src/mdlib/mdebin.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) 2001-2004, The GROMACS development team,
   6  * check out http://www.gromacs.org for more information.
   7  * Copyright (c) 2012,2013, by the GROMACS development team, led by
   8  * David van der Spoel, Berk Hess, Erik Lindahl, and including many
   9  * others, as listed in the AUTHORS file in the top-level source
  10  * directory and at http://www.gromacs.org.
  11  *
  12  * GROMACS is free software; you can redistribute it and/or
  13  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public License
  14  * as published by the Free Software Foundation; either version 2.1
  15  * of the License, or (at your option) any later version.
  16  *
  17  * GROMACS is distributed in the hope that it will be useful,
  18  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  19  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  20  * Lesser General Public License for more details.
  21  *
  22  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  23  * License along with GROMACS; if not, see
  24  * http://www.gnu.org/licenses, or write to the Free Software Foundation,
  25  * Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA  02110-1301  USA.
  26  *
  27  * If you want to redistribute modifications to GROMACS, please
  28  * consider that scientific software is very special. Version
  29  * control is crucial - bugs must be traceable. We will be happy to
  30  * consider code for inclusion in the official distribution, but
  31  * derived work must not be called official GROMACS. Details are found
  32  * in the README & COPYING files - if they are missing, get the
  33  * official version at http://www.gromacs.org.
  34  *
  35  * To help us fund GROMACS development, we humbly ask that you cite
  36  * the research papers on the package. Check out http://www.gromacs.org.
  37  */
  38 #ifdef HAVE_CONFIG_H
  39 #include <config.h>
  40 #endif
  41
  42 #include <string.h>
  43 #include <float.h>
  44 #include "typedefs.h"
  45 #include "string2.h"
  46 #include "mdebin.h"
  47 #include "smalloc.h"
  48 #include "physics.h"
  49 #include "enxio.h"
  50 #include "vec.h"
  51 #include "disre.h"
  52 #include "main.h"
  53 #include "network.h"
  54 #include "names.h"
  55 #include "orires.h"
  56 #include "constr.h"
  57 #include "mtop_util.h"
  58 #include "xvgr.h"
  59 #include "gmxfio.h"
  60 #include "mdrun.h"
  61 #include "mdebin_bar.h"
  62
  63
  64 static const char *conrmsd_nm[] = { "Constr. rmsd", "Constr.2 rmsd" };
  65
  66 static const char *boxs_nm[] = { "Box-X", "Box-Y", "Box-Z" };
  67
  68 static const char *tricl_boxs_nm[] = {
  69     "Box-XX", "Box-YY", "Box-ZZ",
  70     "Box-YX", "Box-ZX", "Box-ZY"
  71 };
  72
  73 static const char *vol_nm[] = { "Volume" };
  74
  75 static const char *dens_nm[] = {"Density" };
  76
  77 static const char *pv_nm[] = {"pV" };
  78
  79 static const char *enthalpy_nm[] = {"Enthalpy" };
  80
  81 static const char *boxvel_nm[] = {
  82     "Box-Vel-XX", "Box-Vel-YY", "Box-Vel-ZZ",
  83     "Box-Vel-YX", "Box-Vel-ZX", "Box-Vel-ZY"
  84 };
  85
  86 #define NBOXS asize(boxs_nm)
  87 #define NTRICLBOXS asize(tricl_boxs_nm)
  88
  89 t_mdebin *init_mdebin(ener_file_t       fp_ene,
  90                       const gmx_mtop_t *mtop,
  91                       const t_inputrec *ir,
  92                       FILE             *fp_dhdl)
  93 {
  94     const char         *ener_nm[F_NRE];
  95     static const char  *vir_nm[] = {
  96         "Vir-XX", "Vir-XY", "Vir-XZ",
  97         "Vir-YX", "Vir-YY", "Vir-YZ",
  98         "Vir-ZX", "Vir-ZY", "Vir-ZZ"
  99     };
 100     static const char  *sv_nm[] = {
 101         "ShakeVir-XX", "ShakeVir-XY", "ShakeVir-XZ",
 102         "ShakeVir-YX", "ShakeVir-YY", "ShakeVir-YZ",
 103         "ShakeVir-ZX", "ShakeVir-ZY", "ShakeVir-ZZ"
 104     };
 105     static const char  *fv_nm[] = {
 106         "ForceVir-XX", "ForceVir-XY", "ForceVir-XZ",
 107         "ForceVir-YX", "ForceVir-YY", "ForceVir-YZ",
 108         "ForceVir-ZX", "ForceVir-ZY", "ForceVir-ZZ"
 109     };
 110     static const char  *pres_nm[] = {
 111         "Pres-XX", "Pres-XY", "Pres-XZ",
 112         "Pres-YX", "Pres-YY", "Pres-YZ",
 113         "Pres-ZX", "Pres-ZY", "Pres-ZZ"
 114     };
 115     static const char  *surft_nm[] = {
 116         "#Surf*SurfTen"
 117     };
 118     static const char  *mu_nm[] = {
 119         "Mu-X", "Mu-Y", "Mu-Z"
 120     };
 121     static const char  *vcos_nm[] = {
 122         "2CosZ*Vel-X"
 123     };
 124     static const char  *visc_nm[] = {
 125         "1/Viscosity"
 126     };
 127     static const char  *baro_nm[] = {
 128         "Barostat"
 129     };
 130
 131     char              **grpnms;
 132     const gmx_groups_t *groups;
 133     char              **gnm;
 134     char                buf[256];
 135     const char         *bufi;
 136     t_mdebin           *md;
 137     int                 i, j, ni, nj, n, nh, k, kk, ncon, nset;
 138     gmx_bool            bBHAM, bNoseHoover, b14;
 139
 140     snew(md, 1);
 141
 142     md->bVir   = TRUE;
 143     md->bPress = TRUE;
 144     md->bSurft = TRUE;
 145     md->bMu    = TRUE;
 146
 147     if (EI_DYNAMICS(ir->eI))
 148     {
 149         md->delta_t = ir->delta_t;
 150     }
 151     else
 152     {
 153         md->delta_t = 0;
 154     }
 155
 156     groups = &mtop->groups;
 157
 158     bBHAM = (mtop->ffparams.functype[0] == F_BHAM);
 159     b14   = (gmx_mtop_ftype_count(mtop, F_LJ14) > 0 ||
 160              gmx_mtop_ftype_count(mtop, F_LJC14_Q) > 0);
 161
 162     ncon           = gmx_mtop_ftype_count(mtop, F_CONSTR);
 163     nset           = gmx_mtop_ftype_count(mtop, F_SETTLE);
 164     md->bConstr    = (ncon > 0 || nset > 0);
 165     md->bConstrVir = FALSE;
 166     if (md->bConstr)
 167     {
 168         if (ncon > 0 && ir->eConstrAlg == econtLINCS)
 169         {
 170             if (ir->eI == eiSD2)
 171             {
 172                 md->nCrmsd = 2;
 173             }
 174             else
 175             {
 176                 md->nCrmsd = 1;
 177             }
 178         }
 179         md->bConstrVir = (getenv("GMX_CONSTRAINTVIR") != NULL);
 180     }
 181     else
 182     {
 183         md->nCrmsd = 0;
 184     }
 185
 186     /* Energy monitoring */
 187     for (i = 0; i < egNR; i++)
 188     {
 189         md->bEInd[i] = FALSE;
 190     }
 191
 192     /* Even though the OpenMM build has moved to contrib, it's not
 193      * practical to move/remove this code fragment, because of the
 194      * fundamental mess that is the GROMACS library structure. */
 195 #ifndef GMX_OPENMM
 196     for (i = 0; i < F_NRE; i++)
 197     {
 198         md->bEner[i] = FALSE;
 199         if (i == F_LJ)
 200         {
 201             md->bEner[i] = !bBHAM;
 202         }
 203         else if (i == F_BHAM)
 204         {
 205             md->bEner[i] = bBHAM;
 206         }
 207         else if (i == F_EQM)
 208         {
 209             md->bEner[i] = ir->bQMMM;
 210         }
 211         else if (i == F_COUL_LR)
 212         {
 213             md->bEner[i] = (ir->rcoulomb > ir->rlist);
 214         }
 215         else if (i == F_LJ_LR)
 216         {
 217             md->bEner[i] = (!bBHAM && ir->rvdw > ir->rlist);
 218         }
 219         else if (i == F_BHAM_LR)
 220         {
 221             md->bEner[i] = (bBHAM && ir->rvdw > ir->rlist);
 222         }
 223         else if (i == F_RF_EXCL)
 224         {
 225             md->bEner[i] = (EEL_RF(ir->coulombtype) && ir->coulombtype != eelRF_NEC && ir->cutoff_scheme == ecutsGROUP);
 226         }
 227         else if (i == F_COUL_RECIP)
 228         {
 229             md->bEner[i] = EEL_FULL(ir->coulombtype);
 230         }
 231         else if (i == F_LJ14)
 232         {
 233             md->bEner[i] = b14;
 234         }
 235         else if (i == F_COUL14)
 236         {
 237             md->bEner[i] = b14;
 238         }
 239         else if (i == F_LJC14_Q || i == F_LJC_PAIRS_NB)
 240         {
 241             md->bEner[i] = FALSE;
 242         }
 243         else if ((i == F_DVDL_COUL && ir->fepvals->separate_dvdl[efptCOUL]) ||
 244                  (i == F_DVDL_VDW  && ir->fepvals->separate_dvdl[efptVDW]) ||
 245                  (i == F_DVDL_BONDED && ir->fepvals->separate_dvdl[efptBONDED]) ||
 246                  (i == F_DVDL_RESTRAINT && ir->fepvals->separate_dvdl[efptRESTRAINT]) ||
 247                  (i == F_DKDL && ir->fepvals->separate_dvdl[efptMASS]) ||
 248                  (i == F_DVDL && ir->fepvals->separate_dvdl[efptFEP]))
 249         {
 250             md->bEner[i] = (ir->efep != efepNO);
 251         }
 252         else if ((interaction_function[i].flags & IF_VSITE) ||
 253                  (i == F_CONSTR) || (i == F_CONSTRNC) || (i == F_SETTLE))
 254         {
 255             md->bEner[i] = FALSE;
 256         }
 257         else if ((i == F_COUL_SR) || (i == F_EPOT) || (i == F_PRES)  || (i == F_EQM))
 258         {
 259             md->bEner[i] = TRUE;
 260         }
 261         else if ((i == F_GBPOL) && ir->implicit_solvent == eisGBSA)
 262         {
 263             md->bEner[i] = TRUE;
 264         }
 265         else if ((i == F_NPSOLVATION) && ir->implicit_solvent == eisGBSA && (ir->sa_algorithm != esaNO))
 266         {
 267             md->bEner[i] = TRUE;
 268         }
 269         else if ((i == F_GB12) || (i == F_GB13) || (i == F_GB14))
 270         {
 271             md->bEner[i] = FALSE;
 272         }
 273         else if ((i == F_ETOT) || (i == F_EKIN) || (i == F_TEMP))
 274         {
 275             md->bEner[i] = EI_DYNAMICS(ir->eI);
 276         }
 277         else if (i == F_DISPCORR || i == F_PDISPCORR)
 278         {
 279             md->bEner[i] = (ir->eDispCorr != edispcNO);
 280         }
 281         else if (i == F_DISRESVIOL)
 282         {
 283             md->bEner[i] = (gmx_mtop_ftype_count(mtop, F_DISRES) > 0);
 284         }
 285         else if (i == F_ORIRESDEV)
 286         {
 287             md->bEner[i] = (gmx_mtop_ftype_count(mtop, F_ORIRES) > 0);
 288         }
 289         else if (i == F_CONNBONDS)
 290         {
 291             md->bEner[i] = FALSE;
 292         }
 293         else if (i == F_COM_PULL)
 294         {
 295             md->bEner[i] = (ir->ePull == epullUMBRELLA || ir->ePull == epullCONST_F || ir->bRot);
 296         }
 297         else if (i == F_ECONSERVED)
 298         {
 299             md->bEner[i] = ((ir->etc == etcNOSEHOOVER || ir->etc == etcVRESCALE) &&
 300                             (ir->epc == epcNO || ir->epc == epcMTTK));
 301         }
 302         else
 303         {
 304             md->bEner[i] = (gmx_mtop_ftype_count(mtop, i) > 0);
 305         }
 306     }
 307 #else
 308     /* OpenMM always produces only the following 4 energy terms */
 309     md->bEner[F_EPOT] = TRUE;
 310     md->bEner[F_EKIN] = TRUE;
 311     md->bEner[F_ETOT] = TRUE;
 312     md->bEner[F_TEMP] = TRUE;
 313 #endif
 314
 315     /* for adress simulations, most energy terms are not meaningfull, and thus disabled*/
 316     if (ir->bAdress && !debug)
 317     {
 318         for (i = 0; i < F_NRE; i++)
 319         {
 320             md->bEner[i] = FALSE;
 321             if (i == F_EKIN)
 322             {
 323                 md->bEner[i] = TRUE;
 324             }
 325             if (i == F_TEMP)
 326             {
 327                 md->bEner[i] = TRUE;
 328             }
 329         }
 330         md->bVir   = FALSE;
 331         md->bPress = FALSE;
 332         md->bSurft = FALSE;
 333         md->bMu    = FALSE;
 334     }
 335
 336     md->f_nre = 0;
 337     for (i = 0; i < F_NRE; i++)
 338     {
 339         if (md->bEner[i])
 340         {
 341             ener_nm[md->f_nre] = interaction_function[i].longname;
 342             md->f_nre++;
 343         }
 344     }
 345
 346     md->epc            = ir->epc;
 347     md->bDiagPres      = !TRICLINIC(ir->ref_p);
 348     md->ref_p          = (ir->ref_p[XX][XX]+ir->ref_p[YY][YY]+ir->ref_p[ZZ][ZZ])/DIM;
 349     md->bTricl         = TRICLINIC(ir->compress) || TRICLINIC(ir->deform);
 350     md->bDynBox        = DYNAMIC_BOX(*ir);
 351     md->etc            = ir->etc;
 352     md->bNHC_trotter   = IR_NVT_TROTTER(ir);
 353     md->bPrintNHChains = ir->bPrintNHChains;
 354     md->bMTTK          = (IR_NPT_TROTTER(ir) || IR_NPH_TROTTER(ir));
 355     md->bMu            = NEED_MUTOT(*ir);
 356
 357     md->ebin  = mk_ebin();
 358     /* Pass NULL for unit to let get_ebin_space determine the units
 359      * for interaction_function[i].longname
 360      */
 361     md->ie    = get_ebin_space(md->ebin, md->f_nre, ener_nm, NULL);
 362     if (md->nCrmsd)
 363     {
 364         /* This should be called directly after the call for md->ie,
 365          * such that md->iconrmsd follows directly in the list.
 366          */
 367         md->iconrmsd = get_ebin_space(md->ebin, md->nCrmsd, conrmsd_nm, "");
 368     }
 369     if (md->bDynBox)
 370     {
 371         md->ib    = get_ebin_space(md->ebin,
 372                                    md->bTricl ? NTRICLBOXS : NBOXS,
 373                                    md->bTricl ? tricl_boxs_nm : boxs_nm,
 374                                    unit_length);
 375         md->ivol  = get_ebin_space(md->ebin, 1, vol_nm,  unit_volume);
 376         md->idens = get_ebin_space(md->ebin, 1, dens_nm, unit_density_SI);
 377         if (md->bDiagPres)
 378         {
 379             md->ipv       = get_ebin_space(md->ebin, 1, pv_nm,   unit_energy);
 380             md->ienthalpy = get_ebin_space(md->ebin, 1, enthalpy_nm,   unit_energy);
 381         }
 382     }
 383     if (md->bConstrVir)
 384     {
 385         md->isvir = get_ebin_space(md->ebin, asize(sv_nm), sv_nm, unit_energy);
 386         md->ifvir = get_ebin_space(md->ebin, asize(fv_nm), fv_nm, unit_energy);
 387     }
 388     if (md->bVir)
 389     {
 390         md->ivir   = get_ebin_space(md->ebin, asize(vir_nm), vir_nm, unit_energy);
 391     }
 392     if (md->bPress)
 393     {
 394         md->ipres  = get_ebin_space(md->ebin, asize(pres_nm), pres_nm, unit_pres_bar);
 395     }
 396     if (md->bSurft)
 397     {
 398         md->isurft = get_ebin_space(md->ebin, asize(surft_nm), surft_nm,
 399                                     unit_surft_bar);
 400     }
 401     if (md->epc == epcPARRINELLORAHMAN || md->epc == epcMTTK)
 402     {
 403         md->ipc = get_ebin_space(md->ebin, md->bTricl ? 6 : 3,
 404                                  boxvel_nm, unit_vel);
 405     }
 406     if (md->bMu)
 407     {
 408         md->imu    = get_ebin_space(md->ebin, asize(mu_nm), mu_nm, unit_dipole_D);
 409     }
 410     if (ir->cos_accel != 0)
 411     {
 412         md->ivcos = get_ebin_space(md->ebin, asize(vcos_nm), vcos_nm, unit_vel);
 413         md->ivisc = get_ebin_space(md->ebin, asize(visc_nm), visc_nm,
 414                                    unit_invvisc_SI);
 415     }
 416
 417     /* Energy monitoring */
 418     for (i = 0; i < egNR; i++)
 419     {
 420         md->bEInd[i] = FALSE;
 421     }
 422     md->bEInd[egCOULSR] = TRUE;
 423     md->bEInd[egLJSR  ] = TRUE;
 424
 425     if (ir->rcoulomb > ir->rlist)
 426     {
 427         md->bEInd[egCOULLR] = TRUE;
 428     }
 429     if (!bBHAM)
 430     {
 431         if (ir->rvdw > ir->rlist)
 432         {
 433             md->bEInd[egLJLR]   = TRUE;
 434         }
 435     }
 436     else
 437     {
 438         md->bEInd[egLJSR]   = FALSE;
 439         md->bEInd[egBHAMSR] = TRUE;
 440         if (ir->rvdw > ir->rlist)
 441         {
 442             md->bEInd[egBHAMLR]   = TRUE;
 443         }
 444     }
 445     if (b14)
 446     {
 447         md->bEInd[egLJ14]   = TRUE;
 448         md->bEInd[egCOUL14] = TRUE;
 449     }
 450     md->nEc = 0;
 451     for (i = 0; (i < egNR); i++)
 452     {
 453         if (md->bEInd[i])
 454         {
 455             md->nEc++;
 456         }
 457     }
 458
 459     n = groups->grps[egcENER].nr;
 460     /* for adress simulations, most energy terms are not meaningfull, and thus disabled*/
 461     if (!ir->bAdress)
 462     {
 463         /*standard simulation*/
 464         md->nEg = n;
 465         md->nE  = (n*(n+1))/2;
 466     }
 467     else if (!debug)
 468     {
 469         /*AdResS simulation*/
 470         md->nU    = 0;
 471         md->nEg   = 0;
 472         md->nE    = 0;
 473         md->nEc   = 0;
 474         md->isvir = FALSE;
 475     }
 476     snew(md->igrp, md->nE);
 477     if (md->nE > 1)
 478     {
 479         n = 0;
 480         snew(gnm, md->nEc);
 481         for (k = 0; (k < md->nEc); k++)
 482         {
 483             snew(gnm[k], STRLEN);
 484         }
 485         for (i = 0; (i < groups->grps[egcENER].nr); i++)
 486         {
 487             ni = groups->grps[egcENER].nm_ind[i];
 488             for (j = i; (j < groups->grps[egcENER].nr); j++)
 489             {
 490                 nj = groups->grps[egcENER].nm_ind[j];
 491                 for (k = kk = 0; (k < egNR); k++)
 492                 {
 493                     if (md->bEInd[k])
 494                     {
 495                         sprintf(gnm[kk], "%s:%s-%s", egrp_nm[k],
 496                                 *(groups->grpname[ni]), *(groups->grpname[nj]));
 497                         kk++;
 498                     }
 499                 }
 500                 md->igrp[n] = get_ebin_space(md->ebin, md->nEc,
 501                                              (const char **)gnm, unit_energy);
 502                 n++;
 503             }
 504         }
 505         for (k = 0; (k < md->nEc); k++)
 506         {
 507             sfree(gnm[k]);
 508         }
 509         sfree(gnm);
 510
 511         if (n != md->nE)
 512         {
 513             gmx_incons("Number of energy terms wrong");
 514         }
 515     }
 516
 517     md->nTC  = groups->grps[egcTC].nr;
 518     md->nNHC = ir->opts.nhchainlength; /* shorthand for number of NH chains */
 519     if (md->bMTTK)
 520     {
 521         md->nTCP = 1;  /* assume only one possible coupling system for barostat
 522                           for now */
 523     }
 524     else
 525     {
 526         md->nTCP = 0;
 527     }
 528     if (md->etc == etcNOSEHOOVER)
 529     {
 530         if (md->bNHC_trotter)
 531         {
 532             md->mde_n = 2*md->nNHC*md->nTC;
 533         }
 534         else
 535         {
 536             md->mde_n = 2*md->nTC;
 537         }
 538         if (md->epc == epcMTTK)
 539         {
 540             md->mdeb_n = 2*md->nNHC*md->nTCP;
 541         }
 542     }
 543     else
 544     {
 545         md->mde_n  = md->nTC;
 546         md->mdeb_n = 0;
 547     }
 548
 549     snew(md->tmp_r, md->mde_n);
 550     snew(md->tmp_v, md->mde_n);
 551     snew(md->grpnms, md->mde_n);
 552     grpnms = md->grpnms;
 553
 554     for (i = 0; (i < md->nTC); i++)
 555     {
 556         ni = groups->grps[egcTC].nm_ind[i];
 557         sprintf(buf, "T-%s", *(groups->grpname[ni]));
 558         grpnms[i] = strdup(buf);
 559     }
 560     md->itemp = get_ebin_space(md->ebin, md->nTC, (const char **)grpnms,
 561                                unit_temp_K);
 562
 563     if (md->etc == etcNOSEHOOVER)
 564     {
 565         if (md->bPrintNHChains)
 566         {
 567             if (md->bNHC_trotter)
 568             {
 569                 for (i = 0; (i < md->nTC); i++)
 570                 {
 571                     ni   = groups->grps[egcTC].nm_ind[i];
 572                     bufi = *(groups->grpname[ni]);
 573                     for (j = 0; (j < md->nNHC); j++)
 574                     {
 575                         sprintf(buf, "Xi-%d-%s", j, bufi);
 576                         grpnms[2*(i*md->nNHC+j)] = strdup(buf);
 577                         sprintf(buf, "vXi-%d-%s", j, bufi);
 578                         grpnms[2*(i*md->nNHC+j)+1] = strdup(buf);
 579                     }
 580                 }
 581                 md->itc = get_ebin_space(md->ebin, md->mde_n,
 582                                          (const char **)grpnms, unit_invtime);
 583                 if (md->bMTTK)
 584                 {
 585                     for (i = 0; (i < md->nTCP); i++)
 586                     {
 587                         bufi = baro_nm[0];  /* All barostat DOF's together for now. */
 588                         for (j = 0; (j < md->nNHC); j++)
 589                         {
 590                             sprintf(buf, "Xi-%d-%s", j, bufi);
 591                             grpnms[2*(i*md->nNHC+j)] = strdup(buf);
 592                             sprintf(buf, "vXi-%d-%s", j, bufi);
 593                             grpnms[2*(i*md->nNHC+j)+1] = strdup(buf);
 594                         }
 595                     }
 596                     md->itcb = get_ebin_space(md->ebin, md->mdeb_n,
 597                                               (const char **)grpnms, unit_invtime);
 598                 }
 599             }
 600             else
 601             {
 602                 for (i = 0; (i < md->nTC); i++)
 603                 {
 604                     ni   = groups->grps[egcTC].nm_ind[i];
 605                     bufi = *(groups->grpname[ni]);
 606                     sprintf(buf, "Xi-%s", bufi);
 607                     grpnms[2*i] = strdup(buf);
 608                     sprintf(buf, "vXi-%s", bufi);
 609                     grpnms[2*i+1] = strdup(buf);
 610                 }
 611                 md->itc = get_ebin_space(md->ebin, md->mde_n,
 612                                          (const char **)grpnms, unit_invtime);
 613             }
 614         }
 615     }
 616     else if (md->etc == etcBERENDSEN || md->etc == etcYES ||
 617              md->etc == etcVRESCALE)
 618     {
 619         for (i = 0; (i < md->nTC); i++)
 620         {
 621             ni = groups->grps[egcTC].nm_ind[i];
 622             sprintf(buf, "Lamb-%s", *(groups->grpname[ni]));
 623             grpnms[i] = strdup(buf);
 624         }
 625         md->itc = get_ebin_space(md->ebin, md->mde_n, (const char **)grpnms, "");
 626     }
 627
 628     sfree(grpnms);
 629
 630
 631     md->nU = groups->grps[egcACC].nr;
 632     if (md->nU > 1)
 633     {
 634         snew(grpnms, 3*md->nU);
 635         for (i = 0; (i < md->nU); i++)
 636         {
 637             ni = groups->grps[egcACC].nm_ind[i];
 638             sprintf(buf, "Ux-%s", *(groups->grpname[ni]));
 639             grpnms[3*i+XX] = strdup(buf);
 640             sprintf(buf, "Uy-%s", *(groups->grpname[ni]));
 641             grpnms[3*i+YY] = strdup(buf);
 642             sprintf(buf, "Uz-%s", *(groups->grpname[ni]));
 643             grpnms[3*i+ZZ] = strdup(buf);
 644         }
 645         md->iu = get_ebin_space(md->ebin, 3*md->nU, (const char **)grpnms, unit_vel);
 646         sfree(grpnms);
 647     }
 648
 649     if (fp_ene)
 650     {
 651         do_enxnms(fp_ene, &md->ebin->nener, &md->ebin->enm);
 652     }
 653
 654     md->print_grpnms = NULL;
 655
 656     /* check whether we're going to write dh histograms */
 657     md->dhc = NULL;
 658     if (ir->fepvals->separate_dhdl_file == esepdhdlfileNO)
 659     {
 660         /* Currently dh histograms are only written with dynamics */
 661         if (EI_DYNAMICS(ir->eI))
 662         {
 663             snew(md->dhc, 1);
 664
 665             mde_delta_h_coll_init(md->dhc, ir);
 666         }
 667         md->fp_dhdl = NULL;
 668         snew(md->dE, ir->fepvals->n_lambda);
 669     }
 670     else
 671     {
 672         md->fp_dhdl = fp_dhdl;
 673         snew(md->dE, ir->fepvals->n_lambda);
 674     }
 675     if (ir->bSimTemp)
 676     {
 677         int i;
 678         snew(md->temperatures, ir->fepvals->n_lambda);
 679         for (i = 0; i < ir->fepvals->n_lambda; i++)
 680         {
 681             md->temperatures[i] = ir->simtempvals->temperatures[i];
 682         }
 683     }
 684     return md;
 685 }
 686
 687 /* print a lambda vector to a string
 688    fep = the inputrec's FEP input data
 689    i = the index of the lambda vector
 690    get_native_lambda = whether to print the native lambda
 691    get_names = whether to print the names rather than the values
 692    str = the pre-allocated string buffer to print to. */
 693 static void print_lambda_vector(t_lambda *fep, int i,
 694                                 gmx_bool get_native_lambda, gmx_bool get_names,
 695                                 char *str)
 696 {
 697     size_t nps = 0, np;
 698     int    j, k = 0;
 699     int    Nsep = 0;
 700
 701     for (j = 0; j < efptNR; j++)
 702     {
 703         if (fep->separate_dvdl[j])
 704         {
 705             Nsep++;
 706         }
 707     }
 708     str[0] = 0; /* reset the string */
 709     if (Nsep > 1)
 710     {
 711         str += sprintf(str, "("); /* set the opening parenthesis*/
 712     }
 713     for (j = 0; j < efptNR; j++)
 714     {
 715         if (fep->separate_dvdl[j])
 716         {
 717             double lam;
 718             if (!get_names)
 719             {
 720                 if (get_native_lambda && fep->init_lambda >= 0)
 721                 {
 722                     str += sprintf(str, "%.4f", fep->init_lambda);
 723                 }
 724                 else
 725                 {
 726                     str += sprintf(str, "%.4f", fep->all_lambda[j][i]);
 727                 }
 728             }
 729             else
 730             {
 731                 str += sprintf(str, "%s", efpt_singular_names[j]);
 732             }
 733             /* print comma for the next item */
 734             if (k < Nsep-1)
 735             {
 736                 str += sprintf(str, ", ");
 737             }
 738             k++;
 739         }
 740     }
 741     if (Nsep > 1)
 742     {
 743         /* and add the closing parenthesis */
 744         str += sprintf(str, ")");
 745     }
 746 }
 747
 748
 749 extern FILE *open_dhdl(const char *filename, const t_inputrec *ir,
 750                        const output_env_t oenv)
 751 {
 752     FILE       *fp;
 753     const char *dhdl = "dH/d\\lambda", *deltag = "\\DeltaH", *lambda = "\\lambda",
 754     *lambdastate     = "\\lambda state", *remain = "remaining";
 755     char        title[STRLEN], label_x[STRLEN], label_y[STRLEN];
 756     int         i, np, nps, nsets, nsets_de, nsetsbegin;
 757     int         n_lambda_terms = 0;
 758     t_lambda   *fep            = ir->fepvals; /* for simplicity */
 759     t_expanded *expand         = ir->expandedvals;
 760     char      **setname;
 761     char        buf[STRLEN], lambda_vec_str[STRLEN], lambda_name_str[STRLEN];
 762     int         bufplace = 0;
 763
 764     int         nsets_dhdl = 0;
 765     int         s          = 0;
 766     int         nsetsextend;
 767     gmx_bool    write_pV = FALSE;
 768
 769     /* count the number of different lambda terms */
 770     for (i = 0; i < efptNR; i++)
 771     {
 772         if (fep->separate_dvdl[i])
 773         {
 774             n_lambda_terms++;
 775         }
 776     }
 777
 778     if (fep->n_lambda == 0)
 779     {
 780         sprintf(title, "%s", dhdl);
 781         sprintf(label_x, "Time (ps)");
 782         sprintf(label_y, "%s (%s %s)",
 783                 dhdl, unit_energy, "[\\lambda]\\S-1\\N");
 784     }
 785     else
 786     {
 787         sprintf(title, "%s and %s", dhdl, deltag);
 788         sprintf(label_x, "Time (ps)");
 789         sprintf(label_y, "%s and %s (%s %s)",
 790                 dhdl, deltag, unit_energy, "[\\8l\\4]\\S-1\\N");
 791     }
 792     fp = gmx_fio_fopen(filename, "w+");
 793     xvgr_header(fp, title, label_x, label_y, exvggtXNY, oenv);
 794
 795     if (!(ir->bSimTemp))
 796     {
 797         bufplace = sprintf(buf, "T = %g (K) ",
 798                            ir->opts.ref_t[0]);
 799     }
 800     if (ir->efep != efepSLOWGROWTH)
 801     {
 802         if ( (fep->init_lambda >= 0)  && (n_lambda_terms == 1 ))
 803         {
 804             /* compatibility output */
 805             sprintf(&(buf[bufplace]), "%s = %.4f", lambda, fep->init_lambda);
 806         }
 807         else
 808         {
 809             print_lambda_vector(fep, fep->init_fep_state, TRUE, FALSE,
 810                                 lambda_vec_str);
 811             print_lambda_vector(fep, fep->init_fep_state, TRUE, TRUE,
 812                                 lambda_name_str);
 813             sprintf(&(buf[bufplace]), "%s %d: %s = %s",
 814                     lambdastate, fep->init_fep_state,
 815                     lambda_name_str, lambda_vec_str);
 816         }
 817     }
 818     xvgr_subtitle(fp, buf, oenv);
 819
 820
 821     nsets_dhdl = 0;
 822     if (fep->dhdl_derivatives == edhdlderivativesYES)
 823     {
 824         nsets_dhdl = n_lambda_terms;
 825     }
 826     /* count the number of delta_g states */
 827     nsets_de = fep->lambda_stop_n - fep->lambda_start_n;
 828
 829     nsets = nsets_dhdl + nsets_de; /* dhdl + fep differences */
 830
 831     if (fep->n_lambda > 0 && (expand->elmcmove > elmcmoveNO))
 832     {
 833         nsets += 1;   /*add fep state for expanded ensemble */
 834     }
 835
 836     if (fep->bPrintEnergy)
 837     {
 838         nsets += 1;  /* add energy to the dhdl as well */
 839     }
 840
 841     nsetsextend = nsets;
 842     if ((ir->epc != epcNO) && (fep->n_lambda > 0) && (fep->init_lambda < 0))
 843     {
 844         nsetsextend += 1; /* for PV term, other terms possible if required for
 845                              the reduced potential (only needed with foreign
 846                              lambda, and only output when init_lambda is not
 847                              set in order to maintain compatibility of the
 848                              dhdl.xvg file) */
 849         write_pV     = TRUE;
 850     }
 851     snew(setname, nsetsextend);
 852
 853     if (expand->elmcmove > elmcmoveNO)
 854     {
 855         /* state for the fep_vals, if we have alchemical sampling */
 856         sprintf(buf, "%s", "Thermodynamic state");
 857         setname[s] = strdup(buf);
 858         s         += 1;
 859     }
 860
 861     if (fep->bPrintEnergy)
 862     {
 863         sprintf(buf, "%s (%s)", "Energy", unit_energy);
 864         setname[s] = strdup(buf);
 865         s         += 1;
 866     }
 867
 868     if (fep->dhdl_derivatives == edhdlderivativesYES)
 869     {
 870         for (i = 0; i < efptNR; i++)
 871         {
 872             if (fep->separate_dvdl[i])
 873             {
 874
 875                 if ( (fep->init_lambda >= 0)  && (n_lambda_terms == 1 ))
 876                 {
 877                     /* compatibility output */
 878                     sprintf(buf, "%s %s %.4f", dhdl, lambda, fep->init_lambda);
 879                 }
 880                 else
 881                 {
 882                     double lam = fep->init_lambda;
 883                     if (fep->init_lambda < 0)
 884                     {
 885                         lam = fep->all_lambda[i][fep->init_fep_state];
 886                     }
 887                     sprintf(buf, "%s %s = %.4f", dhdl, efpt_singular_names[i],
 888                             lam);
 889                 }
 890                 setname[s] = strdup(buf);
 891                 s         += 1;
 892             }
 893         }
 894     }
 895
 896     if (fep->n_lambda > 0)
 897     {
 898         /* g_bar has to determine the lambda values used in this simulation
 899          * from this xvg legend.
 900          */
 901
 902         if (expand->elmcmove > elmcmoveNO)
 903         {
 904             nsetsbegin = 1;  /* for including the expanded ensemble */
 905         }
 906         else
 907         {
 908             nsetsbegin = 0;
 909         }
 910
 911         if (fep->bPrintEnergy)
 912         {
 913             nsetsbegin += 1;
 914         }
 915         nsetsbegin += nsets_dhdl;
 916
 917         for (i = fep->lambda_start_n; i < fep->lambda_stop_n; i++)
 918         {
 919             print_lambda_vector(fep, i, FALSE, FALSE, lambda_vec_str);
 920             if ( (fep->init_lambda >= 0)  && (n_lambda_terms == 1 ))
 921             {
 922                 /* for compatible dhdl.xvg files */
 923                 nps = sprintf(buf, "%s %s %s", deltag, lambda, lambda_vec_str);
 924             }
 925             else
 926             {
 927                 nps = sprintf(buf, "%s %s to %s", deltag, lambda, lambda_vec_str);
 928             }
 929
 930             if (ir->bSimTemp)
 931             {
 932                 /* print the temperature for this state if doing simulated annealing */
 933                 sprintf(&buf[nps], "T = %g (%s)",
 934                         ir->simtempvals->temperatures[s-(nsetsbegin)],
 935                         unit_temp_K);
 936             }
 937             setname[s] = strdup(buf);
 938             s++;
 939         }
 940         if (write_pV)
 941         {
 942             np                     = sprintf(buf, "pV (%s)", unit_energy);
 943             setname[nsetsextend-1] = strdup(buf);  /* the first entry after
 944                                                       nsets */
 945         }
 946
 947         xvgr_legend(fp, nsetsextend, (const char **)setname, oenv);
 948
 949         for (s = 0; s < nsetsextend; s++)
 950         {
 951             sfree(setname[s]);
 952         }
 953         sfree(setname);
 954     }
 955
 956     return fp;
 957 }
 958
 959 static void copy_energy(t_mdebin *md, real e[], real ecpy[])
 960 {
 961     int i, j;
 962
 963     for (i = j = 0; (i < F_NRE); i++)
 964     {
 965         if (md->bEner[i])
 966         {
 967             ecpy[j++] = e[i];
 968         }
 969     }
 970     if (j != md->f_nre)
 971     {
 972         gmx_incons("Number of energy terms wrong");
 973     }
 974 }
 975
 976 void upd_mdebin(t_mdebin       *md,
 977                 gmx_bool        bDoDHDL,
 978                 gmx_bool        bSum,
 979                 double          time,
 980                 real            tmass,
 981                 gmx_enerdata_t *enerd,
 982                 t_state        *state,
 983                 t_lambda       *fep,
 984                 t_expanded     *expand,
 985                 matrix          box,
 986                 tensor          svir,
 987                 tensor          fvir,
 988                 tensor          vir,
 989                 tensor          pres,
 990                 gmx_ekindata_t *ekind,
 991                 rvec            mu_tot,
 992                 gmx_constr_t    constr)
 993 {
 994     int    i, j, k, kk, m, n, gid;
 995     real   crmsd[2], tmp6[6];
 996     real   bs[NTRICLBOXS], vol, dens, pv, enthalpy;
 997     real   eee[egNR];
 998     real   ecopy[F_NRE];
 999     double store_dhdl[efptNR];
1000     real   store_energy = 0;
1001     real   tmp;
1002
1003     /* Do NOT use the box in the state variable, but the separate box provided
1004      * as an argument. This is because we sometimes need to write the box from
1005      * the last timestep to match the trajectory frames.
1006      */
1007     copy_energy(md, enerd->term, ecopy);
1008     add_ebin(md->ebin, md->ie, md->f_nre, ecopy, bSum);
1009     if (md->nCrmsd)
1010     {
1011         crmsd[0] = constr_rmsd(constr, FALSE);
1012         if (md->nCrmsd > 1)
1013         {
1014             crmsd[1] = constr_rmsd(constr, TRUE);
1015         }
1016         add_ebin(md->ebin, md->iconrmsd, md->nCrmsd, crmsd, FALSE);
1017     }
1018     if (md->bDynBox)
1019     {
1020         int nboxs;
1021         if (md->bTricl)
1022         {
1023             bs[0] = box[XX][XX];
1024             bs[1] = box[YY][YY];
1025             bs[2] = box[ZZ][ZZ];
1026             bs[3] = box[YY][XX];
1027             bs[4] = box[ZZ][XX];
1028             bs[5] = box[ZZ][YY];
1029             nboxs = NTRICLBOXS;
1030         }
1031         else
1032         {
1033             bs[0] = box[XX][XX];
1034             bs[1] = box[YY][YY];
1035             bs[2] = box[ZZ][ZZ];
1036             nboxs = NBOXS;
1037         }
1038         vol  = box[XX][XX]*box[YY][YY]*box[ZZ][ZZ];
1039         dens = (tmass*AMU)/(vol*NANO*NANO*NANO);
1040         add_ebin(md->ebin, md->ib, nboxs, bs, bSum);
1041         add_ebin(md->ebin, md->ivol, 1, &vol, bSum);
1042         add_ebin(md->ebin, md->idens, 1, &dens, bSum);
1043
1044         if (md->bDiagPres)
1045         {
1046             /* This is pV (in kJ/mol).  The pressure is the reference pressure,
1047                not the instantaneous pressure */
1048             pv = vol*md->ref_p/PRESFAC;
1049
1050             add_ebin(md->ebin, md->ipv, 1, &pv, bSum);
1051             enthalpy = pv + enerd->term[F_ETOT];
1052             add_ebin(md->ebin, md->ienthalpy, 1, &enthalpy, bSum);
1053         }
1054     }
1055     if (md->bConstrVir)
1056     {
1057         add_ebin(md->ebin, md->isvir, 9, svir[0], bSum);
1058         add_ebin(md->ebin, md->ifvir, 9, fvir[0], bSum);
1059     }
1060     if (md->bVir)
1061     {
1062         add_ebin(md->ebin, md->ivir, 9, vir[0], bSum);
1063     }
1064     if (md->bPress)
1065     {
1066         add_ebin(md->ebin, md->ipres, 9, pres[0], bSum);
1067     }
1068     if (md->bSurft)
1069     {
1070         tmp = (pres[ZZ][ZZ]-(pres[XX][XX]+pres[YY][YY])*0.5)*box[ZZ][ZZ];
1071         add_ebin(md->ebin, md->isurft, 1, &tmp, bSum);
1072     }
1073     if (md->epc == epcPARRINELLORAHMAN || md->epc == epcMTTK)
1074     {
1075         tmp6[0] = state->boxv[XX][XX];
1076         tmp6[1] = state->boxv[YY][YY];
1077         tmp6[2] = state->boxv[ZZ][ZZ];
1078         tmp6[3] = state->boxv[YY][XX];
1079         tmp6[4] = state->boxv[ZZ][XX];
1080         tmp6[5] = state->boxv[ZZ][YY];
1081         add_ebin(md->ebin, md->ipc, md->bTricl ? 6 : 3, tmp6, bSum);
1082     }
1083     if (md->bMu)
1084     {
1085         add_ebin(md->ebin, md->imu, 3, mu_tot, bSum);
1086     }
1087     if (ekind && ekind->cosacc.cos_accel != 0)
1088     {
1089         vol  = box[XX][XX]*box[YY][YY]*box[ZZ][ZZ];
1090         dens = (tmass*AMU)/(vol*NANO*NANO*NANO);
1091         add_ebin(md->ebin, md->ivcos, 1, &(ekind->cosacc.vcos), bSum);
1092         /* 1/viscosity, unit 1/(kg m^-1 s^-1) */
1093         tmp = 1/(ekind->cosacc.cos_accel/(ekind->cosacc.vcos*PICO)
1094                  *dens*vol*sqr(box[ZZ][ZZ]*NANO/(2*M_PI)));
1095         add_ebin(md->ebin, md->ivisc, 1, &tmp, bSum);
1096     }
1097     if (md->nE > 1)
1098     {
1099         n = 0;
1100         for (i = 0; (i < md->nEg); i++)
1101         {
1102             for (j = i; (j < md->nEg); j++)
1103             {
1104                 gid = GID(i, j, md->nEg);
1105                 for (k = kk = 0; (k < egNR); k++)
1106                 {
1107                     if (md->bEInd[k])
1108                     {
1109                         eee[kk++] = enerd->grpp.ener[k][gid];
1110                     }
1111                 }
1112                 add_ebin(md->ebin, md->igrp[n], md->nEc, eee, bSum);
1113                 n++;
1114             }
1115         }
1116     }
1117
1118     if (ekind)
1119     {
1120         for (i = 0; (i < md->nTC); i++)
1121         {
1122             md->tmp_r[i] = ekind->tcstat[i].T;
1123         }
1124         add_ebin(md->ebin, md->itemp, md->nTC, md->tmp_r, bSum);
1125
1126         if (md->etc == etcNOSEHOOVER)
1127         {
1128             /* whether to print Nose-Hoover chains: */
1129             if (md->bPrintNHChains)
1130             {
1131                 if (md->bNHC_trotter)
1132                 {
1133                     for (i = 0; (i < md->nTC); i++)
1134                     {
1135                         for (j = 0; j < md->nNHC; j++)
1136                         {
1137                             k                = i*md->nNHC+j;
1138                             md->tmp_r[2*k]   = state->nosehoover_xi[k];
1139                             md->tmp_r[2*k+1] = state->nosehoover_vxi[k];
1140                         }
1141                     }
1142                     add_ebin(md->ebin, md->itc, md->mde_n, md->tmp_r, bSum);
1143
1144                     if (md->bMTTK)
1145                     {
1146                         for (i = 0; (i < md->nTCP); i++)
1147                         {
1148                             for (j = 0; j < md->nNHC; j++)
1149                             {
1150                                 k                = i*md->nNHC+j;
1151                                 md->tmp_r[2*k]   = state->nhpres_xi[k];
1152                                 md->tmp_r[2*k+1] = state->nhpres_vxi[k];
1153                             }
1154                         }
1155                         add_ebin(md->ebin, md->itcb, md->mdeb_n, md->tmp_r, bSum);
1156                     }
1157                 }
1158                 else
1159                 {
1160                     for (i = 0; (i < md->nTC); i++)
1161                     {
1162                         md->tmp_r[2*i]   = state->nosehoover_xi[i];
1163                         md->tmp_r[2*i+1] = state->nosehoover_vxi[i];
1164                     }
1165                     add_ebin(md->ebin, md->itc, md->mde_n, md->tmp_r, bSum);
1166                 }
1167             }
1168         }
1169         else if (md->etc == etcBERENDSEN || md->etc == etcYES ||
1170                  md->etc == etcVRESCALE)
1171         {
1172             for (i = 0; (i < md->nTC); i++)
1173             {
1174                 md->tmp_r[i] = ekind->tcstat[i].lambda;
1175             }
1176             add_ebin(md->ebin, md->itc, md->nTC, md->tmp_r, bSum);
1177         }
1178     }
1179
1180     if (ekind && md->nU > 1)
1181     {
1182         for (i = 0; (i < md->nU); i++)
1183         {
1184             copy_rvec(ekind->grpstat[i].u, md->tmp_v[i]);
1185         }
1186         add_ebin(md->ebin, md->iu, 3*md->nU, md->tmp_v[0], bSum);
1187     }
1188
1189     ebin_increase_count(md->ebin, bSum);
1190
1191     /* BAR + thermodynamic integration values */
1192     if ((md->fp_dhdl || md->dhc) && bDoDHDL)
1193     {
1194         for (i = 0; i < enerd->n_lambda-1; i++)
1195         {
1196             /* zero for simulated tempering */
1197             md->dE[i] = enerd->enerpart_lambda[i+1]-enerd->enerpart_lambda[0];
1198             if (md->temperatures != NULL)
1199             {
1200                 /* MRS: is this right, given the way we have defined the exchange probabilities? */
1201                 /* is this even useful to have at all? */
1202                 md->dE[i] += (md->temperatures[i]/
1203                               md->temperatures[state->fep_state]-1.0)*
1204                     enerd->term[F_EKIN];
1205             }
1206         }
1207
1208         if (md->fp_dhdl)
1209         {
1210             fprintf(md->fp_dhdl, "%.4f", time);
1211             /* the current free energy state */
1212
1213             /* print the current state if we are doing expanded ensemble */
1214             if (expand->elmcmove > elmcmoveNO)
1215             {
1216                 fprintf(md->fp_dhdl, " %4d", state->fep_state);
1217             }
1218             /* total energy (for if the temperature changes */
1219             if (fep->bPrintEnergy)
1220             {
1221                 store_energy = enerd->term[F_ETOT];
1222                 fprintf(md->fp_dhdl, " %#.8g", store_energy);
1223             }
1224
1225             if (fep->dhdl_derivatives == edhdlderivativesYES)
1226             {
1227                 for (i = 0; i < efptNR; i++)
1228                 {
1229                     if (fep->separate_dvdl[i])
1230                     {
1231                         /* assumes F_DVDL is first */
1232                         fprintf(md->fp_dhdl, " %#.8g", enerd->term[F_DVDL+i]);
1233                     }
1234                 }
1235             }
1236             for (i = fep->lambda_start_n; i < fep->lambda_stop_n; i++)
1237             {
1238                 fprintf(md->fp_dhdl, " %#.8g", md->dE[i]);
1239             }
1240             if ((md->epc != epcNO)  &&
1241                 (enerd->n_lambda > 0) &&
1242                 (fep->init_lambda < 0))
1243             {
1244                 fprintf(md->fp_dhdl, " %#.8g", pv);  /* PV term only needed when
1245                                                         there are alternate state
1246                                                         lambda and we're not in
1247                                                         compatibility mode */
1248             }
1249             fprintf(md->fp_dhdl, "\n");
1250             /* and the binary free energy output */
1251         }
1252         if (md->dhc && bDoDHDL)
1253         {
1254             int idhdl = 0;
1255             for (i = 0; i < efptNR; i++)
1256             {
1257                 if (fep->separate_dvdl[i])
1258                 {
1259                     /* assumes F_DVDL is first */
1260                     store_dhdl[idhdl] = enerd->term[F_DVDL+i];
1261                     idhdl            += 1;
1262                 }
1263             }
1264             store_energy = enerd->term[F_ETOT];
1265             /* store_dh is dE */
1266             mde_delta_h_coll_add_dh(md->dhc,
1267                                     (double)state->fep_state,
1268                                     store_energy,
1269                                     pv,
1270                                     store_dhdl,
1271                                     md->dE + fep->lambda_start_n,
1272                                     time);
1273         }
1274     }
1275 }
1276
1277
1278 void upd_mdebin_step(t_mdebin *md)
1279 {
1280     ebin_increase_count(md->ebin, FALSE);
1281 }
1282
1283 static void npr(FILE *log, int n, char c)
1284 {
1285     for (; (n > 0); n--)
1286     {
1287         fprintf(log, "%c", c);
1288     }
1289 }
1290
1291 static void pprint(FILE *log, const char *s, t_mdebin *md)
1292 {
1293     char CHAR = '#';
1294     int  slen;
1295     char buf1[22], buf2[22];
1296
1297     slen = strlen(s);
1298     fprintf(log, "\t<======  ");
1299     npr(log, slen, CHAR);
1300     fprintf(log, "  ==>\n");
1301     fprintf(log, "\t<====  %s  ====>\n", s);
1302     fprintf(log, "\t<==  ");
1303     npr(log, slen, CHAR);
1304     fprintf(log, "  ======>\n\n");
1305
1306     fprintf(log, "\tStatistics over %s steps using %s frames\n",
1307             gmx_step_str(md->ebin->nsteps_sim, buf1),
1308             gmx_step_str(md->ebin->nsum_sim, buf2));
1309     fprintf(log, "\n");
1310 }
1311
1312 void print_ebin_header(FILE *log, gmx_large_int_t steps, double time, real lambda)
1313 {
1314     char buf[22];
1315
1316     fprintf(log, "   %12s   %12s   %12s\n"
1317             "   %12s   %12.5f   %12.5f\n\n",
1318             "Step", "Time", "Lambda", gmx_step_str(steps, buf), time, lambda);
1319 }
1320
1321 void print_ebin(ener_file_t fp_ene, gmx_bool bEne, gmx_bool bDR, gmx_bool bOR,
1322                 FILE *log,
1323                 gmx_large_int_t step, double time,
1324                 int mode, gmx_bool bCompact,
1325                 t_mdebin *md, t_fcdata *fcd,
1326                 gmx_groups_t *groups, t_grpopts *opts)
1327 {
1328     /*static char **grpnms=NULL;*/
1329     char         buf[246];
1330     int          i, j, n, ni, nj, ndr, nor, b;
1331     int          ndisre = 0;
1332     real        *disre_rm3tav, *disre_rt;
1333
1334     /* these are for the old-style blocks (1 subblock, only reals), because
1335        there can be only one per ID for these */
1336     int          nr[enxNR];
1337     int          id[enxNR];
1338     real        *block[enxNR];
1339
1340     /* temporary arrays for the lambda values to write out */
1341     double      enxlambda_data[2];
1342
1343     t_enxframe  fr;
1344
1345     switch (mode)
1346     {
1347         case eprNORMAL:
1348             init_enxframe(&fr);
1349             fr.t            = time;
1350             fr.step         = step;
1351             fr.nsteps       = md->ebin->nsteps;
1352             fr.dt           = md->delta_t;
1353             fr.nsum         = md->ebin->nsum;
1354             fr.nre          = (bEne) ? md->ebin->nener : 0;
1355             fr.ener         = md->ebin->e;
1356             ndisre          = bDR ? fcd->disres.npair : 0;
1357             disre_rm3tav    = fcd->disres.rm3tav;
1358             disre_rt        = fcd->disres.rt;
1359             /* Optional additional old-style (real-only) blocks. */
1360             for (i = 0; i < enxNR; i++)
1361             {
1362                 nr[i] = 0;
1363             }
1364             if (fcd->orires.nr > 0 && bOR)
1365             {
1366                 diagonalize_orires_tensors(&(fcd->orires));
1367                 nr[enxOR]     = fcd->orires.nr;
1368                 block[enxOR]  = fcd->orires.otav;
1369                 id[enxOR]     = enxOR;
1370                 nr[enxORI]    = (fcd->orires.oinsl != fcd->orires.otav) ?
1371                     fcd->orires.nr : 0;
1372                 block[enxORI] = fcd->orires.oinsl;
1373                 id[enxORI]    = enxORI;
1374                 nr[enxORT]    = fcd->orires.nex*12;
1375                 block[enxORT] = fcd->orires.eig;
1376                 id[enxORT]    = enxORT;
1377             }
1378
1379             /* whether we are going to wrte anything out: */
1380             if (fr.nre || ndisre || nr[enxOR] || nr[enxORI])
1381             {
1382
1383                 /* the old-style blocks go first */
1384                 fr.nblock = 0;
1385                 for (i = 0; i < enxNR; i++)
1386                 {
1387                     if (nr[i] > 0)
1388                     {
1389                         fr.nblock = i + 1;
1390                     }
1391                 }
1392                 add_blocks_enxframe(&fr, fr.nblock);
1393                 for (b = 0; b < fr.nblock; b++)
1394                 {
1395                     add_subblocks_enxblock(&(fr.block[b]), 1);
1396                     fr.block[b].id        = id[b];
1397                     fr.block[b].sub[0].nr = nr[b];
1398 #ifndef GMX_DOUBLE
1399                     fr.block[b].sub[0].type = xdr_datatype_float;
1400                     fr.block[b].sub[0].fval = block[b];
1401 #else
1402                     fr.block[b].sub[0].type = xdr_datatype_double;
1403                     fr.block[b].sub[0].dval = block[b];
1404 #endif
1405                 }
1406
1407                 /* check for disre block & fill it. */
1408                 if (ndisre > 0)
1409                 {
1410                     int db = fr.nblock;
1411                     fr.nblock += 1;
1412                     add_blocks_enxframe(&fr, fr.nblock);
1413
1414                     add_subblocks_enxblock(&(fr.block[db]), 2);
1415                     fr.block[db].id        = enxDISRE;
1416                     fr.block[db].sub[0].nr = ndisre;
1417                     fr.block[db].sub[1].nr = ndisre;
1418 #ifndef GMX_DOUBLE
1419                     fr.block[db].sub[0].type = xdr_datatype_float;
1420                     fr.block[db].sub[1].type = xdr_datatype_float;
1421                     fr.block[db].sub[0].fval = disre_rt;
1422                     fr.block[db].sub[1].fval = disre_rm3tav;
1423 #else
1424                     fr.block[db].sub[0].type = xdr_datatype_double;
1425                     fr.block[db].sub[1].type = xdr_datatype_double;
1426                     fr.block[db].sub[0].dval = disre_rt;
1427                     fr.block[db].sub[1].dval = disre_rm3tav;
1428 #endif
1429                 }
1430                 /* here we can put new-style blocks */
1431
1432                 /* Free energy perturbation blocks */
1433                 if (md->dhc)
1434                 {
1435                     mde_delta_h_coll_handle_block(md->dhc, &fr, fr.nblock);
1436                 }
1437
1438                 /* we can now free & reset the data in the blocks */
1439                 if (md->dhc)
1440                 {
1441                     mde_delta_h_coll_reset(md->dhc);
1442                 }
1443
1444                 /* do the actual I/O */
1445                 do_enx(fp_ene, &fr);
1446                 gmx_fio_check_file_position(enx_file_pointer(fp_ene));
1447                 if (fr.nre)
1448                 {
1449                     /* We have stored the sums, so reset the sum history */
1450                     reset_ebin_sums(md->ebin);
1451                 }
1452             }
1453             free_enxframe(&fr);
1454             break;
1455         case eprAVER:
1456             if (log)
1457             {
1458                 pprint(log, "A V E R A G E S", md);
1459             }
1460             break;
1461         case eprRMS:
1462             if (log)
1463             {
1464                 pprint(log, "R M S - F L U C T U A T I O N S", md);
1465             }
1466             break;
1467         default:
1468             gmx_fatal(FARGS, "Invalid print mode (%d)", mode);
1469     }
1470
1471     if (log)
1472     {
1473         for (i = 0; i < opts->ngtc; i++)
1474         {
1475             if (opts->annealing[i] != eannNO)
1476             {
1477                 fprintf(log, "Current ref_t for group %s: %8.1f\n",
1478                         *(groups->grpname[groups->grps[egcTC].nm_ind[i]]),
1479                         opts->ref_t[i]);
1480             }
1481         }
1482         if (mode == eprNORMAL && fcd->orires.nr > 0)
1483         {
1484             print_orires_log(log, &(fcd->orires));
1485         }
1486         fprintf(log, "   Energies (%s)\n", unit_energy);
1487         pr_ebin(log, md->ebin, md->ie, md->f_nre+md->nCrmsd, 5, mode, TRUE);
1488         fprintf(log, "\n");
1489
1490         if (!bCompact)
1491         {
1492             if (md->bDynBox)
1493             {
1494                 pr_ebin(log, md->ebin, md->ib, md->bTricl ? NTRICLBOXS : NBOXS, 5,
1495                         mode, TRUE);
1496                 fprintf(log, "\n");
1497             }
1498             if (md->bConstrVir)
1499             {
1500                 fprintf(log, "   Constraint Virial (%s)\n", unit_energy);
1501                 pr_ebin(log, md->ebin, md->isvir, 9, 3, mode, FALSE);
1502                 fprintf(log, "\n");
1503                 fprintf(log, "   Force Virial (%s)\n", unit_energy);
1504                 pr_ebin(log, md->ebin, md->ifvir, 9, 3, mode, FALSE);
1505                 fprintf(log, "\n");
1506             }
1507             if (md->bVir)
1508             {
1509                 fprintf(log, "   Total Virial (%s)\n", unit_energy);
1510                 pr_ebin(log, md->ebin, md->ivir, 9, 3, mode, FALSE);
1511                 fprintf(log, "\n");
1512             }
1513             if (md->bPress)
1514             {
1515                 fprintf(log, "   Pressure (%s)\n", unit_pres_bar);
1516                 pr_ebin(log, md->ebin, md->ipres, 9, 3, mode, FALSE);
1517                 fprintf(log, "\n");
1518             }
1519             if (md->bMu)
1520             {
1521                 fprintf(log, "   Total Dipole (%s)\n", unit_dipole_D);
1522                 pr_ebin(log, md->ebin, md->imu, 3, 3, mode, FALSE);
1523                 fprintf(log, "\n");
1524             }
1525
1526             if (md->nE > 1)
1527             {
1528                 if (md->print_grpnms == NULL)
1529                 {
1530                     snew(md->print_grpnms, md->nE);
1531                     n = 0;
1532                     for (i = 0; (i < md->nEg); i++)
1533                     {
1534                         ni = groups->grps[egcENER].nm_ind[i];
1535                         for (j = i; (j < md->nEg); j++)
1536                         {
1537                             nj = groups->grps[egcENER].nm_ind[j];
1538                             sprintf(buf, "%s-%s", *(groups->grpname[ni]),
1539                                     *(groups->grpname[nj]));
1540                             md->print_grpnms[n++] = strdup(buf);
1541                         }
1542                     }
1543                 }
1544                 sprintf(buf, "Epot (%s)", unit_energy);
1545                 fprintf(log, "%15s   ", buf);
1546                 for (i = 0; (i < egNR); i++)
1547                 {
1548                     if (md->bEInd[i])
1549                     {
1550                         fprintf(log, "%12s   ", egrp_nm[i]);
1551                     }
1552                 }
1553                 fprintf(log, "\n");
1554                 for (i = 0; (i < md->nE); i++)
1555                 {
1556                     fprintf(log, "%15s", md->print_grpnms[i]);
1557                     pr_ebin(log, md->ebin, md->igrp[i], md->nEc, md->nEc, mode,
1558                             FALSE);
1559                 }
1560                 fprintf(log, "\n");
1561             }
1562             if (md->nTC > 1)
1563             {
1564                 pr_ebin(log, md->ebin, md->itemp, md->nTC, 4, mode, TRUE);
1565                 fprintf(log, "\n");
1566             }
1567             if (md->nU > 1)
1568             {
1569                 fprintf(log, "%15s   %12s   %12s   %12s\n",
1570                         "Group", "Ux", "Uy", "Uz");
1571                 for (i = 0; (i < md->nU); i++)
1572                 {
1573                     ni = groups->grps[egcACC].nm_ind[i];
1574                     fprintf(log, "%15s", *groups->grpname[ni]);
1575                     pr_ebin(log, md->ebin, md->iu+3*i, 3, 3, mode, FALSE);
1576                 }
1577                 fprintf(log, "\n");
1578             }
1579         }
1580     }
1581
1582 }
1583
1584 void update_energyhistory(energyhistory_t * enerhist, t_mdebin * mdebin)
1585 {
1586     int i;
1587
1588     enerhist->nsteps     = mdebin->ebin->nsteps;
1589     enerhist->nsum       = mdebin->ebin->nsum;
1590     enerhist->nsteps_sim = mdebin->ebin->nsteps_sim;
1591     enerhist->nsum_sim   = mdebin->ebin->nsum_sim;
1592     enerhist->nener      = mdebin->ebin->nener;
1593
1594     if (mdebin->ebin->nsum > 0)
1595     {
1596         /* Check if we need to allocate first */
1597         if (enerhist->ener_ave == NULL)
1598         {
1599             snew(enerhist->ener_ave, enerhist->nener);
1600             snew(enerhist->ener_sum, enerhist->nener);
1601         }
1602
1603         for (i = 0; i < enerhist->nener; i++)
1604         {
1605             enerhist->ener_ave[i] = mdebin->ebin->e[i].eav;
1606             enerhist->ener_sum[i] = mdebin->ebin->e[i].esum;
1607         }
1608     }
1609
1610     if (mdebin->ebin->nsum_sim > 0)
1611     {
1612         /* Check if we need to allocate first */
1613         if (enerhist->ener_sum_sim == NULL)
1614         {
1615             snew(enerhist->ener_sum_sim, enerhist->nener);
1616         }
1617
1618         for (i = 0; i < enerhist->nener; i++)
1619         {
1620             enerhist->ener_sum_sim[i] = mdebin->ebin->e_sim[i].esum;
1621         }
1622     }
1623     if (mdebin->dhc)
1624     {
1625         mde_delta_h_coll_update_energyhistory(mdebin->dhc, enerhist);
1626     }
1627 }
1628
1629 void restore_energyhistory_from_state(t_mdebin        * mdebin,
1630                                       energyhistory_t * enerhist)
1631 {
1632     int i;
1633
1634     if ((enerhist->nsum > 0 || enerhist->nsum_sim > 0) &&
1635         mdebin->ebin->nener != enerhist->nener)
1636     {
1637         gmx_fatal(FARGS, "Mismatch between number of energies in run input (%d) and checkpoint file (%d).",
1638                   mdebin->ebin->nener, enerhist->nener);
1639     }
1640
1641     mdebin->ebin->nsteps     = enerhist->nsteps;
1642     mdebin->ebin->nsum       = enerhist->nsum;
1643     mdebin->ebin->nsteps_sim = enerhist->nsteps_sim;
1644     mdebin->ebin->nsum_sim   = enerhist->nsum_sim;
1645
1646     for (i = 0; i < mdebin->ebin->nener; i++)
1647     {
1648         mdebin->ebin->e[i].eav  =
1649             (enerhist->nsum > 0 ? enerhist->ener_ave[i] : 0);
1650         mdebin->ebin->e[i].esum =
1651             (enerhist->nsum > 0 ? enerhist->ener_sum[i] : 0);
1652         mdebin->ebin->e_sim[i].esum =
1653             (enerhist->nsum_sim > 0 ? enerhist->ener_sum_sim[i] : 0);
1654     }
1655     if (mdebin->dhc)
1656     {
1657         mde_delta_h_coll_restore_energyhistory(mdebin->dhc, enerhist);
1658     }
1659 }