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> &haveDomDecPerDim)
  59 {
  60     int  numDDZones = 1;
  61     for (auto haveDD : haveDomDecPerDim)
  62     {
  63         if (haveDD)
  64         {
  65             numDDZones *= 2;
  66         }
  67     }
  68
  69     return numDDZones;
  70 }
  71
  72 GridSet::GridSet(const std::array<bool, DIM> &haveDomDecPerDim,
  73                  const PairlistType           pairlistType,
  74                  const bool                   haveFep,
  75                  const int                    numThreads) :
  76     grids_(numDDZones(haveDomDecPerDim), pairlistType),
  77     haveFep_(haveFep),
  78     numRealAtomsLocal_(0),
  79     numRealAtomsTotal_(0),
  80     gridWork_(numThreads)
  81 {
  82     clear_mat(box_);
  83 }
  84
  85 void GridSet::setLocalAtomOrder()
  86 {
  87     /* Set the atom order for the home cell (index 0) */
  88     const Nbnxm::Grid &grid = grids_[0];
  89
  90     int                atomIndex = 0;
  91     for (int cxy = 0; cxy < grid.numColumns(); cxy++)
  92     {
  93         const int numAtoms  = grid.numAtomsInColumn(cxy);
  94         int       cellIndex = grid.firstCellInColumn(cxy)*grid.geometry().numAtomsPerCell;
  95         for (int i = 0; i < numAtoms; i++)
  96         {
  97             atomIndices_[cellIndex] = atomIndex;
  98             cells_[atomIndex]       = cellIndex;
  99             atomIndex++;
 100             cellIndex++;
 101         }
 102     }
 103 }
 104
 105 // TODO: Move to gridset.cpp
 106 void GridSet::putOnGrid(const matrix                    box,
 107                         const int                       ddZone,
 108                         const rvec                      lowerCorner,
 109                         const rvec                      upperCorner,
 110                         const gmx::UpdateGroupsCog     *updateGroupsCog,
 111                         const int                       atomStart,
 112                         const int                       atomEnd,
 113                         real                            atomDensity,
 114                         const int                      *atinfo,
 115                         gmx::ArrayRef<const gmx::RVec>  x,
 116                         const int                       numAtomsMoved,
 117                         const int                      *move,
 118                         nbnxn_atomdata_t               *nbat)
 119 {
 120     Nbnxm::Grid  &grid = grids_[ddZone];
 121
 122     int           cellOffset;
 123     if (ddZone == 0)
 124     {
 125         cellOffset = 0;
 126     }
 127     else
 128     {
 129         const Nbnxm::Grid &previousGrid = grids_[ddZone - 1];
 130         cellOffset = previousGrid.atomIndexEnd()/previousGrid.geometry().numAtomsPerCell;
 131     }
 132
 133     const int n = atomEnd - atomStart;
 134
 135     real      maxAtomGroupRadius;
 136     if (ddZone == 0)
 137     {
 138         copy_mat(box, box_);
 139
 140         numRealAtomsLocal_ = atomEnd - numAtomsMoved;
 141         /* We assume that nbnxn_put_on_grid is called first
 142          * for the local atoms (ddZone=0).
 143          */
 144         numRealAtomsTotal_ = atomEnd - numAtomsMoved;
 145
 146         maxAtomGroupRadius = (updateGroupsCog ? updateGroupsCog->maxUpdateGroupRadius() : 0);
 147
 148         if (debug)
 149         {
 150             fprintf(debug, "natoms_local = %5d atom_density = %5.1f\n",
 151                     numRealAtomsLocal_, atomDensity);
 152         }
 153     }
 154     else
 155     {
 156         const Nbnxm::Grid::Dimensions &dimsGrid0 = grids_[0].dimensions();
 157         atomDensity        = dimsGrid0.atomDensity;
 158         maxAtomGroupRadius = dimsGrid0.maxAtomGroupRadius;
 159
 160         numRealAtomsTotal_ = std::max(numRealAtomsTotal_, atomEnd);
 161     }
 162
 163     /* We always use the home zone (grid[0]) for setting the cell size,
 164      * since determining densities for non-local zones is difficult.
 165      */
 166     grid.setDimensions(ddZone, n - numAtomsMoved,
 167                        lowerCorner, upperCorner,
 168                        atomDensity,
 169                        maxAtomGroupRadius,
 170                        haveFep_);
 171
 172     for (GridWork &work : gridWork_)
 173     {
 174         work.numAtomsPerColumn.resize(grid.numColumns() + 1);
 175     }
 176
 177     /* Make space for the new cell indices */
 178     cells_.resize(atomEnd);
 179
 180     const int nthread = gmx_omp_nthreads_get(emntPairsearch);
 181
 182 #pragma omp parallel for num_threads(nthread) schedule(static)
 183     for (int thread = 0; thread < nthread; thread++)
 184     {
 185         try
 186         {
 187             Grid::calcColumnIndices(grid.dimensions(),
 188                                     updateGroupsCog,
 189                                     atomStart, atomEnd, x,
 190                                     ddZone, move, thread, nthread,
 191                                     cells_, gridWork_[thread].numAtomsPerColumn);
 192         }
 193         GMX_CATCH_ALL_AND_EXIT_WITH_FATAL_ERROR;
 194     }
 195
 196     GridSetData gridSetData = getGridSetData();
 197
 198     /* Copy the already computed cell indices to the grid and sort, when needed */
 199     grid.setCellIndices(ddZone, cellOffset, &gridSetData, gridWork_,
 200                         atomStart, atomEnd, atinfo, x, numAtomsMoved, nbat);
 201
 202     if (ddZone == 0)
 203     {
 204         nbat->natoms_local = nbat->numAtoms();
 205     }
 206     if (ddZone == gmx::ssize(grids_) - 1)
 207     {
 208         /* We are done setting up all grids, we can resize the force buffers */
 209         nbat->resizeForceBuffers();
 210     }
 211 }
 212
 213 } // namespace Nbnxm