src/gromacs/timing/wallcycle.c

   1 /*
   2  * This file is part of the GROMACS molecular simulation package.
   3  *
   4  * Copyright (c) 1991-2000, University of Groningen, The Netherlands.
   5  * Copyright (c) 2001-2008, The GROMACS development team.
   6  * Copyright (c) 2013,2014,2015, by the GROMACS development team, led by
   7  * Mark Abraham, David van der Spoel, Berk Hess, and Erik Lindahl,
   8  * and including many others, as listed in the AUTHORS file in the
   9  * top-level source directory and at http://www.gromacs.org.
  10  *
  11  * GROMACS is free software; you can redistribute it and/or
  12  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public License
  13  * as published by the Free Software Foundation; either version 2.1
  14  * of the License, or (at your option) any later version.
  15  *
  16  * GROMACS is distributed in the hope that it will be useful,
  17  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  18  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  19  * Lesser General Public License for more details.
  20  *
  21  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  22  * License along with GROMACS; if not, see
  23  * http://www.gnu.org/licenses, or write to the Free Software Foundation,
  24  * Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA  02110-1301  USA.
  25  *
  26  * If you want to redistribute modifications to GROMACS, please
  27  * consider that scientific software is very special. Version
  28  * control is crucial - bugs must be traceable. We will be happy to
  29  * consider code for inclusion in the official distribution, but
  30  * derived work must not be called official GROMACS. Details are found
  31  * in the README & COPYING files - if they are missing, get the
  32  * official version at http://www.gromacs.org.
  33  *
  34  * To help us fund GROMACS development, we humbly ask that you cite
  35  * the research papers on the package. Check out http://www.gromacs.org.
  36  */
  37 #include "gmxpre.h"
  38
  39 #include "wallcycle.h"
  40
  41 #include "config.h"
  42
  43 #include <assert.h>
  44 #include <stdlib.h>
  45
  46 #include "gromacs/legacyheaders/md_logging.h"
  47 #include "gromacs/legacyheaders/types/commrec.h"
  48 #include "gromacs/timing/cyclecounter.h"
  49 #include "gromacs/timing/gpu_timing.h"
  50 #include "gromacs/utility/cstringutil.h"
  51 #include "gromacs/utility/gmxmpi.h"
  52 #include "gromacs/utility/smalloc.h"
  53 #include "gromacs/utility/snprintf.h"
  54
  55 /* DEBUG_WCYCLE adds consistency checking for the counters.
  56  * It checks if you stop a counter different from the last
  57  * one that was opened and if you do nest too deep.
  58  */
  59 /* #define DEBUG_WCYCLE */
  60
  61 #ifdef DEBUG_WCYCLE
  62 #include "gromacs/utility/fatalerror.h"
  63 #endif
  64
  65 typedef struct
  66 {
  67     int          n;
  68     gmx_cycles_t c;
  69     gmx_cycles_t start;
  70     gmx_cycles_t last;
  71 } wallcc_t;
  72
  73 typedef struct gmx_wallcycle
  74 {
  75     wallcc_t        *wcc;
  76     /* variables for testing/debugging */
  77     gmx_bool         wc_barrier;
  78     wallcc_t        *wcc_all;
  79     int              wc_depth;
  80 #ifdef DEBUG_WCYCLE
  81 #define DEPTH_MAX 6
  82     int               counterlist[DEPTH_MAX];
  83     int               count_depth;
  84 #endif
  85     int               ewc_prev;
  86     gmx_cycles_t      cycle_prev;
  87     gmx_int64_t       reset_counters;
  88 #ifdef GMX_MPI
  89     MPI_Comm          mpi_comm_mygroup;
  90 #endif
  91     int               nthreads_pp;
  92     int               nthreads_pme;
  93 #ifdef GMX_CYCLE_SUBCOUNTERS
  94     wallcc_t         *wcsc;
  95 #endif
  96     double           *cycles_sum;
  97 } gmx_wallcycle_t_t;
  98
  99 /* Each name should not exceed 19 printing characters
 100    (ie. terminating null can be twentieth) */
 101 static const char *wcn[ewcNR] =
 102 {
 103     "Run", "Step", "PP during PME", "Domain decomp.", "DD comm. load",
 104     "DD comm. bounds", "Vsite constr.", "Send X to PME", "Neighbor search", "Launch GPU ops.",
 105     "Comm. coord.", "Born radii", "Force", "Wait + Comm. F", "PME mesh",
 106     "PME redist. X/F", "PME spread/gather", "PME 3D-FFT", "PME 3D-FFT Comm.", "PME solve LJ", "PME solve Elec",
 107     "PME wait for PP", "Wait + Recv. PME F", "Wait GPU nonlocal", "Wait GPU local", "Wait GPU loc. est.", "NB X/F buffer ops.",
 108     "Vsite spread", "COM pull force",
 109     "Write traj.", "Update", "Constraints", "Comm. energies",
 110     "Enforced rotation", "Add rot. forces", "Coordinate swapping", "IMD", "Test"
 111 };
 112
 113 static const char *wcsn[ewcsNR] =
 114 {
 115     "DD redist.", "DD NS grid + sort", "DD setup comm.",
 116     "DD make top.", "DD make constr.", "DD top. other",
 117     "NS grid local", "NS grid non-loc.", "NS search local", "NS search non-loc.",
 118     "Bonded F",
 119     "Bonded-FEP F",
 120     "Restraints F",
 121     "Listed buffer ops.",
 122     "Nonbonded F",
 123     "Ewald F correction",
 124     "NB X buffer ops.",
 125     "NB F buffer ops.",
 126 };
 127
 128 gmx_bool wallcycle_have_counter(void)
 129 {
 130     return gmx_cycles_have_counter();
 131 }
 132
 133 gmx_wallcycle_t wallcycle_init(FILE *fplog, int resetstep, t_commrec gmx_unused *cr,
 134                                int nthreads_pp, int nthreads_pme)
 135 {
 136     gmx_wallcycle_t wc;
 137
 138
 139     if (!wallcycle_have_counter())
 140     {
 141         return NULL;
 142     }
 143
 144     snew(wc, 1);
 145
 146     wc->wc_barrier          = FALSE;
 147     wc->wcc_all             = NULL;
 148     wc->wc_depth            = 0;
 149     wc->ewc_prev            = -1;
 150     wc->reset_counters      = resetstep;
 151     wc->nthreads_pp         = nthreads_pp;
 152     wc->nthreads_pme        = nthreads_pme;
 153     wc->cycles_sum          = NULL;
 154
 155 #ifdef GMX_MPI
 156     if (PAR(cr) && getenv("GMX_CYCLE_BARRIER") != NULL)
 157     {
 158         if (fplog)
 159         {
 160             fprintf(fplog, "\nWill call MPI_Barrier before each cycle start/stop call\n\n");
 161         }
 162         wc->wc_barrier       = TRUE;
 163         wc->mpi_comm_mygroup = cr->mpi_comm_mygroup;
 164     }
 165 #endif
 166
 167     snew(wc->wcc, ewcNR);
 168     if (getenv("GMX_CYCLE_ALL") != NULL)
 169     {
 170         if (fplog)
 171         {
 172             fprintf(fplog, "\nWill time all the code during the run\n\n");
 173         }
 174         snew(wc->wcc_all, ewcNR*ewcNR);
 175     }
 176
 177 #ifdef GMX_CYCLE_SUBCOUNTERS
 178     snew(wc->wcsc, ewcsNR);
 179 #endif
 180
 181 #ifdef DEBUG_WCYCLE
 182     wc->count_depth = 0;
 183 #endif
 184
 185     return wc;
 186 }
 187
 188 void wallcycle_destroy(gmx_wallcycle_t wc)
 189 {
 190     if (wc == NULL)
 191     {
 192         return;
 193     }
 194
 195     if (wc->wcc != NULL)
 196     {
 197         sfree(wc->wcc);
 198     }
 199     if (wc->wcc_all != NULL)
 200     {
 201         sfree(wc->wcc_all);
 202     }
 203 #ifdef GMX_CYCLE_SUBCOUNTERS
 204     if (wc->wcsc != NULL)
 205     {
 206         sfree(wc->wcsc);
 207     }
 208 #endif
 209     sfree(wc);
 210 }
 211
 212 static void wallcycle_all_start(gmx_wallcycle_t wc, int ewc, gmx_cycles_t cycle)
 213 {
 214     wc->ewc_prev   = ewc;
 215     wc->cycle_prev = cycle;
 216 }
 217
 218 static void wallcycle_all_stop(gmx_wallcycle_t wc, int ewc, gmx_cycles_t cycle)
 219 {
 220     wc->wcc_all[wc->ewc_prev*ewcNR+ewc].n += 1;
 221     wc->wcc_all[wc->ewc_prev*ewcNR+ewc].c += cycle - wc->cycle_prev;
 222 }
 223
 224
 225 #ifdef DEBUG_WCYCLE
 226 static void debug_start_check(gmx_wallcycle_t wc, int ewc)
 227 {
 228     /* fprintf(stderr,"wcycle_start depth %d, %s\n",wc->count_depth,wcn[ewc]); */
 229
 230     if (wc->count_depth < 0 || wc->count_depth >= DEPTH_MAX)
 231     {
 232         gmx_fatal(FARGS, "wallcycle counter depth out of range: %d",
 233                   wc->count_depth);
 234     }
 235     wc->counterlist[wc->count_depth] = ewc;
 236     wc->count_depth++;
 237 }
 238
 239 static void debug_stop_check(gmx_wallcycle_t wc, int ewc)
 240 {
 241     wc->count_depth--;
 242
 243     /* fprintf(stderr,"wcycle_stop depth %d, %s\n",wc->count_depth,wcn[ewc]); */
 244
 245     if (wc->count_depth < 0)
 246     {
 247         gmx_fatal(FARGS, "wallcycle counter depth out of range when stopping %s: %d", wcn[ewc], wc->count_depth);
 248     }
 249     if (wc->counterlist[wc->count_depth] != ewc)
 250     {
 251         gmx_fatal(FARGS, "wallcycle mismatch at stop, start %s, stop %s",
 252                   wcn[wc->counterlist[wc->count_depth]], wcn[ewc]);
 253     }
 254 }
 255 #endif
 256
 257 void wallcycle_start(gmx_wallcycle_t wc, int ewc)
 258 {
 259     gmx_cycles_t cycle;
 260
 261     if (wc == NULL)
 262     {
 263         return;
 264     }
 265
 266 #ifdef GMX_MPI
 267     if (wc->wc_barrier)
 268     {
 269         MPI_Barrier(wc->mpi_comm_mygroup);
 270     }
 271 #endif
 272
 273 #ifdef DEBUG_WCYCLE
 274     debug_start_check(wc, ewc);
 275 #endif
 276
 277     cycle              = gmx_cycles_read();
 278     wc->wcc[ewc].start = cycle;
 279     if (wc->wcc_all != NULL)
 280     {
 281         wc->wc_depth++;
 282         if (ewc == ewcRUN)
 283         {
 284             wallcycle_all_start(wc, ewc, cycle);
 285         }
 286         else if (wc->wc_depth == 3)
 287         {
 288             wallcycle_all_stop(wc, ewc, cycle);
 289         }
 290     }
 291 }
 292
 293 void wallcycle_start_nocount(gmx_wallcycle_t wc, int ewc)
 294 {
 295     if (wc == NULL)
 296     {
 297         return;
 298     }
 299
 300     wallcycle_start(wc, ewc);
 301     wc->wcc[ewc].n--;
 302 }
 303
 304 double wallcycle_stop(gmx_wallcycle_t wc, int ewc)
 305 {
 306     gmx_cycles_t cycle, last;
 307
 308     if (wc == NULL)
 309     {
 310         return 0;
 311     }
 312
 313 #ifdef GMX_MPI
 314     if (wc->wc_barrier)
 315     {
 316         MPI_Barrier(wc->mpi_comm_mygroup);
 317     }
 318 #endif
 319
 320 #ifdef DEBUG_WCYCLE
 321     debug_stop_check(wc, ewc);
 322 #endif
 323
 324     cycle           = gmx_cycles_read();
 325     last            = cycle - wc->wcc[ewc].start;
 326     wc->wcc[ewc].c += last;
 327     wc->wcc[ewc].n++;
 328     if (wc->wcc_all)
 329     {
 330         wc->wc_depth--;
 331         if (ewc == ewcRUN)
 332         {
 333             wallcycle_all_stop(wc, ewc, cycle);
 334         }
 335         else if (wc->wc_depth == 2)
 336         {
 337             wallcycle_all_start(wc, ewc, cycle);
 338         }
 339     }
 340
 341     return last;
 342 }
 343
 344 void wallcycle_get(gmx_wallcycle_t wc, int ewc, int *n, double *c)
 345 {
 346     *n = wc->wcc[ewc].n;
 347     *c = (double)wc->wcc[ewc].c;
 348 }
 349
 350 void wallcycle_reset_all(gmx_wallcycle_t wc)
 351 {
 352     int i;
 353
 354     if (wc == NULL)
 355     {
 356         return;
 357     }
 358
 359     for (i = 0; i < ewcNR; i++)
 360     {
 361         wc->wcc[i].n = 0;
 362         wc->wcc[i].c = 0;
 363     }
 364     if (wc->wcc_all)
 365     {
 366         for (i = 0; i < ewcNR*ewcNR; i++)
 367         {
 368             wc->wcc_all[i].n = 0;
 369             wc->wcc_all[i].c = 0;
 370         }
 371     }
 372 #ifdef GMX_CYCLE_SUBCOUNTERS
 373     for (i = 0; i < ewcsNR; i++)
 374     {
 375         wc->wcsc[i].n = 0;
 376         wc->wcsc[i].c = 0;
 377     }
 378 #endif
 379 }
 380
 381 static gmx_bool is_pme_counter(int ewc)
 382 {
 383     return (ewc >= ewcPMEMESH && ewc <= ewcPMEWAITCOMM);
 384 }
 385
 386 static gmx_bool is_pme_subcounter(int ewc)
 387 {
 388     return (ewc >= ewcPME_REDISTXF && ewc < ewcPMEWAITCOMM);
 389 }
 390
 391 /* Subtract counter ewc_sub timed inside a timing block for ewc_main */
 392 static void subtract_cycles(wallcc_t *wcc, int ewc_main, int ewc_sub)
 393 {
 394     if (wcc[ewc_sub].n > 0)
 395     {
 396         assert(wcc[ewc_main].c >= wcc[ewc_sub].c);
 397
 398         wcc[ewc_main].c -= wcc[ewc_sub].c;
 399     }
 400 }
 401
 402 void wallcycle_sum(t_commrec *cr, gmx_wallcycle_t wc)
 403 {
 404     wallcc_t *wcc;
 405     double    cycles[ewcNR+ewcsNR];
 406     double    cycles_n[ewcNR+ewcsNR], buf[ewcNR+ewcsNR], *cyc_all, *buf_all;
 407     int       i, j;
 408     int       nsum;
 409
 410     if (wc == NULL)
 411     {
 412         return;
 413     }
 414
 415     snew(wc->cycles_sum, ewcNR+ewcsNR);
 416
 417     wcc = wc->wcc;
 418
 419     /* The GPU wait estimate counter is used for load balancing only
 420      * and will mess up the total due to double counting: clear it.
 421      */
 422     wcc[ewcWAIT_GPU_NB_L_EST].n = 0;
 423     wcc[ewcWAIT_GPU_NB_L_EST].c = 0;
 424
 425     for (i = 0; i < ewcNR; i++)
 426     {
 427         if (is_pme_counter(i) || (i == ewcRUN && cr->duty == DUTY_PME))
 428         {
 429             wcc[i].c *= wc->nthreads_pme;
 430
 431             if (wc->wcc_all)
 432             {
 433                 for (j = 0; j < ewcNR; j++)
 434                 {
 435                     wc->wcc_all[i*ewcNR+j].c *= wc->nthreads_pme;
 436                 }
 437             }
 438         }
 439         else
 440         {
 441             wcc[i].c *= wc->nthreads_pp;
 442
 443             if (wc->wcc_all)
 444             {
 445                 for (j = 0; j < ewcNR; j++)
 446                 {
 447                     wc->wcc_all[i*ewcNR+j].c *= wc->nthreads_pp;
 448                 }
 449             }
 450         }
 451     }
 452
 453     subtract_cycles(wcc, ewcDOMDEC, ewcDDCOMMLOAD);
 454     subtract_cycles(wcc, ewcDOMDEC, ewcDDCOMMBOUND);
 455
 456     subtract_cycles(wcc, ewcPME_FFT, ewcPME_FFTCOMM);
 457
 458     if (cr->npmenodes == 0)
 459     {
 460         /* All nodes do PME (or no PME at all) */
 461         subtract_cycles(wcc, ewcFORCE, ewcPMEMESH);
 462     }
 463     else
 464     {
 465         /* The are PME-only nodes */
 466         if (wcc[ewcPMEMESH].n > 0)
 467         {
 468             /* This must be a PME only node, calculate the Wait + Comm. time */
 469             assert(wcc[ewcRUN].c >= wcc[ewcPMEMESH].c);
 470             wcc[ewcPMEWAITCOMM].c = wcc[ewcRUN].c - wcc[ewcPMEMESH].c;
 471         }
 472     }
 473
 474     /* Store the cycles in a double buffer for summing */
 475     for (i = 0; i < ewcNR; i++)
 476     {
 477         cycles_n[i] = (double)wcc[i].n;
 478         cycles[i]   = (double)wcc[i].c;
 479     }
 480     nsum = ewcNR;
 481 #ifdef GMX_CYCLE_SUBCOUNTERS
 482     for (i = 0; i < ewcsNR; i++)
 483     {
 484         wc->wcsc[i].c    *= wc->nthreads_pp;
 485         cycles_n[ewcNR+i] = (double)wc->wcsc[i].n;
 486         cycles[ewcNR+i]   = (double)wc->wcsc[i].c;
 487     }
 488     nsum += ewcsNR;
 489 #endif
 490
 491 #ifdef GMX_MPI
 492     if (cr->nnodes > 1)
 493     {
 494         MPI_Allreduce(cycles_n, buf, nsum, MPI_DOUBLE, MPI_MAX,
 495                       cr->mpi_comm_mysim);
 496         for (i = 0; i < ewcNR; i++)
 497         {
 498             wcc[i].n = (int)(buf[i] + 0.5);
 499         }
 500 #ifdef GMX_CYCLE_SUBCOUNTERS
 501         for (i = 0; i < ewcsNR; i++)
 502         {
 503             wc->wcsc[i].n = (int)(buf[ewcNR+i] + 0.5);
 504         }
 505 #endif
 506
 507         MPI_Allreduce(cycles, wc->cycles_sum, nsum, MPI_DOUBLE, MPI_SUM,
 508                       cr->mpi_comm_mysim);
 509
 510         if (wc->wcc_all != NULL)
 511         {
 512             snew(cyc_all, ewcNR*ewcNR);
 513             snew(buf_all, ewcNR*ewcNR);
 514             for (i = 0; i < ewcNR*ewcNR; i++)
 515             {
 516                 cyc_all[i] = wc->wcc_all[i].c;
 517             }
 518             MPI_Allreduce(cyc_all, buf_all, ewcNR*ewcNR, MPI_DOUBLE, MPI_SUM,
 519                           cr->mpi_comm_mysim);
 520             for (i = 0; i < ewcNR*ewcNR; i++)
 521             {
 522                 wc->wcc_all[i].c = buf_all[i];
 523             }
 524             sfree(buf_all);
 525             sfree(cyc_all);
 526         }
 527     }
 528     else
 529 #endif
 530     {
 531         for (i = 0; i < nsum; i++)
 532         {
 533             wc->cycles_sum[i] = cycles[i];
 534         }
 535     }
 536 }
 537
 538 static void print_cycles(FILE *fplog, double c2t, const char *name,
 539                          int nnodes, int nthreads,
 540                          int ncalls, double c_sum, double tot)
 541 {
 542     char   nnodes_str[6];
 543     char   nthreads_str[6];
 544     char   ncalls_str[11];
 545     double wallt;
 546     double percentage = (tot > 0.) ? (100. * c_sum / tot) : 0.;
 547
 548     if (c_sum > 0)
 549     {
 550         if (ncalls > 0)
 551         {
 552             snprintf(ncalls_str, sizeof(ncalls_str), "%10d", ncalls);
 553             if (nnodes < 0)
 554             {
 555                 snprintf(nnodes_str, sizeof(nnodes_str), "N/A");
 556             }
 557             else
 558             {
 559                 snprintf(nnodes_str, sizeof(nnodes_str), "%4d", nnodes);
 560             }
 561             if (nthreads < 0)
 562             {
 563                 snprintf(nthreads_str, sizeof(nthreads_str), "N/A");
 564             }
 565             else
 566             {
 567                 snprintf(nthreads_str, sizeof(nthreads_str), "%4d", nthreads);
 568             }
 569         }
 570         else
 571         {
 572             nnodes_str[0]   = 0;
 573             nthreads_str[0] = 0;
 574             ncalls_str[0]   = 0;
 575         }
 576         /* Convert the cycle count to wallclock time for this task */
 577         wallt = c_sum*c2t;
 578
 579         fprintf(fplog, " %-19.19s %4s %4s %10s  %10.3f %14.3f %5.1f\n",
 580                 name, nnodes_str, nthreads_str, ncalls_str, wallt,
 581                 c_sum*1e-9, percentage);
 582     }
 583 }
 584
 585 static void print_gputimes(FILE *fplog, const char *name,
 586                            int n, double t, double tot_t)
 587 {
 588     char num[11];
 589     char avg_perf[11];
 590
 591     if (n > 0)
 592     {
 593         snprintf(num, sizeof(num), "%10d", n);
 594         snprintf(avg_perf, sizeof(avg_perf), "%10.3f", t/n);
 595     }
 596     else
 597     {
 598         sprintf(num, "          ");
 599         sprintf(avg_perf, "          ");
 600     }
 601     if (t != tot_t && tot_t > 0)
 602     {
 603         fprintf(fplog, " %-29s %10s%12.3f   %s   %5.1f\n",
 604                 name, num, t/1000, avg_perf, 100 * t/tot_t);
 605     }
 606     else
 607     {
 608         fprintf(fplog, " %-29s %10s%12.3f   %s   %5.1f\n",
 609                 name, "", t/1000, avg_perf, 100.0);
 610     }
 611 }
 612
 613 static void print_header(FILE *fplog, int nrank_pp, int nth_pp, int nrank_pme, int nth_pme)
 614 {
 615     int nrank_tot = nrank_pp + nrank_pme;
 616     if (0 == nrank_pme)
 617     {
 618         fprintf(fplog, "On %d MPI rank%s", nrank_tot, nrank_tot == 1 ? "" : "s");
 619         if (nth_pp > 1)
 620         {
 621             fprintf(fplog, ", each using %d OpenMP threads", nth_pp);
 622         }
 623         /* Don't report doing PP+PME, because we can't tell here if
 624          * this is RF, etc. */
 625     }
 626     else
 627     {
 628         fprintf(fplog, "On %d MPI rank%s doing PP", nrank_pp, nrank_pp == 1 ? "" : "s");
 629         if (nth_pp > 1)
 630         {
 631             fprintf(fplog, ",%s using %d OpenMP threads", nrank_pp > 1 ? " each" : "", nth_pp);
 632         }
 633         fprintf(fplog, ", and\non %d MPI rank%s doing PME", nrank_pme, nrank_pme == 1 ? "" : "s");
 634         if (nth_pme > 1)
 635         {
 636             fprintf(fplog, ",%s using %d OpenMP threads", nrank_pme > 1 ? " each" : "", nth_pme);
 637         }
 638     }
 639
 640     fprintf(fplog, "\n\n");
 641     fprintf(fplog, " Computing:          Num   Num      Call    Wall time         Giga-Cycles\n");
 642     fprintf(fplog, "                     Ranks Threads  Count      (s)         total sum    %%\n");
 643 }
 644
 645 void wallcycle_print(FILE *fplog, int nnodes, int npme, double realtime,
 646                      gmx_wallcycle_t wc, struct gmx_wallclock_gpu_t *gpu_t)
 647 {
 648     double     *cyc_sum;
 649     double      tot, tot_for_pp, tot_for_rest, tot_gpu, tot_cpu_overlap, gpu_cpu_ratio, tot_k;
 650     double      c2t, c2t_pp, c2t_pme = 0;
 651     int         i, j, npp, nth_pp, nth_pme, nth_tot;
 652     char        buf[STRLEN];
 653     const char *hline = "-----------------------------------------------------------------------------";
 654
 655     if (wc == NULL)
 656     {
 657         return;
 658     }
 659
 660     nth_pp  = wc->nthreads_pp;
 661     assert(nth_pp > 0);
 662
 663     nth_pme = wc->nthreads_pme;
 664     assert(nth_pme > 0);
 665
 666     cyc_sum = wc->cycles_sum;
 667
 668     assert(nnodes > 0);
 669     assert(npme >= 0);
 670     npp     = nnodes - npme;
 671     /* npme is the number of PME-only ranks used, and we always do PP work */
 672     assert(npp > 0);
 673
 674     nth_tot = npp*nth_pp + npme*nth_pme;
 675
 676     /* When using PME-only nodes, the next line is valid for both
 677        PP-only and PME-only nodes because they started ewcRUN at the
 678        same time. */
 679     tot        = cyc_sum[ewcRUN];
 680     tot_for_pp = 0;
 681
 682     if (tot <= 0.0)
 683     {
 684         /* TODO This is heavy handed, but until someone reworks the
 685            code so that it is provably robust with respect to
 686            non-positive values for all possible timer and cycle
 687            counters, there is less value gained from printing whatever
 688            timing data might still be sensible for some non-Jenkins
 689            run, than is lost from diagnosing Jenkins FP exceptions on
 690            runs about whose execution time we don't care. */
 691         md_print_warn(NULL, fplog, "WARNING: A total of %f CPU cycles was recorded, so mdrun cannot print a time accounting\n", tot);
 692         return;
 693     }
 694
 695     /* Conversion factor from cycles to seconds */
 696     c2t     = realtime/tot;
 697     c2t_pp  = c2t * nth_tot / (double) (npp*nth_pp);
 698     if (npme > 0)
 699     {
 700         c2t_pme = c2t * nth_tot / (double) (npme*nth_pme);
 701     }
 702     else
 703     {
 704         c2t_pme = 0;
 705     }
 706
 707     fprintf(fplog, "\n     R E A L   C Y C L E   A N D   T I M E   A C C O U N T I N G\n\n");
 708
 709     print_header(fplog, npp, nth_pp, npme, nth_pme);
 710
 711     fprintf(fplog, "%s\n", hline);
 712     for (i = ewcPPDURINGPME+1; i < ewcNR; i++)
 713     {
 714         if (is_pme_subcounter(i))
 715         {
 716             /* Do not count these at all */
 717         }
 718         else if (npme > 0 && is_pme_counter(i))
 719         {
 720             /* Print timing information for PME-only nodes, but add an
 721              * asterisk so the reader of the table can know that the
 722              * walltimes are not meant to add up. The asterisk still
 723              * fits in the required maximum of 19 characters. */
 724             char buffer[STRLEN];
 725             snprintf(buffer, STRLEN, "%s *", wcn[i]);
 726             print_cycles(fplog, c2t_pme, buffer,
 727                          npme, nth_pme,
 728                          wc->wcc[i].n, cyc_sum[i], tot);
 729         }
 730         else
 731         {
 732             /* Print timing information when it is for a PP or PP+PME
 733                node */
 734             print_cycles(fplog, c2t_pp, wcn[i],
 735                          npp, nth_pp,
 736                          wc->wcc[i].n, cyc_sum[i], tot);
 737             tot_for_pp += cyc_sum[i];
 738         }
 739     }
 740     if (wc->wcc_all != NULL)
 741     {
 742         for (i = 0; i < ewcNR; i++)
 743         {
 744             for (j = 0; j < ewcNR; j++)
 745             {
 746                 snprintf(buf, 20, "%-9.9s %-9.9s", wcn[i], wcn[j]);
 747                 print_cycles(fplog, c2t_pp, buf,
 748                              npp, nth_pp,
 749                              wc->wcc_all[i*ewcNR+j].n,
 750                              wc->wcc_all[i*ewcNR+j].c,
 751                              tot);
 752             }
 753         }
 754     }
 755     tot_for_rest = tot * (npp * nth_pp) / (double) nth_tot;
 756     print_cycles(fplog, c2t_pp, "Rest",
 757                  npp, nth_pp,
 758                  -1, tot_for_rest - tot_for_pp, tot);
 759     fprintf(fplog, "%s\n", hline);
 760     print_cycles(fplog, c2t, "Total",
 761                  npp, nth_pp,
 762                  -1, tot, tot);
 763     fprintf(fplog, "%s\n", hline);
 764
 765     if (npme > 0)
 766     {
 767         fprintf(fplog,
 768                 "(*) Note that with separate PME ranks, the walltime column actually sums to\n"
 769                 "    twice the total reported, but the cycle count total and %% are correct.\n"
 770                 "%s\n", hline);
 771     }
 772
 773     if (wc->wcc[ewcPMEMESH].n > 0)
 774     {
 775         fprintf(fplog, " Breakdown of PME mesh computation\n");
 776         fprintf(fplog, "%s\n", hline);
 777         for (i = ewcPPDURINGPME+1; i < ewcNR; i++)
 778         {
 779             if (is_pme_subcounter(i))
 780             {
 781                 print_cycles(fplog, npme > 0 ? c2t_pme : c2t_pp, wcn[i],
 782                              npme > 0 ? npme : npp, nth_pme,
 783                              wc->wcc[i].n, cyc_sum[i], tot);
 784             }
 785         }
 786         fprintf(fplog, "%s\n", hline);
 787     }
 788
 789 #ifdef GMX_CYCLE_SUBCOUNTERS
 790     fprintf(fplog, " Breakdown of PP computation\n");
 791     fprintf(fplog, "%s\n", hline);
 792     for (i = 0; i < ewcsNR; i++)
 793     {
 794         print_cycles(fplog, c2t_pp, wcsn[i],
 795                      npp, nth_pp,
 796                      wc->wcsc[i].n, cyc_sum[ewcNR+i], tot);
 797     }
 798     fprintf(fplog, "%s\n", hline);
 799 #endif
 800
 801     /* print GPU timing summary */
 802     if (gpu_t)
 803     {
 804         const char *k_log_str[2][2] = {
 805             {"Nonbonded F kernel", "Nonbonded F+ene k."},
 806             {"Nonbonded F+prune k.", "Nonbonded F+ene+prune k."}
 807         };
 808
 809         tot_gpu = gpu_t->pl_h2d_t + gpu_t->nb_h2d_t + gpu_t->nb_d2h_t;
 810
 811         /* add up the kernel timings */
 812         tot_k = 0.0;
 813         for (i = 0; i < 2; i++)
 814         {
 815             for (j = 0; j < 2; j++)
 816             {
 817                 tot_k += gpu_t->ktime[i][j].t;
 818             }
 819         }
 820         tot_gpu += tot_k;
 821
 822         tot_cpu_overlap = wc->wcc[ewcFORCE].c;
 823         if (wc->wcc[ewcPMEMESH].n > 0)
 824         {
 825             tot_cpu_overlap += wc->wcc[ewcPMEMESH].c;
 826         }
 827         tot_cpu_overlap *= realtime*1000/tot; /* convert s to ms */
 828
 829         fprintf(fplog, "\n GPU timings\n%s\n", hline);
 830         fprintf(fplog, " Computing:                         Count  Wall t (s)      ms/step       %c\n", '%');
 831         fprintf(fplog, "%s\n", hline);
 832         print_gputimes(fplog, "Pair list H2D",
 833                        gpu_t->pl_h2d_c, gpu_t->pl_h2d_t, tot_gpu);
 834         print_gputimes(fplog, "X / q H2D",
 835                        gpu_t->nb_c, gpu_t->nb_h2d_t, tot_gpu);
 836
 837         for (i = 0; i < 2; i++)
 838         {
 839             for (j = 0; j < 2; j++)
 840             {
 841                 if (gpu_t->ktime[i][j].c)
 842                 {
 843                     print_gputimes(fplog, k_log_str[i][j],
 844                                    gpu_t->ktime[i][j].c, gpu_t->ktime[i][j].t, tot_gpu);
 845                 }
 846             }
 847         }
 848
 849         print_gputimes(fplog, "F D2H",  gpu_t->nb_c, gpu_t->nb_d2h_t, tot_gpu);
 850         fprintf(fplog, "%s\n", hline);
 851         print_gputimes(fplog, "Total ", gpu_t->nb_c, tot_gpu, tot_gpu);
 852         fprintf(fplog, "%s\n", hline);
 853
 854         gpu_cpu_ratio = tot_gpu/tot_cpu_overlap;
 855         if (gpu_t->nb_c > 0 && wc->wcc[ewcFORCE].n > 0)
 856         {
 857             fprintf(fplog, "\nForce evaluation time GPU/CPU: %.3f ms/%.3f ms = %.3f\n",
 858                     tot_gpu/gpu_t->nb_c, tot_cpu_overlap/wc->wcc[ewcFORCE].n,
 859                     gpu_cpu_ratio);
 860         }
 861
 862         /* only print notes related to CPU-GPU load balance with PME */
 863         if (wc->wcc[ewcPMEMESH].n > 0)
 864         {
 865             fprintf(fplog, "For optimal performance this ratio should be close to 1!\n");
 866
 867             /* print note if the imbalance is high with PME case in which
 868              * CPU-GPU load balancing is possible */
 869             if (gpu_cpu_ratio < 0.75 || gpu_cpu_ratio > 1.2)
 870             {
 871                 /* Only the sim master calls this function, so always print to stderr */
 872                 if (gpu_cpu_ratio < 0.75)
 873                 {
 874                     if (npp > 1)
 875                     {
 876                         /* The user could have used -notunepme,
 877                          * but we currently can't check that here.
 878                          */
 879                         md_print_warn(NULL, fplog,
 880                                       "\nNOTE: The GPU has >25%% less load than the CPU. This imbalance causes\n"
 881                                       "      performance loss. Maybe the domain decomposition limits the PME tuning.\n"
 882                                       "      In that case, try setting the DD grid manually (-dd) or lowering -dds.");
 883                     }
 884                     else
 885                     {
 886                         /* We should not end up here, unless the box is
 887                          * too small for increasing the cut-off for PME tuning.
 888                          */
 889                         md_print_warn(NULL, fplog,
 890                                       "\nNOTE: The GPU has >25%% less load than the CPU. This imbalance causes\n"
 891                                       "      performance loss.");
 892                     }
 893                 }
 894                 if (gpu_cpu_ratio > 1.2)
 895                 {
 896                     md_print_warn(NULL, fplog,
 897                                   "\nNOTE: The GPU has >20%% more load than the CPU. This imbalance causes\n"
 898                                   "      performance loss, consider using a shorter cut-off and a finer PME grid.");
 899                 }
 900             }
 901         }
 902     }
 903
 904     if (wc->wc_barrier)
 905     {
 906         md_print_warn(NULL, fplog,
 907                       "MPI_Barrier was called before each cycle start/stop\n"
 908                       "call, so timings are not those of real runs.\n");
 909     }
 910
 911     if (wc->wcc[ewcNB_XF_BUF_OPS].n > 0 &&
 912         (cyc_sum[ewcDOMDEC] > tot*0.1 ||
 913          cyc_sum[ewcNS] > tot*0.1))
 914     {
 915         /* Only the sim master calls this function, so always print to stderr */
 916         if (wc->wcc[ewcDOMDEC].n == 0)
 917         {
 918             md_print_warn(NULL, fplog,
 919                           "NOTE: %d %% of the run time was spent in pair search,\n"
 920                           "      you might want to increase nstlist (this has no effect on accuracy)\n",
 921                           (int)(100*cyc_sum[ewcNS]/tot+0.5));
 922         }
 923         else
 924         {
 925             md_print_warn(NULL, fplog,
 926                           "NOTE: %d %% of the run time was spent in domain decomposition,\n"
 927                           "      %d %% of the run time was spent in pair search,\n"
 928                           "      you might want to increase nstlist (this has no effect on accuracy)\n",
 929                           (int)(100*cyc_sum[ewcDOMDEC]/tot+0.5),
 930                           (int)(100*cyc_sum[ewcNS]/tot+0.5));
 931         }
 932     }
 933
 934     if (cyc_sum[ewcMoveE] > tot*0.05)
 935     {
 936         /* Only the sim master calls this function, so always print to stderr */
 937         md_print_warn(NULL, fplog,
 938                       "NOTE: %d %% of the run time was spent communicating energies,\n"
 939                       "      you might want to use the -gcom option of mdrun\n",
 940                       (int)(100*cyc_sum[ewcMoveE]/tot+0.5));
 941     }
 942 }
 943
 944 extern gmx_int64_t wcycle_get_reset_counters(gmx_wallcycle_t wc)
 945 {
 946     if (wc == NULL)
 947     {
 948         return -1;
 949     }
 950
 951     return wc->reset_counters;
 952 }
 953
 954 extern void wcycle_set_reset_counters(gmx_wallcycle_t wc, gmx_int64_t reset_counters)
 955 {
 956     if (wc == NULL)
 957     {
 958         return;
 959     }
 960
 961     wc->reset_counters = reset_counters;
 962 }
 963
 964 #ifdef GMX_CYCLE_SUBCOUNTERS
 965
 966 void wallcycle_sub_start(gmx_wallcycle_t wc, int ewcs)
 967 {
 968     if (wc != NULL)
 969     {
 970         wc->wcsc[ewcs].start = gmx_cycles_read();
 971     }
 972 }
 973
 974 void wallcycle_sub_start_nocount(gmx_wallcycle_t wc, int ewcs)
 975 {
 976     if (wc == NULL)
 977     {
 978         return;
 979     }
 980
 981     wallcycle_sub_start(wc, ewcs);
 982     wc->wcsc[ewcs].n--;
 983 }
 984
 985 void wallcycle_sub_stop(gmx_wallcycle_t wc, int ewcs)
 986 {
 987     if (wc != NULL)
 988     {
 989         wc->wcsc[ewcs].c += gmx_cycles_read() - wc->wcsc[ewcs].start;
 990         wc->wcsc[ewcs].n++;
 991     }
 992 }
 993
 994 #else
 995
 996 void wallcycle_sub_start(gmx_wallcycle_t gmx_unused wc, int gmx_unused ewcs)
 997 {
 998 }
 999 void wallcycle_sub_start_nocount(gmx_wallcycle_t gmx_unused wc, int gmx_unused ewcs)
1000 {
1001 }
1002 void wallcycle_sub_stop(gmx_wallcycle_t gmx_unused wc, int gmx_unused ewcs)
1003 {
1004 }
1005
1006 #endif /* GMX_CYCLE_SUBCOUNTERS */