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