src/gromacs/mdlib/nbnxn_search_simd_4xn.h

   1 /*
   2  * This file is part of the GROMACS molecular simulation package.
   3  *
   4  * Copyright (c) 2012,2013,2014, 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
  37 #if GMX_SIMD_REAL_WIDTH >= NBNXN_CPU_CLUSTER_I_SIZE
  38 #define STRIDE_S  (GMX_SIMD_REAL_WIDTH)
  39 #else
  40 #define STRIDE_S  NBNXN_CPU_CLUSTER_I_SIZE
  41 #endif
  42
  43 /* Copies PBC shifted i-cell packed atom coordinates to working array */
  44 static gmx_inline void
  45 icell_set_x_simd_4xn(int ci,
  46                      real shx, real shy, real shz,
  47                      int gmx_unused na_c,
  48                      int gmx_unused stride, const real *x,
  49                      nbnxn_list_work_t *work)
  50 {
  51     int                    ia;
  52     nbnxn_x_ci_simd_4xn_t *x_ci;
  53
  54     x_ci = work->x_ci_simd_4xn;
  55
  56     ia = X_IND_CI_SIMD_4XN(ci);
  57
  58     x_ci->ix_S0 = gmx_simd_set1_r(x[ia + 0*STRIDE_S    ] + shx);
  59     x_ci->iy_S0 = gmx_simd_set1_r(x[ia + 1*STRIDE_S    ] + shy);
  60     x_ci->iz_S0 = gmx_simd_set1_r(x[ia + 2*STRIDE_S    ] + shz);
  61     x_ci->ix_S1 = gmx_simd_set1_r(x[ia + 0*STRIDE_S + 1] + shx);
  62     x_ci->iy_S1 = gmx_simd_set1_r(x[ia + 1*STRIDE_S + 1] + shy);
  63     x_ci->iz_S1 = gmx_simd_set1_r(x[ia + 2*STRIDE_S + 1] + shz);
  64     x_ci->ix_S2 = gmx_simd_set1_r(x[ia + 0*STRIDE_S + 2] + shx);
  65     x_ci->iy_S2 = gmx_simd_set1_r(x[ia + 1*STRIDE_S + 2] + shy);
  66     x_ci->iz_S2 = gmx_simd_set1_r(x[ia + 2*STRIDE_S + 2] + shz);
  67     x_ci->ix_S3 = gmx_simd_set1_r(x[ia + 0*STRIDE_S + 3] + shx);
  68     x_ci->iy_S3 = gmx_simd_set1_r(x[ia + 1*STRIDE_S + 3] + shy);
  69     x_ci->iz_S3 = gmx_simd_set1_r(x[ia + 2*STRIDE_S + 3] + shz);
  70 }
  71
  72 /* SIMD code for making a pair list of cell ci vs cell cjf-cjl
  73  * for coordinates in packed format.
  74  * Checks bouding box distances and possibly atom pair distances.
  75  * This is an accelerated version of make_cluster_list_simple.
  76  */
  77 static gmx_inline void
  78 make_cluster_list_simd_4xn(const nbnxn_grid_t *gridj,
  79                            nbnxn_pairlist_t *nbl,
  80                            int ci, int cjf, int cjl,
  81                            gmx_bool remove_sub_diag,
  82                            const real *x_j,
  83                            real rl2, float rbb2,
  84                            int *ndistc)
  85 {
  86     const nbnxn_x_ci_simd_4xn_t       *work;
  87     const nbnxn_bb_t                  *bb_ci;
  88
  89     gmx_simd_real_t                    jx_S, jy_S, jz_S;
  90
  91     gmx_simd_real_t                    dx_S0, dy_S0, dz_S0;
  92     gmx_simd_real_t                    dx_S1, dy_S1, dz_S1;
  93     gmx_simd_real_t                    dx_S2, dy_S2, dz_S2;
  94     gmx_simd_real_t                    dx_S3, dy_S3, dz_S3;
  95
  96     gmx_simd_real_t                    rsq_S0;
  97     gmx_simd_real_t                    rsq_S1;
  98     gmx_simd_real_t                    rsq_S2;
  99     gmx_simd_real_t                    rsq_S3;
 100
 101     gmx_simd_bool_t                    wco_S0;
 102     gmx_simd_bool_t                    wco_S1;
 103     gmx_simd_bool_t                    wco_S2;
 104     gmx_simd_bool_t                    wco_S3;
 105     gmx_simd_bool_t                    wco_any_S01, wco_any_S23, wco_any_S;
 106
 107     gmx_simd_real_t                    rc2_S;
 108
 109     gmx_bool                           InRange;
 110     float                              d2;
 111     int                                xind_f, xind_l, cj;
 112
 113     cjf = CI_TO_CJ_SIMD_4XN(cjf);
 114     cjl = CI_TO_CJ_SIMD_4XN(cjl+1) - 1;
 115
 116     work = nbl->work->x_ci_simd_4xn;
 117
 118     bb_ci = nbl->work->bb_ci;
 119
 120     rc2_S   = gmx_simd_set1_r(rl2);
 121
 122     InRange = FALSE;
 123     while (!InRange && cjf <= cjl)
 124     {
 125 #ifdef NBNXN_SEARCH_BB_SIMD4
 126         d2 = subc_bb_dist2_simd4(0, bb_ci, cjf, gridj->bbj);
 127 #else
 128         d2 = subc_bb_dist2(0, bb_ci, cjf, gridj->bbj);
 129 #endif
 130         *ndistc += 2;
 131
 132         /* Check if the distance is within the distance where
 133          * we use only the bounding box distance rbb,
 134          * or within the cut-off and there is at least one atom pair
 135          * within the cut-off.
 136          */
 137         if (d2 < rbb2)
 138         {
 139             InRange = TRUE;
 140         }
 141         else if (d2 < rl2)
 142         {
 143             xind_f  = X_IND_CJ_SIMD_4XN(CI_TO_CJ_SIMD_4XN(gridj->cell0) + cjf);
 144
 145             jx_S  = gmx_simd_load_r(x_j+xind_f+0*STRIDE_S);
 146             jy_S  = gmx_simd_load_r(x_j+xind_f+1*STRIDE_S);
 147             jz_S  = gmx_simd_load_r(x_j+xind_f+2*STRIDE_S);
 148
 149
 150             /* Calculate distance */
 151             dx_S0            = gmx_simd_sub_r(work->ix_S0, jx_S);
 152             dy_S0            = gmx_simd_sub_r(work->iy_S0, jy_S);
 153             dz_S0            = gmx_simd_sub_r(work->iz_S0, jz_S);
 154             dx_S1            = gmx_simd_sub_r(work->ix_S1, jx_S);
 155             dy_S1            = gmx_simd_sub_r(work->iy_S1, jy_S);
 156             dz_S1            = gmx_simd_sub_r(work->iz_S1, jz_S);
 157             dx_S2            = gmx_simd_sub_r(work->ix_S2, jx_S);
 158             dy_S2            = gmx_simd_sub_r(work->iy_S2, jy_S);
 159             dz_S2            = gmx_simd_sub_r(work->iz_S2, jz_S);
 160             dx_S3            = gmx_simd_sub_r(work->ix_S3, jx_S);
 161             dy_S3            = gmx_simd_sub_r(work->iy_S3, jy_S);
 162             dz_S3            = gmx_simd_sub_r(work->iz_S3, jz_S);
 163
 164             /* rsq = dx*dx+dy*dy+dz*dz */
 165             rsq_S0           = gmx_simd_calc_rsq_r(dx_S0, dy_S0, dz_S0);
 166             rsq_S1           = gmx_simd_calc_rsq_r(dx_S1, dy_S1, dz_S1);
 167             rsq_S2           = gmx_simd_calc_rsq_r(dx_S2, dy_S2, dz_S2);
 168             rsq_S3           = gmx_simd_calc_rsq_r(dx_S3, dy_S3, dz_S3);
 169
 170             wco_S0           = gmx_simd_cmplt_r(rsq_S0, rc2_S);
 171             wco_S1           = gmx_simd_cmplt_r(rsq_S1, rc2_S);
 172             wco_S2           = gmx_simd_cmplt_r(rsq_S2, rc2_S);
 173             wco_S3           = gmx_simd_cmplt_r(rsq_S3, rc2_S);
 174
 175             wco_any_S01      = gmx_simd_or_b(wco_S0, wco_S1);
 176             wco_any_S23      = gmx_simd_or_b(wco_S2, wco_S3);
 177             wco_any_S        = gmx_simd_or_b(wco_any_S01, wco_any_S23);
 178
 179             InRange          = gmx_simd_anytrue_b(wco_any_S);
 180
 181             *ndistc += 4*GMX_SIMD_REAL_WIDTH;
 182         }
 183         if (!InRange)
 184         {
 185             cjf++;
 186         }
 187     }
 188     if (!InRange)
 189     {
 190         return;
 191     }
 192
 193     InRange = FALSE;
 194     while (!InRange && cjl > cjf)
 195     {
 196 #ifdef NBNXN_SEARCH_BB_SIMD4
 197         d2 = subc_bb_dist2_simd4(0, bb_ci, cjl, gridj->bbj);
 198 #else
 199         d2 = subc_bb_dist2(0, bb_ci, cjl, gridj->bbj);
 200 #endif
 201         *ndistc += 2;
 202
 203         /* Check if the distance is within the distance where
 204          * we use only the bounding box distance rbb,
 205          * or within the cut-off and there is at least one atom pair
 206          * within the cut-off.
 207          */
 208         if (d2 < rbb2)
 209         {
 210             InRange = TRUE;
 211         }
 212         else if (d2 < rl2)
 213         {
 214             xind_l  = X_IND_CJ_SIMD_4XN(CI_TO_CJ_SIMD_4XN(gridj->cell0) + cjl);
 215
 216             jx_S  = gmx_simd_load_r(x_j+xind_l+0*STRIDE_S);
 217             jy_S  = gmx_simd_load_r(x_j+xind_l+1*STRIDE_S);
 218             jz_S  = gmx_simd_load_r(x_j+xind_l+2*STRIDE_S);
 219
 220             /* Calculate distance */
 221             dx_S0            = gmx_simd_sub_r(work->ix_S0, jx_S);
 222             dy_S0            = gmx_simd_sub_r(work->iy_S0, jy_S);
 223             dz_S0            = gmx_simd_sub_r(work->iz_S0, jz_S);
 224             dx_S1            = gmx_simd_sub_r(work->ix_S1, jx_S);
 225             dy_S1            = gmx_simd_sub_r(work->iy_S1, jy_S);
 226             dz_S1            = gmx_simd_sub_r(work->iz_S1, jz_S);
 227             dx_S2            = gmx_simd_sub_r(work->ix_S2, jx_S);
 228             dy_S2            = gmx_simd_sub_r(work->iy_S2, jy_S);
 229             dz_S2            = gmx_simd_sub_r(work->iz_S2, jz_S);
 230             dx_S3            = gmx_simd_sub_r(work->ix_S3, jx_S);
 231             dy_S3            = gmx_simd_sub_r(work->iy_S3, jy_S);
 232             dz_S3            = gmx_simd_sub_r(work->iz_S3, jz_S);
 233
 234             /* rsq = dx*dx+dy*dy+dz*dz */
 235             rsq_S0           = gmx_simd_calc_rsq_r(dx_S0, dy_S0, dz_S0);
 236             rsq_S1           = gmx_simd_calc_rsq_r(dx_S1, dy_S1, dz_S1);
 237             rsq_S2           = gmx_simd_calc_rsq_r(dx_S2, dy_S2, dz_S2);
 238             rsq_S3           = gmx_simd_calc_rsq_r(dx_S3, dy_S3, dz_S3);
 239
 240             wco_S0           = gmx_simd_cmplt_r(rsq_S0, rc2_S);
 241             wco_S1           = gmx_simd_cmplt_r(rsq_S1, rc2_S);
 242             wco_S2           = gmx_simd_cmplt_r(rsq_S2, rc2_S);
 243             wco_S3           = gmx_simd_cmplt_r(rsq_S3, rc2_S);
 244
 245             wco_any_S01      = gmx_simd_or_b(wco_S0, wco_S1);
 246             wco_any_S23      = gmx_simd_or_b(wco_S2, wco_S3);
 247             wco_any_S        = gmx_simd_or_b(wco_any_S01, wco_any_S23);
 248
 249             InRange          = gmx_simd_anytrue_b(wco_any_S);
 250
 251             *ndistc += 4*GMX_SIMD_REAL_WIDTH;
 252         }
 253         if (!InRange)
 254         {
 255             cjl--;
 256         }
 257     }
 258
 259     if (cjf <= cjl)
 260     {
 261         for (cj = cjf; cj <= cjl; cj++)
 262         {
 263             /* Store cj and the interaction mask */
 264             nbl->cj[nbl->ncj].cj   = CI_TO_CJ_SIMD_4XN(gridj->cell0) + cj;
 265             nbl->cj[nbl->ncj].excl = get_imask_simd_4xn(remove_sub_diag, ci, cj);
 266 #ifdef GMX_SIMD_IBM_QPX
 267             nbl->cj[nbl->ncj].interaction_mask_indices[0] = (nbl->cj[nbl->ncj].excl & 0x000F) >> (0 * 4);
 268             nbl->cj[nbl->ncj].interaction_mask_indices[1] = (nbl->cj[nbl->ncj].excl & 0x00F0) >> (1 * 4);
 269             nbl->cj[nbl->ncj].interaction_mask_indices[2] = (nbl->cj[nbl->ncj].excl & 0x0F00) >> (2 * 4);
 270             nbl->cj[nbl->ncj].interaction_mask_indices[3] = (nbl->cj[nbl->ncj].excl & 0xF000) >> (3 * 4);
 271 #endif
 272             nbl->ncj++;
 273         }
 274         /* Increase the closing index in i super-cell list */
 275         nbl->ci[nbl->nci].cj_ind_end = nbl->ncj;
 276     }
 277 }
 278
 279 #undef STRIDE_S