src/gromacs/nbnxm/gridset.cpp

   1 /*
   2  * This file is part of the GROMACS molecular simulation package.
   3  *
   4  * Copyright (c) 2019, 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 /*! \internal \file
  37  *
  38  * \brief
  39  * Implements the GridSet class.
  40  *
  41  * \author Berk Hess <hess@kth.se>
  42  * \ingroup module_nbnxm
  43  */
  44
  45 #include "gmxpre.h"
  46
  47 #include "gridset.h"
  48
  49 #include "gromacs/mdlib/gmx_omp_nthreads.h"
  50 #include "gromacs/mdlib/updategroupscog.h"
  51 #include "gromacs/nbnxm/atomdata.h"
  52 #include "gromacs/utility/fatalerror.h"
  53
  54 namespace Nbnxm
  55 {
  56
  57 //! Returns the number of DD zones
  58 static int numDDZones(const std::array<bool, DIM> &haveMultipleDomainsPerDim)
  59 {
  60     int  numDDZones = 1;
  61     for (auto haveDD : haveMultipleDomainsPerDim)
  62     {
  63         if (haveDD)
  64         {
  65             numDDZones *= 2;
  66         }
  67     }
  68
  69     return numDDZones;
  70 }
  71
  72 GridSet::DomainSetup::DomainSetup(const int                 ePBC,
  73                                   const ivec               *numDDCells,
  74                                   const gmx_domdec_zones_t *ddZones) :
  75     ePBC(ePBC),
  76     haveMultipleDomains(numDDCells != nullptr),
  77     zones(ddZones)
  78 {
  79     for (int d = 0; d < DIM; d++)
  80     {
  81         haveMultipleDomainsPerDim[d] = (numDDCells != nullptr && (*numDDCells)[d] > 1);
  82     }
  83 }
  84
  85 GridSet::GridSet(const int                 ePBC,
  86                  const ivec               *numDDCells,
  87                  const gmx_domdec_zones_t *ddZones,
  88                  const PairlistType        pairlistType,
  89                  const bool                haveFep,
  90                  const int                 numThreads) :
  91     domainSetup_(ePBC, numDDCells, ddZones),
  92     grids_(numDDZones(domainSetup_.haveMultipleDomainsPerDim), pairlistType),
  93     haveFep_(haveFep),
  94     numRealAtomsLocal_(0),
  95     numRealAtomsTotal_(0),
  96     gridWork_(numThreads)
  97 {
  98     clear_mat(box_);
  99 }
 100
 101 void GridSet::setLocalAtomOrder()
 102 {
 103     /* Set the atom order for the home cell (index 0) */
 104     const Nbnxm::Grid &grid = grids_[0];
 105
 106     int                atomIndex = 0;
 107     for (int cxy = 0; cxy < grid.numColumns(); cxy++)
 108     {
 109         const int numAtoms  = grid.numAtomsInColumn(cxy);
 110         int       cellIndex = grid.firstCellInColumn(cxy)*grid.geometry().numAtomsPerCell;
 111         for (int i = 0; i < numAtoms; i++)
 112         {
 113             atomIndices_[cellIndex] = atomIndex;
 114             cells_[atomIndex]       = cellIndex;
 115             atomIndex++;
 116             cellIndex++;
 117         }
 118     }
 119 }
 120
 121 // TODO: Move to gridset.cpp
 122 void GridSet::putOnGrid(const matrix                    box,
 123                         const int                       ddZone,
 124                         const rvec                      lowerCorner,
 125                         const rvec                      upperCorner,
 126                         const gmx::UpdateGroupsCog     *updateGroupsCog,
 127                         const int                       atomStart,
 128                         const int                       atomEnd,
 129                         real                            atomDensity,
 130                         gmx::ArrayRef<const int>        atomInfo,
 131                         gmx::ArrayRef<const gmx::RVec>  x,
 132                         const int                       numAtomsMoved,
 133                         const int                      *move,
 134                         nbnxn_atomdata_t               *nbat)
 135 {
 136     Nbnxm::Grid  &grid = grids_[ddZone];
 137
 138     int           cellOffset;
 139     if (ddZone == 0)
 140     {
 141         cellOffset = 0;
 142     }
 143     else
 144     {
 145         const Nbnxm::Grid &previousGrid = grids_[ddZone - 1];
 146         cellOffset = previousGrid.atomIndexEnd()/previousGrid.geometry().numAtomsPerCell;
 147     }
 148
 149     const int n = atomEnd - atomStart;
 150
 151     real      maxAtomGroupRadius;
 152     if (ddZone == 0)
 153     {
 154         copy_mat(box, box_);
 155
 156         numRealAtomsLocal_ = atomEnd - numAtomsMoved;
 157         /* We assume that nbnxn_put_on_grid is called first
 158          * for the local atoms (ddZone=0).
 159          */
 160         numRealAtomsTotal_ = atomEnd - numAtomsMoved;
 161
 162         maxAtomGroupRadius = (updateGroupsCog ? updateGroupsCog->maxUpdateGroupRadius() : 0);
 163
 164         if (debug)
 165         {
 166             fprintf(debug, "natoms_local = %5d atom_density = %5.1f\n",
 167                     numRealAtomsLocal_, atomDensity);
 168         }
 169     }
 170     else
 171     {
 172         const Nbnxm::Grid::Dimensions &dimsGrid0 = grids_[0].dimensions();
 173         atomDensity        = dimsGrid0.atomDensity;
 174         maxAtomGroupRadius = dimsGrid0.maxAtomGroupRadius;
 175
 176         numRealAtomsTotal_ = std::max(numRealAtomsTotal_, atomEnd);
 177     }
 178
 179     /* We always use the home zone (grid[0]) for setting the cell size,
 180      * since determining densities for non-local zones is difficult.
 181      */
 182     grid.setDimensions(ddZone, n - numAtomsMoved,
 183                        lowerCorner, upperCorner,
 184                        atomDensity,
 185                        maxAtomGroupRadius,
 186                        haveFep_);
 187
 188     for (GridWork &work : gridWork_)
 189     {
 190         work.numAtomsPerColumn.resize(grid.numColumns() + 1);
 191     }
 192
 193     /* Make space for the new cell indices */
 194     cells_.resize(atomEnd);
 195
 196     const int nthread = gmx_omp_nthreads_get(emntPairsearch);
 197
 198 #pragma omp parallel for num_threads(nthread) schedule(static)
 199     for (int thread = 0; thread < nthread; thread++)
 200     {
 201         try
 202         {
 203             Grid::calcColumnIndices(grid.dimensions(),
 204                                     updateGroupsCog,
 205                                     atomStart, atomEnd, x,
 206                                     ddZone, move, thread, nthread,
 207                                     cells_, gridWork_[thread].numAtomsPerColumn);
 208         }
 209         GMX_CATCH_ALL_AND_EXIT_WITH_FATAL_ERROR;
 210     }
 211
 212     GridSetData gridSetData = getGridSetData();
 213
 214     /* Copy the already computed cell indices to the grid and sort, when needed */
 215     grid.setCellIndices(ddZone, cellOffset, &gridSetData, gridWork_,
 216                         atomStart, atomEnd, atomInfo.data(), x, numAtomsMoved, nbat);
 217
 218     if (ddZone == 0)
 219     {
 220         nbat->natoms_local = nbat->numAtoms();
 221     }
 222     if (ddZone == gmx::ssize(grids_) - 1)
 223     {
 224         /* We are done setting up all grids, we can resize the force buffers */
 225         nbat->resizeForceBuffers();
 226     }
 227 }
 228
 229 } // namespace Nbnxm