src/gromacs/mdlib/nsgrid.c

   1 /* -*- mode: c; tab-width: 4; indent-tabs-mode: nil; c-basic-offset: 4; c-file-style: "stroustrup"; -*-
   2  *
   3  *
   4  *                This source code is part of
   5  *
   6  *                 G   R   O   M   A   C   S
   7  *
   8  *          GROningen MAchine for Chemical Simulations
   9  *
  10  *                        VERSION 3.2.0
  11  * Written by David van der Spoel, Erik Lindahl, Berk Hess, and others.
  12  * Copyright (c) 1991-2000, University of Groningen, The Netherlands.
  13  * Copyright (c) 2001-2004, The GROMACS development team,
  14  * check out http://www.gromacs.org for more information.
  15
  16  * This program is free software; you can redistribute it and/or
  17  * modify it under the terms of the GNU General Public License
  18  * as published by the Free Software Foundation; either version 2
  19  * of the License, or (at your option) any later version.
  20  *
  21  * If you want to redistribute modifications, please consider that
  22  * scientific software is very special. Version control is crucial -
  23  * bugs must be traceable. We will be happy to consider code for
  24  * inclusion in the official distribution, but derived work must not
  25  * be called official GROMACS. Details are found in the README & COPYING
  26  * files - if they are missing, get the official version at www.gromacs.org.
  27  *
  28  * To help us fund GROMACS development, we humbly ask that you cite
  29  * the papers on the package - you can find them in the top README file.
  30  *
  31  * For more info, check our website at http://www.gromacs.org
  32  *
  33  * And Hey:
  34  * GROwing Monsters And Cloning Shrimps
  35  */
  36 /* This file is completely threadsafe - keep it that way! */
  37 #ifdef HAVE_CONFIG_H
  38 #include <config.h>
  39 #endif
  40
  41 #include <stdlib.h>
  42
  43 #include "sysstuff.h"
  44 #include "typedefs.h"
  45 #include "macros.h"
  46 #include "smalloc.h"
  47 #include "nsgrid.h"
  48 #include "gmx_fatal.h"
  49 #include "vec.h"
  50 #include "network.h"
  51 #include "domdec.h"
  52 #include "partdec.h"
  53 #include "pbc.h"
  54 #include <stdio.h>
  55 #include "futil.h"
  56 #include "pdbio.h"
  57
  58 /***********************************
  59  *         Grid Routines
  60  ***********************************/
  61
  62 const char *range_warn =
  63     "Explanation: During neighborsearching, we assign each particle to a grid\n"
  64     "based on its coordinates. If your system contains collisions or parameter\n"
  65     "errors that give particles very high velocities you might end up with some\n"
  66     "coordinates being +-Infinity or NaN (not-a-number). Obviously, we cannot\n"
  67     "put these on a grid, so this is usually where we detect those errors.\n"
  68     "Make sure your system is properly energy-minimized and that the potential\n"
  69     "energy seems reasonable before trying again.";
  70
  71 static void calc_x_av_stddev(int n,rvec *x,rvec av,rvec stddev)
  72 {
  73     dvec s1,s2;
  74     int i,d;
  75
  76     clear_dvec(s1);
  77     clear_dvec(s2);
  78
  79     for(i=0; i<n; i++)
  80     {
  81         for(d=0; d<DIM; d++)
  82         {
  83             s1[d] += x[i][d];
  84             s2[d] += x[i][d]*x[i][d];
  85         }
  86     }
  87
  88     dsvmul(1.0/n,s1,s1);
  89     dsvmul(1.0/n,s2,s2);
  90
  91     for(d=0; d<DIM; d++)
  92     {
  93         av[d]     = s1[d];
  94         stddev[d] = sqrt(s2[d] - s1[d]*s1[d]);
  95     }
  96 }
  97
  98 void get_nsgrid_boundaries_vac(real av,real stddev,
  99                                real *bound0,real *bound1,
 100                                real *bdens0,real *bdens1)
 101 {
 102     /* Set the grid to 2 times the standard deviation of
 103      * the charge group centers in both directions.
 104      * For a uniform bounded distribution the width is sqrt(3)*stddev,
 105      * so all charge groups fall within the width.
 106      * For a sphere stddev is r/sqrt(5): 99.2% falls within the width.
 107      * For a Gaussian distribution 98% fall within the width.
 108      */
 109     *bound0 = av - NSGRID_STDDEV_FAC*stddev;
 110     *bound1 = av + NSGRID_STDDEV_FAC*stddev;
 111
 112     *bdens0 = av - GRID_STDDEV_FAC*stddev;
 113     *bdens1 = av + GRID_STDDEV_FAC*stddev;
 114 }
 115
 116 static void dd_box_bounds_to_ns_bounds(real box0,real box_size,
 117                                        real *gr0,real *gr1)
 118 {
 119     real av,stddev;
 120
 121     /* Redetermine av and stddev from the DD box boundaries */
 122     av     = box0 + 0.5*box_size;
 123     stddev = 0.5*box_size/GRID_STDDEV_FAC;
 124
 125     *gr0 = av - NSGRID_STDDEV_FAC*stddev;
 126     *gr1 = av + NSGRID_STDDEV_FAC*stddev;
 127 }
 128
 129 void get_nsgrid_boundaries(t_grid *grid,
 130                            gmx_domdec_t *dd,
 131                            matrix box,gmx_ddbox_t *ddbox,rvec *gr0,rvec *gr1,
 132                            int ncg,rvec *cgcm,
 133                            rvec grid_x0,rvec grid_x1,
 134                            real *grid_density)
 135 {
 136     rvec av,stddev;
 137     real vol,bdens0,bdens1;
 138     int d;
 139
 140     if (grid->nboundeddim < DIM)
 141     {
 142         calc_x_av_stddev(ncg,cgcm,av,stddev);
 143     }
 144
 145     vol = 1;
 146     for(d=0; d<DIM; d++)
 147     {
 148         if (d < grid->nboundeddim)
 149         {
 150             grid_x0[d] = (gr0 != NULL ? (*gr0)[d] : 0);
 151             grid_x1[d] = (gr1 != NULL ? (*gr1)[d] : box[d][d]);
 152             vol *= (grid_x1[d] - grid_x0[d]);
 153         }
 154         else
 155         {
 156             if (ddbox == NULL)
 157             {
 158                 get_nsgrid_boundaries_vac(av[d],stddev[d],
 159                                           &grid_x0[d],&grid_x1[d],
 160                                           &bdens0,&bdens1);
 161             }
 162             else
 163             {
 164                 /* Temporary fix which uses global ddbox boundaries
 165                  * for unbounded dimensions.
 166                  * Should be replaced by local boundaries, which makes
 167                  * the ns grid smaller and does not require global comm.
 168                  */
 169                 dd_box_bounds_to_ns_bounds(ddbox->box0[d],ddbox->box_size[d],
 170                                            &grid_x0[d],&grid_x1[d]);
 171                 bdens0 = grid_x0[d];
 172                 bdens1 = grid_x1[d];
 173             }
 174             /* Check for a DD cell not at a lower edge */
 175             if (dd != NULL && gr0 != NULL && dd->ci[d] > 0)
 176             {
 177                 grid_x0[d] = (*gr0)[d];
 178                 bdens0     = (*gr0)[d];
 179             }
 180             /* Check for a DD cell not at a higher edge */
 181             if (dd != NULL && gr1 != NULL && dd->ci[d] < dd->nc[d]-1)
 182             {
 183                 grid_x1[d] = (*gr1)[d];
 184                 bdens1     = (*gr1)[d];
 185             }
 186             vol *= (bdens1 - bdens0);
 187         }
 188
 189         if (debug)
 190         {
 191             fprintf(debug,"Set grid boundaries dim %d: %f %f\n",
 192                     d,grid_x0[d],grid_x1[d]);
 193         }
 194     }
 195
 196     *grid_density = ncg/vol;
 197 }
 198
 199 static void set_grid_sizes(matrix box,rvec izones_x0,rvec izones_x1,real rlist,
 200                            const gmx_domdec_t *dd,const gmx_ddbox_t *ddbox,
 201                            t_grid *grid,
 202                            real grid_density)
 203 {
 204     int  i,j;
 205     gmx_bool bDD,bDDRect;
 206     rvec av,stddev;
 207     rvec izones_size;
 208     real inv_r_ideal,size,add_tric,radd;
 209
 210     for(i=0; (i<DIM); i++)
 211     {
 212         if (debug)
 213         {
 214             fprintf(debug,
 215                     "set_grid_sizes, i-zone bounds for dim %d: %6.3f %6.3f\n",
 216                     i,izones_x0[i],izones_x1[i]);
 217         }
 218         izones_size[i] = izones_x1[i] - izones_x0[i];
 219     }
 220
 221     /* Use the ideal number of cg's per cell to set the ideal cell size */
 222     inv_r_ideal = pow(grid_density/grid->ncg_ideal,1.0/3.0);
 223     if (rlist > 0 && inv_r_ideal*rlist < 1)
 224     {
 225         inv_r_ideal = 1/rlist;
 226     }
 227     if (debug)
 228     {
 229         fprintf(debug,"CG density %f ideal ns cell size %f\n",
 230                 grid_density,1/inv_r_ideal);
 231     }
 232
 233     clear_rvec(grid->cell_offset);
 234     for(i=0; (i<DIM); i++)
 235     {
 236         /* Initial settings, for DD might change below */
 237         grid->cell_offset[i] = izones_x0[i];
 238         size = izones_size[i];
 239
 240         bDD = dd && (dd->nc[i] > 1);
 241         if (!bDD)
 242         {
 243             bDDRect = FALSE;
 244         }
 245         else
 246         {
 247             /* With DD grid cell jumps only the first decomposition
 248              * direction has uniform DD cell boundaries.
 249              */
 250             bDDRect = !(ddbox->tric_dir[i] ||
 251                         (dd->bGridJump && i != dd->dim[0]));
 252
 253             radd = rlist;
 254             if (i >= ddbox->npbcdim &&
 255                 (rlist == 0 ||
 256                  izones_x1[i] + radd > ddbox->box0[i] + ddbox->box_size[i]))
 257             {
 258                 radd = ddbox->box0[i] + ddbox->box_size[i] - izones_x1[i];
 259                 if (radd < 0)
 260                 {
 261                     radd = 0;
 262                 }
 263             }
 264
 265             /* With DD we only need a grid of one DD cell size + rlist */
 266             if (bDDRect)
 267             {
 268                 size += radd;
 269             }
 270             else
 271             {
 272                 size += radd/ddbox->skew_fac[i];
 273             }
 274
 275             /* Check if the cell boundary in this direction is
 276              * perpendicular to the Cartesian axis.
 277              */
 278             for(j=i+1; j<grid->npbcdim; j++)
 279             {
 280                 if (box[j][i] != 0)
 281                 {
 282                     /* Correct the offset for the home cell location */
 283                     grid->cell_offset[i] += izones_x0[j]*box[j][i]/box[j][j];
 284
 285                     /* Correct the offset and size for the off-diagonal
 286                      * displacement of opposing DD cell corners.
 287                      */
 288                     /* Without rouding we would need to add:
 289                      * box[j][i]*rlist/(dd->skew_fac[i]*box[j][j])
 290                      */
 291                     /* Determine the shift for the corners of the triclinic box */
 292                     add_tric = izones_size[j]*box[j][i]/box[j][j];
 293                     if (dd && dd->ndim == 1 && j == ZZ)
 294                     {
 295                         /* With 1D domain decomposition the cg's are not in
 296                          * the triclinic box, but trilinic x-y and rectangular y-z.
 297                          * Therefore we need to add the shift from the trilinic
 298                          * corner to the corner at y=0.
 299                          */
 300                         add_tric += -box[YY][XX]*box[ZZ][YY]/box[YY][YY];
 301                     }
 302                     if (box[j][i] < 0)
 303                     {
 304                         grid->cell_offset[i] += add_tric;
 305                         size -= add_tric;
 306                     }
 307                     else
 308                     {
 309                         size += add_tric;
 310                     }
 311                 }
 312             }
 313         }
 314         if (!bDDRect)
 315         {
 316             /* No DD or the box is triclinic is this direction:
 317              * we will use the normal grid ns that checks all cells
 318              * that are within cut-off distance of the i-particle.
 319              */
 320             grid->n[i] = (int)(size*inv_r_ideal + 0.5);
 321             if (grid->n[i] < 2)
 322             {
 323                 grid->n[i] = 2;
 324             }
 325             grid->cell_size[i] = size/grid->n[i];
 326             grid->ncpddc[i] = 0;
 327         }
 328         else
 329         {
 330             /* We use grid->ncpddc[i] such that all particles
 331              * in one ns cell belong to a single DD cell only.
 332              * We can then beforehand exclude certain ns grid cells
 333              * for non-home i-particles.
 334              */
 335             grid->ncpddc[i] = (int)(izones_size[i]*inv_r_ideal + 0.5);
 336             if (grid->ncpddc[i] < 2)
 337             {
 338                 grid->ncpddc[i] = 2;
 339             }
 340             grid->cell_size[i] = izones_size[i]/grid->ncpddc[i];
 341             grid->n[i] = grid->ncpddc[i] + (int)(radd/grid->cell_size[i]) + 1;
 342         }
 343         if (debug)
 344         {
 345             fprintf(debug,"grid dim %d size %d x %f: %f - %f\n",
 346                     i,grid->n[i],grid->cell_size[i],
 347                     grid->cell_offset[i],
 348                     grid->cell_offset[i]+grid->n[i]*grid->cell_size[i]);
 349         }
 350     }
 351
 352     if (debug)
 353     {
 354         fprintf(debug,"CG ncg ideal %d, actual density %.1f\n",
 355                 grid->ncg_ideal,grid_density*grid->cell_size[XX]*grid->cell_size[YY]*grid->cell_size[ZZ]);
 356     }
 357 }
 358
 359 t_grid *init_grid(FILE *fplog,t_forcerec *fr)
 360 {
 361     int  d,m;
 362     char *ptr;
 363     t_grid *grid;
 364
 365     snew(grid,1);
 366
 367     grid->npbcdim = ePBC2npbcdim(fr->ePBC);
 368
 369     if (fr->ePBC == epbcXY && fr->nwall == 2)
 370     {
 371         grid->nboundeddim = 3;
 372     }
 373     else
 374     {
 375         grid->nboundeddim = grid->npbcdim;
 376     }
 377
 378     if (debug)
 379     {
 380         fprintf(debug,"The coordinates are bounded in %d dimensions\n",
 381                 grid->nboundeddim);
 382     }
 383
 384     /* The ideal number of cg's per ns grid cell seems to be 10 */
 385     grid->ncg_ideal = 10;
 386     ptr = getenv("GMX_NSCELL_NCG");
 387     if (ptr)
 388     {
 389         sscanf(ptr,"%d",&grid->ncg_ideal);
 390         if (fplog)
 391         {
 392             fprintf(fplog,"Set ncg_ideal to %d\n",grid->ncg_ideal);
 393         }
 394         if (grid->ncg_ideal <= 0)
 395         {
 396             gmx_fatal(FARGS,"The number of cg's per cell should be > 0");
 397         }
 398     }
 399     if (debug)
 400     {
 401         fprintf(debug,"Set ncg_ideal to %d\n",grid->ncg_ideal);
 402     }
 403
 404     return grid;
 405 }
 406
 407 void done_grid(t_grid *grid)
 408 {
 409   grid->nr      = 0;
 410   clear_ivec(grid->n);
 411   grid->ncells  = 0;
 412   sfree(grid->cell_index);
 413   sfree(grid->a);
 414   sfree(grid->index);
 415   sfree(grid->nra);
 416   grid->cells_nalloc = 0;
 417   sfree(grid->dcx2);
 418   sfree(grid->dcy2);
 419   sfree(grid->dcz2);
 420   grid->dc_nalloc = 0;
 421
 422   if (debug)
 423     fprintf(debug,"Successfully freed memory for grid pointers.");
 424 }
 425
 426 int xyz2ci_(int nry,int nrz,int x,int y,int z)
 427 /* Return the cell index */
 428 {
 429   return (nry*nrz*x+nrz*y+z);
 430 }
 431
 432 void ci2xyz(t_grid *grid, int i, int *x, int *y, int *z)
 433 /* Return x,y and z from the cell index */
 434 {
 435   int ci;
 436
 437   range_check_mesg(i,0,grid->nr,range_warn);
 438
 439   ci = grid->cell_index[i];
 440   *x  = ci / (grid->n[YY]*grid->n[ZZ]);
 441   ci -= (*x)*grid->n[YY]*grid->n[ZZ];
 442   *y  = ci / grid->n[ZZ];
 443   ci -= (*y)*grid->n[ZZ];
 444   *z  = ci;
 445 }
 446
 447 static int ci_not_used(ivec n)
 448 {
 449   /* Return an improbable value */
 450   return xyz2ci(n[YY],n[ZZ],3*n[XX],3*n[YY],3*n[ZZ]);
 451 }
 452
 453 static void set_grid_ncg(t_grid *grid,int ncg)
 454 {
 455   int nr_old,i;
 456
 457   grid->nr = ncg;
 458   if (grid->nr+1 > grid->nr_alloc) {
 459     nr_old = grid->nr_alloc;
 460     grid->nr_alloc = over_alloc_dd(grid->nr) + 1;
 461     srenew(grid->cell_index,grid->nr_alloc);
 462     for(i=nr_old; i<grid->nr_alloc; i++)
 463       grid->cell_index[i] = 0;
 464     srenew(grid->a,grid->nr_alloc);
 465   }
 466 }
 467
 468 void grid_first(FILE *fplog,t_grid *grid,
 469                 gmx_domdec_t *dd,const gmx_ddbox_t *ddbox,
 470                 int ePBC,matrix box,rvec izones_x0,rvec izones_x1,
 471                 real rlistlong,real grid_density)
 472 {
 473   int    i,m;
 474   ivec   cx;
 475
 476   set_grid_sizes(box,izones_x0,izones_x1,rlistlong,dd,ddbox,grid,grid_density);
 477
 478   grid->ncells = grid->n[XX]*grid->n[YY]*grid->n[ZZ];
 479
 480   if (grid->ncells+1 > grid->cells_nalloc) {
 481     /* Allocate double the size so we have some headroom */
 482     grid->cells_nalloc = 2*grid->ncells;
 483     srenew(grid->nra,  grid->cells_nalloc+1);
 484     srenew(grid->index,grid->cells_nalloc+1);
 485
 486     if (fplog)
 487       fprintf(fplog,"Grid: %d x %d x %d cells\n",
 488               grid->n[XX],grid->n[YY],grid->n[ZZ]);
 489   }
 490
 491   m = max(grid->n[XX],max(grid->n[YY],grid->n[ZZ]));
 492   if (m > grid->dc_nalloc) {
 493     /* Allocate with double the initial size for box scaling */
 494     grid->dc_nalloc = 2*m;
 495     srenew(grid->dcx2,grid->dc_nalloc);
 496     srenew(grid->dcy2,grid->dc_nalloc);
 497     srenew(grid->dcz2,grid->dc_nalloc);
 498   }
 499
 500   grid->nr = 0;
 501   for(i=0; (i<grid->ncells); i++) {
 502     grid->nra[i] = 0;
 503   }
 504 }
 505
 506 static void calc_bor(int cg0,int cg1,int ncg,int CG0[2],int CG1[2])
 507 {
 508   if (cg1 > ncg) {
 509     CG0[0]=cg0;
 510     CG1[0]=ncg;
 511     CG0[1]=0;
 512     CG1[1]=cg1-ncg;
 513   }
 514   else {
 515     CG0[0]=cg0;
 516     CG1[0]=cg1;
 517     CG0[1]=0;
 518     CG1[1]=0;
 519   }
 520   if (debug) {
 521     int m;
 522
 523     fprintf(debug,"calc_bor: cg0=%d, cg1=%d, ncg=%d\n",cg0,cg1,ncg);
 524     for(m=0; (m<2); m++)
 525       fprintf(debug,"CG0[%d]=%d, CG1[%d]=%d\n",m,CG0[m],m,CG1[m]);
 526   }
 527
 528 }
 529
 530 void calc_elemnr(FILE *fplog,t_grid *grid,int cg0,int cg1,int ncg)
 531 {
 532   int    CG0[2],CG1[2];
 533   int    *cell_index=grid->cell_index;
 534   int    *nra=grid->nra;
 535   int    i,m,ncells;
 536   int    ci,not_used;
 537
 538   ncells=grid->ncells;
 539   if(ncells<=0)
 540     gmx_fatal(FARGS,"Number of grid cells is zero. Probably the system and box collapsed.\n");
 541
 542   not_used = ci_not_used(grid->n);
 543
 544   calc_bor(cg0,cg1,ncg,CG0,CG1);
 545   for(m=0; (m<2); m++)
 546     for(i=CG0[m]; (i<CG1[m]); i++) {
 547       ci = cell_index[i];
 548       if (ci != not_used) {
 549           range_check_mesg(ci,0,ncells,range_warn);
 550         nra[ci]++;
 551       }
 552     }
 553 }
 554
 555 void calc_ptrs(t_grid *grid)
 556 {
 557   int *index = grid->index;
 558   int *nra   = grid->nra;
 559   int ix,iy,iz,ci,nr;
 560   int nnra,ncells;
 561
 562   ncells=grid->ncells;
 563   if(ncells<=0)
 564     gmx_fatal(FARGS,"Number of grid cells is zero. Probably the system and box collapsed.\n");
 565
 566   ci=nr=0;
 567   for(ix=0; (ix < grid->n[XX]); ix++)
 568     for(iy=0; (iy < grid->n[YY]); iy++)
 569       for(iz=0; (iz < grid->n[ZZ]); iz++,ci++) {
 570           range_check_mesg(ci,0,ncells,range_warn);
 571         index[ci] = nr;
 572         nnra      = nra[ci];
 573         nr       += nnra;
 574         nra[ci]   = 0;
 575       }
 576 }
 577
 578 void grid_last(FILE *log,t_grid *grid,int cg0,int cg1,int ncg)
 579 {
 580   int    CG0[2],CG1[2];
 581   int    i,m;
 582   int    ci,not_used,ind,ncells;
 583   int    *cell_index = grid->cell_index;
 584   int    *nra        = grid->nra;
 585   int    *index      = grid->index;
 586   int    *a          = grid->a;
 587
 588   ncells=grid->ncells;
 589   if (ncells <= 0)
 590     gmx_fatal(FARGS,"Number of grid cells is zero. Probably the system and box collapsed.\n");
 591
 592   not_used = ci_not_used(grid->n);
 593
 594   calc_bor(cg0,cg1,ncg,CG0,CG1);
 595   for(m=0; (m<2); m++)
 596     for(i=CG0[m]; (i<CG1[m]); i++) {
 597       ci     = cell_index[i];
 598       if (ci != not_used) {
 599           range_check_mesg(ci,0,ncells,range_warn);
 600         ind    = index[ci]+nra[ci]++;
 601         range_check_mesg(ind,0,grid->nr,range_warn);
 602         a[ind] = i;
 603       }
 604     }
 605 }
 606
 607 void fill_grid(FILE *log,
 608                gmx_domdec_zones_t *dd_zones,
 609                t_grid *grid,int ncg_tot,
 610                int cg0,int cg1,rvec cg_cm[])
 611 {
 612     int    *cell_index;
 613     int    nrx,nry,nrz;
 614     rvec   n_box,offset;
 615     int    zone,ccg0,ccg1,cg,d,not_used;
 616     ivec   shift0,useall,b0,b1,ind;
 617     gmx_bool   bUse;
 618
 619     if (cg0 == -1)
 620     {
 621         /* We have already filled the grid up to grid->ncg,
 622          * continue from there.
 623          */
 624         cg0 = grid->nr;
 625     }
 626
 627     set_grid_ncg(grid,ncg_tot);
 628
 629     cell_index = grid->cell_index;
 630
 631     /* Initiate cell borders */
 632     nrx = grid->n[XX];
 633     nry = grid->n[YY];
 634     nrz = grid->n[ZZ];
 635     for(d=0; d<DIM; d++)
 636     {
 637         if (grid->cell_size[d] > 0)
 638         {
 639             n_box[d] = 1/grid->cell_size[d];
 640         }
 641         else
 642         {
 643             n_box[d] = 0;
 644         }
 645     }
 646     copy_rvec(grid->cell_offset,offset);
 647
 648     if (debug)
 649     {
 650         fprintf(debug,"Filling grid from %d to %d\n",cg0,cg1);
 651     }
 652
 653     debug_gmx();
 654     if (dd_zones == NULL)
 655     {
 656         for (cg=cg0; cg<cg1; cg++)
 657         {
 658             for(d=0; d<DIM; d++)
 659             {
 660                 ind[d] = (cg_cm[cg][d] - offset[d])*n_box[d];
 661                 /* With pbc we should be done here.
 662                  * Without pbc cg's outside the grid
 663                  * should be assigned to the closest grid cell.
 664                  */
 665                 if (ind[d] < 0)
 666                 {
 667                     ind[d] = 0;
 668                 }
 669                 else if (ind[d] >= grid->n[d])
 670                 {
 671                     ind[d] = grid->n[d] - 1;
 672                 }
 673             }
 674             cell_index[cg] = xyz2ci(nry,nrz,ind[XX],ind[YY],ind[ZZ]);
 675         }
 676     }
 677     else
 678     {
 679         for(zone=0; zone<dd_zones->n; zone++)
 680         {
 681             ccg0 = dd_zones->cg_range[zone];
 682             ccg1 = dd_zones->cg_range[zone+1];
 683             if (ccg1 <= cg0 || ccg0 >= cg1)
 684             {
 685                 continue;
 686             }
 687
 688             /* Determine the ns grid cell limits for this DD zone */
 689             for(d=0; d<DIM; d++)
 690             {
 691                 shift0[d] = dd_zones->shift[zone][d];
 692                 useall[d] = (shift0[d] == 0 || d >= grid->npbcdim);
 693                 /* Check if we need to do normal or optimized grid assignments.
 694                  * Normal is required for dims without DD or triclinic dims.
 695                  * DD edge cell on dims without pbc will be automatically
 696                  * be correct, since the shift=0 zones with have b0 and b1
 697                  * set to the grid boundaries and there are no shift=1 zones.
 698                  */
 699                 if (grid->ncpddc[d] == 0)
 700                 {
 701                     b0[d] = 0;
 702                     b1[d] = grid->n[d];
 703                 }
 704                 else
 705                 {
 706                     if (shift0[d] == 0)
 707                     {
 708                         b0[d] = 0;
 709                         b1[d] = grid->ncpddc[d];
 710                     }
 711                     else
 712                     {
 713                         /* shift = 1 */
 714                         b0[d] = grid->ncpddc[d];
 715                         b1[d] = grid->n[d];
 716                     }
 717                 }
 718             }
 719
 720             not_used = ci_not_used(grid->n);
 721
 722             /* Put all the charge groups of this DD zone on the grid */
 723             for(cg=ccg0; cg<ccg1; cg++)
 724             {
 725                 if (cell_index[cg] == -1)
 726                 {
 727                     /* This cg has moved to another node */
 728                     cell_index[cg] = 4*grid->ncells;
 729                     continue;
 730                 }
 731
 732                 bUse = TRUE;
 733                 for(d=0; d<DIM; d++)
 734                 {
 735                     ind[d] = (cg_cm[cg][d] - offset[d])*n_box[d];
 736                     /* Here we have to correct for rounding problems,
 737                      * as this cg_cm to cell index operation is not necessarily
 738                      * binary identical to the operation for the DD zone assignment
 739                      * and therefore a cg could end up in an unused grid cell.
 740                      * For dimensions without pbc we need to check
 741                      * for cells on the edge if charge groups are beyond
 742                      * the grid and if so, store them in the closest cell.
 743                      */
 744                     if (ind[d] < b0[d]) {
 745                         ind[d] = b0[d];
 746                     }
 747                     else if (ind[d] >= b1[d])
 748                     {
 749                         if (useall[d])
 750                         {
 751                             ind[d] = b1[d] - 1;
 752                         }
 753                         else
 754                         {
 755                             /* Charge groups in this DD zone further away than the cut-off
 756                              * in direction do not participate in non-bonded interactions.
 757                              */
 758                             bUse = FALSE;
 759                         }
 760                     }
 761                 }
 762                 if (cg > grid->nr_alloc)
 763                 {
 764                     fprintf(stderr,"WARNING: nra_alloc %d cg0 %d cg1 %d cg %d\n",
 765                             grid->nr_alloc,cg0,cg1,cg);
 766                 }
 767                 if (bUse)
 768                 {
 769                     cell_index[cg] = xyz2ci(nry,nrz,ind[XX],ind[YY],ind[ZZ]);
 770                 }
 771                 else
 772                 {
 773                     cell_index[cg] = not_used;
 774                 }
 775             }
 776         }
 777     }
 778     debug_gmx();
 779
 780 }
 781
 782 void check_grid(FILE *log,t_grid *grid)
 783 {
 784   int ix,iy,iz,ci,cci,nra;
 785
 786   if(grid->ncells<=0)
 787     gmx_fatal(FARGS,"Number of grid cells is zero. Probably the system and box collapsed.\n");
 788
 789   ci=0;
 790   cci=0;
 791   for(ix=0; (ix<grid->n[XX]); ix++)
 792     for(iy=0; (iy<grid->n[YY]); iy++)
 793       for(iz=0; (iz<grid->n[ZZ]); iz++,ci++) {
 794         if (ci > 0) {
 795           nra=grid->index[ci]-grid->index[cci];
 796           if (nra != grid->nra[cci])
 797             gmx_fatal(FARGS,"nra=%d, grid->nra=%d, cci=%d",
 798                         nra,grid->nra[cci],cci);
 799         }
 800         cci=xyz2ci(grid->n[YY],grid->n[ZZ],ix,iy,iz);
 801         range_check_mesg(cci,0,grid->ncells,range_warn);
 802
 803         if (cci != ci)
 804           gmx_fatal(FARGS,"ci = %d, cci = %d",ci,cci);
 805       }
 806 }
 807
 808 void print_grid(FILE *log,t_grid *grid)
 809 {
 810   int i,nra,index;
 811   int ix,iy,iz,ci;
 812
 813   fprintf(log,"nr:        %d\n",grid->nr);
 814   fprintf(log,"nrx:       %d\n",grid->n[XX]);
 815   fprintf(log,"nry:       %d\n",grid->n[YY]);
 816   fprintf(log,"nrz:       %d\n",grid->n[ZZ]);
 817   fprintf(log,"ncg_ideal: %d\n",grid->ncg_ideal);
 818   fprintf(log,"    i  cell_index\n");
 819   for(i=0; (i<grid->nr); i++)
 820     fprintf(log,"%5d  %5d\n",i,grid->cell_index[i]);
 821   fprintf(log,"cells\n");
 822   fprintf(log," ix iy iz   nr  index  cgs...\n");
 823   ci=0;
 824   for(ix=0; (ix<grid->n[XX]); ix++)
 825     for(iy=0; (iy<grid->n[YY]); iy++)
 826       for(iz=0; (iz<grid->n[ZZ]); iz++,ci++) {
 827         index=grid->index[ci];
 828         nra=grid->nra[ci];
 829         fprintf(log,"%3d%3d%3d%5d%5d",ix,iy,iz,nra,index);
 830         for(i=0; (i<nra); i++)
 831           fprintf(log,"%5d",grid->a[index+i]);
 832         fprintf(log,"\n");
 833       }
 834   fflush(log);
 835 }
 836
 837 void mv_grid(t_commrec *cr,t_grid *grid)
 838 {
 839   int i,start,nr;
 840   int cur=cr->nodeid;
 841   int *ci,*cgindex;
 842 #define next ((cur+1) % (cr->nnodes-cr->npmenodes))
 843
 844   ci = grid->cell_index;
 845   cgindex = pd_cgindex(cr);
 846   for(i=0; (i<cr->nnodes-1); i++) {
 847     start = cgindex[cur];
 848     nr    = cgindex[cur+1] - start;
 849     gmx_tx(cr,GMX_LEFT,&(ci[start]),nr*sizeof(*ci));
 850
 851     start = cgindex[next];
 852     nr    = cgindex[next+1] - start;
 853     gmx_rx(cr,GMX_RIGHT,&(ci[start]),nr*sizeof(*ci));
 854
 855     gmx_tx_wait(cr, GMX_LEFT);
 856     gmx_rx_wait(cr, GMX_RIGHT);
 857
 858     cur=next;
 859   }
 860 }
 861