaStream_t         stream  = nb->stream[iloc];
348
349     bool                 bCalcEner   = flags & GMX_FORCE_ENERGY;
350     bool                 bCalcFshift = flags & GMX_FORCE_VIRIAL;
351     bool                 bDoTime     = nb->bDoTime;
352
353     /* turn energy calculation always on/off (for debugging/testing only) */
354     bCalcEner = (bCalcEner || always_ener) && !never_ener;
355
356     /* Don't launch the non-local kernel if there is no work to do.
357        Doing the same for the local kernel is more complicated, since the
358        local part of the force array also depends on the non-local kernel.
359        So to avoid complicating the code and to reduce the risk of bugs,
360        we always call the local kernel, the local x+q copy and later (not in
361        this function) the stream wait, local f copyback and the f buffer
362        clearing. All these operations, except for the local interaction kernel,
363        are needed for the non-local interactions. The skip of the local kernel
364        call is taken care of later in this function. */
365     if (canSkipWork(nb, iloc))
366     {
367         plist->haveFreshList = false;
368
369         return;
370     }
371
372     /* calculate the atom data index range based on locality */
373     if (LOCAL_I(iloc))
374     {
375         adat_begin  = 0;
376         adat_len    = adat->natoms_local;
377     }
378     else
379     {
380         adat_begin  = adat->natoms_local;
381         adat_len    = adat->natoms - adat->natoms_local;
382     }
383
384     /* beginning of timed HtoD section */
385     if (bDoTime)
386     {
387         t->nb_h2d[iloc].openTimingRegion(stream);
388     }
389
390     /* HtoD x, q */
391     cu_copy_H2D_async(adat->xq + adat_begin, nbatom->x + adat_begin * 4,
392                       adat_len * sizeof(*adat->xq), stream);
393
394     if (bDoTime)
395     {
396         t->nb_h2d[iloc].closeTimingRegion(stream);
397     }
398
399     /* When we get here all misc operations issues in the local stream as well as
400        the local xq H2D are done,
401        so we record that in the local stream and wait for it in the nonlocal one. */
402     if (nb->bUseTwoStreams)
403     {
404         if (iloc == eintLocal)
405         {
406             stat = cudaEventRecord(nb->misc_ops_and_local_H2D_done, stream);
407             CU_RET_ERR(stat, "cudaEventRecord on misc_ops_and_local_H2D_done failed");
408         }
409         else
410         {
411             stat = cudaStreamWaitEvent(stream, nb->misc_ops_and_local_H2D_done, 0);
412             CU_RET_ERR(stat, "cudaStreamWaitEvent on misc_ops_and_local_H2D_done failed");
413         }
414     }
415
416     if (nbp->useDynamicPruning && plist->haveFreshList)
417     {
418         /* Prunes for rlistOuter and rlistInner, sets plist->haveFreshList=false
419            (TODO: ATM that's the way the timing accounting can distinguish between
420            separate prune kernel and combined force+prune, maybe we need a better way?).
421          */
422         nbnxn_gpu_launch_kernel_pruneonly(nb, iloc, 1);
423     }
424
425     if (plist->nsci == 0)
426     {
427         /* Don't launch an empty local kernel (not allowed with CUDA) */
428         return;
429     }
430
431     /* beginning of timed nonbonded calculation section */
432     if (bDoTime)
433     {
434         t->nb_k[iloc].openTimingRegion(stream);
435     }
436
437     /* get the pointer to the kernel flavor we need to use */
438     nb_kernel = select_nbnxn_kernel(nbp->eeltype,
439                                     nbp->vdwtype,
440                                     bCalcEner,
441                                     (plist->haveFreshList && !nb->timers->didPrune[iloc]) || always_prune,
442                                     nb->dev_info);
443
444     /* Kernel launch config:
445      * - The thread block dimensions match the size of i-clusters, j-clusters,
446      *   and j-cluster concurrency, in x, y, and z, respectively.
447      * - The 1D block-grid contains as many blocks as super-clusters.
448      */
449     int num_threads_z = 1;
450     if (nb->dev_info->prop.major == 3 && nb->dev_info->prop.minor == 7)
451     {
452         num_threads_z = 2;
453     }
454     nblock    = calc_nb_kernel_nblock(plist->nsci, nb->dev_info);
455     dim_block = dim3(c_clSize, c_clSize, num_threads_z);
456     dim_grid  = dim3(nblock, 1, 1);
457     shmem     = calc_shmem_required_nonbonded(num_threads_z, nb->dev_info, nbp);
458
459     if (debug)
460     {
461         fprintf(debug, "Non-bonded GPU launch configuration:\n\tThread block: %ux%ux%u\n\t"
462                 "\tGrid: %ux%u\n\t#Super-clusters/clusters: %d/%d (%d)\n"
463                 "\tShMem: %d\n",
464                 dim_block.x, dim_block.y, dim_block.z,
465                 dim_grid.x, dim_grid.y, plist->nsci*c_numClPerSupercl,
466                 c_numClPerSupercl, plist->na_c,
467                 shmem);
468     }
469
470     if (bUseCudaLaunchKernel)
471     {
472         gmx_unused void* kernel_args[4];
473         kernel_args[0] = adat;
474         kernel_args[1] = nbp;
475         kernel_args[2] = plist;
476         kernel_args[3] = &bCalcFshift;
477
478 #if GMX_CUDA_VERSION >= 7000
479         cudaLaunchKernel((void *)nb_kernel, dim_grid, dim_block, kernel_args, shmem, stream);
480 #endif
481     }
482     else
483     {
484         nb_kernel<<< dim_grid, dim_block, shmem, stream>>> (*adat, *nbp, *plist, bCalcFshift);
485     }
486     CU_LAUNCH_ERR("k_calc_nb");
487
488     if (bDoTime)
489     {
490         t->nb_k[iloc].closeTimingRegion(stream);
491     }
492
493 #if (defined(WIN32) || defined( _WIN32 ))
494     /* Windows: force flushing WDDM queue */
495     stat = cudaStreamQuery(stream);
496 #endif
497 }
498
499 /*! Calculates the amount of shared memory required by the CUDA kernel in use. */
500 static inline int calc_shmem_required_prune(const int num_threads_z)
501 {
502     int shmem;
503
504     /* i-atom x in shared memory */
505     shmem  = c_numClPerSupercl * c_clSize * sizeof(float4);
506     /* cj in shared memory, for each warp separately */
507     shmem += num_threads_z * c_nbnxnGpuClusterpairSplit * c_nbnxnGpuJgroupSize * sizeof(int);
508
509     return shmem;
510 }
511
512 void nbnxn_gpu_launch_kernel_pruneonly(gmx_nbnxn_cuda_t       *nb,
513                                        int                     iloc,
514                                        int                     numParts)
515 {
516     cu_atomdata_t       *adat    = nb->atdat;
517     cu_nbparam_t        *nbp     = nb->nbparam;
518     cu_plist_t          *plist   = nb->plist[iloc];
519     cu_timers_t         *t       = nb->timers;
520     cudaStream_t         stream  = nb->stream[iloc];
521
522     bool                 bDoTime = nb->bDoTime;
523
524     if (plist->haveFreshList)
525     {
526         GMX_ASSERT(numParts == 1, "With first pruning we expect 1 part");
527
528         /* Set rollingPruningNumParts to signal that it is not set */
529         plist->rollingPruningNumParts = 0;
530         plist->rollingPruningPart     = 0;
531     }
532     else
533     {
534         if (plist->rollingPruningNumParts == 0)
535         {
536             plist->rollingPruningNumParts = numParts;
537         }
538         else
539         {
540             GMX_ASSERT(numParts == plist->rollingPruningNumParts, "It is not allowed to change numParts in between list generation steps");
541         }
542     }
543
544     /* Use a local variable for part and update in plist, so we can return here
545      * without duplicating the part increment code.
546      */
547     int part = plist->rollingPruningPart;
548
549     plist->rollingPruningPart++;
550     if (plist->rollingPruningPart >= plist->rollingPruningNumParts)
551     {
552         plist->rollingPruningPart = 0;
553     }
554
555     /* Compute the number of list entries to prune in this pass */
556     int numSciInPart = (plist->nsci - part)/numParts;
557
558     /* Don't launch the kernel if there is no work to do (not allowed with CUDA) */
559     if (numSciInPart <= 0)
560     {
561         plist->haveFreshList = false;
562
563         return;
564     }
565
566     GpuRegionTimer *timer = nullptr;
567     if (bDoTime)
568     {
569         timer = &(plist->haveFreshList ? t->prune_k[iloc] : t->rollingPrune_k[iloc]);
570     }
571
572     /* beginning of timed prune calculation section */
573     if (bDoTime)
574     {
575         timer->openTimingRegion(stream);
576     }
577
578     /* Kernel launch config:
579      * - The thread block dimensions match the size of i-clusters, j-clusters,
580      *   and j-cluster concurrency, in x, y, and z, respectively.
581      * - The 1D block-grid contains as many blocks as super-clusters.
582      */
583     int  num_threads_z  = c_cudaPruneKernelJ4Concurrency;
584     int  nblock         = calc_nb_kernel_nblock(numSciInPart, nb->dev_info);
585     dim3 dim_block      = dim3(c_clSize, c_clSize, num_threads_z);
586     dim3 dim_grid       = dim3(nblock, 1, 1);
587     int  shmem          = calc_shmem_required_prune(num_threads_z);
588
589     if (debug)
590     {
591         fprintf(debug, "Pruning GPU kernel launch configuration:\n\tThread block: %dx%dx%d\n\t"
592                 "\tGrid: %dx%d\n\t#Super-clusters/clusters: %d/%d (%d)\n"
593                 "\tShMem: %d\n",
594                 dim_block.x, dim_block.y, dim_block.z,
595                 dim_grid.x, dim_grid.y, numSciInPart*c_numClPerSupercl,
596                 c_numClPerSupercl, plist->na_c,
597                 shmem);
598     }
599
600     if (bUseCudaLaunchKernel)
601     {
602         gmx_unused void* kernel_args[5];
603         kernel_args[0] = adat;
604         kernel_args[1] = nbp;
605         kernel_args[2] = plist;
606         kernel_args[3] = &numParts;
607         kernel_args[4] = &part;
608
609 #if GMX_CUDA_VERSION >= 7000
610         if (plist->haveFreshList)
611         {
612             cudaLaunchKernel((void *)nbnxn_kernel_prune_cuda<true>, dim_grid, dim_block, kernel_args, shmem, stream);
613         }
614         else
615         {
616             cudaLaunchKernel((void *)nbnxn_kernel_prune_cuda<false>, dim_grid, dim_block, kernel_args, shmem, stream);
617         }
618 #endif
619     }
620     else
621     {
622         if (plist->haveFreshList)
623         {
624             nbnxn_kernel_prune_cuda<true><<< dim_grid, dim_block, shmem, stream>>> (*adat, *nbp, *plist, numParts, part);
625         }
626         else
627         {
628             nbnxn_kernel_prune_cuda<false><<< dim_grid, dim_block, shmem, stream>>> (*adat, *nbp, *plist, numParts, part);
629         }
630     }
631     CU_LAUNCH_ERR("k_pruneonly");
632
633     /* TODO: consider a more elegant way to track which kernel has been called
634        (combined or separate 1st pass prune, rolling prune). */
635     if (plist->haveFreshList)
636     {
637         plist->haveFreshList         = false;
638         /* Mark that pruning has been done */
639         nb->timers->didPrune[iloc] = true;
640     }
641     else
642     {
643         /* Mark that rolling pruning has been done */
644         nb->timers->didRollingPrune[iloc] = true;
645     }
646
647     if (bDoTime)
648     {
649         timer->closeTimingRegion(stream);
650     }
651
652 #if (defined(WIN32) || defined( _WIN32 ))
653     /* Windows: force flushing WDDM queue */
654     stat = cudaStreamQuery(stream);
655 #endif
656 }
657
658 void nbnxn_gpu_launch_cpyback(gmx_nbnxn_cuda_t       *nb,
659                               const nbnxn_atomdata_t *nbatom,
660                               int                     flags,
661                               int                     aloc)
662 {
663     cudaError_t stat;
664     int         adat_begin, adat_len; /* local/nonlocal offset and length used for xq and f */
665
666     /* determine interaction locality from atom locality */
667     int              iloc = gpuAtomToInteractionLocality(aloc);
668
669     cu_atomdata_t   *adat    = nb->atdat;
670     cu_timers_t     *t       = nb->timers;
671     bool             bDoTime = nb->bDoTime;
672     cudaStream_t     stream  = nb->stream[iloc];
673
674     bool             bCalcEner   = flags & GMX_FORCE_ENERGY;
675     bool             bCalcFshift = flags & GMX_FORCE_VIRIAL;
676
677     /* don't launch non-local copy-back if there was no non-local work to do */
678     if (canSkipWork(nb, iloc))
679     {
680         return;
681     }
682
683     getGpuAtomRange(adat, aloc, adat_begin, adat_len);
684
685     /* beginning of timed D2H section */
686     if (bDoTime)
687     {
688         t->nb_d2h[iloc].openTimingRegion(stream);
689     }
690
691     /* With DD the local D2H transfer can only start after the non-local
692        kernel has finished. */
693     if (iloc == eintLocal && nb->bUseTwoStreams)
694     {
695         stat = cudaStreamWaitEvent(stream, nb->nonlocal_done, 0);
696         CU_RET_ERR(stat, "cudaStreamWaitEvent on nonlocal_done failed");
697     }
698
699     /* DtoH f */
700     cu_copy_D2H_async(nbatom->out[0].f + adat_begin * 3, adat->f + adat_begin,
701                       (adat_len)*sizeof(*adat->f), stream);
702
703     /* After the non-local D2H is launched the nonlocal_done event can be
704        recorded which signals that the local D2H can proceed. This event is not
705        placed after the non-local kernel because we want the non-local data
706        back first. */
707     if (iloc == eintNonlocal)
708     {
709         stat = cudaEventRecord(nb->nonlocal_done, stream);
710         CU_RET_ERR(stat, "cudaEventRecord on nonlocal_done failed");
711     }
712
713     /* only transfer energies in the local stream */
714     if (LOCAL_I(iloc))
715     {
716         /* DtoH fshift */
717         if (bCalcFshift)
718         {
719             cu_copy_D2H_async(nb->nbst.fshift, adat->fshift,
720                               SHIFTS * sizeof(*nb->nbst.fshift), stream);
721         }
722
723         /* DtoH energies */
724         if (bCalcEner)
725         {
726             cu_copy_D2H_async(nb->nbst.e_lj, adat->e_lj,
727                               sizeof(*nb->nbst.e_lj), stream);
728             cu_copy_D2H_async(nb->nbst.e_el, adat->e_el,
729                               sizeof(*nb->nbst.e_el), stream);
730         }
731     }
732
733     if (bDoTime)
734     {
735         t->nb_d2h[iloc].closeTimingRegion(stream);
736     }
737 }
738
739 /*! \brief Count pruning kernel time if either kernel has been triggered
740  *
741  *  We do the accounting for either of the two pruning kernel flavors:
742  *   - 1st pass prune: ran during the current step (prior to the force kernel);
743  *   - rolling prune:  ran at the end of the previous step (prior to the current step H2D xq);
744  *
745  * Note that the resetting of cu_timers_t::didPrune and cu_timers_t::didRollingPrune should happen
746  * after calling this function.
747  *
748  * \param[in] timers      structs with CUDA timer objects
749  * \param[inout] timings  GPU task timing data
750  * \param[in] iloc        interaction locality
751  */
752 static void countPruneKernelTime(cu_timers_t               *timers,
753                                  gmx_wallclock_gpu_nbnxn_t *timings,
754                                  const int                  iloc)
755 {
756     // We might have not done any pruning (e.g. if we skipped with empty domains).
757     if (!timers->didPrune[iloc] && !timers->didRollingPrune[iloc])
758     {
759         return;
760     }
761
762     if (timers->didPrune[iloc])
763     {
764         timings->pruneTime.c++;
765         timings->pruneTime.t += timers->prune_k[iloc].getLastRangeTime();
766     }
767     if (timers->didRollingPrune[iloc])
768     {
769         timings->dynamicPruneTime.c++;
770         timings->dynamicPruneTime.t += timers->rollingPrune_k[iloc].getLastRangeTime();
771     }
772 }
773
774 /*! \brief Count pruning kernel time if either kernel has been triggered */
775 static void nbnxn_gpu_reduce_staged_outputs(nb_staging   nbst,
776                                             int          iLocality,
777                                             bool         reduceEnergies,
778                                             bool         reduceFshift,
779                                             real        *e_lj,
780                                             real        *e_el,
781                                             rvec        *fshift)
782 {
783     /* turn energy calculation always on/off (for debugging/testing only) */
784     reduceEnergies = (reduceEnergies || always_ener) && !never_ener;
785
786     /* add up energies and shift forces (only once at local F wait) */
787     if (LOCAL_I(iLocality))
788     {
789         if (reduceEnergies)
790         {
791             *e_lj += *nbst.e_lj;
792             *e_el += *nbst.e_el;
793         }
794
795         if (reduceFshift)
796         {
797             for (int i = 0; i < SHIFTS; i++)
798             {
799                 fshift[i][0] += nbst.fshift[i].x;
800                 fshift[i][1] += nbst.fshift[i].y;
801                 fshift[i][2] += nbst.fshift[i].z;
802             }
803         }
804     }
805 }
806
807 /*! \brief Do the per-step timing accounting of the nonbonded tasks. */
808 static void nbnxn_gpu_accumulate_timings(struct gmx_wallclock_gpu_nbnxn_t *timings,
809                                          cu_timers_t                      *timers,
810                                          const cu_plist_t                 *plist,
811                                          int                               atomLocality,
812                                          bool                              didEnergyKernels,
813                                          bool                              doTiming)
814 {
815     /* timing data accumulation */
816     if (!doTiming)
817     {
818         return;
819     }
820
821     /* determine interaction locality from atom locality */
822     int iLocality = gpuAtomToInteractionLocality(atomLocality);
823
824     /* turn energy calculation always on/off (for debugging/testing only) */
825     didEnergyKernels = (didEnergyKernels || always_ener) && !never_ener;
826
827     /* only increase counter once (at local F wait) */
828     if (LOCAL_I(iLocality))
829     {
830         timings->nb_c++;
831         timings->ktime[plist->haveFreshList ? 1 : 0][didEnergyKernels ? 1 : 0].c += 1;
832     }
833
834     /* kernel timings */
835     timings->ktime[plist->haveFreshList ? 1 : 0][didEnergyKernels ? 1 : 0].t +=
836         timers->nb_k[iLocality].getLastRangeTime();
837
838     /* X/q H2D and F D2H timings */
839     timings->nb_h2d_t += timers->nb_h2d[iLocality].getLastRangeTime();
840     timings->nb_d2h_t += timers->nb_d2h[iLocality].getLastRangeTime();
841
842     /* Count the pruning kernel times for both cases:1st pass (at search step)
843        and rolling pruning (if called at the previous step).
844        We do the accounting here as this is the only sync point where we
845        know (without checking or additional sync-ing) that prune tasks in
846        in the current stream have completed (having just blocking-waited
847        for the force D2H). */
848     countPruneKernelTime(timers, timings, iLocality);
849
850     /* only count atdat and pair-list H2D at pair-search step */
851     if (timers->didPairlistH2D[iLocality])
852     {
853         /* atdat transfer timing (add only once, at local F wait) */
854         if (LOCAL_A(atomLocality))
855         {
856             timings->pl_h2d_c++;
857             timings->pl_h2d_t += timers->atdat.getLastRangeTime();
858         }
859
860         timings->pl_h2d_t += timers->pl_h2d[iLocality].getLastRangeTime();
861
862         /* Clear the timing flag for the next step */
863         timers->didPairlistH2D[iLocality] = false;
864     }
865
866
867 }
868
869 void nbnxn_gpu_wait_for_gpu(gmx_nbnxn_cuda_t *nb,
870                             int flags, int aloc,
871                             real *e_lj, real *e_el, rvec *fshift)
872 {
873     /* determine interaction locality from atom locality */
874     int iLocality = gpuAtomToInteractionLocality(aloc);
875
876     /* Launch wait/update timers & counters and do reduction into staging buffers
877        BUT skip it when during the non-local phase there was actually no work to do.
878        This is consistent with nbnxn_gpu_launch_kernel.
879
880        NOTE: if timing with multiple GPUs (streams) becomes possible, the
881        counters could end up being inconsistent due to not being incremented
882        on some of the nodes! */
883     if (!canSkipWork(nb, iLocality))
884     {
885         cudaError_t stat = cudaStreamSynchronize(nb->stream[iLocality]);
886         CU_RET_ERR(stat, "cudaStreamSynchronize failed in cu_blockwait_nb");
887
888         bool calcEner   = flags & GMX_FORCE_ENERGY;
889         bool calcFshift = flags & GMX_FORCE_VIRIAL;
890
891         nbnxn_gpu_accumulate_timings(nb->timings, nb->timers, nb->plist[iLocality], aloc, calcEner, nb->bDoTime);
892
893         nbnxn_gpu_reduce_staged_outputs(nb->nbst, iLocality, calcEner, calcFshift, e_lj, e_el, fshift);
894     }
895
896     /* Always reset both pruning flags (doesn't hurt doing it even when timing is off). */
897     nb->timers->didPrune[iLocality] = nb->timers->didRollingPrune[iLocality] = false;
898
899     /* Turn off initial list pruning (doesn't hurt if this is not pair-search step). */
900     nb->plist[iLocality]->haveFreshList = false;
901 }
902
903 const struct texture<float, 1, cudaReadModeElementType> &nbnxn_cuda_get_nbfp_texref()
904 {
905     return nbfp_texref;
906 }
907
908 const struct texture<float, 1, cudaReadModeElementType> &nbnxn_cuda_get_nbfp_comb_texref()
909 {
910     return nbfp_comb_texref;
911 }
912
913 const struct texture<float, 1, cudaReadModeElementType> &nbnxn_cuda_get_coulomb_tab_texref()
914 {
915     return coulomb_tab_texref;
916 }
917
918 void nbnxn_cuda_set_cacheconfig(const gmx_device_info_t *devinfo)
919 {
920     cudaError_t stat;
921
922     for (int i = 0; i < eelCuNR; i++)
923     {
924         for (int j = 0; j < evdwCuNR; j++)
925         {
926             if (devinfo->prop.major >= 3)
927             {
928                 /* Default kernel on sm 3.x and later 32/32 kB Shared/L1 */
929                 cudaFuncSetCacheConfig(nb_kfunc_ener_prune_ptr[i][j], cudaFuncCachePreferEqual);
930                 cudaFuncSetCacheConfig(nb_kfunc_ener_noprune_ptr[i][j], cudaFuncCachePreferEqual);
931                 cudaFuncSetCacheConfig(nb_kfunc_noener_prune_ptr[i][j], cudaFuncCachePreferEqual);
932                 stat = cudaFuncSetCacheConfig(nb_kfunc_noener_noprune_ptr[i][j], cudaFuncCachePreferEqual);
933             }
934             else
935             {
936                 /* On Fermi prefer L1 gives 2% higher performance */
937                 /* Default kernel on sm_2.x 16/48 kB Shared/L1 */
938                 cudaFuncSetCacheConfig(nb_kfunc_ener_prune_ptr[i][j], cudaFuncCachePreferL1);
939                 cudaFuncSetCacheConfig(nb_kfunc_ener_noprune_ptr[i][j], cudaFuncCachePreferL1);
940                 cudaFuncSetCacheConfig(nb_kfunc_noener_prune_ptr[i][j], cudaFuncCachePreferL1);
941                 stat = cudaFuncSetCacheConfig(nb_kfunc_noener_noprune_ptr[i][j], cudaFuncCachePreferL1);
942             }
943             CU_RET_ERR(stat, "cudaFuncSetCacheConfig failed");
944         }
945     }
946 }