src/gromacs/nbnxm/opencl/nbnxm_ocl_kernel.clh

   1 /*
   2  * This file is part of the GROMACS molecular simulation package.
   3  *
   4  * Copyright (c) 2012,2013,2014,2016,2017,2018,2019, 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
  36 /*! \internal \file
  37  *  \brief OpenCL non-bonded kernel.
  38  *
  39  *  OpenCL 1.2 support is expected.
  40  *
  41  *  \author Anca Hamuraru <anca@streamcomputing.eu>
  42  *  \author Szilárd Páll <pall.szilard@gmail.com>
  43  *  \ingroup module_nbnxm
  44  */
  45
  46 /* Currently we enable CJ prefetch for AMD/NVIDIA and disable it for the "nowarp" kernel
  47  * Note that this should precede the kernel_utils include.
  48  */
  49 #include "nbnxm_ocl_kernel_utils.clh"
  50
  51 /////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
  52
  53 #if defined EL_EWALD_ANA || defined EL_EWALD_TAB
  54 /* Note: convenience macro, needs to be undef-ed at the end of the file. */
  55 #define EL_EWALD_ANY
  56 #endif
  57
  58 #if defined EL_EWALD_ANY || defined EL_RF || defined LJ_EWALD || (defined EL_CUTOFF && defined CALC_ENERGIES)
  59 /* Macro to control the calculation of exclusion forces in the kernel
  60  * We do that with Ewald (elec/vdw) and RF. Cut-off only has exclusion
  61  * energy terms.
  62  *
  63  * Note: convenience macro, needs to be undef-ed at the end of the file.
  64  */
  65 #define EXCLUSION_FORCES
  66 #endif
  67
  68 #if defined LJ_EWALD_COMB_GEOM || defined LJ_EWALD_COMB_LB
  69 /* Note: convenience macro, needs to be undef-ed at the end of the file. */
  70 #define LJ_EWALD
  71 #endif
  72
  73 #if defined LJ_COMB_GEOM || defined LJ_COMB_LB
  74 /* Note: convenience macro, needs to be undef-ed at the end of the file. */
  75 #define LJ_COMB
  76 #endif
  77
  78 /*
  79    Kernel launch parameters:
  80     - #blocks   = #pair lists, blockId = pair list Id
  81     - #threads  = CL_SIZE^2
  82     - shmem     = CL_SIZE^2 * sizeof(float)
  83
  84     Each thread calculates an i force-component taking one pair of i-j atoms.
  85
  86    TODO: implement 128 threads/wavefront by porting over the NTHREAD_Z/j4 loop
  87    "horizontal splitting" over threads.
  88  */
  89
  90 /* NOTE:
  91    NB_KERNEL_FUNC_NAME differs from the CUDA equivalent as it is not a variadic macro due to OpenCL not having a support for them, this version only takes exactly 2 arguments.
  92    Thus if more strings need to be appended a new macro must be written or it must be directly appended here.
  93  */
  94 __attribute__((reqd_work_group_size(CL_SIZE, CL_SIZE, 1)))
  95 #ifdef cl_intel_required_subgroup_size
  96 __attribute__((intel_reqd_sub_group_size(SUBGROUP_SIZE)))
  97 #endif
  98 #ifdef PRUNE_NBL
  99     #ifdef CALC_ENERGIES
 100 __kernel void NB_KERNEL_FUNC_NAME(nbnxn_kernel, _VF_prune_opencl)
 101     #else
 102 __kernel void NB_KERNEL_FUNC_NAME(nbnxn_kernel, _F_prune_opencl)
 103     #endif
 104 #else
 105     #ifdef CALC_ENERGIES
 106 __kernel void NB_KERNEL_FUNC_NAME(nbnxn_kernel, _VF_opencl)
 107     #else
 108 __kernel void NB_KERNEL_FUNC_NAME(nbnxn_kernel, _F_opencl)
 109     #endif
 110 #endif
 111 (
 112 #ifndef LJ_COMB
 113     int ntypes,                                             /* IN  */
 114 #endif
 115     cl_nbparam_params_t nbparam_params,                     /* IN  */
 116     const __global float4 *restrict xq,                     /* IN  */
 117     __global float *restrict f,                             /* OUT stores float3 values */
 118     __global float *restrict gmx_unused e_lj,               /* OUT */
 119     __global float *restrict gmx_unused e_el,               /* OUT */
 120     __global float *restrict fshift,                        /* OUT stores float3 values */
 121 #ifdef LJ_COMB
 122     const __global float2 *restrict lj_comb,                /* IN stores float2 values */
 123 #else
 124     const __global int *restrict atom_types,                /* IN  */
 125 #endif
 126     const __global float *restrict shift_vec,               /* IN stores float3 values */
 127     __constant const float* gmx_unused nbfp_climg2d,        /* IN  */
 128     __constant const float* gmx_unused nbfp_comb_climg2d,   /* IN  */
 129     __constant const float* gmx_unused coulomb_tab_climg2d, /* IN  */
 130     const __global nbnxn_sci_t* pl_sci,                     /* IN  */
 131 #ifndef PRUNE_NBL
 132     const
 133 #endif
 134     __global nbnxn_cj4_t* pl_cj4,             /* OUT / IN */
 135     const __global nbnxn_excl_t* excl,        /* IN  */
 136     int bCalcFshift,                          /* IN  */
 137     __local  float4   *xqib                   /* Pointer to dyn alloc'ed shmem */
 138 )
 139 {
 140     /* convenience variables */
 141     const cl_nbparam_params_t *const nbparam = &nbparam_params;
 142
 143     const float                      rcoulomb_sq = nbparam->rcoulomb_sq;
 144 #ifdef VDW_CUTOFF_CHECK
 145     const float                      rvdw_sq     = nbparam_params.rvdw_sq;
 146 #endif
 147 #ifdef EL_RF
 148     const float two_k_rf              = nbparam->two_k_rf;
 149 #endif
 150 #ifdef EL_EWALD_TAB
 151     const float coulomb_tab_scale     = nbparam->coulomb_tab_scale;
 152 #endif
 153 #ifdef EL_EWALD_ANA
 154     const float beta2                 = nbparam->ewald_beta*nbparam->ewald_beta;
 155     const float beta3                 = nbparam->ewald_beta*nbparam->ewald_beta*nbparam->ewald_beta;
 156 #endif
 157 #ifdef PRUNE_NBL
 158     const float rlist_sq              = nbparam->rlistOuter_sq;
 159 #endif
 160
 161 #ifdef CALC_ENERGIES
 162 #ifdef EL_EWALD_ANY
 163     const float            beta        = nbparam->ewald_beta;
 164     const float            ewald_shift = nbparam->sh_ewald;
 165 #else
 166     const float gmx_unused c_rf        = nbparam->c_rf;
 167 #endif /* EL_EWALD_ANY */
 168 #endif /* CALC_ENERGIES */
 169
 170     /* thread/block/warp id-s */
 171     const unsigned int tidxi  = get_local_id(0);
 172     const unsigned int tidxj  = get_local_id(1);
 173     const unsigned int tidx   = get_local_id(1) * get_local_size(0) + get_local_id(0);
 174     const unsigned int bidx   = get_group_id(0);
 175     const unsigned int widx   = tidx / WARP_SIZE; /* warp index */
 176
 177     /*! i-cluster interaction mask for a super-cluster with all NCL_PER_SUPERCL=8 bits set */
 178     const unsigned superClInteractionMask = ((1U << NCL_PER_SUPERCL) - 1U);
 179
 180 #define LOCAL_OFFSET (xqib + NCL_PER_SUPERCL * CL_SIZE)
 181     CjType cjs = 0;
 182 #if USE_CJ_PREFETCH
 183     /* shmem buffer for cj, for both warps separately */
 184     cjs = (__local int *)(LOCAL_OFFSET);
 185     #undef LOCAL_OFFSET
 186     #define LOCAL_OFFSET (cjs + 2 * c_nbnxnGpuJgroupSize)
 187 #endif //USE_CJ_PREFETCH
 188
 189 #ifdef IATYPE_SHMEM
 190 #ifndef LJ_COMB
 191     /* shmem buffer for i atom-type pre-loading */
 192     __local int *atib      = (__local int *)(LOCAL_OFFSET); //NOLINT(google-readability-casting)
 193     #undef LOCAL_OFFSET
 194     #define LOCAL_OFFSET (atib + NCL_PER_SUPERCL * CL_SIZE)
 195 #else
 196     __local float2 *ljcpib = (__local float2 *)(LOCAL_OFFSET);
 197     #undef LOCAL_OFFSET
 198     #define LOCAL_OFFSET (ljcpib + NCL_PER_SUPERCL * CL_SIZE)
 199 #endif
 200 #endif
 201
 202 #if !REDUCE_SHUFFLE
 203     /* shmem j force buffer */
 204     __local float *f_buf   = (__local float *)(LOCAL_OFFSET);
 205     #undef LOCAL_OFFSET
 206     #define LOCAL_OFFSET (f_buf + CL_SIZE * CL_SIZE * 3)
 207 #else
 208     __local float *f_buf  = 0;
 209 #endif
 210 #if !USE_SUBGROUP_ANY
 211     /* Local buffer used to implement __any warp vote function from CUDA.
 212        volatile is used to avoid compiler optimizations for AMD builds. */
 213     volatile __local uint            *warp_any = (__local uint*)(LOCAL_OFFSET);
 214 #else
 215     __local uint          gmx_unused *warp_any = 0;
 216 #endif
 217 #undef LOCAL_OFFSET
 218
 219     const nbnxn_sci_t nb_sci      = pl_sci[bidx];         /* my i super-cluster's index = current bidx */
 220     const int         sci         = nb_sci.sci;           /* super-cluster */
 221     const int         cij4_start  = nb_sci.cj4_ind_start; /* first ...*/
 222     const int         cij4_end    = nb_sci.cj4_ind_end;   /* and last index of j clusters */
 223
 224     for (int i = 0; i < NCL_PER_SUPERCL; i += CL_SIZE)
 225     {
 226         /* Pre-load i-atom x and q into shared memory */
 227         const int ci = sci * NCL_PER_SUPERCL + tidxj+i;
 228         const int ai = ci * CL_SIZE + tidxi;
 229
 230         float4    xqbuf = xq[ai] + (float4)(shift_vec[3 * nb_sci.shift], shift_vec[3 * nb_sci.shift + 1], shift_vec[3 * nb_sci.shift + 2], 0.0f);
 231         xqbuf.w *= nbparam->epsfac;
 232         xqib[(tidxj + i) * CL_SIZE + tidxi] = xqbuf;
 233 #ifdef IATYPE_SHMEM
 234 #ifndef LJ_COMB
 235         /* Pre-load the i-atom types into shared memory */
 236         atib[(tidxj + i) * CL_SIZE + tidxi]   = atom_types[ai];
 237 #else
 238         ljcpib[(tidxj + i) * CL_SIZE + tidxi] = lj_comb[ai];
 239 #endif
 240 #endif
 241     }
 242 #if !USE_SUBGROUP_ANY
 243     /* Initialise warp vote. (8x8 block) 2 warps for nvidia */
 244     if (tidx == 0 || tidx == WARP_SIZE)
 245     {
 246         warp_any[widx] = 0;
 247     }
 248 #endif
 249     barrier(CLK_LOCAL_MEM_FENCE);
 250
 251     float3 fci_buf[NCL_PER_SUPERCL]; /* i force buffer */
 252     for (int ci_offset = 0; ci_offset < NCL_PER_SUPERCL; ci_offset++)
 253     {
 254         fci_buf[ci_offset] = (float3)(0.0f);
 255     }
 256
 257 #ifdef LJ_EWALD
 258     /* TODO: we are trading registers with flops by keeping lje_coeff-s, try re-calculating it later */
 259     const float lje_coeff2   = nbparam->ewaldcoeff_lj*nbparam->ewaldcoeff_lj;
 260     const float lje_coeff6_6 = lje_coeff2*lje_coeff2*lje_coeff2*ONE_SIXTH_F;
 261 #endif /* LJ_EWALD */
 262
 263
 264 #ifdef CALC_ENERGIES
 265     float E_lj = 0.0f;
 266     float E_el = 0.0f;
 267
 268 #if defined EXCLUSION_FORCES /* Ewald or RF */
 269     if (nb_sci.shift == CENTRAL && pl_cj4[cij4_start].cj[0] == sci*NCL_PER_SUPERCL)
 270     {
 271         /* we have the diagonal: add the charge and LJ self interaction energy term */
 272         for (int i = 0; i < NCL_PER_SUPERCL; i++)
 273         {
 274 #if defined EL_EWALD_ANY || defined EL_RF || defined EL_CUTOFF
 275             const float qi = xqib[i * CL_SIZE + tidxi].w;
 276             E_el += qi*qi;
 277 #endif
 278 #if defined LJ_EWALD
 279             E_lj += nbfp_climg2d[atom_types[(sci*NCL_PER_SUPERCL + i)*CL_SIZE + tidxi]*(ntypes + 1)*2];
 280 #endif      /* LJ_EWALD */
 281         }
 282
 283         /* divide the self term(s) equally over the j-threads, then multiply with the coefficients. */
 284 #ifdef LJ_EWALD
 285         E_lj /= CL_SIZE;
 286         E_lj *= 0.5f*ONE_SIXTH_F*lje_coeff6_6;
 287 #endif  /* LJ_EWALD */
 288
 289 #if defined EL_EWALD_ANY || defined EL_RF || defined EL_CUTOFF
 290         /* Correct for epsfac^2 due to adding qi^2 */
 291         E_el /= nbparam->epsfac*CL_SIZE;
 292 #if defined EL_RF || defined EL_CUTOFF
 293         E_el *= -0.5f*c_rf;
 294 #else
 295         E_el *= -beta*M_FLOAT_1_SQRTPI; /* last factor 1/sqrt(pi) */
 296 #endif
 297 #endif                                  /* EL_EWALD_ANY || defined EL_RF || defined EL_CUTOFF */
 298     }
 299 #endif                                  /* EXCLUSION_FORCES */
 300
 301 #endif                                  /* CALC_ENERGIES */
 302
 303 #ifdef EXCLUSION_FORCES
 304     const int nonSelfInteraction  = !(nb_sci.shift == CENTRAL & tidxj <= tidxi);
 305 #endif
 306
 307     /* loop over the j clusters = seen by any of the atoms in the current super-cluster */
 308     for (int j4 = cij4_start; j4 < cij4_end; j4++)
 309     {
 310         const int          wexcl_idx   = pl_cj4[j4].imei[widx].excl_ind;
 311         unsigned int       imask       = pl_cj4[j4].imei[widx].imask;
 312         const unsigned int wexcl       = excl[wexcl_idx].pair[(tidx) & (WARP_SIZE - 1)];
 313
 314         preloadCj4(&cjs, pl_cj4[j4].cj, tidxi, tidxj, imask != 0u);
 315
 316 #ifndef PRUNE_NBL
 317         if (imask)
 318 #endif
 319         {
 320             /* Unrolling this loop improves performance without pruning but
 321              * with pruning it leads to slowdown.
 322              *
 323              * Tested with driver 1800.5
 324              *
 325              * TODO: check loop unrolling with NVIDIA OpenCL
 326              */
 327 #if !defined PRUNE_NBL && !defined _NVIDIA_SOURCE_
 328 #pragma unroll 4
 329 #endif
 330             for (int jm = 0; jm < c_nbnxnGpuJgroupSize; jm++)
 331             {
 332                 if (imask & (superClInteractionMask << (jm * NCL_PER_SUPERCL)))
 333                 {
 334                     unsigned int mask_ji = (1U << (jm * NCL_PER_SUPERCL));
 335
 336                     const int    cj = loadCj(cjs, pl_cj4[j4].cj, jm, tidxi, tidxj);
 337                     const int    aj = cj * CL_SIZE + tidxj;
 338
 339                     /* load j atom data */
 340                     const float4 xjqbuf = xq[aj];
 341                     const float3 xj     = (float3)(xjqbuf.xyz);
 342                     const float  qj_f   = xjqbuf.w;
 343 #ifndef LJ_COMB
 344                     const int    typej   = atom_types[aj];
 345 #else
 346                     const float2 ljcp_j  = lj_comb[aj];
 347 #endif
 348
 349                     float3 fcj_buf = (float3)(0.0f);
 350
 351 #if !defined PRUNE_NBL
 352 #pragma unroll 8
 353 #endif
 354                     for (int i = 0; i < NCL_PER_SUPERCL; i++)
 355                     {
 356                         if (imask & mask_ji)
 357                         {
 358                             const int gmx_unused ci = sci * NCL_PER_SUPERCL + i; /* i cluster index */
 359
 360                             /* all threads load an atom from i cluster ci into shmem! */
 361                             const float4 xiqbuf   = xqib[i * CL_SIZE + tidxi];
 362                             const float3 xi       = (float3)(xiqbuf.xyz);
 363
 364                             /* distance between i and j atoms */
 365                             const float3 rv      = xi - xj;
 366                             float        r2      = norm2(rv);
 367
 368 #ifdef PRUNE_NBL
 369                             if (!gmx_sub_group_any(warp_any, widx, r2 < rlist_sq))
 370                             {
 371                                 imask &= ~mask_ji;
 372                             }
 373 #endif
 374
 375                             const float int_bit = (wexcl & mask_ji) ? 1.0f : 0.0f;
 376
 377                             /* cutoff & exclusion check */
 378 #ifdef EXCLUSION_FORCES
 379                             if ((r2 < rcoulomb_sq) * (nonSelfInteraction | (ci != cj)))
 380 #else
 381                             if ((r2 < rcoulomb_sq) * int_bit)
 382 #endif
 383                             {
 384                                 /* load the rest of the i-atom parameters */
 385                                 const float qi = xiqbuf.w;
 386 #ifdef IATYPE_SHMEM
 387 #ifndef LJ_COMB
 388                                 const int    typei   = atib[i * CL_SIZE + tidxi];
 389 #else
 390                                 const float2 ljcp_i  = ljcpib[i * CL_SIZE + tidxi];
 391 #endif
 392 #else                                                                /* IATYPE_SHMEM */
 393                                 const int ai = ci * CL_SIZE + tidxi; /* i atom index */
 394
 395 #ifndef LJ_COMB
 396                                 const int    typei   = atom_types[ai];
 397 #else
 398                                 const float2 ljcp_i = lj_comb[ai];
 399 #endif
 400 #endif                          /* IATYPE_SHMEM */
 401                                 /* LJ 6*C6 and 12*C12 */
 402 #ifndef LJ_COMB
 403                                 const float c6  = nbfp_climg2d[2 * (ntypes * typei + typej)];
 404                                 const float c12 = nbfp_climg2d[2 * (ntypes * typei + typej)+1];
 405 #else                           /* LJ_COMB */
 406 #ifdef LJ_COMB_GEOM
 407                                 const float c6  = ljcp_i.x * ljcp_j.x;
 408                                 const float c12 = ljcp_i.y * ljcp_j.y;
 409 #else
 410                                 /* LJ 2^(1/6)*sigma and 12*epsilon */
 411                                 const float sigma   = ljcp_i.x + ljcp_j.x;
 412                                 const float epsilon = ljcp_i.y * ljcp_j.y;
 413 #if defined CALC_ENERGIES || defined LJ_FORCE_SWITCH || defined LJ_POT_SWITCH
 414                                 float       c6, c12;
 415                                 convert_sigma_epsilon_to_c6_c12(sigma, epsilon, &c6, &c12);
 416 #endif
 417 #endif                          /* LJ_COMB_GEOM */
 418 #endif                          /* LJ_COMB */
 419
 420                                 // Ensure distance do not become so small that r^-12 overflows
 421                                 r2      = max(r2, NBNXN_MIN_RSQ);
 422
 423                                 const float inv_r   = rsqrt(r2);
 424                                 const float inv_r2  = inv_r * inv_r;
 425 #if !defined LJ_COMB_LB || defined CALC_ENERGIES
 426                                 float       inv_r6  = inv_r2 * inv_r2 * inv_r2;
 427 #if defined EXCLUSION_FORCES
 428                                 /* We could mask inv_r2, but with Ewald
 429                                  * masking both inv_r6 and F_invr is faster */
 430                                 inv_r6  *= int_bit;
 431 #endif                          /* EXCLUSION_FORCES */
 432
 433                                 float F_invr  = inv_r6 * (c12 * inv_r6 - c6) * inv_r2;
 434 #if defined CALC_ENERGIES || defined LJ_POT_SWITCH
 435                                 float E_lj_p  = int_bit * (c12 * (inv_r6 * inv_r6 + nbparam->repulsion_shift.cpot)*ONE_TWELVETH_F -
 436                                                            c6 * (inv_r6 + nbparam->dispersion_shift.cpot)*ONE_SIXTH_F);
 437
 438 #endif
 439 #else                           /* ! LJ_COMB_LB || CALC_ENERGIES */
 440                                 const float sig_r  = sigma*inv_r;
 441                                 const float sig_r2 = sig_r*sig_r;
 442                                 float       sig_r6 = sig_r2*sig_r2*sig_r2;
 443 #if defined EXCLUSION_FORCES
 444                                 sig_r6 *= int_bit;
 445 #endif                          /* EXCLUSION_FORCES */
 446
 447                                 float F_invr  = epsilon * sig_r6 * (sig_r6 - 1.0f) * inv_r2;
 448 #endif                          /* ! LJ_COMB_LB || CALC_ENERGIES */
 449
 450
 451 #ifdef LJ_FORCE_SWITCH
 452 #ifdef CALC_ENERGIES
 453                                 calculate_force_switch_F_E(nbparam, c6, c12, inv_r, r2, &F_invr, &E_lj_p);
 454 #else
 455                                 calculate_force_switch_F(nbparam, c6, c12, inv_r, r2, &F_invr);
 456 #endif /* CALC_ENERGIES */
 457 #endif /* LJ_FORCE_SWITCH */
 458
 459
 460 #ifdef LJ_EWALD
 461 #ifdef LJ_EWALD_COMB_GEOM
 462 #ifdef CALC_ENERGIES
 463                                 calculate_lj_ewald_comb_geom_F_E(nbfp_comb_climg2d, nbparam, typei, typej, r2, inv_r2, lje_coeff2, lje_coeff6_6, int_bit, &F_invr, &E_lj_p);
 464 #else
 465                                 calculate_lj_ewald_comb_geom_F(nbfp_comb_climg2d, typei, typej, r2, inv_r2, lje_coeff2, lje_coeff6_6, &F_invr);
 466 #endif                          /* CALC_ENERGIES */
 467 #elif defined LJ_EWALD_COMB_LB
 468                                 calculate_lj_ewald_comb_LB_F_E(nbfp_comb_climg2d, nbparam, typei, typej, r2, inv_r2, lje_coeff2, lje_coeff6_6,
 469 #ifdef CALC_ENERGIES
 470                                                                int_bit, true, &F_invr, &E_lj_p
 471 #else
 472                                                                0, false, &F_invr, 0
 473 #endif /* CALC_ENERGIES */
 474                                                                );
 475 #endif /* LJ_EWALD_COMB_GEOM */
 476 #endif /* LJ_EWALD */
 477
 478 #ifdef LJ_POT_SWITCH
 479 #ifdef CALC_ENERGIES
 480                                 calculate_potential_switch_F_E(nbparam, inv_r, r2, &F_invr, &E_lj_p);
 481 #else
 482                                 calculate_potential_switch_F(nbparam, inv_r, r2, &F_invr, &E_lj_p);
 483 #endif /* CALC_ENERGIES */
 484 #endif /* LJ_POT_SWITCH */
 485
 486 #ifdef VDW_CUTOFF_CHECK
 487                                 /* Separate VDW cut-off check to enable twin-range cut-offs
 488                                  * (rvdw < rcoulomb <= rlist)
 489                                  */
 490                                 const float vdw_in_range  = (r2 < rvdw_sq) ? 1.0f : 0.0f;
 491                                 F_invr       *= vdw_in_range;
 492 #ifdef CALC_ENERGIES
 493                                 E_lj_p       *= vdw_in_range;
 494 #endif
 495 #endif                          /* VDW_CUTOFF_CHECK */
 496
 497 #ifdef CALC_ENERGIES
 498                                 E_lj    += E_lj_p;
 499
 500 #endif
 501
 502
 503 #ifdef EL_CUTOFF
 504 #ifdef EXCLUSION_FORCES
 505                                 F_invr  += qi * qj_f * int_bit * inv_r2 * inv_r;
 506 #else
 507                                 F_invr  += qi * qj_f * inv_r2 * inv_r;
 508 #endif
 509 #endif
 510 #ifdef EL_RF
 511                                 F_invr  += qi * qj_f * (int_bit*inv_r2 * inv_r - two_k_rf);
 512 #endif
 513 #if defined EL_EWALD_ANA
 514                                 F_invr  += qi * qj_f * (int_bit*inv_r2*inv_r + pmecorrF(beta2*r2)*beta3);
 515 #elif defined EL_EWALD_TAB
 516                                 F_invr  += qi * qj_f * (int_bit*inv_r2 -
 517                                                         interpolate_coulomb_force_r(coulomb_tab_climg2d, r2 * inv_r, coulomb_tab_scale)
 518                                                         ) * inv_r;
 519 #endif                          /* EL_EWALD_ANA/TAB */
 520
 521 #ifdef CALC_ENERGIES
 522 #ifdef EL_CUTOFF
 523                                 E_el    += qi * qj_f * (int_bit*inv_r - c_rf);
 524 #endif
 525 #ifdef EL_RF
 526                                 E_el    += qi * qj_f * (int_bit*inv_r + 0.5f * two_k_rf * r2 - c_rf);
 527 #endif
 528 #ifdef EL_EWALD_ANY
 529                                 /* 1.0f - erff is faster than erfcf */
 530                                 E_el    += qi * qj_f * (inv_r * (int_bit - erf(r2 * inv_r * beta)) - int_bit * ewald_shift);
 531 #endif                          /* EL_EWALD_ANY */
 532 #endif
 533                                 const float3 f_ij = rv * F_invr;
 534
 535                                 /* accumulate j forces in registers */
 536                                 fcj_buf -= f_ij;
 537
 538                                 /* accumulate i forces in registers */
 539                                 fci_buf[i] += f_ij;
 540                             }
 541                         }
 542
 543                         /* shift the mask bit by 1 */
 544                         mask_ji += mask_ji;
 545                     }
 546
 547                     /* reduce j forces */
 548                     reduce_force_j(f_buf, fcj_buf, f, tidxi, tidxj, aj);
 549                 }
 550             }
 551 #ifdef PRUNE_NBL
 552             /* Update the imask with the new one which does not contain the
 553                out of range clusters anymore. */
 554
 555             pl_cj4[j4].imei[widx].imask = imask;
 556 #endif
 557         }
 558     }
 559
 560     /* skip central shifts when summing shift forces */
 561     if (nb_sci.shift == CENTRAL)
 562     {
 563         bCalcFshift = 0;
 564     }
 565     /* reduce i forces */
 566     reduce_force_i_and_shift(f_buf, fci_buf, f, bCalcFshift != 0, tidxi, tidxj, sci,
 567                              nb_sci.shift, fshift);
 568
 569 #ifdef CALC_ENERGIES
 570     reduce_energy(f_buf, E_lj, E_el, e_lj, e_el, tidx);
 571 #endif
 572 }
 573
 574 #undef EL_EWALD_ANY
 575 #undef EXCLUSION_FORCES
 576 #undef LJ_EWALD
 577
 578 #undef LJ_COMB
 579
 580 #undef USE_CJ_PREFETCH