src/gromacs/nbnxm/opencl/nbnxm_ocl_data_mgmt.cpp

   1 /*
   2  * This file is part of the GROMACS molecular simulation package.
   3  *
   4  * Copyright (c) 2012,2013,2014,2015,2016,2017,2018,2019, 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 /*! \internal \file
  36  *  \brief Define OpenCL implementation of nbnxm_gpu_data_mgmt.h
  37  *
  38  *  \author Anca Hamuraru <anca@streamcomputing.eu>
  39  *  \author Dimitrios Karkoulis <dimitris.karkoulis@gmail.com>
  40  *  \author Teemu Virolainen <teemu@streamcomputing.eu>
  41  *  \author Szilárd Páll <pall.szilard@gmail.com>
  42  */
  43 #include "gmxpre.h"
  44
  45 #include <assert.h>
  46 #include <stdarg.h>
  47 #include <stdio.h>
  48 #include <stdlib.h>
  49 #include <string.h>
  50
  51 #include <cmath>
  52
  53 // TODO We would like to move this down, but the way gmx_nbnxn_gpu_t
  54 //      is currently declared means this has to be before gpu_types.h
  55 #include "nbnxm_ocl_types.h"
  56
  57 // TODO Remove this comment when the above order issue is resolved
  58 #include "gromacs/gpu_utils/gpu_utils.h"
  59 #include "gromacs/gpu_utils/oclutils.h"
  60 #include "gromacs/hardware/gpu_hw_info.h"
  61 #include "gromacs/math/vectypes.h"
  62 #include "gromacs/mdlib/force_flags.h"
  63 #include "gromacs/mdtypes/interaction_const.h"
  64 #include "gromacs/mdtypes/md_enums.h"
  65 #include "gromacs/nbnxm/gpu_data_mgmt.h"
  66 #include "gromacs/nbnxm/gpu_jit_support.h"
  67 #include "gromacs/nbnxm/nbnxm.h"
  68 #include "gromacs/nbnxm/nbnxm_gpu.h"
  69 #include "gromacs/pbcutil/ishift.h"
  70 #include "gromacs/timing/gpu_timing.h"
  71 #include "gromacs/utility/cstringutil.h"
  72 #include "gromacs/utility/fatalerror.h"
  73 #include "gromacs/utility/gmxassert.h"
  74 #include "gromacs/utility/real.h"
  75 #include "gromacs/utility/smalloc.h"
  76
  77 #include "nbnxm_ocl_internal.h"
  78
  79 namespace Nbnxm
  80 {
  81
  82 /*! \brief Copies of values from cl_driver_diagnostics_intel.h,
  83  * which isn't guaranteed to be available. */
  84 /**@{*/
  85 #define CL_CONTEXT_SHOW_DIAGNOSTICS_INTEL           0x4106
  86 #define CL_CONTEXT_DIAGNOSTICS_LEVEL_GOOD_INTEL     0x1
  87 #define CL_CONTEXT_DIAGNOSTICS_LEVEL_BAD_INTEL      0x2
  88 #define CL_CONTEXT_DIAGNOSTICS_LEVEL_NEUTRAL_INTEL  0x4
  89 /**@}*/
  90
  91 /*! \brief This parameter should be determined heuristically from the
  92  * kernel execution times
  93  *
  94  * This value is best for small systems on a single AMD Radeon R9 290X
  95  * (and about 5% faster than 40, which is the default for CUDA
  96  * devices). Larger simulation systems were quite insensitive to the
  97  * value of this parameter.
  98  */
  99 static unsigned int gpu_min_ci_balanced_factor = 50;
 100
 101
 102 /*! \brief Returns true if LJ combination rules are used in the non-bonded kernels.
 103  *
 104  * Full doc in nbnxn_ocl_internal.h */
 105 bool useLjCombRule(int vdwType)
 106 {
 107     return (vdwType == evdwOclCUTCOMBGEOM ||
 108             vdwType == evdwOclCUTCOMBLB);
 109 }
 110
 111 /*! \brief Tabulates the Ewald Coulomb force and initializes the size/scale
 112  * and the table GPU array.
 113  *
 114  * If called with an already allocated table, it just re-uploads the
 115  * table.
 116  */
 117 static void init_ewald_coulomb_force_table(const interaction_const_t       *ic,
 118                                            cl_nbparam_t                    *nbp,
 119                                            const gmx_device_runtime_data_t *runData)
 120 {
 121     cl_mem       coul_tab;
 122
 123     cl_int       cl_error;
 124
 125     if (nbp->coulomb_tab_climg2d != nullptr)
 126     {
 127         freeDeviceBuffer(&(nbp->coulomb_tab_climg2d));
 128     }
 129
 130     /* Switched from using textures to using buffers */
 131     // TODO: decide which alternative is most efficient - textures or buffers.
 132     /*
 133        cl_image_format array_format;
 134
 135        array_format.image_channel_data_type = CL_FLOAT;
 136        array_format.image_channel_order     = CL_R;
 137
 138        coul_tab = clCreateImage2D(runData->context, CL_MEM_READ_WRITE | CL_MEM_COPY_HOST_PTR,
 139        &array_format, tabsize, 1, 0, ftmp, &cl_error);
 140      */
 141
 142     coul_tab = clCreateBuffer(runData->context, CL_MEM_READ_ONLY | CL_MEM_HOST_WRITE_ONLY | CL_MEM_COPY_HOST_PTR,
 143                               ic->tabq_size*sizeof(cl_float), ic->tabq_coul_F, &cl_error);
 144     GMX_RELEASE_ASSERT(cl_error == CL_SUCCESS,
 145                        ("clCreateBuffer failed: " + ocl_get_error_string(cl_error)).c_str());
 146
 147     nbp->coulomb_tab_climg2d  = coul_tab;
 148     nbp->coulomb_tab_scale    = ic->tabq_scale;
 149 }
 150
 151
 152 /*! \brief Initializes the atomdata structure first time, it only gets filled at
 153     pair-search.
 154  */
 155 static void init_atomdata_first(cl_atomdata_t *ad, int ntypes, gmx_device_runtime_data_t *runData)
 156 {
 157     cl_int cl_error;
 158
 159     ad->ntypes  = ntypes;
 160
 161     /* An element of the shift_vec device buffer has the same size as one element
 162        of the host side shift_vec buffer. */
 163     ad->shift_vec_elem_size = sizeof(*nbnxn_atomdata_t::shift_vec.data());
 164
 165     ad->shift_vec = clCreateBuffer(runData->context, CL_MEM_READ_ONLY | CL_MEM_HOST_WRITE_ONLY,
 166                                    SHIFTS * ad->shift_vec_elem_size, nullptr, &cl_error);
 167     GMX_RELEASE_ASSERT(cl_error == CL_SUCCESS,
 168                        ("clCreateBuffer failed: " + ocl_get_error_string(cl_error)).c_str());
 169     ad->bShiftVecUploaded = CL_FALSE;
 170
 171     /* An element of the fshift device buffer has the same size as one element
 172        of the host side fshift buffer. */
 173     ad->fshift_elem_size = sizeof(*cl_nb_staging_t::fshift);
 174
 175     ad->fshift = clCreateBuffer(runData->context, CL_MEM_READ_WRITE | CL_MEM_HOST_READ_ONLY,
 176                                 SHIFTS * ad->fshift_elem_size, nullptr, &cl_error);
 177     GMX_RELEASE_ASSERT(cl_error == CL_SUCCESS,
 178                        ("clCreateBuffer failed: " + ocl_get_error_string(cl_error)).c_str());
 179
 180     ad->e_lj = clCreateBuffer(runData->context, CL_MEM_READ_WRITE | CL_MEM_HOST_READ_ONLY,
 181                               sizeof(float), nullptr, &cl_error);
 182     GMX_RELEASE_ASSERT(cl_error == CL_SUCCESS,
 183                        ("clCreateBuffer failed: " + ocl_get_error_string(cl_error)).c_str());
 184
 185     ad->e_el = clCreateBuffer(runData->context, CL_MEM_READ_WRITE | CL_MEM_HOST_READ_ONLY,
 186                               sizeof(float), nullptr, &cl_error);
 187     GMX_RELEASE_ASSERT(cl_error == CL_SUCCESS,
 188                        ("clCreateBuffer failed: " + ocl_get_error_string(cl_error)).c_str());
 189
 190     /* initialize to nullptr pointers to data that is not allocated here and will
 191        need reallocation in nbnxn_gpu_init_atomdata */
 192     ad->xq = nullptr;
 193     ad->f  = nullptr;
 194
 195     /* size -1 indicates that the respective array hasn't been initialized yet */
 196     ad->natoms = -1;
 197     ad->nalloc = -1;
 198 }
 199
 200 /*! \brief Copies all parameters related to the cut-off from ic to nbp
 201  */
 202 static void set_cutoff_parameters(cl_nbparam_t              *nbp,
 203                                   const interaction_const_t *ic,
 204                                   const NbnxnListParameters *listParams)
 205 {
 206     nbp->ewald_beta        = ic->ewaldcoeff_q;
 207     nbp->sh_ewald          = ic->sh_ewald;
 208     nbp->epsfac            = ic->epsfac;
 209     nbp->two_k_rf          = 2.0 * ic->k_rf;
 210     nbp->c_rf              = ic->c_rf;
 211     nbp->rvdw_sq           = ic->rvdw * ic->rvdw;
 212     nbp->rcoulomb_sq       = ic->rcoulomb * ic->rcoulomb;
 213     nbp->rlistOuter_sq     = listParams->rlistOuter * listParams->rlistOuter;
 214     nbp->rlistInner_sq     = listParams->rlistInner * listParams->rlistInner;
 215     nbp->useDynamicPruning = listParams->useDynamicPruning;
 216
 217     nbp->sh_lj_ewald       = ic->sh_lj_ewald;
 218     nbp->ewaldcoeff_lj     = ic->ewaldcoeff_lj;
 219
 220     nbp->rvdw_switch       = ic->rvdw_switch;
 221     nbp->dispersion_shift  = ic->dispersion_shift;
 222     nbp->repulsion_shift   = ic->repulsion_shift;
 223     nbp->vdw_switch        = ic->vdw_switch;
 224 }
 225
 226 /*! \brief Returns the kinds of electrostatics and Vdw OpenCL
 227  *  kernels that will be used.
 228  *
 229  * Respectively, these values are from enum eelOcl and enum
 230  * evdwOcl. */
 231 static void
 232 map_interaction_types_to_gpu_kernel_flavors(const interaction_const_t *ic,
 233                                             int                        combRule,
 234                                             int                       *gpu_eeltype,
 235                                             int                       *gpu_vdwtype)
 236 {
 237     if (ic->vdwtype == evdwCUT)
 238     {
 239         switch (ic->vdw_modifier)
 240         {
 241             case eintmodNONE:
 242             case eintmodPOTSHIFT:
 243                 switch (combRule)
 244                 {
 245                     case ljcrNONE:
 246                         *gpu_vdwtype = evdwOclCUT;
 247                         break;
 248                     case ljcrGEOM:
 249                         *gpu_vdwtype = evdwOclCUTCOMBGEOM;
 250                         break;
 251                     case ljcrLB:
 252                         *gpu_vdwtype = evdwOclCUTCOMBLB;
 253                         break;
 254                     default:
 255                         gmx_incons("The requested LJ combination rule is not implemented in the OpenCL GPU accelerated kernels!");
 256                 }
 257                 break;
 258             case eintmodFORCESWITCH:
 259                 *gpu_vdwtype = evdwOclFSWITCH;
 260                 break;
 261             case eintmodPOTSWITCH:
 262                 *gpu_vdwtype = evdwOclPSWITCH;
 263                 break;
 264             default:
 265                 gmx_incons("The requested VdW interaction modifier is not implemented in the GPU accelerated kernels!");
 266         }
 267     }
 268     else if (ic->vdwtype == evdwPME)
 269     {
 270         if (ic->ljpme_comb_rule == ljcrGEOM)
 271         {
 272             *gpu_vdwtype = evdwOclEWALDGEOM;
 273         }
 274         else
 275         {
 276             *gpu_vdwtype = evdwOclEWALDLB;
 277         }
 278     }
 279     else
 280     {
 281         gmx_incons("The requested VdW type is not implemented in the GPU accelerated kernels!");
 282     }
 283
 284     if (ic->eeltype == eelCUT)
 285     {
 286         *gpu_eeltype = eelOclCUT;
 287     }
 288     else if (EEL_RF(ic->eeltype))
 289     {
 290         *gpu_eeltype = eelOclRF;
 291     }
 292     else if ((EEL_PME(ic->eeltype) || ic->eeltype == eelEWALD))
 293     {
 294         /* Initially rcoulomb == rvdw, so it's surely not twin cut-off. */
 295         *gpu_eeltype = gpu_pick_ewald_kernel_type(false);
 296     }
 297     else
 298     {
 299         /* Shouldn't happen, as this is checked when choosing Verlet-scheme */
 300         gmx_incons("The requested electrostatics type is not implemented in the GPU accelerated kernels!");
 301     }
 302 }
 303
 304 /*! \brief Initializes the nonbonded parameter data structure.
 305  */
 306 static void init_nbparam(cl_nbparam_t                    *nbp,
 307                          const interaction_const_t       *ic,
 308                          const NbnxnListParameters       *listParams,
 309                          const nbnxn_atomdata_t::Params  &nbatParams,
 310                          const gmx_device_runtime_data_t *runData)
 311 {
 312     cl_int cl_error;
 313
 314     set_cutoff_parameters(nbp, ic, listParams);
 315
 316     map_interaction_types_to_gpu_kernel_flavors(ic,
 317                                                 nbatParams.comb_rule,
 318                                                 &(nbp->eeltype),
 319                                                 &(nbp->vdwtype));
 320
 321     if (ic->vdwtype == evdwPME)
 322     {
 323         if (ic->ljpme_comb_rule == ljcrGEOM)
 324         {
 325             GMX_ASSERT(nbatParams.comb_rule == ljcrGEOM, "Combination rule mismatch!");
 326         }
 327         else
 328         {
 329             GMX_ASSERT(nbatParams.comb_rule == ljcrLB, "Combination rule mismatch!");
 330         }
 331     }
 332     /* generate table for PME */
 333     nbp->coulomb_tab_climg2d = nullptr;
 334     if (nbp->eeltype == eelOclEWALD_TAB || nbp->eeltype == eelOclEWALD_TAB_TWIN)
 335     {
 336         init_ewald_coulomb_force_table(ic, nbp, runData);
 337     }
 338     else
 339     // TODO: improvement needed.
 340     // The image2d is created here even if eeltype is not eelCuEWALD_TAB or eelCuEWALD_TAB_TWIN because the OpenCL kernels
 341     // don't accept nullptr values for image2D parameters.
 342     {
 343         /* Switched from using textures to using buffers */
 344         // TODO: decide which alternative is most efficient - textures or buffers.
 345         /*
 346            cl_image_format array_format;
 347
 348            array_format.image_channel_data_type = CL_FLOAT;
 349            array_format.image_channel_order     = CL_R;
 350
 351            nbp->coulomb_tab_climg2d = clCreateImage2D(runData->context, CL_MEM_READ_WRITE,
 352             &array_format, 1, 1, 0, nullptr, &cl_error);
 353          */
 354
 355         nbp->coulomb_tab_climg2d = clCreateBuffer(runData->context, CL_MEM_READ_ONLY, sizeof(cl_float), nullptr, &cl_error);
 356         GMX_RELEASE_ASSERT(cl_error == CL_SUCCESS,
 357                            ("clCreateBuffer failed: " + ocl_get_error_string(cl_error)).c_str());
 358     }
 359
 360     const int nnbfp      = 2*nbatParams.numTypes*nbatParams.numTypes;
 361     const int nnbfp_comb = 2*nbatParams.numTypes;
 362
 363     {
 364         /* Switched from using textures to using buffers */
 365         // TODO: decide which alternative is most efficient - textures or buffers.
 366         /*
 367            cl_image_format array_format;
 368
 369            array_format.image_channel_data_type = CL_FLOAT;
 370            array_format.image_channel_order     = CL_R;
 371
 372            nbp->nbfp_climg2d = clCreateImage2D(runData->context, CL_MEM_READ_ONLY | CL_MEM_COPY_HOST_PTR,
 373             &array_format, nnbfp, 1, 0, nbat->nbfp, &cl_error);
 374          */
 375
 376         nbp->nbfp_climg2d =
 377             clCreateBuffer(runData->context,
 378                            CL_MEM_READ_ONLY | CL_MEM_HOST_WRITE_ONLY | CL_MEM_COPY_HOST_PTR,
 379                            nnbfp*sizeof(cl_float),
 380                            const_cast<float *>(nbatParams.nbfp.data()),
 381                            &cl_error);
 382         GMX_RELEASE_ASSERT(cl_error == CL_SUCCESS,
 383                            ("clCreateBuffer failed: " + ocl_get_error_string(cl_error)).c_str());
 384
 385         if (ic->vdwtype == evdwPME)
 386         {
 387             /* Switched from using textures to using buffers */
 388             // TODO: decide which alternative is most efficient - textures or buffers.
 389             /*  nbp->nbfp_comb_climg2d = clCreateImage2D(runData->context, CL_MEM_READ_WRITE | CL_MEM_COPY_HOST_PTR,
 390                 &array_format, nnbfp_comb, 1, 0, nbat->nbfp_comb, &cl_error);*/
 391             nbp->nbfp_comb_climg2d =
 392                 clCreateBuffer(runData->context,
 393                                CL_MEM_READ_ONLY | CL_MEM_HOST_WRITE_ONLY | CL_MEM_COPY_HOST_PTR,
 394                                nnbfp_comb*sizeof(cl_float),
 395                                const_cast<float *>(nbatParams.nbfp_comb.data()),
 396                                &cl_error);
 397             GMX_RELEASE_ASSERT(cl_error == CL_SUCCESS,
 398                                ("clCreateBuffer failed: " + ocl_get_error_string(cl_error)).c_str());
 399         }
 400         else
 401         {
 402             // TODO: improvement needed.
 403             // The image2d is created here even if vdwtype is not evdwPME because the OpenCL kernels
 404             // don't accept nullptr values for image2D parameters.
 405             /* Switched from using textures to using buffers */
 406             // TODO: decide which alternative is most efficient - textures or buffers.
 407             /* nbp->nbfp_comb_climg2d = clCreateImage2D(runData->context, CL_MEM_READ_WRITE,
 408                 &array_format, 1, 1, 0, nullptr, &cl_error);*/
 409             nbp->nbfp_comb_climg2d = clCreateBuffer(runData->context, CL_MEM_READ_ONLY, sizeof(cl_float), nullptr, &cl_error);
 410             GMX_RELEASE_ASSERT(cl_error == CL_SUCCESS,
 411                                ("clCreateBuffer failed: " + ocl_get_error_string(cl_error)).c_str());
 412         }
 413     }
 414 }
 415
 416 //! This function is documented in the header file
 417 void gpu_pme_loadbal_update_param(const nonbonded_verlet_t    *nbv,
 418                                   const interaction_const_t   *ic,
 419                                   const NbnxnListParameters   *listParams)
 420 {
 421     if (!nbv || !nbv->useGpu())
 422     {
 423         return;
 424     }
 425     gmx_nbnxn_ocl_t    *nb  = nbv->gpu_nbv;
 426     cl_nbparam_t       *nbp = nb->nbparam;
 427
 428     set_cutoff_parameters(nbp, ic, listParams);
 429
 430     nbp->eeltype = gpu_pick_ewald_kernel_type(ic->rcoulomb != ic->rvdw);
 431
 432     init_ewald_coulomb_force_table(ic, nbp, nb->dev_rundata);
 433 }
 434
 435 /*! \brief Initializes the pair list data structure.
 436  */
 437 static void init_plist(cl_plist_t *pl)
 438 {
 439     /* initialize to nullptr pointers to data that is not allocated here and will
 440        need reallocation in nbnxn_gpu_init_pairlist */
 441     pl->sci     = nullptr;
 442     pl->cj4     = nullptr;
 443     pl->imask   = nullptr;
 444     pl->excl    = nullptr;
 445
 446     /* size -1 indicates that the respective array hasn't been initialized yet */
 447     pl->na_c           = -1;
 448     pl->nsci           = -1;
 449     pl->sci_nalloc     = -1;
 450     pl->ncj4           = -1;
 451     pl->cj4_nalloc     = -1;
 452     pl->nimask         = -1;
 453     pl->imask_nalloc   = -1;
 454     pl->nexcl          = -1;
 455     pl->excl_nalloc    = -1;
 456     pl->haveFreshList  = false;
 457 }
 458
 459 /*! \brief Initializes the timings data structure.
 460  */
 461 static void init_timings(gmx_wallclock_gpu_nbnxn_t *t)
 462 {
 463     int i, j;
 464
 465     t->nb_h2d_t = 0.0;
 466     t->nb_d2h_t = 0.0;
 467     t->nb_c     = 0;
 468     t->pl_h2d_t = 0.0;
 469     t->pl_h2d_c = 0;
 470     for (i = 0; i < 2; i++)
 471     {
 472         for (j = 0; j < 2; j++)
 473         {
 474             t->ktime[i][j].t = 0.0;
 475             t->ktime[i][j].c = 0;
 476         }
 477     }
 478
 479     t->pruneTime.c        = 0;
 480     t->pruneTime.t        = 0.0;
 481     t->dynamicPruneTime.c = 0;
 482     t->dynamicPruneTime.t = 0.0;
 483 }
 484
 485
 486 //! OpenCL notification callback function
 487 static void CL_CALLBACK
 488 ocl_notify_fn( const char *pErrInfo, const void *, size_t, void *)
 489 {
 490     if (pErrInfo != NULL)
 491     {
 492         printf("%s\n", pErrInfo ); // Print error/hint
 493     }
 494 }
 495
 496 /*! \brief Creates context for OpenCL GPU given by \p mygpu
 497  *
 498  * A fatal error results if creation fails.
 499  *
 500  * \param[inout] runtimeData runtime data including program and context
 501  * \param[in]    devInfo     device info struct
 502  * \param[in]    rank        MPI rank (for error reporting)
 503  */
 504 static void
 505 nbnxn_gpu_create_context(gmx_device_runtime_data_t *runtimeData,
 506                          const gmx_device_info_t   *devInfo,
 507                          int                        rank)
 508 {
 509     cl_context_properties     context_properties[5];
 510     cl_platform_id            platform_id;
 511     cl_device_id              device_id;
 512     cl_context                context;
 513     cl_int                    cl_error;
 514
 515     assert(runtimeData != nullptr);
 516     assert(devInfo != nullptr);
 517
 518     platform_id      = devInfo->ocl_gpu_id.ocl_platform_id;
 519     device_id        = devInfo->ocl_gpu_id.ocl_device_id;
 520
 521     int i = 0;
 522     context_properties[i++] = CL_CONTEXT_PLATFORM;
 523     context_properties[i++] = reinterpret_cast<cl_context_properties>(platform_id);
 524     if (getenv("GMX_OCL_SHOW_DIAGNOSTICS"))
 525     {
 526         context_properties[i++] = CL_CONTEXT_SHOW_DIAGNOSTICS_INTEL;
 527         context_properties[i++] = CL_CONTEXT_DIAGNOSTICS_LEVEL_BAD_INTEL | CL_CONTEXT_DIAGNOSTICS_LEVEL_NEUTRAL_INTEL;
 528     }
 529     context_properties[i++] = 0; /* Terminates the list of properties */
 530
 531     context = clCreateContext(context_properties, 1, &device_id, ocl_notify_fn, nullptr, &cl_error);
 532     if (CL_SUCCESS != cl_error)
 533     {
 534         gmx_fatal(FARGS, "On rank %d failed to create context for GPU #%s:\n OpenCL error %d: %s",
 535                   rank,
 536                   devInfo->device_name,
 537                   cl_error, ocl_get_error_string(cl_error).c_str());
 538     }
 539
 540     runtimeData->context = context;
 541 }
 542
 543 /*! \brief Initializes the OpenCL kernel pointers of the nbnxn_ocl_ptr_t input data structure. */
 544 static cl_kernel nbnxn_gpu_create_kernel(gmx_nbnxn_ocl_t *nb,
 545                                          const char      *kernel_name)
 546 {
 547     cl_kernel kernel;
 548     cl_int    cl_error;
 549
 550     kernel = clCreateKernel(nb->dev_rundata->program, kernel_name, &cl_error);
 551     if (CL_SUCCESS != cl_error)
 552     {
 553         gmx_fatal(FARGS, "Failed to create kernel '%s' for GPU #%s: OpenCL error %d",
 554                   kernel_name,
 555                   nb->dev_info->device_name,
 556                   cl_error);
 557     }
 558
 559     return kernel;
 560 }
 561
 562 /*! \brief Clears nonbonded shift force output array and energy outputs on the GPU.
 563  */
 564 static void
 565 nbnxn_ocl_clear_e_fshift(gmx_nbnxn_ocl_t *nb)
 566 {
 567
 568     cl_int               cl_error;
 569     cl_atomdata_t *      adat     = nb->atdat;
 570     cl_command_queue     ls       = nb->stream[InteractionLocality::Local];
 571
 572     size_t               local_work_size[3]   = {1, 1, 1};
 573     size_t               global_work_size[3]  = {1, 1, 1};
 574
 575     cl_int               shifts   = SHIFTS*3;
 576
 577     cl_int               arg_no;
 578
 579     cl_kernel            zero_e_fshift = nb->kernel_zero_e_fshift;
 580
 581     local_work_size[0]   = 64;
 582     // Round the total number of threads up from the array size
 583     global_work_size[0]  = ((shifts + local_work_size[0] - 1)/local_work_size[0])*local_work_size[0];
 584
 585     arg_no    = 0;
 586     cl_error  = clSetKernelArg(zero_e_fshift, arg_no++, sizeof(cl_mem), &(adat->fshift));
 587     cl_error |= clSetKernelArg(zero_e_fshift, arg_no++, sizeof(cl_mem), &(adat->e_lj));
 588     cl_error |= clSetKernelArg(zero_e_fshift, arg_no++, sizeof(cl_mem), &(adat->e_el));
 589     cl_error |= clSetKernelArg(zero_e_fshift, arg_no++, sizeof(cl_uint), &shifts);
 590     GMX_ASSERT(cl_error == CL_SUCCESS, ocl_get_error_string(cl_error).c_str());
 591
 592     cl_error = clEnqueueNDRangeKernel(ls, zero_e_fshift, 3, nullptr, global_work_size, local_work_size, 0, nullptr, nullptr);
 593     GMX_ASSERT(cl_error == CL_SUCCESS, ocl_get_error_string(cl_error).c_str());
 594 }
 595
 596 /*! \brief Initializes the OpenCL kernel pointers of the nbnxn_ocl_ptr_t input data structure. */
 597 static void nbnxn_gpu_init_kernels(gmx_nbnxn_ocl_t *nb)
 598 {
 599     /* Init to 0 main kernel arrays */
 600     /* They will be later on initialized in select_nbnxn_kernel */
 601     // TODO: consider always creating all variants of the kernels here so that there is no
 602     // need for late call to clCreateKernel -- if that gives any advantage?
 603     memset(nb->kernel_ener_noprune_ptr, 0, sizeof(nb->kernel_ener_noprune_ptr));
 604     memset(nb->kernel_ener_prune_ptr, 0, sizeof(nb->kernel_ener_prune_ptr));
 605     memset(nb->kernel_noener_noprune_ptr, 0, sizeof(nb->kernel_noener_noprune_ptr));
 606     memset(nb->kernel_noener_prune_ptr, 0, sizeof(nb->kernel_noener_prune_ptr));
 607
 608     /* Init pruning kernels
 609      *
 610      * TODO: we could avoid creating kernels if dynamic pruning is turned off,
 611      * but ATM that depends on force flags not passed into the initialization.
 612      */
 613     nb->kernel_pruneonly[epruneFirst]   = nbnxn_gpu_create_kernel(nb, "nbnxn_kernel_prune_opencl");
 614     nb->kernel_pruneonly[epruneRolling] = nbnxn_gpu_create_kernel(nb, "nbnxn_kernel_prune_rolling_opencl");
 615
 616     /* Init auxiliary kernels */
 617     nb->kernel_zero_e_fshift = nbnxn_gpu_create_kernel(nb, "zero_e_fshift");
 618 }
 619
 620 /*! \brief Initializes simulation constant data.
 621  *
 622  *  Initializes members of the atomdata and nbparam structs and
 623  *  clears e/fshift output buffers.
 624  */
 625 static void nbnxn_ocl_init_const(gmx_nbnxn_ocl_t                *nb,
 626                                  const interaction_const_t      *ic,
 627                                  const NbnxnListParameters      *listParams,
 628                                  const nbnxn_atomdata_t::Params &nbatParams)
 629 {
 630     init_atomdata_first(nb->atdat, nbatParams.numTypes, nb->dev_rundata);
 631     init_nbparam(nb->nbparam, ic, listParams, nbatParams, nb->dev_rundata);
 632 }
 633
 634
 635 //! This function is documented in the header file
 636 gmx_nbnxn_ocl_t *
 637 gpu_init(const gmx_device_info_t   *deviceInfo,
 638          const interaction_const_t *ic,
 639          const NbnxnListParameters *listParams,
 640          const nbnxn_atomdata_t    *nbat,
 641          const int                  rank,
 642          const gmx_bool             bLocalAndNonlocal)
 643 {
 644     gmx_nbnxn_ocl_t            *nb;
 645     cl_int                      cl_error;
 646     cl_command_queue_properties queue_properties;
 647
 648     assert(ic);
 649
 650     snew(nb, 1);
 651     snew(nb->atdat, 1);
 652     snew(nb->nbparam, 1);
 653     snew(nb->plist[InteractionLocality::Local], 1);
 654     if (bLocalAndNonlocal)
 655     {
 656         snew(nb->plist[InteractionLocality::NonLocal], 1);
 657     }
 658
 659     nb->bUseTwoStreams = static_cast<cl_bool>(bLocalAndNonlocal);
 660
 661     nb->timers = new cl_timers_t();
 662     snew(nb->timings, 1);
 663
 664     /* set device info, just point it to the right GPU among the detected ones */
 665     nb->dev_info = deviceInfo;
 666     snew(nb->dev_rundata, 1);
 667
 668     /* init nbst */
 669     pmalloc(reinterpret_cast<void**>(&nb->nbst.e_lj), sizeof(*nb->nbst.e_lj));
 670     pmalloc(reinterpret_cast<void**>(&nb->nbst.e_el), sizeof(*nb->nbst.e_el));
 671     pmalloc(reinterpret_cast<void**>(&nb->nbst.fshift), SHIFTS * sizeof(*nb->nbst.fshift));
 672
 673     init_plist(nb->plist[InteractionLocality::Local]);
 674
 675     /* OpenCL timing disabled if GMX_DISABLE_GPU_TIMING is defined. */
 676     nb->bDoTime = static_cast<cl_bool>(getenv("GMX_DISABLE_GPU_TIMING") == nullptr);
 677
 678     /* Create queues only after bDoTime has been initialized */
 679     if (nb->bDoTime)
 680     {
 681         queue_properties = CL_QUEUE_PROFILING_ENABLE;
 682     }
 683     else
 684     {
 685         queue_properties = 0;
 686     }
 687
 688     nbnxn_gpu_create_context(nb->dev_rundata, nb->dev_info, rank);
 689
 690     /* local/non-local GPU streams */
 691     nb->stream[InteractionLocality::Local] =
 692         clCreateCommandQueue(nb->dev_rundata->context, nb->dev_info->ocl_gpu_id.ocl_device_id, queue_properties, &cl_error);
 693     if (CL_SUCCESS != cl_error)
 694     {
 695         gmx_fatal(FARGS, "On rank %d failed to create context for GPU #%s: OpenCL error %d",
 696                   rank,
 697                   nb->dev_info->device_name,
 698                   cl_error);
 699     }
 700
 701     if (nb->bUseTwoStreams)
 702     {
 703         init_plist(nb->plist[InteractionLocality::NonLocal]);
 704
 705         nb->stream[InteractionLocality::NonLocal] =
 706             clCreateCommandQueue(nb->dev_rundata->context, nb->dev_info->ocl_gpu_id.ocl_device_id, queue_properties, &cl_error);
 707         if (CL_SUCCESS != cl_error)
 708         {
 709             gmx_fatal(FARGS, "On rank %d failed to create context for GPU #%s: OpenCL error %d",
 710                       rank,
 711                       nb->dev_info->device_name,
 712                       cl_error);
 713         }
 714     }
 715
 716     if (nb->bDoTime)
 717     {
 718         init_timings(nb->timings);
 719     }
 720
 721     nbnxn_ocl_init_const(nb, ic, listParams, nbat->params());
 722
 723     /* Enable LJ param manual prefetch for AMD or Intel or if we request through env. var.
 724      * TODO: decide about NVIDIA
 725      */
 726     nb->bPrefetchLjParam =
 727         (getenv("GMX_OCL_DISABLE_I_PREFETCH") == nullptr) &&
 728         ((nb->dev_info->vendor_e == OCL_VENDOR_AMD) || (nb->dev_info->vendor_e == OCL_VENDOR_INTEL)
 729          || (getenv("GMX_OCL_ENABLE_I_PREFETCH") != nullptr));
 730
 731     /* NOTE: in CUDA we pick L1 cache configuration for the nbnxn kernels here,
 732      * but sadly this is not supported in OpenCL (yet?). Consider adding it if
 733      * it becomes supported.
 734      */
 735     nbnxn_gpu_compile_kernels(nb);
 736     nbnxn_gpu_init_kernels(nb);
 737
 738     /* clear energy and shift force outputs */
 739     nbnxn_ocl_clear_e_fshift(nb);
 740
 741     if (debug)
 742     {
 743         fprintf(debug, "Initialized OpenCL data structures.\n");
 744     }
 745
 746     return nb;
 747 }
 748
 749 /*! \brief Clears the first natoms_clear elements of the GPU nonbonded force output array.
 750  */
 751 static void nbnxn_ocl_clear_f(gmx_nbnxn_ocl_t *nb, int natoms_clear)
 752 {
 753     if (natoms_clear == 0)
 754     {
 755         return;
 756     }
 757
 758     cl_int gmx_used_in_debug cl_error;
 759
 760     cl_atomdata_t           *atomData = nb->atdat;
 761     cl_command_queue         ls       = nb->stream[InteractionLocality::Local];
 762     cl_float                 value    = 0.0f;
 763
 764     cl_error = clEnqueueFillBuffer(ls, atomData->f, &value, sizeof(cl_float),
 765                                    0, natoms_clear*sizeof(rvec), 0, nullptr, nullptr);
 766     GMX_RELEASE_ASSERT(cl_error == CL_SUCCESS, ("clEnqueueFillBuffer failed: " +
 767                                                 ocl_get_error_string(cl_error)).c_str());
 768 }
 769
 770 //! This function is documented in the header file
 771 void
 772 gpu_clear_outputs(gmx_nbnxn_ocl_t   *nb,
 773                   const int          flags)
 774 {
 775     nbnxn_ocl_clear_f(nb, nb->atdat->natoms);
 776     /* clear shift force array and energies if the outputs were
 777        used in the current step */
 778     if (flags & GMX_FORCE_VIRIAL)
 779     {
 780         nbnxn_ocl_clear_e_fshift(nb);
 781     }
 782
 783     /* kick off buffer clearing kernel to ensure concurrency with constraints/update */
 784     cl_int gmx_unused cl_error;
 785     cl_error = clFlush(nb->stream[InteractionLocality::Local]);
 786     assert(CL_SUCCESS == cl_error);
 787 }
 788
 789 //! This function is documented in the header file
 790 void gpu_init_pairlist(gmx_nbnxn_ocl_t           *nb,
 791                        const NbnxnPairlistGpu    *h_plist,
 792                        const InteractionLocality  iloc)
 793 {
 794     char             sbuf[STRLEN];
 795     // Timing accumulation should happen only if there was work to do
 796     // because getLastRangeTime() gets skipped with empty lists later
 797     // which leads to the counter not being reset.
 798     bool             bDoTime    = ((nb->bDoTime == CL_TRUE) && !h_plist->sci.empty());
 799     cl_command_queue stream     = nb->stream[iloc];
 800     cl_plist_t      *d_plist    = nb->plist[iloc];
 801
 802     if (d_plist->na_c < 0)
 803     {
 804         d_plist->na_c = h_plist->na_ci;
 805     }
 806     else
 807     {
 808         if (d_plist->na_c != h_plist->na_ci)
 809         {
 810             sprintf(sbuf, "In cu_init_plist: the #atoms per cell has changed (from %d to %d)",
 811                     d_plist->na_c, h_plist->na_ci);
 812             gmx_incons(sbuf);
 813         }
 814     }
 815
 816     gpu_timers_t::Interaction &iTimers = nb->timers->interaction[iloc];
 817
 818     if (bDoTime)
 819     {
 820         iTimers.pl_h2d.openTimingRegion(stream);
 821         iTimers.didPairlistH2D = true;
 822     }
 823
 824     // TODO most of this function is same in CUDA and OpenCL, move into the header
 825     Context context = nb->dev_rundata->context;
 826
 827     reallocateDeviceBuffer(&d_plist->sci, h_plist->sci.size(),
 828                            &d_plist->nsci, &d_plist->sci_nalloc, context);
 829     copyToDeviceBuffer(&d_plist->sci, h_plist->sci.data(), 0, h_plist->sci.size(),
 830                        stream, GpuApiCallBehavior::Async,
 831                        bDoTime ? iTimers.pl_h2d.fetchNextEvent() : nullptr);
 832
 833     reallocateDeviceBuffer(&d_plist->cj4, h_plist->cj4.size(),
 834                            &d_plist->ncj4, &d_plist->cj4_nalloc, context);
 835     copyToDeviceBuffer(&d_plist->cj4, h_plist->cj4.data(), 0, h_plist->cj4.size(),
 836                        stream, GpuApiCallBehavior::Async,
 837                        bDoTime ? iTimers.pl_h2d.fetchNextEvent() : nullptr);
 838
 839     reallocateDeviceBuffer(&d_plist->imask, h_plist->cj4.size()*c_nbnxnGpuClusterpairSplit,
 840                            &d_plist->nimask, &d_plist->imask_nalloc, context);
 841
 842     reallocateDeviceBuffer(&d_plist->excl, h_plist->excl.size(),
 843                            &d_plist->nexcl, &d_plist->excl_nalloc, context);
 844     copyToDeviceBuffer(&d_plist->excl, h_plist->excl.data(), 0, h_plist->excl.size(),
 845                        stream, GpuApiCallBehavior::Async,
 846                        bDoTime ? iTimers.pl_h2d.fetchNextEvent() : nullptr);
 847
 848     if (bDoTime)
 849     {
 850         iTimers.pl_h2d.closeTimingRegion(stream);
 851     }
 852
 853     /* need to prune the pair list during the next step */
 854     d_plist->haveFreshList = true;
 855 }
 856
 857 //! This function is documented in the header file
 858 void gpu_upload_shiftvec(gmx_nbnxn_ocl_t        *nb,
 859                          const nbnxn_atomdata_t *nbatom)
 860 {
 861     cl_atomdata_t   *adat  = nb->atdat;
 862     cl_command_queue ls    = nb->stream[InteractionLocality::Local];
 863
 864     /* only if we have a dynamic box */
 865     if (nbatom->bDynamicBox || !adat->bShiftVecUploaded)
 866     {
 867         ocl_copy_H2D_async(adat->shift_vec, nbatom->shift_vec.data(), 0,
 868                            SHIFTS * adat->shift_vec_elem_size, ls, nullptr);
 869         adat->bShiftVecUploaded = CL_TRUE;
 870     }
 871 }
 872
 873 //! This function is documented in the header file
 874 void gpu_init_atomdata(gmx_nbnxn_ocl_t        *nb,
 875                        const nbnxn_atomdata_t *nbat)
 876 {
 877     cl_int           cl_error;
 878     int              nalloc, natoms;
 879     bool             realloced;
 880     bool             bDoTime = nb->bDoTime == CL_TRUE;
 881     cl_timers_t     *timers  = nb->timers;
 882     cl_atomdata_t   *d_atdat = nb->atdat;
 883     cl_command_queue ls      = nb->stream[InteractionLocality::Local];
 884
 885     natoms    = nbat->numAtoms();
 886     realloced = false;
 887
 888     if (bDoTime)
 889     {
 890         /* time async copy */
 891         timers->atdat.openTimingRegion(ls);
 892     }
 893
 894     /* need to reallocate if we have to copy more atoms than the amount of space
 895        available and only allocate if we haven't initialized yet, i.e d_atdat->natoms == -1 */
 896     if (natoms > d_atdat->nalloc)
 897     {
 898         nalloc = over_alloc_small(natoms);
 899
 900         /* free up first if the arrays have already been initialized */
 901         if (d_atdat->nalloc != -1)
 902         {
 903             freeDeviceBuffer(&d_atdat->f);
 904             freeDeviceBuffer(&d_atdat->xq);
 905             freeDeviceBuffer(&d_atdat->lj_comb);
 906             freeDeviceBuffer(&d_atdat->atom_types);
 907         }
 908
 909         d_atdat->f_elem_size = sizeof(rvec);
 910
 911         d_atdat->f = clCreateBuffer(nb->dev_rundata->context, CL_MEM_READ_WRITE | CL_MEM_HOST_READ_ONLY,
 912                                     nalloc * d_atdat->f_elem_size, nullptr, &cl_error);
 913         GMX_RELEASE_ASSERT(cl_error == CL_SUCCESS,
 914                            ("clCreateBuffer failed: " + ocl_get_error_string(cl_error)).c_str());
 915
 916         d_atdat->xq = clCreateBuffer(nb->dev_rundata->context, CL_MEM_READ_ONLY | CL_MEM_HOST_WRITE_ONLY,
 917                                      nalloc * sizeof(cl_float4), nullptr, &cl_error);
 918         GMX_RELEASE_ASSERT(cl_error == CL_SUCCESS,
 919                            ("clCreateBuffer failed: " + ocl_get_error_string(cl_error)).c_str());
 920
 921         if (useLjCombRule(nb->nbparam->vdwtype))
 922         {
 923             d_atdat->lj_comb = clCreateBuffer(nb->dev_rundata->context, CL_MEM_READ_ONLY | CL_MEM_HOST_WRITE_ONLY,
 924                                               nalloc * sizeof(cl_float2), nullptr, &cl_error);
 925             GMX_RELEASE_ASSERT(cl_error == CL_SUCCESS,
 926                                ("clCreateBuffer failed: " + ocl_get_error_string(cl_error)).c_str());
 927         }
 928         else
 929         {
 930             d_atdat->atom_types = clCreateBuffer(nb->dev_rundata->context, CL_MEM_READ_ONLY | CL_MEM_HOST_WRITE_ONLY,
 931                                                  nalloc * sizeof(int), nullptr, &cl_error);
 932             GMX_RELEASE_ASSERT(cl_error == CL_SUCCESS,
 933                                ("clCreateBuffer failed: " + ocl_get_error_string(cl_error)).c_str());
 934         }
 935
 936         d_atdat->nalloc = nalloc;
 937         realloced       = true;
 938     }
 939
 940     d_atdat->natoms       = natoms;
 941     d_atdat->natoms_local = nbat->natoms_local;
 942
 943     /* need to clear GPU f output if realloc happened */
 944     if (realloced)
 945     {
 946         nbnxn_ocl_clear_f(nb, nalloc);
 947     }
 948
 949     if (useLjCombRule(nb->nbparam->vdwtype))
 950     {
 951         ocl_copy_H2D_async(d_atdat->lj_comb, nbat->params().lj_comb.data(), 0,
 952                            natoms*sizeof(cl_float2), ls, bDoTime ? timers->atdat.fetchNextEvent() : nullptr);
 953     }
 954     else
 955     {
 956         ocl_copy_H2D_async(d_atdat->atom_types, nbat->params().type.data(), 0,
 957                            natoms*sizeof(int), ls, bDoTime ? timers->atdat.fetchNextEvent() : nullptr);
 958
 959     }
 960
 961     if (bDoTime)
 962     {
 963         timers->atdat.closeTimingRegion(ls);
 964     }
 965
 966     /* kick off the tasks enqueued above to ensure concurrency with the search */
 967     cl_error = clFlush(ls);
 968     GMX_RELEASE_ASSERT(cl_error == CL_SUCCESS,
 969                        ("clFlush failed: " + ocl_get_error_string(cl_error)).c_str());
 970 }
 971
 972 /*! \brief Releases an OpenCL kernel pointer */
 973 static void free_kernel(cl_kernel *kernel_ptr)
 974 {
 975     cl_int gmx_unused cl_error;
 976
 977     assert(nullptr != kernel_ptr);
 978
 979     if (*kernel_ptr)
 980     {
 981         cl_error = clReleaseKernel(*kernel_ptr);
 982         GMX_RELEASE_ASSERT(cl_error == CL_SUCCESS, ("clReleaseKernel failed: " + ocl_get_error_string(cl_error)).c_str());
 983
 984         *kernel_ptr = nullptr;
 985     }
 986 }
 987
 988 /*! \brief Releases a list of OpenCL kernel pointers */
 989 static void free_kernels(cl_kernel *kernels, int count)
 990 {
 991     int i;
 992
 993     for (i = 0; i < count; i++)
 994     {
 995         free_kernel(kernels + i);
 996     }
 997 }
 998
 999 /*! \brief Free the OpenCL runtime data (context and program).
1000  *
1001  *  The function releases the OpenCL context and program assuciated with the
1002  *  device that the calling PP rank is running on.
1003  *
1004  *  \param runData [in]  porinter to the structure with runtime data.
1005  */
1006 static void free_gpu_device_runtime_data(gmx_device_runtime_data_t *runData)
1007 {
1008     if (runData == nullptr)
1009     {
1010         return;
1011     }
1012
1013     cl_int gmx_unused cl_error;
1014
1015     if (runData->context)
1016     {
1017         cl_error         = clReleaseContext(runData->context);
1018         GMX_RELEASE_ASSERT(cl_error == CL_SUCCESS, ("clReleaseContext failed: " + ocl_get_error_string(cl_error)).c_str());
1019         runData->context = nullptr;
1020     }
1021
1022     if (runData->program)
1023     {
1024         cl_error         = clReleaseProgram(runData->program);
1025         GMX_RELEASE_ASSERT(cl_error == CL_SUCCESS, ("clReleaseProgram failed: " + ocl_get_error_string(cl_error)).c_str());
1026         runData->program = nullptr;
1027     }
1028
1029 }
1030
1031 //! This function is documented in the header file
1032 void gpu_free(gmx_nbnxn_ocl_t *nb)
1033 {
1034     if (nb == nullptr)
1035     {
1036         return;
1037     }
1038
1039     /* Free kernels */
1040     int kernel_count = sizeof(nb->kernel_ener_noprune_ptr) / sizeof(nb->kernel_ener_noprune_ptr[0][0]);
1041     free_kernels(nb->kernel_ener_noprune_ptr[0], kernel_count);
1042
1043     kernel_count = sizeof(nb->kernel_ener_prune_ptr) / sizeof(nb->kernel_ener_prune_ptr[0][0]);
1044     free_kernels(nb->kernel_ener_prune_ptr[0], kernel_count);
1045
1046     kernel_count = sizeof(nb->kernel_noener_noprune_ptr) / sizeof(nb->kernel_noener_noprune_ptr[0][0]);
1047     free_kernels(nb->kernel_noener_noprune_ptr[0], kernel_count);
1048
1049     kernel_count = sizeof(nb->kernel_noener_prune_ptr) / sizeof(nb->kernel_noener_prune_ptr[0][0]);
1050     free_kernels(nb->kernel_noener_prune_ptr[0], kernel_count);
1051
1052     free_kernel(&(nb->kernel_zero_e_fshift));
1053
1054     /* Free atdat */
1055     freeDeviceBuffer(&(nb->atdat->xq));
1056     freeDeviceBuffer(&(nb->atdat->f));
1057     freeDeviceBuffer(&(nb->atdat->e_lj));
1058     freeDeviceBuffer(&(nb->atdat->e_el));
1059     freeDeviceBuffer(&(nb->atdat->fshift));
1060     freeDeviceBuffer(&(nb->atdat->lj_comb));
1061     freeDeviceBuffer(&(nb->atdat->atom_types));
1062     freeDeviceBuffer(&(nb->atdat->shift_vec));
1063     sfree(nb->atdat);
1064
1065     /* Free nbparam */
1066     freeDeviceBuffer(&(nb->nbparam->nbfp_climg2d));
1067     freeDeviceBuffer(&(nb->nbparam->nbfp_comb_climg2d));
1068     freeDeviceBuffer(&(nb->nbparam->coulomb_tab_climg2d));
1069     sfree(nb->nbparam);
1070
1071     /* Free plist */
1072     auto *plist = nb->plist[InteractionLocality::Local];
1073     freeDeviceBuffer(&plist->sci);
1074     freeDeviceBuffer(&plist->cj4);
1075     freeDeviceBuffer(&plist->imask);
1076     freeDeviceBuffer(&plist->excl);
1077     sfree(plist);
1078     if (nb->bUseTwoStreams)
1079     {
1080         auto *plist_nl = nb->plist[InteractionLocality::NonLocal];
1081         freeDeviceBuffer(&plist_nl->sci);
1082         freeDeviceBuffer(&plist_nl->cj4);
1083         freeDeviceBuffer(&plist_nl->imask);
1084         freeDeviceBuffer(&plist_nl->excl);
1085         sfree(plist_nl);
1086     }
1087
1088     /* Free nbst */
1089     pfree(nb->nbst.e_lj);
1090     nb->nbst.e_lj = nullptr;
1091
1092     pfree(nb->nbst.e_el);
1093     nb->nbst.e_el = nullptr;
1094
1095     pfree(nb->nbst.fshift);
1096     nb->nbst.fshift = nullptr;
1097
1098     /* Free command queues */
1099     clReleaseCommandQueue(nb->stream[InteractionLocality::Local]);
1100     nb->stream[InteractionLocality::Local] = nullptr;
1101     if (nb->bUseTwoStreams)
1102     {
1103         clReleaseCommandQueue(nb->stream[InteractionLocality::NonLocal]);
1104         nb->stream[InteractionLocality::NonLocal] = nullptr;
1105     }
1106     /* Free other events */
1107     if (nb->nonlocal_done)
1108     {
1109         clReleaseEvent(nb->nonlocal_done);
1110         nb->nonlocal_done = nullptr;
1111     }
1112     if (nb->misc_ops_and_local_H2D_done)
1113     {
1114         clReleaseEvent(nb->misc_ops_and_local_H2D_done);
1115         nb->misc_ops_and_local_H2D_done = nullptr;
1116     }
1117
1118     free_gpu_device_runtime_data(nb->dev_rundata);
1119     sfree(nb->dev_rundata);
1120
1121     /* Free timers and timings */
1122     delete nb->timers;
1123     sfree(nb->timings);
1124     sfree(nb);
1125
1126     if (debug)
1127     {
1128         fprintf(debug, "Cleaned up OpenCL data structures.\n");
1129     }
1130 }
1131
1132 //! This function is documented in the header file
1133 gmx_wallclock_gpu_nbnxn_t *gpu_get_timings(gmx_nbnxn_ocl_t *nb)
1134 {
1135     return (nb != nullptr && nb->bDoTime) ? nb->timings : nullptr;
1136 }
1137
1138 //! This function is documented in the header file
1139 void gpu_reset_timings(nonbonded_verlet_t* nbv)
1140 {
1141     if (nbv->gpu_nbv && nbv->gpu_nbv->bDoTime)
1142     {
1143         init_timings(nbv->gpu_nbv->timings);
1144     }
1145 }
1146
1147 //! This function is documented in the header file
1148 int gpu_min_ci_balanced(gmx_nbnxn_ocl_t *nb)
1149 {
1150     return nb != nullptr ?
1151            gpu_min_ci_balanced_factor * nb->dev_info->compute_units : 0;
1152 }
1153
1154 //! This function is documented in the header file
1155 gmx_bool gpu_is_kernel_ewald_analytical(const gmx_nbnxn_ocl_t *nb)
1156 {
1157     return ((nb->nbparam->eeltype == eelOclEWALD_ANA) ||
1158             (nb->nbparam->eeltype == eelOclEWALD_ANA_TWIN));
1159 }
1160
1161 } // namespace Nbnxm