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  * check out http://www.gromacs.org for more information.
   7  * Copyright (c) 2012, by the GROMACS development team, led by
   8  * David van der Spoel, Berk Hess, Erik Lindahl, and including many
   9  * others, as listed in the AUTHORS file in the top-level source
  10  * directory and at http://www.gromacs.org.
  11  *
  12  * GROMACS is free software; you can redistribute it and/or
  13  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public License
  14  * as published by the Free Software Foundation; either version 2.1
  15  * of the License, or (at your option) any later version.
  16  *
  17  * GROMACS is distributed in the hope that it will be useful,
  18  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  19  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  20  * Lesser General Public License for more details.
  21  *
  22  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  23  * License along with GROMACS; if not, see
  24  * http://www.gnu.org/licenses, or write to the Free Software Foundation,
  25  * Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA  02110-1301  USA.
  26  *
  27  * If you want to redistribute modifications to GROMACS, please
  28  * consider that scientific software is very special. Version
  29  * control is crucial - bugs must be traceable. We will be happy to
  30  * consider code for inclusion in the official distribution, but
  31  * derived work must not be called official GROMACS. Details are found
  32  * in the README & COPYING files - if they are missing, get the
  33  * official version at http://www.gromacs.org.
  34  *
  35  * To help us fund GROMACS development, we humbly ask that you cite
  36  * the research papers on the package. Check out http://www.gromacs.org.
  37  */
  38
  39
  40 #if GMX_SIMD_WIDTH_HERE >= NBNXN_CPU_CLUSTER_I_SIZE
  41 #define STRIDE_S  (GMX_SIMD_WIDTH_HERE)
  42 #else
  43 #define STRIDE_S  NBNXN_CPU_CLUSTER_I_SIZE
  44 #endif
  45
  46 /* Copies PBC shifted i-cell packed atom coordinates to working array */
  47 static gmx_inline void
  48 icell_set_x_simd_4xn(int ci,
  49                      real shx, real shy, real shz,
  50                      int gmx_unused na_c,
  51                      int gmx_unused stride, const real *x,
  52                      nbnxn_list_work_t *work)
  53 {
  54     int                    ia;
  55     nbnxn_x_ci_simd_4xn_t *x_ci;
  56
  57     x_ci = work->x_ci_simd_4xn;
  58
  59     ia = X_IND_CI_SIMD_4XN(ci);
  60
  61     x_ci->ix_SSE0 = gmx_set1_pr(x[ia + 0*STRIDE_S    ] + shx);
  62     x_ci->iy_SSE0 = gmx_set1_pr(x[ia + 1*STRIDE_S    ] + shy);
  63     x_ci->iz_SSE0 = gmx_set1_pr(x[ia + 2*STRIDE_S    ] + shz);
  64     x_ci->ix_SSE1 = gmx_set1_pr(x[ia + 0*STRIDE_S + 1] + shx);
  65     x_ci->iy_SSE1 = gmx_set1_pr(x[ia + 1*STRIDE_S + 1] + shy);
  66     x_ci->iz_SSE1 = gmx_set1_pr(x[ia + 2*STRIDE_S + 1] + shz);
  67     x_ci->ix_SSE2 = gmx_set1_pr(x[ia + 0*STRIDE_S + 2] + shx);
  68     x_ci->iy_SSE2 = gmx_set1_pr(x[ia + 1*STRIDE_S + 2] + shy);
  69     x_ci->iz_SSE2 = gmx_set1_pr(x[ia + 2*STRIDE_S + 2] + shz);
  70     x_ci->ix_SSE3 = gmx_set1_pr(x[ia + 0*STRIDE_S + 3] + shx);
  71     x_ci->iy_SSE3 = gmx_set1_pr(x[ia + 1*STRIDE_S + 3] + shy);
  72     x_ci->iz_SSE3 = gmx_set1_pr(x[ia + 2*STRIDE_S + 3] + shz);
  73 }
  74
  75 #ifndef GMX_SIMD_HAVE_ANYTRUE
  76 /* Fallback function in case gmx_anytrue_pr is not present */
  77 static gmx_inline gmx_bool
  78 gmx_anytrue_4xn_pb(gmx_mm_pb bool_S)
  79 {
  80     real     bools_array[2*GMX_SIMD_WIDTH_HERE], *bools;
  81     gmx_bool any;
  82     int      s;
  83
  84     bools = gmx_simd_align_real(bools_array);
  85
  86     gmx_store_pb(bools, bool_S);
  87
  88     any = FALSE;
  89     for (s = 0; s < GMX_SIMD_WIDTH_HERE; s++)
  90     {
  91         if (GMX_SIMD_IS_TRUE(bools[s]))
  92         {
  93             any = TRUE;
  94         }
  95     }
  96
  97     return any;
  98 }
  99 #endif
 100
 101 /* SIMD code for making a pair list of cell ci vs cell cjf-cjl
 102  * for coordinates in packed format.
 103  * Checks bouding box distances and possibly atom pair distances.
 104  * This is an accelerated version of make_cluster_list_simple.
 105  */
 106 static gmx_inline void
 107 make_cluster_list_simd_4xn(const nbnxn_grid_t *gridj,
 108                            nbnxn_pairlist_t *nbl,
 109                            int ci, int cjf, int cjl,
 110                            gmx_bool remove_sub_diag,
 111                            const real *x_j,
 112                            real rl2, float rbb2,
 113                            int *ndistc)
 114 {
 115     const nbnxn_x_ci_simd_4xn_t *work;
 116     const nbnxn_bb_t            *bb_ci;
 117
 118     gmx_mm_pr                    jx_SSE, jy_SSE, jz_SSE;
 119
 120     gmx_mm_pr                    dx_SSE0, dy_SSE0, dz_SSE0;
 121     gmx_mm_pr                    dx_SSE1, dy_SSE1, dz_SSE1;
 122     gmx_mm_pr                    dx_SSE2, dy_SSE2, dz_SSE2;
 123     gmx_mm_pr                    dx_SSE3, dy_SSE3, dz_SSE3;
 124
 125     gmx_mm_pr                    rsq_SSE0;
 126     gmx_mm_pr                    rsq_SSE1;
 127     gmx_mm_pr                    rsq_SSE2;
 128     gmx_mm_pr                    rsq_SSE3;
 129
 130     gmx_mm_pb                    wco_SSE0;
 131     gmx_mm_pb                    wco_SSE1;
 132     gmx_mm_pb                    wco_SSE2;
 133     gmx_mm_pb                    wco_SSE3;
 134     gmx_mm_pb                    wco_any_SSE01, wco_any_SSE23, wco_any_SSE;
 135
 136     gmx_mm_pr                    rc2_SSE;
 137
 138     gmx_bool                     InRange;
 139     float                        d2;
 140     int                          xind_f, xind_l, cj;
 141
 142     cjf = CI_TO_CJ_SIMD_4XN(cjf);
 143     cjl = CI_TO_CJ_SIMD_4XN(cjl+1) - 1;
 144
 145     work = nbl->work->x_ci_simd_4xn;
 146
 147     bb_ci = nbl->work->bb_ci;
 148
 149     rc2_SSE   = gmx_set1_pr(rl2);
 150
 151     InRange = FALSE;
 152     while (!InRange && cjf <= cjl)
 153     {
 154 #ifdef NBNXN_SEARCH_BB_SSE
 155         d2 = subc_bb_dist2_sse(0, bb_ci, cjf, gridj->bbj);
 156 #else
 157         d2 = subc_bb_dist2(0, bb_ci, cjf, gridj->bbj);
 158 #endif
 159         *ndistc += 2;
 160
 161         /* Check if the distance is within the distance where
 162          * we use only the bounding box distance rbb,
 163          * or within the cut-off and there is at least one atom pair
 164          * within the cut-off.
 165          */
 166         if (d2 < rbb2)
 167         {
 168             InRange = TRUE;
 169         }
 170         else if (d2 < rl2)
 171         {
 172             xind_f  = X_IND_CJ_SIMD_4XN(CI_TO_CJ_SIMD_4XN(gridj->cell0) + cjf);
 173
 174             jx_SSE  = gmx_load_pr(x_j+xind_f+0*STRIDE_S);
 175             jy_SSE  = gmx_load_pr(x_j+xind_f+1*STRIDE_S);
 176             jz_SSE  = gmx_load_pr(x_j+xind_f+2*STRIDE_S);
 177
 178
 179             /* Calculate distance */
 180             dx_SSE0            = gmx_sub_pr(work->ix_SSE0, jx_SSE);
 181             dy_SSE0            = gmx_sub_pr(work->iy_SSE0, jy_SSE);
 182             dz_SSE0            = gmx_sub_pr(work->iz_SSE0, jz_SSE);
 183             dx_SSE1            = gmx_sub_pr(work->ix_SSE1, jx_SSE);
 184             dy_SSE1            = gmx_sub_pr(work->iy_SSE1, jy_SSE);
 185             dz_SSE1            = gmx_sub_pr(work->iz_SSE1, jz_SSE);
 186             dx_SSE2            = gmx_sub_pr(work->ix_SSE2, jx_SSE);
 187             dy_SSE2            = gmx_sub_pr(work->iy_SSE2, jy_SSE);
 188             dz_SSE2            = gmx_sub_pr(work->iz_SSE2, jz_SSE);
 189             dx_SSE3            = gmx_sub_pr(work->ix_SSE3, jx_SSE);
 190             dy_SSE3            = gmx_sub_pr(work->iy_SSE3, jy_SSE);
 191             dz_SSE3            = gmx_sub_pr(work->iz_SSE3, jz_SSE);
 192
 193             /* rsq = dx*dx+dy*dy+dz*dz */
 194             rsq_SSE0           = gmx_calc_rsq_pr(dx_SSE0, dy_SSE0, dz_SSE0);
 195             rsq_SSE1           = gmx_calc_rsq_pr(dx_SSE1, dy_SSE1, dz_SSE1);
 196             rsq_SSE2           = gmx_calc_rsq_pr(dx_SSE2, dy_SSE2, dz_SSE2);
 197             rsq_SSE3           = gmx_calc_rsq_pr(dx_SSE3, dy_SSE3, dz_SSE3);
 198
 199             wco_SSE0           = gmx_cmplt_pr(rsq_SSE0, rc2_SSE);
 200             wco_SSE1           = gmx_cmplt_pr(rsq_SSE1, rc2_SSE);
 201             wco_SSE2           = gmx_cmplt_pr(rsq_SSE2, rc2_SSE);
 202             wco_SSE3           = gmx_cmplt_pr(rsq_SSE3, rc2_SSE);
 203
 204             wco_any_SSE01      = gmx_or_pb(wco_SSE0, wco_SSE1);
 205             wco_any_SSE23      = gmx_or_pb(wco_SSE2, wco_SSE3);
 206             wco_any_SSE        = gmx_or_pb(wco_any_SSE01, wco_any_SSE23);
 207
 208 #ifdef GMX_SIMD_HAVE_ANYTRUE
 209             InRange            = gmx_anytrue_pb(wco_any_SSE);
 210 #else
 211             InRange            = gmx_anytrue_4xn_pb(wco_any_SSE);
 212 #endif
 213
 214             *ndistc += 4*GMX_SIMD_WIDTH_HERE;
 215         }
 216         if (!InRange)
 217         {
 218             cjf++;
 219         }
 220     }
 221     if (!InRange)
 222     {
 223         return;
 224     }
 225
 226     InRange = FALSE;
 227     while (!InRange && cjl > cjf)
 228     {
 229 #ifdef NBNXN_SEARCH_BB_SSE
 230         d2 = subc_bb_dist2_sse(0, bb_ci, cjl, gridj->bbj);
 231 #else
 232         d2 = subc_bb_dist2(0, bb_ci, cjl, gridj->bbj);
 233 #endif
 234         *ndistc += 2;
 235
 236         /* Check if the distance is within the distance where
 237          * we use only the bounding box distance rbb,
 238          * or within the cut-off and there is at least one atom pair
 239          * within the cut-off.
 240          */
 241         if (d2 < rbb2)
 242         {
 243             InRange = TRUE;
 244         }
 245         else if (d2 < rl2)
 246         {
 247             xind_l  = X_IND_CJ_SIMD_4XN(CI_TO_CJ_SIMD_4XN(gridj->cell0) + cjl);
 248
 249             jx_SSE  = gmx_load_pr(x_j+xind_l+0*STRIDE_S);
 250             jy_SSE  = gmx_load_pr(x_j+xind_l+1*STRIDE_S);
 251             jz_SSE  = gmx_load_pr(x_j+xind_l+2*STRIDE_S);
 252
 253             /* Calculate distance */
 254             dx_SSE0            = gmx_sub_pr(work->ix_SSE0, jx_SSE);
 255             dy_SSE0            = gmx_sub_pr(work->iy_SSE0, jy_SSE);
 256             dz_SSE0            = gmx_sub_pr(work->iz_SSE0, jz_SSE);
 257             dx_SSE1            = gmx_sub_pr(work->ix_SSE1, jx_SSE);
 258             dy_SSE1            = gmx_sub_pr(work->iy_SSE1, jy_SSE);
 259             dz_SSE1            = gmx_sub_pr(work->iz_SSE1, jz_SSE);
 260             dx_SSE2            = gmx_sub_pr(work->ix_SSE2, jx_SSE);
 261             dy_SSE2            = gmx_sub_pr(work->iy_SSE2, jy_SSE);
 262             dz_SSE2            = gmx_sub_pr(work->iz_SSE2, jz_SSE);
 263             dx_SSE3            = gmx_sub_pr(work->ix_SSE3, jx_SSE);
 264             dy_SSE3            = gmx_sub_pr(work->iy_SSE3, jy_SSE);
 265             dz_SSE3            = gmx_sub_pr(work->iz_SSE3, jz_SSE);
 266
 267             /* rsq = dx*dx+dy*dy+dz*dz */
 268             rsq_SSE0           = gmx_calc_rsq_pr(dx_SSE0, dy_SSE0, dz_SSE0);
 269             rsq_SSE1           = gmx_calc_rsq_pr(dx_SSE1, dy_SSE1, dz_SSE1);
 270             rsq_SSE2           = gmx_calc_rsq_pr(dx_SSE2, dy_SSE2, dz_SSE2);
 271             rsq_SSE3           = gmx_calc_rsq_pr(dx_SSE3, dy_SSE3, dz_SSE3);
 272
 273             wco_SSE0           = gmx_cmplt_pr(rsq_SSE0, rc2_SSE);
 274             wco_SSE1           = gmx_cmplt_pr(rsq_SSE1, rc2_SSE);
 275             wco_SSE2           = gmx_cmplt_pr(rsq_SSE2, rc2_SSE);
 276             wco_SSE3           = gmx_cmplt_pr(rsq_SSE3, rc2_SSE);
 277
 278             wco_any_SSE01      = gmx_or_pb(wco_SSE0, wco_SSE1);
 279             wco_any_SSE23      = gmx_or_pb(wco_SSE2, wco_SSE3);
 280             wco_any_SSE        = gmx_or_pb(wco_any_SSE01, wco_any_SSE23);
 281
 282 #ifdef GMX_SIMD_HAVE_ANYTRUE
 283             InRange            = gmx_anytrue_pb(wco_any_SSE);
 284 #else
 285             InRange            = gmx_anytrue_4xn_pb(wco_any_SSE);
 286 #endif
 287
 288             *ndistc += 4*GMX_SIMD_WIDTH_HERE;
 289         }
 290         if (!InRange)
 291         {
 292             cjl--;
 293         }
 294     }
 295
 296     if (cjf <= cjl)
 297     {
 298         for (cj = cjf; cj <= cjl; cj++)
 299         {
 300             /* Store cj and the interaction mask */
 301             nbl->cj[nbl->ncj].cj   = CI_TO_CJ_SIMD_4XN(gridj->cell0) + cj;
 302             nbl->cj[nbl->ncj].excl = get_imask_simd_4xn(remove_sub_diag, ci, cj);
 303             nbl->ncj++;
 304         }
 305         /* Increase the closing index in i super-cell list */
 306         nbl->ci[nbl->nci].cj_ind_end = nbl->ncj;
 307     }
 308 }
 309
 310 #undef STRIDE_S
 311