src/gromacs/mdlib/nbnxn_search_simd_4xn.h

   1 /*
   2  * This file is part of the GROMACS molecular simulation package.
   3  *
   4  * Copyright (c) 1991-2000, University of Groningen, The Netherlands.
   5  * Copyright (c) 2001-2012, The GROMACS development team.
   6  * Copyright (c) 2012, by the GROMACS development team, led by
   7  * Mark Abraham, David van der Spoel, Berk Hess, and Erik Lindahl,
   8  * and including many others, as listed in the AUTHORS file in the
   9  * top-level source directory and at http://www.gromacs.org.
  10  *
  11  * GROMACS is free software; you can redistribute it and/or
  12  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public License
  13  * as published by the Free Software Foundation; either version 2.1
  14  * of the License, or (at your option) any later version.
  15  *
  16  * GROMACS is distributed in the hope that it will be useful,
  17  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  18  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  19  * Lesser General Public License for more details.
  20  *
  21  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  22  * License along with GROMACS; if not, see
  23  * http://www.gnu.org/licenses, or write to the Free Software Foundation,
  24  * Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA  02110-1301  USA.
  25  *
  26  * If you want to redistribute modifications to GROMACS, please
  27  * consider that scientific software is very special. Version
  28  * control is crucial - bugs must be traceable. We will be happy to
  29  * consider code for inclusion in the official distribution, but
  30  * derived work must not be called official GROMACS. Details are found
  31  * in the README & COPYING files - if they are missing, get the
  32  * official version at http://www.gromacs.org.
  33  *
  34  * To help us fund GROMACS development, we humbly ask that you cite
  35  * the research papers on the package. Check out http://www.gromacs.org.
  36  */
  37
  38
  39 #if GMX_SIMD_WIDTH_HERE >= NBNXN_CPU_CLUSTER_I_SIZE
  40 #define STRIDE_S  (GMX_SIMD_WIDTH_HERE)
  41 #else
  42 #define STRIDE_S  NBNXN_CPU_CLUSTER_I_SIZE
  43 #endif
  44
  45 /* Copies PBC shifted i-cell packed atom coordinates to working array */
  46 static gmx_inline void
  47 icell_set_x_simd_4xn(int ci,
  48                      real shx, real shy, real shz,
  49                      int gmx_unused na_c,
  50                      int gmx_unused stride, const real *x,
  51                      nbnxn_list_work_t *work)
  52 {
  53     int                    ia;
  54     nbnxn_x_ci_simd_4xn_t *x_ci;
  55
  56     x_ci = work->x_ci_simd_4xn;
  57
  58     ia = X_IND_CI_SIMD_4XN(ci);
  59
  60     x_ci->ix_S0 = gmx_set1_pr(x[ia + 0*STRIDE_S    ] + shx);
  61     x_ci->iy_S0 = gmx_set1_pr(x[ia + 1*STRIDE_S    ] + shy);
  62     x_ci->iz_S0 = gmx_set1_pr(x[ia + 2*STRIDE_S    ] + shz);
  63     x_ci->ix_S1 = gmx_set1_pr(x[ia + 0*STRIDE_S + 1] + shx);
  64     x_ci->iy_S1 = gmx_set1_pr(x[ia + 1*STRIDE_S + 1] + shy);
  65     x_ci->iz_S1 = gmx_set1_pr(x[ia + 2*STRIDE_S + 1] + shz);
  66     x_ci->ix_S2 = gmx_set1_pr(x[ia + 0*STRIDE_S + 2] + shx);
  67     x_ci->iy_S2 = gmx_set1_pr(x[ia + 1*STRIDE_S + 2] + shy);
  68     x_ci->iz_S2 = gmx_set1_pr(x[ia + 2*STRIDE_S + 2] + shz);
  69     x_ci->ix_S3 = gmx_set1_pr(x[ia + 0*STRIDE_S + 3] + shx);
  70     x_ci->iy_S3 = gmx_set1_pr(x[ia + 1*STRIDE_S + 3] + shy);
  71     x_ci->iz_S3 = gmx_set1_pr(x[ia + 2*STRIDE_S + 3] + shz);
  72 }
  73
  74 /* SIMD code for making a pair list of cell ci vs cell cjf-cjl
  75  * for coordinates in packed format.
  76  * Checks bouding box distances and possibly atom pair distances.
  77  * This is an accelerated version of make_cluster_list_simple.
  78  */
  79 static gmx_inline void
  80 make_cluster_list_simd_4xn(const nbnxn_grid_t *gridj,
  81                            nbnxn_pairlist_t *nbl,
  82                            int ci, int cjf, int cjl,
  83                            gmx_bool remove_sub_diag,
  84                            const real *x_j,
  85                            real rl2, float rbb2,
  86                            int *ndistc)
  87 {
  88     const nbnxn_x_ci_simd_4xn_t *work;
  89     const nbnxn_bb_t            *bb_ci;
  90
  91     gmx_mm_pr                    jx_S, jy_S, jz_S;
  92
  93     gmx_mm_pr                    dx_S0, dy_S0, dz_S0;
  94     gmx_mm_pr                    dx_S1, dy_S1, dz_S1;
  95     gmx_mm_pr                    dx_S2, dy_S2, dz_S2;
  96     gmx_mm_pr                    dx_S3, dy_S3, dz_S3;
  97
  98     gmx_mm_pr                    rsq_S0;
  99     gmx_mm_pr                    rsq_S1;
 100     gmx_mm_pr                    rsq_S2;
 101     gmx_mm_pr                    rsq_S3;
 102
 103     gmx_mm_pb                    wco_S0;
 104     gmx_mm_pb                    wco_S1;
 105     gmx_mm_pb                    wco_S2;
 106     gmx_mm_pb                    wco_S3;
 107     gmx_mm_pb                    wco_any_S01, wco_any_S23, wco_any_S;
 108
 109     gmx_mm_pr                    rc2_S;
 110
 111     gmx_bool                     InRange;
 112     float                        d2;
 113     int                          xind_f, xind_l, cj;
 114
 115     cjf = CI_TO_CJ_SIMD_4XN(cjf);
 116     cjl = CI_TO_CJ_SIMD_4XN(cjl+1) - 1;
 117
 118     work = nbl->work->x_ci_simd_4xn;
 119
 120     bb_ci = nbl->work->bb_ci;
 121
 122     rc2_S   = gmx_set1_pr(rl2);
 123
 124     InRange = FALSE;
 125     while (!InRange && cjf <= cjl)
 126     {
 127 #ifdef NBNXN_SEARCH_BB_SIMD4
 128         d2 = subc_bb_dist2_simd4(0, bb_ci, cjf, gridj->bbj);
 129 #else
 130         d2 = subc_bb_dist2(0, bb_ci, cjf, gridj->bbj);
 131 #endif
 132         *ndistc += 2;
 133
 134         /* Check if the distance is within the distance where
 135          * we use only the bounding box distance rbb,
 136          * or within the cut-off and there is at least one atom pair
 137          * within the cut-off.
 138          */
 139         if (d2 < rbb2)
 140         {
 141             InRange = TRUE;
 142         }
 143         else if (d2 < rl2)
 144         {
 145             xind_f  = X_IND_CJ_SIMD_4XN(CI_TO_CJ_SIMD_4XN(gridj->cell0) + cjf);
 146
 147             jx_S  = gmx_load_pr(x_j+xind_f+0*STRIDE_S);
 148             jy_S  = gmx_load_pr(x_j+xind_f+1*STRIDE_S);
 149             jz_S  = gmx_load_pr(x_j+xind_f+2*STRIDE_S);
 150
 151
 152             /* Calculate distance */
 153             dx_S0            = gmx_sub_pr(work->ix_S0, jx_S);
 154             dy_S0            = gmx_sub_pr(work->iy_S0, jy_S);
 155             dz_S0            = gmx_sub_pr(work->iz_S0, jz_S);
 156             dx_S1            = gmx_sub_pr(work->ix_S1, jx_S);
 157             dy_S1            = gmx_sub_pr(work->iy_S1, jy_S);
 158             dz_S1            = gmx_sub_pr(work->iz_S1, jz_S);
 159             dx_S2            = gmx_sub_pr(work->ix_S2, jx_S);
 160             dy_S2            = gmx_sub_pr(work->iy_S2, jy_S);
 161             dz_S2            = gmx_sub_pr(work->iz_S2, jz_S);
 162             dx_S3            = gmx_sub_pr(work->ix_S3, jx_S);
 163             dy_S3            = gmx_sub_pr(work->iy_S3, jy_S);
 164             dz_S3            = gmx_sub_pr(work->iz_S3, jz_S);
 165
 166             /* rsq = dx*dx+dy*dy+dz*dz */
 167             rsq_S0           = gmx_calc_rsq_pr(dx_S0, dy_S0, dz_S0);
 168             rsq_S1           = gmx_calc_rsq_pr(dx_S1, dy_S1, dz_S1);
 169             rsq_S2           = gmx_calc_rsq_pr(dx_S2, dy_S2, dz_S2);
 170             rsq_S3           = gmx_calc_rsq_pr(dx_S3, dy_S3, dz_S3);
 171
 172             wco_S0           = gmx_cmplt_pr(rsq_S0, rc2_S);
 173             wco_S1           = gmx_cmplt_pr(rsq_S1, rc2_S);
 174             wco_S2           = gmx_cmplt_pr(rsq_S2, rc2_S);
 175             wco_S3           = gmx_cmplt_pr(rsq_S3, rc2_S);
 176
 177             wco_any_S01      = gmx_or_pb(wco_S0, wco_S1);
 178             wco_any_S23      = gmx_or_pb(wco_S2, wco_S3);
 179             wco_any_S        = gmx_or_pb(wco_any_S01, wco_any_S23);
 180
 181             InRange          = gmx_anytrue_pb(wco_any_S);
 182
 183             *ndistc += 4*GMX_SIMD_WIDTH_HERE;
 184         }
 185         if (!InRange)
 186         {
 187             cjf++;
 188         }
 189     }
 190     if (!InRange)
 191     {
 192         return;
 193     }
 194
 195     InRange = FALSE;
 196     while (!InRange && cjl > cjf)
 197     {
 198 #ifdef NBNXN_SEARCH_BB_SIMD4
 199         d2 = subc_bb_dist2_simd4(0, bb_ci, cjl, gridj->bbj);
 200 #else
 201         d2 = subc_bb_dist2(0, bb_ci, cjl, gridj->bbj);
 202 #endif
 203         *ndistc += 2;
 204
 205         /* Check if the distance is within the distance where
 206          * we use only the bounding box distance rbb,
 207          * or within the cut-off and there is at least one atom pair
 208          * within the cut-off.
 209          */
 210         if (d2 < rbb2)
 211         {
 212             InRange = TRUE;
 213         }
 214         else if (d2 < rl2)
 215         {
 216             xind_l  = X_IND_CJ_SIMD_4XN(CI_TO_CJ_SIMD_4XN(gridj->cell0) + cjl);
 217
 218             jx_S  = gmx_load_pr(x_j+xind_l+0*STRIDE_S);
 219             jy_S  = gmx_load_pr(x_j+xind_l+1*STRIDE_S);
 220             jz_S  = gmx_load_pr(x_j+xind_l+2*STRIDE_S);
 221
 222             /* Calculate distance */
 223             dx_S0            = gmx_sub_pr(work->ix_S0, jx_S);
 224             dy_S0            = gmx_sub_pr(work->iy_S0, jy_S);
 225             dz_S0            = gmx_sub_pr(work->iz_S0, jz_S);
 226             dx_S1            = gmx_sub_pr(work->ix_S1, jx_S);
 227             dy_S1            = gmx_sub_pr(work->iy_S1, jy_S);
 228             dz_S1            = gmx_sub_pr(work->iz_S1, jz_S);
 229             dx_S2            = gmx_sub_pr(work->ix_S2, jx_S);
 230             dy_S2            = gmx_sub_pr(work->iy_S2, jy_S);
 231             dz_S2            = gmx_sub_pr(work->iz_S2, jz_S);
 232             dx_S3            = gmx_sub_pr(work->ix_S3, jx_S);
 233             dy_S3            = gmx_sub_pr(work->iy_S3, jy_S);
 234             dz_S3            = gmx_sub_pr(work->iz_S3, jz_S);
 235
 236             /* rsq = dx*dx+dy*dy+dz*dz */
 237             rsq_S0           = gmx_calc_rsq_pr(dx_S0, dy_S0, dz_S0);
 238             rsq_S1           = gmx_calc_rsq_pr(dx_S1, dy_S1, dz_S1);
 239             rsq_S2           = gmx_calc_rsq_pr(dx_S2, dy_S2, dz_S2);
 240             rsq_S3           = gmx_calc_rsq_pr(dx_S3, dy_S3, dz_S3);
 241
 242             wco_S0           = gmx_cmplt_pr(rsq_S0, rc2_S);
 243             wco_S1           = gmx_cmplt_pr(rsq_S1, rc2_S);
 244             wco_S2           = gmx_cmplt_pr(rsq_S2, rc2_S);
 245             wco_S3           = gmx_cmplt_pr(rsq_S3, rc2_S);
 246
 247             wco_any_S01      = gmx_or_pb(wco_S0, wco_S1);
 248             wco_any_S23      = gmx_or_pb(wco_S2, wco_S3);
 249             wco_any_S        = gmx_or_pb(wco_any_S01, wco_any_S23);
 250
 251             InRange          = gmx_anytrue_pb(wco_any_S);
 252
 253             *ndistc += 4*GMX_SIMD_WIDTH_HERE;
 254         }
 255         if (!InRange)
 256         {
 257             cjl--;
 258         }
 259     }
 260
 261     if (cjf <= cjl)
 262     {
 263         for (cj = cjf; cj <= cjl; cj++)
 264         {
 265             /* Store cj and the interaction mask */
 266             nbl->cj[nbl->ncj].cj   = CI_TO_CJ_SIMD_4XN(gridj->cell0) + cj;
 267             nbl->cj[nbl->ncj].excl = get_imask_simd_4xn(remove_sub_diag, ci, cj);
 268 #ifdef GMX_CPU_ACCELERATION_IBM_QPX
 269             nbl->cj[nbl->ncj].interaction_mask_indices[0] = (nbl->cj[nbl->ncj].excl & 0x000F) >> (0 * 4);
 270             nbl->cj[nbl->ncj].interaction_mask_indices[1] = (nbl->cj[nbl->ncj].excl & 0x00F0) >> (1 * 4);
 271             nbl->cj[nbl->ncj].interaction_mask_indices[2] = (nbl->cj[nbl->ncj].excl & 0x0F00) >> (2 * 4);
 272             nbl->cj[nbl->ncj].interaction_mask_indices[3] = (nbl->cj[nbl->ncj].excl & 0xF000) >> (3 * 4);
 273 #endif
 274             nbl->ncj++;
 275         }
 276         /* Increase the closing index in i super-cell list */
 277         nbl->ci[nbl->nci].cj_ind_end = nbl->ncj;
 278     }
 279 }
 280
 281 #undef STRIDE_S