src/gromacs/mdlib/nbnxn_ocl/nbnxn_ocl_kernel.clh

   1 /*
   2  * This file is part of the GROMACS molecular simulation package.
   3  *
   4  * Copyright (c) 2012,2013,2014,2016,2017,2018, 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
  36 /*! \internal \file
  37  *  \brief OpenCL non-bonded kernel.
  38  *
  39  *  OpenCL 1.2 support is expected.
  40  *
  41  *  \author Anca Hamuraru <anca@streamcomputing.eu>
  42  *  \author Szilárd Páll <pall.szilard@gmail.com>
  43  *  \ingroup module_mdlib
  44  */
  45
  46 /* Currently we enable CJ prefetch for AMD/NVIDIA and disable it for the "nowarp" kernel
  47  * Note that this should precede the kernel_utils include.
  48  */
  49 #if defined _AMD_SOURCE_ || defined _NVIDIA_SOURCE_
  50 #define USE_CJ_PREFETCH 1
  51 #else
  52 #define USE_CJ_PREFETCH 0
  53 #endif
  54
  55 #include "nbnxn_ocl_kernel_utils.clh"
  56
  57 /////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
  58
  59 #if defined EL_EWALD_ANA || defined EL_EWALD_TAB
  60 /* Note: convenience macro, needs to be undef-ed at the end of the file. */
  61 #define EL_EWALD_ANY
  62 #endif
  63
  64 #if defined EL_EWALD_ANY || defined EL_RF || defined LJ_EWALD || (defined EL_CUTOFF && defined CALC_ENERGIES)
  65 /* Macro to control the calculation of exclusion forces in the kernel
  66  * We do that with Ewald (elec/vdw) and RF. Cut-off only has exclusion
  67  * energy terms.
  68  *
  69  * Note: convenience macro, needs to be undef-ed at the end of the file.
  70  */
  71 #define EXCLUSION_FORCES
  72 #endif
  73
  74 #if defined LJ_EWALD_COMB_GEOM || defined LJ_EWALD_COMB_LB
  75 /* Note: convenience macro, needs to be undef-ed at the end of the file. */
  76 #define LJ_EWALD
  77 #endif
  78
  79 #if defined LJ_COMB_GEOM || defined LJ_COMB_LB
  80 /* Note: convenience macro, needs to be undef-ed at the end of the file. */
  81 #define LJ_COMB
  82 #endif
  83
  84 /*
  85    Kernel launch parameters:
  86     - #blocks   = #pair lists, blockId = pair list Id
  87     - #threads  = CL_SIZE^2
  88     - shmem     = CL_SIZE^2 * sizeof(float)
  89
  90     Each thread calculates an i force-component taking one pair of i-j atoms.
  91
  92    TODO: implement 128 threads/wavefront by porting over the NTHREAD_Z/j4 loop
  93    "horizontal splitting" over threads.
  94  */
  95
  96 /* NOTE:
  97    NB_KERNEL_FUNC_NAME differs from the CUDA equivalent as it is not a variadic macro due to OpenCL not having a support for them, this version only takes exactly 2 arguments.
  98    Thus if more strings need to be appended a new macro must be written or it must be directly appended here.
  99  */
 100 __attribute__((reqd_work_group_size(CL_SIZE, CL_SIZE, 1)))
 101 #ifdef PRUNE_NBL
 102     #ifdef CALC_ENERGIES
 103 __kernel void NB_KERNEL_FUNC_NAME(nbnxn_kernel, _VF_prune_opencl)
 104     #else
 105 __kernel void NB_KERNEL_FUNC_NAME(nbnxn_kernel, _F_prune_opencl)
 106     #endif
 107 #else
 108     #ifdef CALC_ENERGIES
 109 __kernel void NB_KERNEL_FUNC_NAME(nbnxn_kernel, _VF_opencl)
 110     #else
 111 __kernel void NB_KERNEL_FUNC_NAME(nbnxn_kernel, _F_opencl)
 112     #endif
 113 #endif
 114 (
 115 #ifndef LJ_COMB
 116     int ntypes,                               /* IN  */
 117 #endif
 118     cl_nbparam_params_t nbparam_params,       /* IN  */
 119     const __global float4 *restrict xq,       /* IN  */
 120     __global float *restrict f,               /* OUT stores float3 values */
 121     __global float *restrict e_lj,            /* OUT */
 122     __global float *restrict e_el,            /* OUT */
 123     __global float *restrict fshift,          /* OUT stores float3 values */
 124 #ifdef LJ_COMB
 125     const __global float2 *restrict lj_comb,  /* IN stores float2 values */
 126 #else
 127     const __global int *restrict atom_types,  /* IN  */
 128 #endif
 129     const __global float *restrict shift_vec, /* IN stores float3 values */
 130     __constant float* nbfp_climg2d,           /* IN  */
 131     __constant float* nbfp_comb_climg2d,      /* IN  */
 132     __constant float* coulomb_tab_climg2d,    /* IN  */
 133     const __global nbnxn_sci_t* pl_sci,       /* IN  */
 134 #ifndef PRUNE_NBL
 135     const
 136 #endif
 137     __global nbnxn_cj4_t* pl_cj4,             /* OUT / IN */
 138     const __global nbnxn_excl_t* excl,        /* IN  */
 139     int bCalcFshift,                          /* IN  */
 140     __local  float4   *xqib                   /* Pointer to dyn alloc'ed shmem */
 141 )
 142 {
 143     /* convenience variables */
 144     cl_nbparam_params_t *nbparam = &nbparam_params;
 145
 146     float                rcoulomb_sq = nbparam->rcoulomb_sq;
 147 #ifdef LJ_COMB
 148     float2               ljcp_i, ljcp_j;
 149 #endif
 150 #ifdef VDW_CUTOFF_CHECK
 151     float               rvdw_sq     = nbparam_params.rvdw_sq;
 152     float               vdw_in_range;
 153 #endif
 154 #ifdef LJ_EWALD
 155     float               lje_coeff2, lje_coeff6_6;
 156 #endif
 157 #ifdef EL_RF
 158     float two_k_rf              = nbparam->two_k_rf;
 159 #endif
 160 #ifdef EL_EWALD_TAB
 161     float coulomb_tab_scale     = nbparam->coulomb_tab_scale;
 162 #endif
 163 #ifdef EL_EWALD_ANA
 164     float beta2                 = nbparam->ewald_beta*nbparam->ewald_beta;
 165     float beta3                 = nbparam->ewald_beta*nbparam->ewald_beta*nbparam->ewald_beta;
 166 #endif
 167 #ifdef PRUNE_NBL
 168     float rlist_sq              = nbparam->rlistOuter_sq;
 169 #endif
 170
 171 #ifdef CALC_ENERGIES
 172 #ifdef EL_EWALD_ANY
 173     float  beta        = nbparam->ewald_beta;
 174     float  ewald_shift = nbparam->sh_ewald;
 175 #else
 176     float  c_rf        = nbparam->c_rf;
 177 #endif /* EL_EWALD_ANY */
 178 #endif /* CALC_ENERGIES */
 179
 180     /* thread/block/warp id-s */
 181     unsigned int tidxi  = get_local_id(0);
 182     unsigned int tidxj  = get_local_id(1);
 183     unsigned int tidx   = get_local_id(1) * get_local_size(0) + get_local_id(0);
 184     unsigned int bidx   = get_group_id(0);
 185     unsigned int widx   = tidx / WARP_SIZE; /* warp index */
 186     int          sci, ci, cj, ci_offset,
 187                  ai, aj,
 188                  cij4_start, cij4_end;
 189 #ifndef LJ_COMB
 190     int          typei, typej;
 191 #endif
 192     int          i, jm, j4, wexcl_idx;
 193     float        qi, qj_f,
 194                  r2, inv_r, inv_r2;
 195 #if !defined LJ_COMB_LB || defined CALC_ENERGIES
 196     float        inv_r6, c6, c12;
 197 #endif
 198 #if defined LJ_COMB_LB
 199     float        sigma, epsilon;
 200 #endif
 201     float        int_bit,
 202                  F_invr;
 203
 204 #ifdef CALC_ENERGIES
 205     float        E_lj, E_el;
 206 #endif
 207 #if defined CALC_ENERGIES || defined LJ_POT_SWITCH
 208     float        E_lj_p;
 209 #endif
 210     unsigned int wexcl, imask, mask_ji;
 211     float4       xqbuf;
 212     float3       xi, xj, rv, f_ij, fcj_buf /*, fshift_buf*/;
 213     float        fshift_buf;
 214     float3       fci_buf[NCL_PER_SUPERCL]; /* i force buffer */
 215     nbnxn_sci_t  nb_sci;
 216
 217     /*! i-cluster interaction mask for a super-cluster with all NCL_PER_SUPERCL=8 bits set */
 218     const unsigned superClInteractionMask = ((1U << NCL_PER_SUPERCL) - 1U);
 219
 220 #define LOCAL_OFFSET xqib + NCL_PER_SUPERCL * CL_SIZE
 221     __local int *cjs;
 222 #if USE_CJ_PREFETCH
 223     /* shmem buffer for cj, for both warps separately */
 224     cjs = (__local int *)(LOCAL_OFFSET);
 225     #undef LOCAL_OFFSET
 226     #define LOCAL_OFFSET cjs + 2 * NBNXN_GPU_JGROUP_SIZE
 227 #endif
 228
 229 #ifdef IATYPE_SHMEM
 230 #ifndef LJ_COMB
 231     /* shmem buffer for i atom-type pre-loading */
 232     __local int *atib      = (__local int *)(LOCAL_OFFSET);
 233     #undef LOCAL_OFFSET
 234     #define LOCAL_OFFSET atib + NCL_PER_SUPERCL * CL_SIZE
 235 #else
 236     __local float2 *ljcpib = (__local float2 *)(LOCAL_OFFSET);
 237     #undef LOCAL_OFFSET
 238     #define LOCAL_OFFSET ljcpib + NCL_PER_SUPERCL * CL_SIZE
 239 #endif
 240 #endif
 241
 242 #ifndef REDUCE_SHUFFLE
 243     /* shmem j force buffer */
 244     __local float *f_buf   = (__local float *)(LOCAL_OFFSET);
 245     #undef LOCAL_OFFSET
 246     #define LOCAL_OFFSET f_buf + CL_SIZE * CL_SIZE * 3
 247 #endif
 248     /* Local buffer used to implement __any warp vote function from CUDA.
 249        volatile is used to avoid compiler optimizations for AMD builds. */
 250     volatile __local uint *warp_any = (__local uint*)(LOCAL_OFFSET);
 251 #undef LOCAL_OFFSET
 252
 253     nb_sci      = pl_sci[bidx];         /* my i super-cluster's index = current bidx */
 254     sci         = nb_sci.sci;           /* super-cluster */
 255     cij4_start  = nb_sci.cj4_ind_start; /* first ...*/
 256     cij4_end    = nb_sci.cj4_ind_end;   /* and last index of j clusters */
 257
 258     for (i = 0; i < NCL_PER_SUPERCL; i += CL_SIZE)
 259     {
 260         /* Pre-load i-atom x and q into shared memory */
 261         ci = sci * NCL_PER_SUPERCL + tidxj+i;
 262         ai = ci * CL_SIZE + tidxi;
 263
 264         xqbuf    = xq[ai] + (float4)(shift_vec[3 * nb_sci.shift], shift_vec[3 * nb_sci.shift + 1], shift_vec[3 * nb_sci.shift + 2], 0.0f);
 265         xqbuf.w *= nbparam->epsfac;
 266         xqib[(tidxj + i) * CL_SIZE + tidxi] = xqbuf;
 267 #ifdef IATYPE_SHMEM
 268 #ifndef LJ_COMB
 269         /* Pre-load the i-atom types into shared memory */
 270         atib[(tidxj + i) * CL_SIZE + tidxi]   = atom_types[ai];
 271 #else
 272         ljcpib[(tidxj + i) * CL_SIZE + tidxi] = lj_comb[ai];
 273 #endif
 274 #endif
 275     }
 276     /* Initialise warp vote. (8x8 block) 2 warps for nvidia */
 277     if (tidx == 0 || tidx == WARP_SIZE)
 278     {
 279         warp_any[widx] = 0;
 280     }
 281
 282     barrier(CLK_LOCAL_MEM_FENCE);
 283
 284     for (ci_offset = 0; ci_offset < NCL_PER_SUPERCL; ci_offset++)
 285     {
 286         fci_buf[ci_offset] = (float3)(0.0f);
 287     }
 288
 289 #ifdef LJ_EWALD
 290     /* TODO: we are trading registers with flops by keeping lje_coeff-s, try re-calculating it later */
 291     lje_coeff2   = nbparam->ewaldcoeff_lj*nbparam->ewaldcoeff_lj;
 292     lje_coeff6_6 = lje_coeff2*lje_coeff2*lje_coeff2*ONE_SIXTH_F;
 293 #endif /* LJ_EWALD */
 294
 295
 296 #ifdef CALC_ENERGIES
 297     E_lj = 0.0f;
 298     E_el = 0.0f;
 299
 300 #if defined EXCLUSION_FORCES /* Ewald or RF */
 301     if (nb_sci.shift == CENTRAL && pl_cj4[cij4_start].cj[0] == sci*NCL_PER_SUPERCL)
 302     {
 303         /* we have the diagonal: add the charge and LJ self interaction energy term */
 304         for (i = 0; i < NCL_PER_SUPERCL; i++)
 305         {
 306 #if defined EL_EWALD_ANY || defined EL_RF || defined EL_CUTOFF
 307             qi    = xqib[i * CL_SIZE + tidxi].w;
 308             E_el += qi*qi;
 309 #endif
 310 #if defined LJ_EWALD
 311             E_lj += nbfp_climg2d[atom_types[(sci*NCL_PER_SUPERCL + i)*CL_SIZE + tidxi]*(ntypes + 1)*2];
 312 #endif      /* LJ_EWALD */
 313         }
 314
 315         /* divide the self term(s) equally over the j-threads, then multiply with the coefficients. */
 316 #ifdef LJ_EWALD
 317         E_lj /= CL_SIZE;
 318         E_lj *= 0.5f*ONE_SIXTH_F*lje_coeff6_6;
 319 #endif  /* LJ_EWALD */
 320
 321 #if defined EL_EWALD_ANY || defined EL_RF || defined EL_CUTOFF
 322         /* Correct for epsfac^2 due to adding qi^2 */
 323         E_el /= nbparam->epsfac*CL_SIZE;
 324 #if defined EL_RF || defined EL_CUTOFF
 325         E_el *= -0.5f*c_rf;
 326 #else
 327         E_el *= -beta*M_FLOAT_1_SQRTPI; /* last factor 1/sqrt(pi) */
 328 #endif
 329 #endif                                  /* EL_EWALD_ANY || defined EL_RF || defined EL_CUTOFF */
 330     }
 331 #endif                                  /* EXCLUSION_FORCES */
 332
 333 #endif                                  /* CALC_ENERGIES */
 334
 335 #ifdef EXCLUSION_FORCES
 336     const int nonSelfInteraction  = !(nb_sci.shift == CENTRAL & tidxj <= tidxi);
 337 #endif
 338
 339     /* loop over the j clusters = seen by any of the atoms in the current super-cluster */
 340     for (j4 = cij4_start; j4 < cij4_end; j4++)
 341     {
 342         wexcl_idx   = pl_cj4[j4].imei[widx].excl_ind;
 343         imask       = pl_cj4[j4].imei[widx].imask;
 344         wexcl       = excl[wexcl_idx].pair[(tidx) & (WARP_SIZE - 1)];
 345
 346         preloadCj4(cjs, pl_cj4[j4].cj, tidxi, tidxj, imask);
 347
 348 #ifndef PRUNE_NBL
 349         if (imask)
 350 #endif
 351         {
 352             /* Unrolling this loop improves performance without pruning but
 353              * with pruning it leads to slowdown.
 354              *
 355              * Tested with driver 1800.5
 356              *
 357              * TODO: check loop unrolling with NVIDIA OpenCL
 358              */
 359 #if !defined PRUNE_NBL && !defined _NVIDIA_SOURCE_
 360 #pragma unroll 4
 361 #endif
 362
 363             for (jm = 0; jm < NBNXN_GPU_JGROUP_SIZE; jm++)
 364             {
 365                 if (imask & (superClInteractionMask << (jm * NCL_PER_SUPERCL)))
 366                 {
 367                     mask_ji = (1U << (jm * NCL_PER_SUPERCL));
 368
 369                     cj      = loadCj(cjs, pl_cj4[j4].cj, jm, tidxi, tidxj);
 370                     aj      = cj * CL_SIZE + tidxj;
 371
 372                     /* load j atom data */
 373                     xqbuf   = xq[aj];
 374                     xj      = (float3)(xqbuf.xyz);
 375                     qj_f    = xqbuf.w;
 376 #ifndef LJ_COMB
 377                     typej   = atom_types[aj];
 378 #else
 379                     ljcp_j  = lj_comb[aj];
 380 #endif
 381
 382                     fcj_buf = (float3)(0.0f);
 383
 384 #if !defined PRUNE_NBL
 385 #pragma unroll 8
 386 #endif
 387                     for (i = 0; i < NCL_PER_SUPERCL; i++)
 388                     {
 389                         if (imask & mask_ji)
 390                         {
 391                             ci_offset   = i;                     /* i force buffer offset */
 392
 393                             ci      = sci * NCL_PER_SUPERCL + i; /* i cluster index */
 394                             ai      = ci * CL_SIZE + tidxi;      /* i atom index */
 395
 396                             /* all threads load an atom from i cluster ci into shmem! */
 397                             xqbuf   = xqib[i * CL_SIZE + tidxi];
 398                             xi      = (float3)(xqbuf.xyz);
 399
 400                             /* distance between i and j atoms */
 401                             rv      = xi - xj;
 402                             r2      = norm2(rv);
 403
 404 #ifdef PRUNE_NBL
 405                             /* vote.. should code shmem serialisation, wonder what the hit will be */
 406                             if (r2 < rlist_sq)
 407                             {
 408                                 warp_any[widx] = 1;
 409                             }
 410
 411                             /* If _none_ of the atoms pairs are in cutoff range,
 412                                the bit corresponding to the current
 413                                cluster-pair in imask gets set to 0. */
 414                             if (!warp_any[widx])
 415                             {
 416                                 imask &= ~mask_ji;
 417                             }
 418
 419                             warp_any[widx] = 0;
 420 #endif
 421
 422                             int_bit = (wexcl & mask_ji) ? 1.0f : 0.0f;
 423
 424                             /* cutoff & exclusion check */
 425 #ifdef EXCLUSION_FORCES
 426                             if ((r2 < rcoulomb_sq) * (nonSelfInteraction | (ci != cj)))
 427 #else
 428                             if ((r2 < rcoulomb_sq) * int_bit)
 429 #endif
 430                             {
 431                                 /* load the rest of the i-atom parameters */
 432                                 qi      = xqbuf.w;
 433 #ifdef IATYPE_SHMEM
 434 #ifndef LJ_COMB
 435                                 typei   = atib[i * CL_SIZE + tidxi];
 436 #else
 437                                 ljcp_i  = ljcpib[i * CL_SIZE + tidxi];
 438 #endif
 439 #else                           /* IATYPE_SHMEM */
 440 #ifndef LJ_COMB
 441                                 typei   = atom_types[ai];
 442 #else
 443                                 ljcp_i  = lj_comb[ai];
 444 #endif
 445 #endif                          /* IATYPE_SHMEM */
 446                                 /* LJ 6*C6 and 12*C12 */
 447 #ifndef LJ_COMB
 448                                 c6      = nbfp_climg2d[2 * (ntypes * typei + typej)];
 449                                 c12     = nbfp_climg2d[2 * (ntypes * typei + typej)+1];
 450 #else                           /* LJ_COMB */
 451 #ifdef LJ_COMB_GEOM
 452                                 c6      = ljcp_i.x * ljcp_j.x;
 453                                 c12     = ljcp_i.y * ljcp_j.y;
 454 #else
 455                                 /* LJ 2^(1/6)*sigma and 12*epsilon */
 456                                 sigma   = ljcp_i.x + ljcp_j.x;
 457                                 epsilon = ljcp_i.y * ljcp_j.y;
 458 #if defined CALC_ENERGIES || defined LJ_FORCE_SWITCH || defined LJ_POT_SWITCH
 459                                 convert_sigma_epsilon_to_c6_c12(sigma, epsilon, &c6, &c12);
 460 #endif
 461 #endif                          /* LJ_COMB_GEOM */
 462 #endif                          /* LJ_COMB */
 463
 464                                 // Ensure distance do not become so small that r^-12 overflows
 465                                 r2      = max(r2, NBNXN_MIN_RSQ);
 466
 467                                 inv_r   = rsqrt(r2);
 468                                 inv_r2  = inv_r * inv_r;
 469 #if !defined LJ_COMB_LB || defined CALC_ENERGIES
 470                                 inv_r6  = inv_r2 * inv_r2 * inv_r2;
 471 #if defined EXCLUSION_FORCES
 472                                 /* We could mask inv_r2, but with Ewald
 473                                  * masking both inv_r6 and F_invr is faster */
 474                                 inv_r6  *= int_bit;
 475 #endif                          /* EXCLUSION_FORCES */
 476
 477                                 F_invr  = inv_r6 * (c12 * inv_r6 - c6) * inv_r2;
 478 #if defined CALC_ENERGIES || defined LJ_POT_SWITCH
 479                                 E_lj_p  = int_bit * (c12 * (inv_r6 * inv_r6 + nbparam->repulsion_shift.cpot)*ONE_TWELVETH_F -
 480                                                      c6 * (inv_r6 + nbparam->dispersion_shift.cpot)*ONE_SIXTH_F);
 481
 482 #endif
 483 #else                           /* ! LJ_COMB_LB || CALC_ENERGIES */
 484                                 float sig_r  = sigma*inv_r;
 485                                 float sig_r2 = sig_r*sig_r;
 486                                 float sig_r6 = sig_r2*sig_r2*sig_r2;
 487 #if defined EXCLUSION_FORCES
 488                                 sig_r6 *= int_bit;
 489 #endif                          /* EXCLUSION_FORCES */
 490
 491                                 F_invr  = epsilon * sig_r6 * (sig_r6 - 1.0f) * inv_r2;
 492 #endif                          /* ! LJ_COMB_LB || CALC_ENERGIES */
 493
 494
 495 #ifdef LJ_FORCE_SWITCH
 496 #ifdef CALC_ENERGIES
 497                                 calculate_force_switch_F_E(nbparam, c6, c12, inv_r, r2, &F_invr, &E_lj_p);
 498 #else
 499                                 calculate_force_switch_F(nbparam, c6, c12, inv_r, r2, &F_invr);
 500 #endif /* CALC_ENERGIES */
 501 #endif /* LJ_FORCE_SWITCH */
 502
 503
 504 #ifdef LJ_EWALD
 505 #ifdef LJ_EWALD_COMB_GEOM
 506 #ifdef CALC_ENERGIES
 507                                 calculate_lj_ewald_comb_geom_F_E(nbfp_comb_climg2d, nbparam, typei, typej, r2, inv_r2, lje_coeff2, lje_coeff6_6, int_bit, &F_invr, &E_lj_p);
 508 #else
 509                                 calculate_lj_ewald_comb_geom_F(nbfp_comb_climg2d, typei, typej, r2, inv_r2, lje_coeff2, lje_coeff6_6, &F_invr);
 510 #endif                          /* CALC_ENERGIES */
 511 #elif defined LJ_EWALD_COMB_LB
 512                                 calculate_lj_ewald_comb_LB_F_E(nbfp_comb_climg2d, nbparam, typei, typej, r2, inv_r2, lje_coeff2, lje_coeff6_6,
 513 #ifdef CALC_ENERGIES
 514                                                                int_bit, true, &F_invr, &E_lj_p
 515 #else
 516                                                                0, false, &F_invr, 0
 517 #endif /* CALC_ENERGIES */
 518                                                                );
 519 #endif /* LJ_EWALD_COMB_GEOM */
 520 #endif /* LJ_EWALD */
 521
 522 #ifdef LJ_POT_SWITCH
 523 #ifdef CALC_ENERGIES
 524                                 calculate_potential_switch_F_E(nbparam, inv_r, r2, &F_invr, &E_lj_p);
 525 #else
 526                                 calculate_potential_switch_F(nbparam, inv_r, r2, &F_invr, &E_lj_p);
 527 #endif /* CALC_ENERGIES */
 528 #endif /* LJ_POT_SWITCH */
 529
 530 #ifdef VDW_CUTOFF_CHECK
 531                                 /* Separate VDW cut-off check to enable twin-range cut-offs
 532                                  * (rvdw < rcoulomb <= rlist)
 533                                  */
 534                                 vdw_in_range  = (r2 < rvdw_sq) ? 1.0f : 0.0f;
 535                                 F_invr       *= vdw_in_range;
 536 #ifdef CALC_ENERGIES
 537                                 E_lj_p       *= vdw_in_range;
 538 #endif
 539 #endif                          /* VDW_CUTOFF_CHECK */
 540
 541 #ifdef CALC_ENERGIES
 542                                 E_lj    += E_lj_p;
 543
 544 #endif
 545
 546
 547 #ifdef EL_CUTOFF
 548 #ifdef EXCLUSION_FORCES
 549                                 F_invr  += qi * qj_f * int_bit * inv_r2 * inv_r;
 550 #else
 551                                 F_invr  += qi * qj_f * inv_r2 * inv_r;
 552 #endif
 553 #endif
 554 #ifdef EL_RF
 555                                 F_invr  += qi * qj_f * (int_bit*inv_r2 * inv_r - two_k_rf);
 556 #endif
 557 #if defined EL_EWALD_ANA
 558                                 F_invr  += qi * qj_f * (int_bit*inv_r2*inv_r + pmecorrF(beta2*r2)*beta3);
 559 #elif defined EL_EWALD_TAB
 560                                 F_invr  += qi * qj_f * (int_bit*inv_r2 -
 561                                                         interpolate_coulomb_force_r(coulomb_tab_climg2d, r2 * inv_r, coulomb_tab_scale)
 562                                                         ) * inv_r;
 563 #endif                          /* EL_EWALD_ANA/TAB */
 564
 565 #ifdef CALC_ENERGIES
 566 #ifdef EL_CUTOFF
 567                                 E_el    += qi * qj_f * (int_bit*inv_r - c_rf);
 568 #endif
 569 #ifdef EL_RF
 570                                 E_el    += qi * qj_f * (int_bit*inv_r + 0.5f * two_k_rf * r2 - c_rf);
 571 #endif
 572 #ifdef EL_EWALD_ANY
 573                                 /* 1.0f - erff is faster than erfcf */
 574                                 E_el    += qi * qj_f * (inv_r * (int_bit - erf(r2 * inv_r * beta)) - int_bit * ewald_shift);
 575 #endif                          /* EL_EWALD_ANY */
 576 #endif
 577                                 f_ij    = rv * F_invr;
 578
 579                                 /* accumulate j forces in registers */
 580                                 fcj_buf -= f_ij;
 581
 582                                 /* accumulate i forces in registers */
 583                                 fci_buf[ci_offset] += f_ij;
 584                             }
 585                         }
 586
 587                         /* shift the mask bit by 1 */
 588                         mask_ji += mask_ji;
 589                     }
 590
 591                     /* reduce j forces */
 592
 593                     /* store j forces in shmem */
 594                     f_buf[                  tidx] = fcj_buf.x;
 595                     f_buf[    FBUF_STRIDE + tidx] = fcj_buf.y;
 596                     f_buf[2 * FBUF_STRIDE + tidx] = fcj_buf.z;
 597
 598                     reduce_force_j_generic(f_buf, f, tidxi, tidxj, aj);
 599                 }
 600             }
 601 #ifdef PRUNE_NBL
 602             /* Update the imask with the new one which does not contain the
 603                out of range clusters anymore. */
 604
 605             pl_cj4[j4].imei[widx].imask = imask;
 606 #endif
 607         }
 608     }
 609
 610     /* skip central shifts when summing shift forces */
 611     if (nb_sci.shift == CENTRAL)
 612     {
 613         bCalcFshift = false;
 614     }
 615
 616     fshift_buf = 0.0f;
 617
 618     /* reduce i forces */
 619     for (ci_offset = 0; ci_offset < NCL_PER_SUPERCL; ci_offset++)
 620     {
 621         ai  = (sci * NCL_PER_SUPERCL + ci_offset) * CL_SIZE + tidxi;
 622
 623         f_buf[                  tidx] = fci_buf[ci_offset].x;
 624         f_buf[    FBUF_STRIDE + tidx] = fci_buf[ci_offset].y;
 625         f_buf[2 * FBUF_STRIDE + tidx] = fci_buf[ci_offset].z;
 626         barrier(CLK_LOCAL_MEM_FENCE);
 627         reduce_force_i(f_buf, f,
 628                        &fshift_buf, bCalcFshift,
 629                        tidxi, tidxj, ai);
 630     }
 631
 632     /* add up local shift forces into global mem */
 633     if (bCalcFshift)
 634     {
 635         /* Only threads with tidxj < 3 will update fshift.
 636            The threads performing the update must be the same with the threads
 637            which stored the reduction result in reduce_force_i function
 638          */
 639         if (tidxj < 3)
 640         {
 641             atomicAdd_g_f(&(fshift[3 * nb_sci.shift + tidxj]), fshift_buf);
 642         }
 643     }
 644
 645 #ifdef CALC_ENERGIES
 646     /* flush the energies to shmem and reduce them */
 647     f_buf[              tidx] = E_lj;
 648     f_buf[FBUF_STRIDE + tidx] = E_el;
 649     reduce_energy_pow2(f_buf + (tidx & WARP_SIZE), e_lj, e_el, tidx & ~WARP_SIZE);
 650 #endif
 651 }
 652
 653 #undef EL_EWALD_ANY
 654 #undef EXCLUSION_FORCES
 655 #undef LJ_EWALD
 656
 657 #undef LJ_COMB
 658
 659 #undef USE_CJ_PREFETCH