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