src/gromacs/nbnxm/kernels_simd_4xm/kernel_prune.cpp

   1 /*
   2  * This file is part of the GROMACS molecular simulation package.
   3  *
   4  * Copyright (c) 2012,2013,2014,2015,2016 by the GROMACS development team.
   5  * Copyright (c) 2017,2018,2019,2020,2021, by the GROMACS development team, led by
   6  * Mark Abraham, David van der Spoel, Berk Hess, and Erik Lindahl,
   7  * and including many others, as listed in the AUTHORS file in the
   8  * top-level source directory and at http://www.gromacs.org.
   9  *
  10  * GROMACS is free software; you can redistribute it and/or
  11  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public License
  12  * as published by the Free Software Foundation; either version 2.1
  13  * of the License, or (at your option) any later version.
  14  *
  15  * GROMACS is distributed in the hope that it will be useful,
  16  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  17  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  18  * Lesser General Public License for more details.
  19  *
  20  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  21  * License along with GROMACS; if not, see
  22  * http://www.gnu.org/licenses, or write to the Free Software Foundation,
  23  * Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA  02110-1301  USA.
  24  *
  25  * If you want to redistribute modifications to GROMACS, please
  26  * consider that scientific software is very special. Version
  27  * control is crucial - bugs must be traceable. We will be happy to
  28  * consider code for inclusion in the official distribution, but
  29  * derived work must not be called official GROMACS. Details are found
  30  * in the README & COPYING files - if they are missing, get the
  31  * official version at http://www.gromacs.org.
  32  *
  33  * To help us fund GROMACS development, we humbly ask that you cite
  34  * the research papers on the package. Check out http://www.gromacs.org.
  35  */
  36
  37 #include "gmxpre.h"
  38
  39 #include "kernel_prune.h"
  40
  41 #include "gromacs/nbnxm/atomdata.h"
  42 #include "gromacs/nbnxm/nbnxm_simd.h"
  43 #include "gromacs/nbnxm/pairlist.h"
  44 #include "gromacs/utility/gmxassert.h"
  45
  46 #ifdef GMX_NBNXN_SIMD_4XN
  47 #    define GMX_SIMD_J_UNROLL_SIZE 1
  48 #    include "kernel_common.h"
  49 #endif
  50
  51 /* Prune a single nbnxn_pairtlist_t entry with distance rlistInner */
  52 void nbnxn_kernel_prune_4xn(NbnxnPairlistCpu*              nbl,
  53                             const nbnxn_atomdata_t*        nbat,
  54                             gmx::ArrayRef<const gmx::RVec> shiftvec,
  55                             real                           rlistInner)
  56 {
  57 #ifdef GMX_NBNXN_SIMD_4XN
  58     using namespace gmx;
  59
  60     /* We avoid push_back() for efficiency reasons and resize after filling */
  61     nbl->ci.resize(nbl->ciOuter.size());
  62     nbl->cj.resize(nbl->cjOuter.size());
  63
  64     const nbnxn_ci_t* gmx_restrict ciOuter = nbl->ciOuter.data();
  65     nbnxn_ci_t* gmx_restrict ciInner       = nbl->ci.data();
  66
  67     const nbnxn_cj_t* gmx_restrict cjOuter = nbl->cjOuter.data();
  68     nbnxn_cj_t* gmx_restrict cjInner       = nbl->cj.data();
  69
  70     const real* gmx_restrict x = nbat->x().data();
  71
  72     const SimdReal rlist2_S(rlistInner * rlistInner);
  73
  74     /* Initialize the new list count as empty and add pairs that are in range */
  75     int       nciInner = 0;
  76     int       ncjInner = 0;
  77     const int nciOuter = nbl->ciOuter.size();
  78     for (int i = 0; i < nciOuter; i++)
  79     {
  80         const nbnxn_ci_t* gmx_restrict ciEntry = &ciOuter[i];
  81
  82         /* Copy the original list entry to the pruned entry */
  83         ciInner[nciInner].ci           = ciEntry->ci;
  84         ciInner[nciInner].shift        = ciEntry->shift;
  85         ciInner[nciInner].cj_ind_start = ncjInner;
  86
  87         /* Extract shift data */
  88         int ish = (ciEntry->shift & NBNXN_CI_SHIFT);
  89         int ci  = ciEntry->ci;
  90
  91         SimdReal shX_S = SimdReal(shiftvec[ish][XX]);
  92         SimdReal shY_S = SimdReal(shiftvec[ish][YY]);
  93         SimdReal shZ_S = SimdReal(shiftvec[ish][ZZ]);
  94
  95 #    if UNROLLJ <= 4
  96         int scix = ci * STRIDE * DIM;
  97 #    else
  98         int scix = (ci >> 1) * STRIDE * DIM + (ci & 1) * (STRIDE >> 1);
  99 #    endif
 100
 101         /* Load i atom data */
 102         int      sciy  = scix + STRIDE;
 103         int      sciz  = sciy + STRIDE;
 104         SimdReal ix_S0 = SimdReal(x[scix]) + shX_S;
 105         SimdReal ix_S1 = SimdReal(x[scix + 1]) + shX_S;
 106         SimdReal ix_S2 = SimdReal(x[scix + 2]) + shX_S;
 107         SimdReal ix_S3 = SimdReal(x[scix + 3]) + shX_S;
 108         SimdReal iy_S0 = SimdReal(x[sciy]) + shY_S;
 109         SimdReal iy_S1 = SimdReal(x[sciy + 1]) + shY_S;
 110         SimdReal iy_S2 = SimdReal(x[sciy + 2]) + shY_S;
 111         SimdReal iy_S3 = SimdReal(x[sciy + 3]) + shY_S;
 112         SimdReal iz_S0 = SimdReal(x[sciz]) + shZ_S;
 113         SimdReal iz_S1 = SimdReal(x[sciz + 1]) + shZ_S;
 114         SimdReal iz_S2 = SimdReal(x[sciz + 2]) + shZ_S;
 115         SimdReal iz_S3 = SimdReal(x[sciz + 3]) + shZ_S;
 116
 117         for (int cjind = ciEntry->cj_ind_start; cjind < ciEntry->cj_ind_end; cjind++)
 118         {
 119             /* j-cluster index */
 120             int cj = cjOuter[cjind].cj;
 121
 122             /* Atom indices (of the first atom in the cluster) */
 123 #    if UNROLLJ == STRIDE
 124             int aj  = cj * UNROLLJ;
 125             int ajx = aj * DIM;
 126 #    else
 127             int ajx = (cj >> 1) * DIM * STRIDE + (cj & 1) * UNROLLJ;
 128 #    endif
 129             int ajy = ajx + STRIDE;
 130             int ajz = ajy + STRIDE;
 131
 132             /* load j atom coordinates */
 133             SimdReal jx_S = load<SimdReal>(x + ajx);
 134             SimdReal jy_S = load<SimdReal>(x + ajy);
 135             SimdReal jz_S = load<SimdReal>(x + ajz);
 136
 137             /* Calculate distance */
 138             SimdReal dx_S0 = ix_S0 - jx_S;
 139             SimdReal dy_S0 = iy_S0 - jy_S;
 140             SimdReal dz_S0 = iz_S0 - jz_S;
 141             SimdReal dx_S1 = ix_S1 - jx_S;
 142             SimdReal dy_S1 = iy_S1 - jy_S;
 143             SimdReal dz_S1 = iz_S1 - jz_S;
 144             SimdReal dx_S2 = ix_S2 - jx_S;
 145             SimdReal dy_S2 = iy_S2 - jy_S;
 146             SimdReal dz_S2 = iz_S2 - jz_S;
 147             SimdReal dx_S3 = ix_S3 - jx_S;
 148             SimdReal dy_S3 = iy_S3 - jy_S;
 149             SimdReal dz_S3 = iz_S3 - jz_S;
 150
 151             /* rsq = dx*dx+dy*dy+dz*dz */
 152             SimdReal rsq_S0 = norm2(dx_S0, dy_S0, dz_S0);
 153             SimdReal rsq_S1 = norm2(dx_S1, dy_S1, dz_S1);
 154             SimdReal rsq_S2 = norm2(dx_S2, dy_S2, dz_S2);
 155             SimdReal rsq_S3 = norm2(dx_S3, dy_S3, dz_S3);
 156
 157             /* Do the cut-off check */
 158             SimdBool wco_S0 = (rsq_S0 < rlist2_S);
 159             SimdBool wco_S1 = (rsq_S1 < rlist2_S);
 160             SimdBool wco_S2 = (rsq_S2 < rlist2_S);
 161             SimdBool wco_S3 = (rsq_S3 < rlist2_S);
 162
 163             wco_S0 = wco_S0 || wco_S1;
 164             wco_S2 = wco_S2 || wco_S3;
 165             wco_S0 = wco_S0 || wco_S2;
 166
 167             /* Putting the assignment inside the conditional is slower */
 168             cjInner[ncjInner] = cjOuter[cjind];
 169             if (anyTrue(wco_S0))
 170             {
 171                 ncjInner++;
 172             }
 173         }
 174
 175         if (ncjInner > ciInner[nciInner].cj_ind_start)
 176         {
 177             ciInner[nciInner].cj_ind_end = ncjInner;
 178             nciInner++;
 179         }
 180     }
 181
 182     nbl->ci.resize(nciInner);
 183     nbl->cj.resize(ncjInner);
 184
 185 #else /* GMX_NBNXN_SIMD_4XN */
 186
 187     GMX_RELEASE_ASSERT(false, "4xN kernel called without 4xN support");
 188
 189     GMX_UNUSED_VALUE(nbl);
 190     GMX_UNUSED_VALUE(nbat);
 191     GMX_UNUSED_VALUE(shiftvec);
 192     GMX_UNUSED_VALUE(rlistInner);
 193
 194 #endif /* GMX_NBNXN_SIMD_4XN */
 195 }