src/gromacs/mdlib/stat.cpp

   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) 2001-2004, The GROMACS development team.
   6  * Copyright (c) 2013,2014,2015, 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 #include "gmxpre.h"
  38
  39 #include <stdio.h>
  40 #include <string.h>
  41
  42 #include "gromacs/domdec/domdec.h"
  43 #include "gromacs/fileio/xtcio.h"
  44 #include "gromacs/legacyheaders/checkpoint.h"
  45 #include "gromacs/legacyheaders/constr.h"
  46 #include "gromacs/legacyheaders/force.h"
  47 #include "gromacs/legacyheaders/md_support.h"
  48 #include "gromacs/legacyheaders/mdrun.h"
  49 #include "gromacs/legacyheaders/names.h"
  50 #include "gromacs/legacyheaders/network.h"
  51 #include "gromacs/legacyheaders/rbin.h"
  52 #include "gromacs/legacyheaders/sim_util.h"
  53 #include "gromacs/legacyheaders/tgroup.h"
  54 #include "gromacs/legacyheaders/txtdump.h"
  55 #include "gromacs/legacyheaders/typedefs.h"
  56 #include "gromacs/legacyheaders/vcm.h"
  57 #include "gromacs/legacyheaders/types/commrec.h"
  58 #include "gromacs/math/utilities.h"
  59 #include "gromacs/math/vec.h"
  60 #include "gromacs/utility/fatalerror.h"
  61 #include "gromacs/utility/futil.h"
  62 #include "gromacs/utility/smalloc.h"
  63
  64 typedef struct gmx_global_stat
  65 {
  66     t_bin *rb;
  67     int   *itc0;
  68     int   *itc1;
  69 } t_gmx_global_stat;
  70
  71 gmx_global_stat_t global_stat_init(t_inputrec *ir)
  72 {
  73     gmx_global_stat_t gs;
  74
  75     snew(gs, 1);
  76
  77     gs->rb = mk_bin();
  78     snew(gs->itc0, ir->opts.ngtc);
  79     snew(gs->itc1, ir->opts.ngtc);
  80
  81     return gs;
  82 }
  83
  84 void global_stat_destroy(gmx_global_stat_t gs)
  85 {
  86     destroy_bin(gs->rb);
  87     sfree(gs->itc0);
  88     sfree(gs->itc1);
  89     sfree(gs);
  90 }
  91
  92 static int filter_enerdterm(real *afrom, gmx_bool bToBuffer, real *ato,
  93                             gmx_bool bTemp, gmx_bool bPres, gmx_bool bEner)
  94 {
  95     int i, to, from;
  96
  97     from = 0;
  98     to   = 0;
  99     for (i = 0; i < F_NRE; i++)
 100     {
 101         if (bToBuffer)
 102         {
 103             from = i;
 104         }
 105         else
 106         {
 107             to = i;
 108         }
 109         switch (i)
 110         {
 111             case F_EKIN:
 112             case F_TEMP:
 113             case F_DKDL:
 114                 if (bTemp)
 115                 {
 116                     ato[to++] = afrom[from++];
 117                 }
 118                 break;
 119             case F_PRES:
 120             case F_PDISPCORR:
 121                 if (bPres)
 122                 {
 123                     ato[to++] = afrom[from++];
 124                 }
 125                 break;
 126             default:
 127                 if (bEner)
 128                 {
 129                     ato[to++] = afrom[from++];
 130                 }
 131                 break;
 132         }
 133     }
 134
 135     return to;
 136 }
 137
 138 void global_stat(FILE *fplog, gmx_global_stat_t gs,
 139                  t_commrec *cr, gmx_enerdata_t *enerd,
 140                  tensor fvir, tensor svir, rvec mu_tot,
 141                  t_inputrec *inputrec,
 142                  gmx_ekindata_t *ekind, gmx_constr_t constr,
 143                  t_vcm *vcm,
 144                  int nsig, real *sig,
 145                  gmx_mtop_t *top_global, t_state *state_local,
 146                  gmx_bool bSumEkinhOld, int flags)
 147 /* instead of current system, gmx_booleans for summing virial, kinetic energy, and other terms */
 148 {
 149     t_bin     *rb;
 150     int       *itc0, *itc1;
 151     int        ie    = 0, ifv = 0, isv = 0, irmsd = 0, imu = 0;
 152     int        idedl = 0, idvdll = 0, idvdlnl = 0, iepl = 0, icm = 0, imass = 0, ica = 0, inb = 0;
 153     int        isig  = -1;
 154     int        icj   = -1, ici = -1, icx = -1;
 155     int        inn[egNR];
 156     real       copyenerd[F_NRE];
 157     int        nener, j;
 158     real      *rmsd_data = NULL;
 159     double     nb;
 160     gmx_bool   bVV, bTemp, bEner, bPres, bConstrVir, bEkinAveVel, bReadEkin;
 161
 162     bVV           = EI_VV(inputrec->eI);
 163     bTemp         = flags & CGLO_TEMPERATURE;
 164     bEner         = flags & CGLO_ENERGY;
 165     bPres         = (flags & CGLO_PRESSURE);
 166     bConstrVir    = (flags & CGLO_CONSTRAINT);
 167     bEkinAveVel   = (inputrec->eI == eiVV || (inputrec->eI == eiVVAK && bPres));
 168     bReadEkin     = (flags & CGLO_READEKIN);
 169
 170     rb   = gs->rb;
 171     itc0 = gs->itc0;
 172     itc1 = gs->itc1;
 173
 174
 175     reset_bin(rb);
 176     /* This routine copies all the data to be summed to one big buffer
 177      * using the t_bin struct.
 178      */
 179
 180     /* First, we neeed to identify which enerd->term should be
 181        communicated.  Temperature and pressure terms should only be
 182        communicated and summed when they need to be, to avoid repeating
 183        the sums and overcounting. */
 184
 185     nener = filter_enerdterm(enerd->term, TRUE, copyenerd, bTemp, bPres, bEner);
 186
 187     /* First, the data that needs to be communicated with velocity verlet every time
 188        This is just the constraint virial.*/
 189     if (bConstrVir)
 190     {
 191         isv = add_binr(rb, DIM*DIM, svir[0]);
 192         where();
 193     }
 194
 195 /* We need the force virial and the kinetic energy for the first time through with velocity verlet */
 196     if (bTemp || !bVV)
 197     {
 198         if (ekind)
 199         {
 200             for (j = 0; (j < inputrec->opts.ngtc); j++)
 201             {
 202                 if (bSumEkinhOld)
 203                 {
 204                     itc0[j] = add_binr(rb, DIM*DIM, ekind->tcstat[j].ekinh_old[0]);
 205                 }
 206                 if (bEkinAveVel && !bReadEkin)
 207                 {
 208                     itc1[j] = add_binr(rb, DIM*DIM, ekind->tcstat[j].ekinf[0]);
 209                 }
 210                 else if (!bReadEkin)
 211                 {
 212                     itc1[j] = add_binr(rb, DIM*DIM, ekind->tcstat[j].ekinh[0]);
 213                 }
 214             }
 215             /* these probably need to be put into one of these categories */
 216             where();
 217             idedl = add_binr(rb, 1, &(ekind->dekindl));
 218             where();
 219             ica   = add_binr(rb, 1, &(ekind->cosacc.mvcos));
 220             where();
 221         }
 222     }
 223     where();
 224
 225     if (bPres || !bVV)
 226     {
 227         ifv = add_binr(rb, DIM*DIM, fvir[0]);
 228     }
 229
 230
 231     if (bEner)
 232     {
 233         where();
 234         ie  = add_binr(rb, nener, copyenerd);
 235         where();
 236         if (constr)
 237         {
 238             rmsd_data = constr_rmsd_data(constr);
 239             if (rmsd_data)
 240             {
 241                 irmsd = add_binr(rb, inputrec->eI == eiSD2 ? 3 : 2, rmsd_data);
 242             }
 243         }
 244         if (!NEED_MUTOT(*inputrec))
 245         {
 246             imu = add_binr(rb, DIM, mu_tot);
 247             where();
 248         }
 249
 250         for (j = 0; (j < egNR); j++)
 251         {
 252             inn[j] = add_binr(rb, enerd->grpp.nener, enerd->grpp.ener[j]);
 253         }
 254         where();
 255         if (inputrec->efep != efepNO)
 256         {
 257             idvdll  = add_bind(rb, efptNR, enerd->dvdl_lin);
 258             idvdlnl = add_bind(rb, efptNR, enerd->dvdl_nonlin);
 259             if (enerd->n_lambda > 0)
 260             {
 261                 iepl = add_bind(rb, enerd->n_lambda, enerd->enerpart_lambda);
 262             }
 263         }
 264     }
 265
 266     if (vcm)
 267     {
 268         icm   = add_binr(rb, DIM*vcm->nr, vcm->group_p[0]);
 269         where();
 270         imass = add_binr(rb, vcm->nr, vcm->group_mass);
 271         where();
 272         if (vcm->mode == ecmANGULAR)
 273         {
 274             icj   = add_binr(rb, DIM*vcm->nr, vcm->group_j[0]);
 275             where();
 276             icx   = add_binr(rb, DIM*vcm->nr, vcm->group_x[0]);
 277             where();
 278             ici   = add_binr(rb, DIM*DIM*vcm->nr, vcm->group_i[0][0]);
 279             where();
 280         }
 281     }
 282
 283     if (DOMAINDECOMP(cr))
 284     {
 285         nb  = cr->dd->nbonded_local;
 286         inb = add_bind(rb, 1, &nb);
 287     }
 288     where();
 289     if (nsig > 0)
 290     {
 291         isig = add_binr(rb, nsig, sig);
 292     }
 293
 294     /* Global sum it all */
 295     if (debug)
 296     {
 297         fprintf(debug, "Summing %d energies\n", rb->maxreal);
 298     }
 299     sum_bin(rb, cr);
 300     where();
 301
 302     /* Extract all the data locally */
 303
 304     if (bConstrVir)
 305     {
 306         extract_binr(rb, isv, DIM*DIM, svir[0]);
 307     }
 308
 309     /* We need the force virial and the kinetic energy for the first time through with velocity verlet */
 310     if (bTemp || !bVV)
 311     {
 312         if (ekind)
 313         {
 314             for (j = 0; (j < inputrec->opts.ngtc); j++)
 315             {
 316                 if (bSumEkinhOld)
 317                 {
 318                     extract_binr(rb, itc0[j], DIM*DIM, ekind->tcstat[j].ekinh_old[0]);
 319                 }
 320                 if (bEkinAveVel && !bReadEkin)
 321                 {
 322                     extract_binr(rb, itc1[j], DIM*DIM, ekind->tcstat[j].ekinf[0]);
 323                 }
 324                 else if (!bReadEkin)
 325                 {
 326                     extract_binr(rb, itc1[j], DIM*DIM, ekind->tcstat[j].ekinh[0]);
 327                 }
 328             }
 329             extract_binr(rb, idedl, 1, &(ekind->dekindl));
 330             extract_binr(rb, ica, 1, &(ekind->cosacc.mvcos));
 331             where();
 332         }
 333     }
 334     if (bPres || !bVV)
 335     {
 336         extract_binr(rb, ifv, DIM*DIM, fvir[0]);
 337     }
 338
 339     if (bEner)
 340     {
 341         extract_binr(rb, ie, nener, copyenerd);
 342         if (rmsd_data)
 343         {
 344             extract_binr(rb, irmsd, inputrec->eI == eiSD2 ? 3 : 2, rmsd_data);
 345         }
 346         if (!NEED_MUTOT(*inputrec))
 347         {
 348             extract_binr(rb, imu, DIM, mu_tot);
 349         }
 350
 351         for (j = 0; (j < egNR); j++)
 352         {
 353             extract_binr(rb, inn[j], enerd->grpp.nener, enerd->grpp.ener[j]);
 354         }
 355         if (inputrec->efep != efepNO)
 356         {
 357             extract_bind(rb, idvdll, efptNR, enerd->dvdl_lin);
 358             extract_bind(rb, idvdlnl, efptNR, enerd->dvdl_nonlin);
 359             if (enerd->n_lambda > 0)
 360             {
 361                 extract_bind(rb, iepl, enerd->n_lambda, enerd->enerpart_lambda);
 362             }
 363         }
 364         if (DOMAINDECOMP(cr))
 365         {
 366             extract_bind(rb, inb, 1, &nb);
 367             if ((int)(nb + 0.5) != cr->dd->nbonded_global)
 368             {
 369                 dd_print_missing_interactions(fplog, cr, (int)(nb + 0.5), top_global, state_local);
 370             }
 371         }
 372         where();
 373
 374         filter_enerdterm(copyenerd, FALSE, enerd->term, bTemp, bPres, bEner);
 375     }
 376
 377     if (vcm)
 378     {
 379         extract_binr(rb, icm, DIM*vcm->nr, vcm->group_p[0]);
 380         where();
 381         extract_binr(rb, imass, vcm->nr, vcm->group_mass);
 382         where();
 383         if (vcm->mode == ecmANGULAR)
 384         {
 385             extract_binr(rb, icj, DIM*vcm->nr, vcm->group_j[0]);
 386             where();
 387             extract_binr(rb, icx, DIM*vcm->nr, vcm->group_x[0]);
 388             where();
 389             extract_binr(rb, ici, DIM*DIM*vcm->nr, vcm->group_i[0][0]);
 390             where();
 391         }
 392     }
 393
 394     if (nsig > 0)
 395     {
 396         extract_binr(rb, isig, nsig, sig);
 397     }
 398     where();
 399 }
 400
 401 int do_per_step(gmx_int64_t step, gmx_int64_t nstep)
 402 {
 403     if (nstep != 0)
 404     {
 405         return ((step % nstep) == 0);
 406     }
 407     else
 408     {
 409         return 0;
 410     }
 411 }