src/gromacs/mdtypes/simulation_workload.h

   1 /*
   2  * This file is part of the GROMACS molecular simulation package.
   3  *
   4  * Copyright (c) 2018,2019,2020, 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 /*! \libinternal \file
  36  * \brief Declares step, domain-lifetime, and run workload managers.
  37  *
  38  * \author Mark Abraham <mark.j.abraham@gmail.com>
  39  * \author Szilárd Páll <pall.szilard@gmail.com>
  40  * \ingroup module_mdlib
  41  * \inlibraryapi
  42  */
  43 #ifndef GMX_MDTYPES_SIMULATION_WORKLOAD_H
  44 #define GMX_MDTYPES_SIMULATION_WORKLOAD_H
  45
  46 namespace gmx
  47 {
  48
  49 /*! \libinternal
  50  * \brief Describes work done on this domain that may change per-step.
  51  *
  52  * This work description is based on the SimulationWorkload in the context of the
  53  * current particle interactions assigned to this domain as well as other
  54  * factors that may change during the lifetime of a domain.
  55  *
  56  * Note that the contents of an object of this type is valid for
  57  * a single step and it is expected to be set at the beginning each step.
  58  *
  59  * The initial set of flags map the legacy force flags to boolean flags;
  60  * these have the role of directing per-step compute tasks undertaken by a PP rank.
  61  *
  62  */
  63 class StepWorkload
  64 {
  65 public:
  66     //! Whether the state has changed, always set unless TPI is used.
  67     bool stateChanged = false;
  68     //! Whether the box might have changed
  69     bool haveDynamicBox = false;
  70     //! Whether neighbor searching needs to be done this step
  71     bool doNeighborSearch = false;
  72     //! Whether the slow forces need to be computed this step (in addition to the faster forces)
  73     bool computeSlowForces = false;
  74     //! Whether virial needs to be computed this step
  75     bool computeVirial = false;
  76     //! Whether energies need to be computed this step this step
  77     bool computeEnergy = false;
  78     //! Whether (any) forces need to be computed this step, not only energies
  79     bool computeForces = false;
  80     //! Whether nonbonded forces need to be computed this step
  81     bool computeNonbondedForces = false;
  82     //! Whether listed forces need to be computed this step
  83     bool computeListedForces = false;
  84     //! Whether this step DHDL needs to be computed
  85     bool computeDhdl = false;
  86     /*! \brief Whether coordinate buffer ops are done on the GPU this step
  87      * \note This technically belongs to DomainLifetimeWorkload but due
  88      * to needing the flag before DomainLifetimeWorkload is built we keep
  89      * it here for now.
  90      */
  91     bool useGpuXBufferOps = false;
  92     //! Whether force buffer ops are done on the GPU this step
  93     bool useGpuFBufferOps = false;
  94     //! Whether PME forces are reduced with other contributions on the GPU this step
  95     bool useGpuPmeFReduction = false; // TODO: add this flag to the internal PME GPU data structures too
  96 };
  97
  98 /*! \libinternal
  99  * \brief Describes work done on this domain on every step of its lifetime,
 100  * but which might change after the next domain paritioning.
 101  *
 102  * This work description is based on the SimulationWorkload in the context of the
 103  * current particle interactions assigned to this domain. The latter might change
 104  * after the next domain partitioning.
 105  *
 106  * An object of this type is updated every domain decomposition / neighbour search step
 107  * and reflects what work is required during the lifetime of a domain;
 108  * e.g. whether there are bonded interactions in this PP task.
 109  *
 110  */
 111 class DomainLifetimeWorkload
 112 {
 113 public:
 114     //! Whether the current nstlist step-range has bonded work to run on a GPU.
 115     bool haveGpuBondedWork = false;
 116     //! Whether the current nstlist step-range has bonded work to run on the CPU.
 117     bool haveCpuBondedWork = false;
 118     //! Whether the current nstlist step-range has listed (bonded + restraints) forces work to run on the CPU.
 119     bool haveCpuListedForceWork = false;
 120     //! Whether the current nstlist step-range has special forces on the CPU.
 121     bool haveSpecialForces = false;
 122     //! Whether there are currently any local forces to be computed on the CPU
 123     bool haveCpuLocalForceWork = false;
 124
 125     //! Whether the current nstlist step-range Free energy work on the CPU.
 126     bool haveFreeEnergyWork = false;
 127 };
 128
 129 /*! \libinternal
 130  * \brief Manage what computation is required during the simulation.
 131  *
 132  * Holds information on the type of workload constant for the entire
 133  * simulation, and independent of the particle interactions handled
 134  * on any specific domain.
 135  *
 136  * An object of this type is constructed at the beginning of the
 137  * simulation and is expected to not change.
 138  * Additionally, the initialization is uniform across ranks of a
 139  * simulation, even with MPMD decomposition and separate PME ranks.
 140  */
 141 class SimulationWorkload
 142 {
 143 public:
 144     //! Whether to compute nonbonded pair interactions
 145     bool computeNonbonded = false;
 146     //! Wether nonbonded pair forces are to be computed at slow MTS steps only
 147     bool computeNonbondedAtMtsLevel1 = false;
 148     //! Whether total dipole needs to be computed
 149     bool computeMuTot = false;
 150     //! If we have calculation of short range nonbondeds on CPU
 151     bool useCpuNonbonded = false;
 152     //! If we have calculation of short range nonbondeds on GPU
 153     bool useGpuNonbonded = false;
 154     //! If we have calculation of long range PME in GPU
 155     bool useCpuPme = false;
 156     //! If we have calculation of long range PME in GPU
 157     bool useGpuPme = false;
 158     //! If PME FFT solving is done on GPU.
 159     bool useGpuPmeFft = false;
 160     //! If bonded interactions are calculated on GPU.
 161     bool useGpuBonded = false;
 162     //! If update and constraint solving is performed on GPU.
 163     bool useGpuUpdate = false;
 164     //! If buffer operations are performed on GPU.
 165     bool useGpuBufferOps = false;
 166     //! If domain decomposition halo exchange is performed on GPU.
 167     bool useGpuHaloExchange = false;
 168     //! If direct PP-PME communication between GPU is used.
 169     bool useGpuPmePpCommunication = false;
 170     //! If direct GPU-GPU communication is enabled.
 171     bool useGpuDirectCommunication = false;
 172     //! If there is an Ewald surface (dipole) term to compute
 173     bool haveEwaldSurfaceContribution = false;
 174 };
 175
 176 class MdrunScheduleWorkload
 177 {
 178 public:
 179     //! Workload descriptor for information constant for an entire run
 180     SimulationWorkload simulationWork;
 181
 182     //! Workload descriptor for information constant for an nstlist range of steps
 183     DomainLifetimeWorkload domainWork;
 184
 185     //! Workload descriptor for information that may change per-step
 186     StepWorkload stepWork;
 187 };
 188
 189 } // namespace gmx
 190
 191 #endif // GMX_MDTYPES_SIMULATION_WORKLOAD_H