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/atomdata.h"
  66 #include "gromacs/nbnxm/gpu_data_mgmt.h"
  67 #include "gromacs/nbnxm/gpu_jit_support.h"
  68 #include "gromacs/nbnxm/nbnxm.h"
  69 #include "gromacs/nbnxm/nbnxm_gpu.h"
  70 #include "gromacs/pbcutil/ishift.h"
  71 #include "gromacs/timing/gpu_timing.h"
  72 #include "gromacs/utility/cstringutil.h"
  73 #include "gromacs/utility/fatalerror.h"
  74 #include "gromacs/utility/gmxassert.h"
  75 #include "gromacs/utility/real.h"
  76 #include "gromacs/utility/smalloc.h"
  77
  78 #include "nbnxm_ocl_internal.h"
  79
  80 namespace Nbnxm
  81 {
  82
  83 /*! \brief Copies of values from cl_driver_diagnostics_intel.h,
  84  * which isn't guaranteed to be available. */
  85 /**@{*/
  86 #define CL_CONTEXT_SHOW_DIAGNOSTICS_INTEL           0x4106
  87 #define CL_CONTEXT_DIAGNOSTICS_LEVEL_GOOD_INTEL     0x1
  88 #define CL_CONTEXT_DIAGNOSTICS_LEVEL_BAD_INTEL      0x2
  89 #define CL_CONTEXT_DIAGNOSTICS_LEVEL_NEUTRAL_INTEL  0x4
  90 /**@}*/
  91
  92 /*! \brief This parameter should be determined heuristically from the
  93  * kernel execution times
  94  *
  95  * This value is best for small systems on a single AMD Radeon R9 290X
  96  * (and about 5% faster than 40, which is the default for CUDA
  97  * devices). Larger simulation systems were quite insensitive to the
  98  * value of this parameter.
  99  */
 100 static unsigned int gpu_min_ci_balanced_factor = 50;
 101
 102
 103 /*! \brief Returns true if LJ combination rules are used in the non-bonded kernels.
 104  *
 105  * Full doc in nbnxn_ocl_internal.h */
 106 bool useLjCombRule(int vdwType)
 107 {
 108     return (vdwType == evdwOclCUTCOMBGEOM ||
 109             vdwType == evdwOclCUTCOMBLB);
 110 }
 111
 112 /*! \brief Tabulates the Ewald Coulomb force and initializes the size/scale
 113  * and the table GPU array.
 114  *
 115  * If called with an already allocated table, it just re-uploads the
 116  * table.
 117  */
 118 static void init_ewald_coulomb_force_table(const interaction_const_t       *ic,
 119                                            cl_nbparam_t                    *nbp,
 120                                            const gmx_device_runtime_data_t *runData)
 121 {
 122     cl_mem       coul_tab;
 123
 124     cl_int       cl_error;
 125
 126     if (nbp->coulomb_tab_climg2d != nullptr)
 127     {
 128         freeDeviceBuffer(&(nbp->coulomb_tab_climg2d));
 129     }
 130
 131     /* Switched from using textures to using buffers */
 132     // TODO: decide which alternative is most efficient - textures or buffers.
 133     /*
 134        cl_image_format array_format;
 135
 136        array_format.image_channel_data_type = CL_FLOAT;
 137        array_format.image_channel_order     = CL_R;
 138
 139        coul_tab = clCreateImage2D(runData->context, CL_MEM_READ_WRITE | CL_MEM_COPY_HOST_PTR,
 140        &array_format, tabsize, 1, 0, ftmp, &cl_error);
 141      */
 142
 143     coul_tab = clCreateBuffer(runData->context, CL_MEM_READ_ONLY | CL_MEM_HOST_WRITE_ONLY | CL_MEM_COPY_HOST_PTR,
 144                               ic->tabq_size*sizeof(cl_float), ic->tabq_coul_F, &cl_error);
 145     GMX_RELEASE_ASSERT(cl_error == CL_SUCCESS,
 146                        ("clCreateBuffer failed: " + ocl_get_error_string(cl_error)).c_str());
 147
 148     nbp->coulomb_tab_climg2d  = coul_tab;
 149     nbp->coulomb_tab_scale    = ic->tabq_scale;
 150 }
 151
 152
 153 /*! \brief Initializes the atomdata structure first time, it only gets filled at
 154     pair-search.
 155  */
 156 static void init_atomdata_first(cl_atomdata_t *ad, int ntypes, gmx_device_runtime_data_t *runData)
 157 {
 158     cl_int cl_error;
 159
 160     ad->ntypes  = ntypes;
 161
 162     /* An element of the shift_vec device buffer has the same size as one element
 163        of the host side shift_vec buffer. */
 164     ad->shift_vec_elem_size = sizeof(*nbnxn_atomdata_t::shift_vec.data());
 165
 166     ad->shift_vec = clCreateBuffer(runData->context, CL_MEM_READ_ONLY | CL_MEM_HOST_WRITE_ONLY,
 167                                    SHIFTS * ad->shift_vec_elem_size, nullptr, &cl_error);
 168     GMX_RELEASE_ASSERT(cl_error == CL_SUCCESS,
 169                        ("clCreateBuffer failed: " + ocl_get_error_string(cl_error)).c_str());
 170     ad->bShiftVecUploaded = CL_FALSE;
 171
 172     /* An element of the fshift device buffer has the same size as one element
 173        of the host side fshift buffer. */
 174     ad->fshift_elem_size = sizeof(*cl_nb_staging_t::fshift);
 175
 176     ad->fshift = clCreateBuffer(runData->context, CL_MEM_READ_WRITE | CL_MEM_HOST_READ_ONLY,
 177                                 SHIFTS * ad->fshift_elem_size, nullptr, &cl_error);
 178     GMX_RELEASE_ASSERT(cl_error == CL_SUCCESS,
 179                        ("clCreateBuffer failed: " + ocl_get_error_string(cl_error)).c_str());
 180
 181     ad->e_lj = clCreateBuffer(runData->context, CL_MEM_READ_WRITE | CL_MEM_HOST_READ_ONLY,
 182                               sizeof(float), nullptr, &cl_error);
 183     GMX_RELEASE_ASSERT(cl_error == CL_SUCCESS,
 184                        ("clCreateBuffer failed: " + ocl_get_error_string(cl_error)).c_str());
 185
 186     ad->e_el = clCreateBuffer(runData->context, CL_MEM_READ_WRITE | CL_MEM_HOST_READ_ONLY,
 187                               sizeof(float), nullptr, &cl_error);
 188     GMX_RELEASE_ASSERT(cl_error == CL_SUCCESS,
 189                        ("clCreateBuffer failed: " + ocl_get_error_string(cl_error)).c_str());
 190
 191     /* initialize to nullptr pointers to data that is not allocated here and will
 192        need reallocation in nbnxn_gpu_init_atomdata */
 193     ad->xq = nullptr;
 194     ad->f  = nullptr;
 195
 196     /* size -1 indicates that the respective array hasn't been initialized yet */
 197     ad->natoms = -1;
 198     ad->nalloc = -1;
 199 }
 200
 201 /*! \brief Copies all parameters related to the cut-off from ic to nbp
 202  */
 203 static void set_cutoff_parameters(cl_nbparam_t              *nbp,
 204                                   const interaction_const_t *ic,
 205                                   const NbnxnListParameters *listParams)
 206 {
 207     nbp->ewald_beta        = ic->ewaldcoeff_q;
 208     nbp->sh_ewald          = ic->sh_ewald;
 209     nbp->epsfac            = ic->epsfac;
 210     nbp->two_k_rf          = 2.0 * ic->k_rf;
 211     nbp->c_rf              = ic->c_rf;
 212     nbp->rvdw_sq           = ic->rvdw * ic->rvdw;
 213     nbp->rcoulomb_sq       = ic->rcoulomb * ic->rcoulomb;
 214     nbp->rlistOuter_sq     = listParams->rlistOuter * listParams->rlistOuter;
 215     nbp->rlistInner_sq     = listParams->rlistInner * listParams->rlistInner;
 216     nbp->useDynamicPruning = listParams->useDynamicPruning;
 217
 218     nbp->sh_lj_ewald       = ic->sh_lj_ewald;
 219     nbp->ewaldcoeff_lj     = ic->ewaldcoeff_lj;
 220
 221     nbp->rvdw_switch       = ic->rvdw_switch;
 222     nbp->dispersion_shift  = ic->dispersion_shift;
 223     nbp->repulsion_shift   = ic->repulsion_shift;
 224     nbp->vdw_switch        = ic->vdw_switch;
 225 }
 226
 227 /*! \brief Returns the kinds of electrostatics and Vdw OpenCL
 228  *  kernels that will be used.
 229  *
 230  * Respectively, these values are from enum eelOcl and enum
 231  * evdwOcl. */
 232 static void
 233 map_interaction_types_to_gpu_kernel_flavors(const interaction_const_t *ic,
 234                                             int                        combRule,
 235                                             int                       *gpu_eeltype,
 236                                             int                       *gpu_vdwtype)
 237 {
 238     if (ic->vdwtype == evdwCUT)
 239     {
 240         switch (ic->vdw_modifier)
 241         {
 242             case eintmodNONE:
 243             case eintmodPOTSHIFT:
 244                 switch (combRule)
 245                 {
 246                     case ljcrNONE:
 247                         *gpu_vdwtype = evdwOclCUT;
 248                         break;
 249                     case ljcrGEOM:
 250                         *gpu_vdwtype = evdwOclCUTCOMBGEOM;
 251                         break;
 252                     case ljcrLB:
 253                         *gpu_vdwtype = evdwOclCUTCOMBLB;
 254                         break;
 255                     default:
 256                         gmx_incons("The requested LJ combination rule is not implemented in the OpenCL GPU accelerated kernels!");
 257                 }
 258                 break;
 259             case eintmodFORCESWITCH:
 260                 *gpu_vdwtype = evdwOclFSWITCH;
 261                 break;
 262             case eintmodPOTSWITCH:
 263                 *gpu_vdwtype = evdwOclPSWITCH;
 264                 break;
 265             default:
 266                 gmx_incons("The requested VdW interaction modifier is not implemented in the GPU accelerated kernels!");
 267         }
 268     }
 269     else if (ic->vdwtype == evdwPME)
 270     {
 271         if (ic->ljpme_comb_rule == ljcrGEOM)
 272         {
 273             *gpu_vdwtype = evdwOclEWALDGEOM;
 274         }
 275         else
 276         {
 277             *gpu_vdwtype = evdwOclEWALDLB;
 278         }
 279     }
 280     else
 281     {
 282         gmx_incons("The requested VdW type is not implemented in the GPU accelerated kernels!");
 283     }
 284
 285     if (ic->eeltype == eelCUT)
 286     {
 287         *gpu_eeltype = eelOclCUT;
 288     }
 289     else if (EEL_RF(ic->eeltype))
 290     {
 291         *gpu_eeltype = eelOclRF;
 292     }
 293     else if ((EEL_PME(ic->eeltype) || ic->eeltype == eelEWALD))
 294     {
 295         /* Initially rcoulomb == rvdw, so it's surely not twin cut-off. */
 296         *gpu_eeltype = gpu_pick_ewald_kernel_type(false);
 297     }
 298     else
 299     {
 300         /* Shouldn't happen, as this is checked when choosing Verlet-scheme */
 301         gmx_incons("The requested electrostatics type is not implemented in the GPU accelerated kernels!");
 302     }
 303 }
 304
 305 /*! \brief Initializes the nonbonded parameter data structure.
 306  */
 307 static void init_nbparam(cl_nbparam_t                    *nbp,
 308                          const interaction_const_t       *ic,
 309                          const NbnxnListParameters       *listParams,
 310                          const nbnxn_atomdata_t::Params  &nbatParams,
 311                          const gmx_device_runtime_data_t *runData)
 312 {
 313     cl_int cl_error;
 314
 315     set_cutoff_parameters(nbp, ic, listParams);
 316
 317     map_interaction_types_to_gpu_kernel_flavors(ic,
 318                                                 nbatParams.comb_rule,
 319                                                 &(nbp->eeltype),
 320                                                 &(nbp->vdwtype));
 321
 322     if (ic->vdwtype == evdwPME)
 323     {
 324         if (ic->ljpme_comb_rule == ljcrGEOM)
 325         {
 326             GMX_ASSERT(nbatParams.comb_rule == ljcrGEOM, "Combination rule mismatch!");
 327         }
 328         else
 329         {
 330             GMX_ASSERT(nbatParams.comb_rule == ljcrLB, "Combination rule mismatch!");
 331         }
 332     }
 333     /* generate table for PME */
 334     nbp->coulomb_tab_climg2d = nullptr;
 335     if (nbp->eeltype == eelOclEWALD_TAB || nbp->eeltype == eelOclEWALD_TAB_TWIN)
 336     {
 337         init_ewald_coulomb_force_table(ic, nbp, runData);
 338     }
 339     else
 340     // TODO: improvement needed.
 341     // The image2d is created here even if eeltype is not eelCuEWALD_TAB or eelCuEWALD_TAB_TWIN because the OpenCL kernels
 342     // don't accept nullptr values for image2D parameters.
 343     {
 344         /* Switched from using textures to using buffers */
 345         // TODO: decide which alternative is most efficient - textures or buffers.
 346         /*
 347            cl_image_format array_format;
 348
 349            array_format.image_channel_data_type = CL_FLOAT;
 350            array_format.image_channel_order     = CL_R;
 351
 352            nbp->coulomb_tab_climg2d = clCreateImage2D(runData->context, CL_MEM_READ_WRITE,
 353             &array_format, 1, 1, 0, nullptr, &cl_error);
 354          */
 355
 356         nbp->coulomb_tab_climg2d = clCreateBuffer(runData->context, CL_MEM_READ_ONLY, sizeof(cl_float), nullptr, &cl_error);
 357         GMX_RELEASE_ASSERT(cl_error == CL_SUCCESS,
 358                            ("clCreateBuffer failed: " + ocl_get_error_string(cl_error)).c_str());
 359     }
 360
 361     const int nnbfp      = 2*nbatParams.numTypes*nbatParams.numTypes;
 362     const int nnbfp_comb = 2*nbatParams.numTypes;
 363
 364     {
 365         /* Switched from using textures to using buffers */
 366         // TODO: decide which alternative is most efficient - textures or buffers.
 367         /*
 368            cl_image_format array_format;
 369
 370            array_format.image_channel_data_type = CL_FLOAT;
 371            array_format.image_channel_order     = CL_R;
 372
 373            nbp->nbfp_climg2d = clCreateImage2D(runData->context, CL_MEM_READ_ONLY | CL_MEM_COPY_HOST_PTR,
 374             &array_format, nnbfp, 1, 0, nbat->nbfp, &cl_error);
 375          */
 376
 377         nbp->nbfp_climg2d =
 378             clCreateBuffer(runData->context,
 379                            CL_MEM_READ_ONLY | CL_MEM_HOST_WRITE_ONLY | CL_MEM_COPY_HOST_PTR,
 380                            nnbfp*sizeof(cl_float),
 381                            const_cast<float *>(nbatParams.nbfp.data()),
 382                            &cl_error);
 383         GMX_RELEASE_ASSERT(cl_error == CL_SUCCESS,
 384                            ("clCreateBuffer failed: " + ocl_get_error_string(cl_error)).c_str());
 385
 386         if (ic->vdwtype == evdwPME)
 387         {
 388             /* Switched from using textures to using buffers */
 389             // TODO: decide which alternative is most efficient - textures or buffers.
 390             /*  nbp->nbfp_comb_climg2d = clCreateImage2D(runData->context, CL_MEM_READ_WRITE | CL_MEM_COPY_HOST_PTR,
 391                 &array_format, nnbfp_comb, 1, 0, nbat->nbfp_comb, &cl_error);*/
 392             nbp->nbfp_comb_climg2d =
 393                 clCreateBuffer(runData->context,
 394                                CL_MEM_READ_ONLY | CL_MEM_HOST_WRITE_ONLY | CL_MEM_COPY_HOST_PTR,
 395                                nnbfp_comb*sizeof(cl_float),
 396                                const_cast<float *>(nbatParams.nbfp_comb.data()),
 397                                &cl_error);
 398             GMX_RELEASE_ASSERT(cl_error == CL_SUCCESS,
 399                                ("clCreateBuffer failed: " + ocl_get_error_string(cl_error)).c_str());
 400         }
 401         else
 402         {
 403             // TODO: improvement needed.
 404             // The image2d is created here even if vdwtype is not evdwPME because the OpenCL kernels
 405             // don't accept nullptr values for image2D parameters.
 406             /* Switched from using textures to using buffers */
 407             // TODO: decide which alternative is most efficient - textures or buffers.
 408             /* nbp->nbfp_comb_climg2d = clCreateImage2D(runData->context, CL_MEM_READ_WRITE,
 409                 &array_format, 1, 1, 0, nullptr, &cl_error);*/
 410             nbp->nbfp_comb_climg2d = clCreateBuffer(runData->context, CL_MEM_READ_ONLY, sizeof(cl_float), nullptr, &cl_error);
 411             GMX_RELEASE_ASSERT(cl_error == CL_SUCCESS,
 412                                ("clCreateBuffer failed: " + ocl_get_error_string(cl_error)).c_str());
 413         }
 414     }
 415 }
 416
 417 //! This function is documented in the header file
 418 void gpu_pme_loadbal_update_param(const nonbonded_verlet_t    *nbv,
 419                                   const interaction_const_t   *ic,
 420                                   const NbnxnListParameters   *listParams)
 421 {
 422     if (!nbv || !nbv->useGpu())
 423     {
 424         return;
 425     }
 426     gmx_nbnxn_ocl_t    *nb  = nbv->gpu_nbv;
 427     cl_nbparam_t       *nbp = nb->nbparam;
 428
 429     set_cutoff_parameters(nbp, ic, listParams);
 430
 431     nbp->eeltype = gpu_pick_ewald_kernel_type(ic->rcoulomb != ic->rvdw);
 432
 433     init_ewald_coulomb_force_table(ic, nbp, nb->dev_rundata);
 434 }
 435
 436 /*! \brief Initializes the pair list data structure.
 437  */
 438 static void init_plist(cl_plist_t *pl)
 439 {
 440     /* initialize to nullptr pointers to data that is not allocated here and will
 441        need reallocation in nbnxn_gpu_init_pairlist */
 442     pl->sci     = nullptr;
 443     pl->cj4     = nullptr;
 444     pl->imask   = nullptr;
 445     pl->excl    = nullptr;
 446
 447     /* size -1 indicates that the respective array hasn't been initialized yet */
 448     pl->na_c           = -1;
 449     pl->nsci           = -1;
 450     pl->sci_nalloc     = -1;
 451     pl->ncj4           = -1;
 452     pl->cj4_nalloc     = -1;
 453     pl->nimask         = -1;
 454     pl->imask_nalloc   = -1;
 455     pl->nexcl          = -1;
 456     pl->excl_nalloc    = -1;
 457     pl->haveFreshList  = false;
 458 }
 459
 460 /*! \brief Initializes the timings data structure.
 461  */
 462 static void init_timings(gmx_wallclock_gpu_nbnxn_t *t)
 463 {
 464     int i, j;
 465
 466     t->nb_h2d_t = 0.0;
 467     t->nb_d2h_t = 0.0;
 468     t->nb_c     = 0;
 469     t->pl_h2d_t = 0.0;
 470     t->pl_h2d_c = 0;
 471     for (i = 0; i < 2; i++)
 472     {
 473         for (j = 0; j < 2; j++)
 474         {
 475             t->ktime[i][j].t = 0.0;
 476             t->ktime[i][j].c = 0;
 477         }
 478     }
 479
 480     t->pruneTime.c        = 0;
 481     t->pruneTime.t        = 0.0;
 482     t->dynamicPruneTime.c = 0;
 483     t->dynamicPruneTime.t = 0.0;
 484 }
 485
 486
 487 //! OpenCL notification callback function
 488 static void CL_CALLBACK
 489 ocl_notify_fn( const char *pErrInfo, const void *, size_t, void *)
 490 {
 491     if (pErrInfo != NULL)
 492     {
 493         printf("%s\n", pErrInfo ); // Print error/hint
 494     }
 495 }
 496
 497 /*! \brief Creates context for OpenCL GPU given by \p mygpu
 498  *
 499  * A fatal error results if creation fails.
 500  *
 501  * \param[inout] runtimeData runtime data including program and context
 502  * \param[in]    devInfo     device info struct
 503  * \param[in]    rank        MPI rank (for error reporting)
 504  */
 505 static void
 506 nbnxn_gpu_create_context(gmx_device_runtime_data_t *runtimeData,
 507                          const gmx_device_info_t   *devInfo,
 508                          int                        rank)
 509 {
 510     cl_context_properties     context_properties[5];
 511     cl_platform_id            platform_id;
 512     cl_device_id              device_id;
 513     cl_context                context;
 514     cl_int                    cl_error;
 515
 516     assert(runtimeData != nullptr);
 517     assert(devInfo != nullptr);
 518
 519     platform_id      = devInfo->ocl_gpu_id.ocl_platform_id;
 520     device_id        = devInfo->ocl_gpu_id.ocl_device_id;
 521
 522     int i = 0;
 523     context_properties[i++] = CL_CONTEXT_PLATFORM;
 524     context_properties[i++] = reinterpret_cast<cl_context_properties>(platform_id);
 525     if (getenv("GMX_OCL_SHOW_DIAGNOSTICS"))
 526     {
 527         context_properties[i++] = CL_CONTEXT_SHOW_DIAGNOSTICS_INTEL;
 528         context_properties[i++] = CL_CONTEXT_DIAGNOSTICS_LEVEL_BAD_INTEL | CL_CONTEXT_DIAGNOSTICS_LEVEL_NEUTRAL_INTEL;
 529     }
 530     context_properties[i++] = 0; /* Terminates the list of properties */
 531
 532     context = clCreateContext(context_properties, 1, &device_id, ocl_notify_fn, nullptr, &cl_error);
 533     if (CL_SUCCESS != cl_error)
 534     {
 535         gmx_fatal(FARGS, "On rank %d failed to create context for GPU #%s:\n OpenCL error %d: %s",
 536                   rank,
 537                   devInfo->device_name,
 538                   cl_error, ocl_get_error_string(cl_error).c_str());
 539     }
 540
 541     runtimeData->context = context;
 542 }
 543
 544 /*! \brief Initializes the OpenCL kernel pointers of the nbnxn_ocl_ptr_t input data structure. */
 545 static cl_kernel nbnxn_gpu_create_kernel(gmx_nbnxn_ocl_t *nb,
 546                                          const char      *kernel_name)
 547 {
 548     cl_kernel kernel;
 549     cl_int    cl_error;
 550
 551     kernel = clCreateKernel(nb->dev_rundata->program, kernel_name, &cl_error);
 552     if (CL_SUCCESS != cl_error)
 553     {
 554         gmx_fatal(FARGS, "Failed to create kernel '%s' for GPU #%s: OpenCL error %d",
 555                   kernel_name,
 556                   nb->dev_info->device_name,
 557                   cl_error);
 558     }
 559
 560     return kernel;
 561 }
 562
 563 /*! \brief Clears nonbonded shift force output array and energy outputs on the GPU.
 564  */
 565 static void
 566 nbnxn_ocl_clear_e_fshift(gmx_nbnxn_ocl_t *nb)
 567 {
 568
 569     cl_int               cl_error;
 570     cl_atomdata_t *      adat     = nb->atdat;
 571     cl_command_queue     ls       = nb->stream[InteractionLocality::Local];
 572
 573     size_t               local_work_size[3]   = {1, 1, 1};
 574     size_t               global_work_size[3]  = {1, 1, 1};
 575
 576     cl_int               shifts   = SHIFTS*3;
 577
 578     cl_int               arg_no;
 579
 580     cl_kernel            zero_e_fshift = nb->kernel_zero_e_fshift;
 581
 582     local_work_size[0]   = 64;
 583     // Round the total number of threads up from the array size
 584     global_work_size[0]  = ((shifts + local_work_size[0] - 1)/local_work_size[0])*local_work_size[0];
 585
 586     arg_no    = 0;
 587     cl_error  = clSetKernelArg(zero_e_fshift, arg_no++, sizeof(cl_mem), &(adat->fshift));
 588     cl_error |= clSetKernelArg(zero_e_fshift, arg_no++, sizeof(cl_mem), &(adat->e_lj));
 589     cl_error |= clSetKernelArg(zero_e_fshift, arg_no++, sizeof(cl_mem), &(adat->e_el));
 590     cl_error |= clSetKernelArg(zero_e_fshift, arg_no++, sizeof(cl_uint), &shifts);
 591     GMX_ASSERT(cl_error == CL_SUCCESS, ocl_get_error_string(cl_error).c_str());
 592
 593     cl_error = clEnqueueNDRangeKernel(ls, zero_e_fshift, 3, nullptr, global_work_size, local_work_size, 0, nullptr, nullptr);
 594     GMX_ASSERT(cl_error == CL_SUCCESS, ocl_get_error_string(cl_error).c_str());
 595 }
 596
 597 /*! \brief Initializes the OpenCL kernel pointers of the nbnxn_ocl_ptr_t input data structure. */
 598 static void nbnxn_gpu_init_kernels(gmx_nbnxn_ocl_t *nb)
 599 {
 600     /* Init to 0 main kernel arrays */
 601     /* They will be later on initialized in select_nbnxn_kernel */
 602     // TODO: consider always creating all variants of the kernels here so that there is no
 603     // need for late call to clCreateKernel -- if that gives any advantage?
 604     memset(nb->kernel_ener_noprune_ptr, 0, sizeof(nb->kernel_ener_noprune_ptr));
 605     memset(nb->kernel_ener_prune_ptr, 0, sizeof(nb->kernel_ener_prune_ptr));
 606     memset(nb->kernel_noener_noprune_ptr, 0, sizeof(nb->kernel_noener_noprune_ptr));
 607     memset(nb->kernel_noener_prune_ptr, 0, sizeof(nb->kernel_noener_prune_ptr));
 608
 609     /* Init pruning kernels
 610      *
 611      * TODO: we could avoid creating kernels if dynamic pruning is turned off,
 612      * but ATM that depends on force flags not passed into the initialization.
 613      */
 614     nb->kernel_pruneonly[epruneFirst]   = nbnxn_gpu_create_kernel(nb, "nbnxn_kernel_prune_opencl");
 615     nb->kernel_pruneonly[epruneRolling] = nbnxn_gpu_create_kernel(nb, "nbnxn_kernel_prune_rolling_opencl");
 616
 617     /* Init auxiliary kernels */
 618     nb->kernel_zero_e_fshift = nbnxn_gpu_create_kernel(nb, "zero_e_fshift");
 619 }
 620
 621 /*! \brief Initializes simulation constant data.
 622  *
 623  *  Initializes members of the atomdata and nbparam structs and
 624  *  clears e/fshift output buffers.
 625  */
 626 static void nbnxn_ocl_init_const(gmx_nbnxn_ocl_t                *nb,
 627                                  const interaction_const_t      *ic,
 628                                  const NbnxnListParameters      *listParams,
 629                                  const nbnxn_atomdata_t::Params &nbatParams)
 630 {
 631     init_atomdata_first(nb->atdat, nbatParams.numTypes, nb->dev_rundata);
 632     init_nbparam(nb->nbparam, ic, listParams, nbatParams, nb->dev_rundata);
 633 }
 634
 635
 636 //! This function is documented in the header file
 637 gmx_nbnxn_ocl_t *
 638 gpu_init(const gmx_device_info_t   *deviceInfo,
 639          const interaction_const_t *ic,
 640          const NbnxnListParameters *listParams,
 641          const nbnxn_atomdata_t    *nbat,
 642          const int                  rank,
 643          const gmx_bool             bLocalAndNonlocal)
 644 {
 645     gmx_nbnxn_ocl_t            *nb;
 646     cl_int                      cl_error;
 647     cl_command_queue_properties queue_properties;
 648
 649     assert(ic);
 650
 651     snew(nb, 1);
 652     snew(nb->atdat, 1);
 653     snew(nb->nbparam, 1);
 654     snew(nb->plist[InteractionLocality::Local], 1);
 655     if (bLocalAndNonlocal)
 656     {
 657         snew(nb->plist[InteractionLocality::NonLocal], 1);
 658     }
 659
 660     nb->bUseTwoStreams = static_cast<cl_bool>(bLocalAndNonlocal);
 661
 662     nb->timers = new cl_timers_t();
 663     snew(nb->timings, 1);
 664
 665     /* set device info, just point it to the right GPU among the detected ones */
 666     nb->dev_info = deviceInfo;
 667     snew(nb->dev_rundata, 1);
 668
 669     /* init nbst */
 670     pmalloc(reinterpret_cast<void**>(&nb->nbst.e_lj), sizeof(*nb->nbst.e_lj));
 671     pmalloc(reinterpret_cast<void**>(&nb->nbst.e_el), sizeof(*nb->nbst.e_el));
 672     pmalloc(reinterpret_cast<void**>(&nb->nbst.fshift), SHIFTS * sizeof(*nb->nbst.fshift));
 673
 674     init_plist(nb->plist[InteractionLocality::Local]);
 675
 676     /* OpenCL timing disabled if GMX_DISABLE_GPU_TIMING is defined. */
 677     nb->bDoTime = static_cast<cl_bool>(getenv("GMX_DISABLE_GPU_TIMING") == nullptr);
 678
 679     /* Create queues only after bDoTime has been initialized */
 680     if (nb->bDoTime)
 681     {
 682         queue_properties = CL_QUEUE_PROFILING_ENABLE;
 683     }
 684     else
 685     {
 686         queue_properties = 0;
 687     }
 688
 689     nbnxn_gpu_create_context(nb->dev_rundata, nb->dev_info, rank);
 690
 691     /* local/non-local GPU streams */
 692     nb->stream[InteractionLocality::Local] =
 693         clCreateCommandQueue(nb->dev_rundata->context, nb->dev_info->ocl_gpu_id.ocl_device_id, queue_properties, &cl_error);
 694     if (CL_SUCCESS != cl_error)
 695     {
 696         gmx_fatal(FARGS, "On rank %d failed to create context for GPU #%s: OpenCL error %d",
 697                   rank,
 698                   nb->dev_info->device_name,
 699                   cl_error);
 700     }
 701
 702     if (nb->bUseTwoStreams)
 703     {
 704         init_plist(nb->plist[InteractionLocality::NonLocal]);
 705
 706         nb->stream[InteractionLocality::NonLocal] =
 707             clCreateCommandQueue(nb->dev_rundata->context, nb->dev_info->ocl_gpu_id.ocl_device_id, queue_properties, &cl_error);
 708         if (CL_SUCCESS != cl_error)
 709         {
 710             gmx_fatal(FARGS, "On rank %d failed to create context for GPU #%s: OpenCL error %d",
 711                       rank,
 712                       nb->dev_info->device_name,
 713                       cl_error);
 714         }
 715     }
 716
 717     if (nb->bDoTime)
 718     {
 719         init_timings(nb->timings);
 720     }
 721
 722     nbnxn_ocl_init_const(nb, ic, listParams, nbat->params());
 723
 724     /* Enable LJ param manual prefetch for AMD or Intel or if we request through env. var.
 725      * TODO: decide about NVIDIA
 726      */
 727     nb->bPrefetchLjParam =
 728         (getenv("GMX_OCL_DISABLE_I_PREFETCH") == nullptr) &&
 729         ((nb->dev_info->vendor_e == OCL_VENDOR_AMD) || (nb->dev_info->vendor_e == OCL_VENDOR_INTEL)
 730          || (getenv("GMX_OCL_ENABLE_I_PREFETCH") != nullptr));
 731
 732     /* NOTE: in CUDA we pick L1 cache configuration for the nbnxn kernels here,
 733      * but sadly this is not supported in OpenCL (yet?). Consider adding it if
 734      * it becomes supported.
 735      */
 736     nbnxn_gpu_compile_kernels(nb);
 737     nbnxn_gpu_init_kernels(nb);
 738
 739     /* clear energy and shift force outputs */
 740     nbnxn_ocl_clear_e_fshift(nb);
 741
 742     if (debug)
 743     {
 744         fprintf(debug, "Initialized OpenCL data structures.\n");
 745     }
 746
 747     return nb;
 748 }
 749
 750 /*! \brief Clears the first natoms_clear elements of the GPU nonbonded force output array.
 751  */
 752 static void nbnxn_ocl_clear_f(gmx_nbnxn_ocl_t *nb, int natoms_clear)
 753 {
 754     if (natoms_clear == 0)
 755     {
 756         return;
 757     }
 758
 759     cl_int gmx_used_in_debug cl_error;
 760
 761     cl_atomdata_t           *atomData = nb->atdat;
 762     cl_command_queue         ls       = nb->stream[InteractionLocality::Local];
 763     cl_float                 value    = 0.0f;
 764
 765     cl_error = clEnqueueFillBuffer(ls, atomData->f, &value, sizeof(cl_float),
 766                                    0, natoms_clear*sizeof(rvec), 0, nullptr, nullptr);
 767     GMX_RELEASE_ASSERT(cl_error == CL_SUCCESS, ("clEnqueueFillBuffer failed: " +
 768                                                 ocl_get_error_string(cl_error)).c_str());
 769 }
 770
 771 //! This function is documented in the header file
 772 void
 773 gpu_clear_outputs(gmx_nbnxn_ocl_t   *nb,
 774                   const int          flags)
 775 {
 776     nbnxn_ocl_clear_f(nb, nb->atdat->natoms);
 777     /* clear shift force array and energies if the outputs were
 778        used in the current step */
 779     if (flags & GMX_FORCE_VIRIAL)
 780     {
 781         nbnxn_ocl_clear_e_fshift(nb);
 782     }
 783
 784     /* kick off buffer clearing kernel to ensure concurrency with constraints/update */
 785     cl_int gmx_unused cl_error;
 786     cl_error = clFlush(nb->stream[InteractionLocality::Local]);
 787     assert(CL_SUCCESS == cl_error);
 788 }
 789
 790 //! This function is documented in the header file
 791 void gpu_init_pairlist(gmx_nbnxn_ocl_t           *nb,
 792                        const NbnxnPairlistGpu    *h_plist,
 793                        const InteractionLocality  iloc)
 794 {
 795     char             sbuf[STRLEN];
 796     // Timing accumulation should happen only if there was work to do
 797     // because getLastRangeTime() gets skipped with empty lists later
 798     // which leads to the counter not being reset.
 799     bool             bDoTime    = ((nb->bDoTime == CL_TRUE) && !h_plist->sci.empty());
 800     cl_command_queue stream     = nb->stream[iloc];
 801     cl_plist_t      *d_plist    = nb->plist[iloc];
 802
 803     if (d_plist->na_c < 0)
 804     {
 805         d_plist->na_c = h_plist->na_ci;
 806     }
 807     else
 808     {
 809         if (d_plist->na_c != h_plist->na_ci)
 810         {
 811             sprintf(sbuf, "In cu_init_plist: the #atoms per cell has changed (from %d to %d)",
 812                     d_plist->na_c, h_plist->na_ci);
 813             gmx_incons(sbuf);
 814         }
 815     }
 816
 817     gpu_timers_t::Interaction &iTimers = nb->timers->interaction[iloc];
 818
 819     if (bDoTime)
 820     {
 821         iTimers.pl_h2d.openTimingRegion(stream);
 822         iTimers.didPairlistH2D = true;
 823     }
 824
 825     // TODO most of this function is same in CUDA and OpenCL, move into the header
 826     Context context = nb->dev_rundata->context;
 827
 828     reallocateDeviceBuffer(&d_plist->sci, h_plist->sci.size(),
 829                            &d_plist->nsci, &d_plist->sci_nalloc, context);
 830     copyToDeviceBuffer(&d_plist->sci, h_plist->sci.data(), 0, h_plist->sci.size(),
 831                        stream, GpuApiCallBehavior::Async,
 832                        bDoTime ? iTimers.pl_h2d.fetchNextEvent() : nullptr);
 833
 834     reallocateDeviceBuffer(&d_plist->cj4, h_plist->cj4.size(),
 835                            &d_plist->ncj4, &d_plist->cj4_nalloc, context);
 836     copyToDeviceBuffer(&d_plist->cj4, h_plist->cj4.data(), 0, h_plist->cj4.size(),
 837                        stream, GpuApiCallBehavior::Async,
 838                        bDoTime ? iTimers.pl_h2d.fetchNextEvent() : nullptr);
 839
 840     reallocateDeviceBuffer(&d_plist->imask, h_plist->cj4.size()*c_nbnxnGpuClusterpairSplit,
 841                            &d_plist->nimask, &d_plist->imask_nalloc, context);
 842
 843     reallocateDeviceBuffer(&d_plist->excl, h_plist->excl.size(),
 844                            &d_plist->nexcl, &d_plist->excl_nalloc, context);
 845     copyToDeviceBuffer(&d_plist->excl, h_plist->excl.data(), 0, h_plist->excl.size(),
 846                        stream, GpuApiCallBehavior::Async,
 847                        bDoTime ? iTimers.pl_h2d.fetchNextEvent() : nullptr);
 848
 849     if (bDoTime)
 850     {
 851         iTimers.pl_h2d.closeTimingRegion(stream);
 852     }
 853
 854     /* need to prune the pair list during the next step */
 855     d_plist->haveFreshList = true;
 856 }
 857
 858 //! This function is documented in the header file
 859 void gpu_upload_shiftvec(gmx_nbnxn_ocl_t        *nb,
 860                          const nbnxn_atomdata_t *nbatom)
 861 {
 862     cl_atomdata_t   *adat  = nb->atdat;
 863     cl_command_queue ls    = nb->stream[InteractionLocality::Local];
 864
 865     /* only if we have a dynamic box */
 866     if (nbatom->bDynamicBox || !adat->bShiftVecUploaded)
 867     {
 868         ocl_copy_H2D_async(adat->shift_vec, nbatom->shift_vec.data(), 0,
 869                            SHIFTS * adat->shift_vec_elem_size, ls, nullptr);
 870         adat->bShiftVecUploaded = CL_TRUE;
 871     }
 872 }
 873
 874 //! This function is documented in the header file
 875 void gpu_init_atomdata(gmx_nbnxn_ocl_t        *nb,
 876                        const nbnxn_atomdata_t *nbat)
 877 {
 878     cl_int           cl_error;
 879     int              nalloc, natoms;
 880     bool             realloced;
 881     bool             bDoTime = nb->bDoTime == CL_TRUE;
 882     cl_timers_t     *timers  = nb->timers;
 883     cl_atomdata_t   *d_atdat = nb->atdat;
 884     cl_command_queue ls      = nb->stream[InteractionLocality::Local];
 885
 886     natoms    = nbat->numAtoms();
 887     realloced = false;
 888
 889     if (bDoTime)
 890     {
 891         /* time async copy */
 892         timers->atdat.openTimingRegion(ls);
 893     }
 894
 895     /* need to reallocate if we have to copy more atoms than the amount of space
 896        available and only allocate if we haven't initialized yet, i.e d_atdat->natoms == -1 */
 897     if (natoms > d_atdat->nalloc)
 898     {
 899         nalloc = over_alloc_small(natoms);
 900
 901         /* free up first if the arrays have already been initialized */
 902         if (d_atdat->nalloc != -1)
 903         {
 904             freeDeviceBuffer(&d_atdat->f);
 905             freeDeviceBuffer(&d_atdat->xq);
 906             freeDeviceBuffer(&d_atdat->lj_comb);
 907             freeDeviceBuffer(&d_atdat->atom_types);
 908         }
 909
 910         d_atdat->f_elem_size = sizeof(rvec);
 911
 912         d_atdat->f = clCreateBuffer(nb->dev_rundata->context, CL_MEM_READ_WRITE | CL_MEM_HOST_READ_ONLY,
 913                                     nalloc * d_atdat->f_elem_size, nullptr, &cl_error);
 914         GMX_RELEASE_ASSERT(cl_error == CL_SUCCESS,
 915                            ("clCreateBuffer failed: " + ocl_get_error_string(cl_error)).c_str());
 916
 917         d_atdat->xq = clCreateBuffer(nb->dev_rundata->context, CL_MEM_READ_ONLY | CL_MEM_HOST_WRITE_ONLY,
 918                                      nalloc * sizeof(cl_float4), nullptr, &cl_error);
 919         GMX_RELEASE_ASSERT(cl_error == CL_SUCCESS,
 920                            ("clCreateBuffer failed: " + ocl_get_error_string(cl_error)).c_str());
 921
 922         if (useLjCombRule(nb->nbparam->vdwtype))
 923         {
 924             d_atdat->lj_comb = clCreateBuffer(nb->dev_rundata->context, CL_MEM_READ_ONLY | CL_MEM_HOST_WRITE_ONLY,
 925                                               nalloc * sizeof(cl_float2), nullptr, &cl_error);
 926             GMX_RELEASE_ASSERT(cl_error == CL_SUCCESS,
 927                                ("clCreateBuffer failed: " + ocl_get_error_string(cl_error)).c_str());
 928         }
 929         else
 930         {
 931             d_atdat->atom_types = clCreateBuffer(nb->dev_rundata->context, CL_MEM_READ_ONLY | CL_MEM_HOST_WRITE_ONLY,
 932                                                  nalloc * sizeof(int), nullptr, &cl_error);
 933             GMX_RELEASE_ASSERT(cl_error == CL_SUCCESS,
 934                                ("clCreateBuffer failed: " + ocl_get_error_string(cl_error)).c_str());
 935         }
 936
 937         d_atdat->nalloc = nalloc;
 938         realloced       = true;
 939     }
 940
 941     d_atdat->natoms       = natoms;
 942     d_atdat->natoms_local = nbat->natoms_local;
 943
 944     /* need to clear GPU f output if realloc happened */
 945     if (realloced)
 946     {
 947         nbnxn_ocl_clear_f(nb, nalloc);
 948     }
 949
 950     if (useLjCombRule(nb->nbparam->vdwtype))
 951     {
 952         ocl_copy_H2D_async(d_atdat->lj_comb, nbat->params().lj_comb.data(), 0,
 953                            natoms*sizeof(cl_float2), ls, bDoTime ? timers->atdat.fetchNextEvent() : nullptr);
 954     }
 955     else
 956     {
 957         ocl_copy_H2D_async(d_atdat->atom_types, nbat->params().type.data(), 0,
 958                            natoms*sizeof(int), ls, bDoTime ? timers->atdat.fetchNextEvent() : nullptr);
 959
 960     }
 961
 962     if (bDoTime)
 963     {
 964         timers->atdat.closeTimingRegion(ls);
 965     }
 966
 967     /* kick off the tasks enqueued above to ensure concurrency with the search */
 968     cl_error = clFlush(ls);
 969     GMX_RELEASE_ASSERT(cl_error == CL_SUCCESS,
 970                        ("clFlush failed: " + ocl_get_error_string(cl_error)).c_str());
 971 }
 972
 973 /*! \brief Releases an OpenCL kernel pointer */
 974 static void free_kernel(cl_kernel *kernel_ptr)
 975 {
 976     cl_int gmx_unused cl_error;
 977
 978     assert(nullptr != kernel_ptr);
 979
 980     if (*kernel_ptr)
 981     {
 982         cl_error = clReleaseKernel(*kernel_ptr);
 983         GMX_RELEASE_ASSERT(cl_error == CL_SUCCESS, ("clReleaseKernel failed: " + ocl_get_error_string(cl_error)).c_str());
 984
 985         *kernel_ptr = nullptr;
 986     }
 987 }
 988
 989 /*! \brief Releases a list of OpenCL kernel pointers */
 990 static void free_kernels(cl_kernel *kernels, int count)
 991 {
 992     int i;
 993
 994     for (i = 0; i < count; i++)
 995     {
 996         free_kernel(kernels + i);
 997     }
 998 }
 999
1000 /*! \brief Free the OpenCL runtime data (context and program).
1001  *
1002  *  The function releases the OpenCL context and program assuciated with the
1003  *  device that the calling PP rank is running on.
1004  *
1005  *  \param runData [in]  porinter to the structure with runtime data.
1006  */
1007 static void free_gpu_device_runtime_data(gmx_device_runtime_data_t *runData)
1008 {
1009     if (runData == nullptr)
1010     {
1011         return;
1012     }
1013
1014     cl_int gmx_unused cl_error;
1015
1016     if (runData->context)
1017     {
1018         cl_error         = clReleaseContext(runData->context);
1019         GMX_RELEASE_ASSERT(cl_error == CL_SUCCESS, ("clReleaseContext failed: " + ocl_get_error_string(cl_error)).c_str());
1020         runData->context = nullptr;
1021     }
1022
1023     if (runData->program)
1024     {
1025         cl_error         = clReleaseProgram(runData->program);
1026         GMX_RELEASE_ASSERT(cl_error == CL_SUCCESS, ("clReleaseProgram failed: " + ocl_get_error_string(cl_error)).c_str());
1027         runData->program = nullptr;
1028     }
1029
1030 }
1031
1032 //! This function is documented in the header file
1033 void gpu_free(gmx_nbnxn_ocl_t *nb)
1034 {
1035     if (nb == nullptr)
1036     {
1037         return;
1038     }
1039
1040     /* Free kernels */
1041     int kernel_count = sizeof(nb->kernel_ener_noprune_ptr) / sizeof(nb->kernel_ener_noprune_ptr[0][0]);
1042     free_kernels(nb->kernel_ener_noprune_ptr[0], kernel_count);
1043
1044     kernel_count = sizeof(nb->kernel_ener_prune_ptr) / sizeof(nb->kernel_ener_prune_ptr[0][0]);
1045     free_kernels(nb->kernel_ener_prune_ptr[0], kernel_count);
1046
1047     kernel_count = sizeof(nb->kernel_noener_noprune_ptr) / sizeof(nb->kernel_noener_noprune_ptr[0][0]);
1048     free_kernels(nb->kernel_noener_noprune_ptr[0], kernel_count);
1049
1050     kernel_count = sizeof(nb->kernel_noener_prune_ptr) / sizeof(nb->kernel_noener_prune_ptr[0][0]);
1051     free_kernels(nb->kernel_noener_prune_ptr[0], kernel_count);
1052
1053     free_kernel(&(nb->kernel_zero_e_fshift));
1054
1055     /* Free atdat */
1056     freeDeviceBuffer(&(nb->atdat->xq));
1057     freeDeviceBuffer(&(nb->atdat->f));
1058     freeDeviceBuffer(&(nb->atdat->e_lj));
1059     freeDeviceBuffer(&(nb->atdat->e_el));
1060     freeDeviceBuffer(&(nb->atdat->fshift));
1061     freeDeviceBuffer(&(nb->atdat->lj_comb));
1062     freeDeviceBuffer(&(nb->atdat->atom_types));
1063     freeDeviceBuffer(&(nb->atdat->shift_vec));
1064     sfree(nb->atdat);
1065
1066     /* Free nbparam */
1067     freeDeviceBuffer(&(nb->nbparam->nbfp_climg2d));
1068     freeDeviceBuffer(&(nb->nbparam->nbfp_comb_climg2d));
1069     freeDeviceBuffer(&(nb->nbparam->coulomb_tab_climg2d));
1070     sfree(nb->nbparam);
1071
1072     /* Free plist */
1073     auto *plist = nb->plist[InteractionLocality::Local];
1074     freeDeviceBuffer(&plist->sci);
1075     freeDeviceBuffer(&plist->cj4);
1076     freeDeviceBuffer(&plist->imask);
1077     freeDeviceBuffer(&plist->excl);
1078     sfree(plist);
1079     if (nb->bUseTwoStreams)
1080     {
1081         auto *plist_nl = nb->plist[InteractionLocality::NonLocal];
1082         freeDeviceBuffer(&plist_nl->sci);
1083         freeDeviceBuffer(&plist_nl->cj4);
1084         freeDeviceBuffer(&plist_nl->imask);
1085         freeDeviceBuffer(&plist_nl->excl);
1086         sfree(plist_nl);
1087     }
1088
1089     /* Free nbst */
1090     pfree(nb->nbst.e_lj);
1091     nb->nbst.e_lj = nullptr;
1092
1093     pfree(nb->nbst.e_el);
1094     nb->nbst.e_el = nullptr;
1095
1096     pfree(nb->nbst.fshift);
1097     nb->nbst.fshift = nullptr;
1098
1099     /* Free command queues */
1100     clReleaseCommandQueue(nb->stream[InteractionLocality::Local]);
1101     nb->stream[InteractionLocality::Local] = nullptr;
1102     if (nb->bUseTwoStreams)
1103     {
1104         clReleaseCommandQueue(nb->stream[InteractionLocality::NonLocal]);
1105         nb->stream[InteractionLocality::NonLocal] = nullptr;
1106     }
1107     /* Free other events */
1108     if (nb->nonlocal_done)
1109     {
1110         clReleaseEvent(nb->nonlocal_done);
1111         nb->nonlocal_done = nullptr;
1112     }
1113     if (nb->misc_ops_and_local_H2D_done)
1114     {
1115         clReleaseEvent(nb->misc_ops_and_local_H2D_done);
1116         nb->misc_ops_and_local_H2D_done = nullptr;
1117     }
1118
1119     free_gpu_device_runtime_data(nb->dev_rundata);
1120     sfree(nb->dev_rundata);
1121
1122     /* Free timers and timings */
1123     delete nb->timers;
1124     sfree(nb->timings);
1125     sfree(nb);
1126
1127     if (debug)
1128     {
1129         fprintf(debug, "Cleaned up OpenCL data structures.\n");
1130     }
1131 }
1132
1133 //! This function is documented in the header file
1134 gmx_wallclock_gpu_nbnxn_t *gpu_get_timings(gmx_nbnxn_ocl_t *nb)
1135 {
1136     return (nb != nullptr && nb->bDoTime) ? nb->timings : nullptr;
1137 }
1138
1139 //! This function is documented in the header file
1140 void gpu_reset_timings(nonbonded_verlet_t* nbv)
1141 {
1142     if (nbv->gpu_nbv && nbv->gpu_nbv->bDoTime)
1143     {
1144         init_timings(nbv->gpu_nbv->timings);
1145     }
1146 }
1147
1148 //! This function is documented in the header file
1149 int gpu_min_ci_balanced(gmx_nbnxn_ocl_t *nb)
1150 {
1151     return nb != nullptr ?
1152            gpu_min_ci_balanced_factor * nb->dev_info->compute_units : 0;
1153 }
1154
1155 //! This function is documented in the header file
1156 gmx_bool gpu_is_kernel_ewald_analytical(const gmx_nbnxn_ocl_t *nb)
1157 {
1158     return ((nb->nbparam->eeltype == eelOclEWALD_ANA) ||
1159             (nb->nbparam->eeltype == eelOclEWALD_ANA_TWIN));
1160 }
1161
1162 } // namespace Nbnxm