src/mdlib/nbnxn_atomdata.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) 2001-2012, 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
  39 #ifdef HAVE_CONFIG_H
  40 #include <config.h>
  41 #endif
  42
  43 #include <math.h>
  44 #include <string.h>
  45 #include "smalloc.h"
  46 #include "macros.h"
  47 #include "vec.h"
  48 #include "nbnxn_consts.h"
  49 #include "nbnxn_internal.h"
  50 #include "nbnxn_search.h"
  51 #include "nbnxn_atomdata.h"
  52 #include "gmx_omp_nthreads.h"
  53
  54 /* Default nbnxn allocation routine, allocates NBNXN_MEM_ALIGN byte aligned */
  55 void nbnxn_alloc_aligned(void **ptr, size_t nbytes)
  56 {
  57     *ptr = save_malloc_aligned("ptr", __FILE__, __LINE__, nbytes, 1, NBNXN_MEM_ALIGN);
  58 }
  59
  60 /* Free function for memory allocated with nbnxn_alloc_aligned */
  61 void nbnxn_free_aligned(void *ptr)
  62 {
  63     sfree_aligned(ptr);
  64 }
  65
  66 /* Reallocation wrapper function for nbnxn data structures */
  67 void nbnxn_realloc_void(void **ptr,
  68                         int nbytes_copy, int nbytes_new,
  69                         nbnxn_alloc_t *ma,
  70                         nbnxn_free_t  *mf)
  71 {
  72     void *ptr_new;
  73
  74     ma(&ptr_new, nbytes_new);
  75
  76     if (nbytes_new > 0 && ptr_new == NULL)
  77     {
  78         gmx_fatal(FARGS, "Allocation of %d bytes failed", nbytes_new);
  79     }
  80
  81     if (nbytes_copy > 0)
  82     {
  83         if (nbytes_new < nbytes_copy)
  84         {
  85             gmx_incons("In nbnxn_realloc_void: new size less than copy size");
  86         }
  87         memcpy(ptr_new, *ptr, nbytes_copy);
  88     }
  89     if (*ptr != NULL)
  90     {
  91         mf(*ptr);
  92     }
  93     *ptr = ptr_new;
  94 }
  95
  96 /* Reallocate the nbnxn_atomdata_t for a size of n atoms */
  97 void nbnxn_atomdata_realloc(nbnxn_atomdata_t *nbat, int n)
  98 {
  99     int t;
 100
 101     nbnxn_realloc_void((void **)&nbat->type,
 102                        nbat->natoms*sizeof(*nbat->type),
 103                        n*sizeof(*nbat->type),
 104                        nbat->alloc, nbat->free);
 105     nbnxn_realloc_void((void **)&nbat->lj_comb,
 106                        nbat->natoms*2*sizeof(*nbat->lj_comb),
 107                        n*2*sizeof(*nbat->lj_comb),
 108                        nbat->alloc, nbat->free);
 109     if (nbat->XFormat != nbatXYZQ)
 110     {
 111         nbnxn_realloc_void((void **)&nbat->q,
 112                            nbat->natoms*sizeof(*nbat->q),
 113                            n*sizeof(*nbat->q),
 114                            nbat->alloc, nbat->free);
 115     }
 116     if (nbat->nenergrp > 1)
 117     {
 118         nbnxn_realloc_void((void **)&nbat->energrp,
 119                            nbat->natoms/nbat->na_c*sizeof(*nbat->energrp),
 120                            n/nbat->na_c*sizeof(*nbat->energrp),
 121                            nbat->alloc, nbat->free);
 122     }
 123     nbnxn_realloc_void((void **)&nbat->x,
 124                        nbat->natoms*nbat->xstride*sizeof(*nbat->x),
 125                        n*nbat->xstride*sizeof(*nbat->x),
 126                        nbat->alloc, nbat->free);
 127     for (t = 0; t < nbat->nout; t++)
 128     {
 129         /* Allocate one element extra for possible signaling with CUDA */
 130         nbnxn_realloc_void((void **)&nbat->out[t].f,
 131                            nbat->natoms*nbat->fstride*sizeof(*nbat->out[t].f),
 132                            n*nbat->fstride*sizeof(*nbat->out[t].f),
 133                            nbat->alloc, nbat->free);
 134     }
 135     nbat->nalloc = n;
 136 }
 137
 138 /* Initializes an nbnxn_atomdata_output_t data structure */
 139 static void nbnxn_atomdata_output_init(nbnxn_atomdata_output_t *out,
 140                                        int nb_kernel_type,
 141                                        int nenergrp, int stride,
 142                                        nbnxn_alloc_t *ma)
 143 {
 144     int cj_size;
 145
 146     out->f = NULL;
 147     ma((void **)&out->fshift, SHIFTS*DIM*sizeof(*out->fshift));
 148     out->nV = nenergrp*nenergrp;
 149     ma((void **)&out->Vvdw, out->nV*sizeof(*out->Vvdw));
 150     ma((void **)&out->Vc, out->nV*sizeof(*out->Vc  ));
 151
 152     if (nb_kernel_type == nbnxnk4xN_SIMD_4xN ||
 153         nb_kernel_type == nbnxnk4xN_SIMD_2xNN)
 154     {
 155         cj_size  = nbnxn_kernel_to_cj_size(nb_kernel_type);
 156         out->nVS = nenergrp*nenergrp*stride*(cj_size>>1)*cj_size;
 157         ma((void **)&out->VSvdw, out->nVS*sizeof(*out->VSvdw));
 158         ma((void **)&out->VSc, out->nVS*sizeof(*out->VSc  ));
 159     }
 160     else
 161     {
 162         out->nVS = 0;
 163     }
 164 }
 165
 166 static void copy_int_to_nbat_int(const int *a, int na, int na_round,
 167                                  const int *in, int fill, int *innb)
 168 {
 169     int i, j;
 170
 171     j = 0;
 172     for (i = 0; i < na; i++)
 173     {
 174         innb[j++] = in[a[i]];
 175     }
 176     /* Complete the partially filled last cell with fill */
 177     for (; i < na_round; i++)
 178     {
 179         innb[j++] = fill;
 180     }
 181 }
 182
 183 static void clear_nbat_real(int na, int nbatFormat, real *xnb, int a0)
 184 {
 185     int a, d, j, c;
 186
 187     switch (nbatFormat)
 188     {
 189         case nbatXYZ:
 190             for (a = 0; a < na; a++)
 191             {
 192                 for (d = 0; d < DIM; d++)
 193                 {
 194                     xnb[(a0+a)*STRIDE_XYZ+d] = 0;
 195                 }
 196             }
 197             break;
 198         case nbatXYZQ:
 199             for (a = 0; a < na; a++)
 200             {
 201                 for (d = 0; d < DIM; d++)
 202                 {
 203                     xnb[(a0+a)*STRIDE_XYZQ+d] = 0;
 204                 }
 205             }
 206             break;
 207         case nbatX4:
 208             j = X4_IND_A(a0);
 209             c = a0 & (PACK_X4-1);
 210             for (a = 0; a < na; a++)
 211             {
 212                 xnb[j+XX*PACK_X4] = 0;
 213                 xnb[j+YY*PACK_X4] = 0;
 214                 xnb[j+ZZ*PACK_X4] = 0;
 215                 j++;
 216                 c++;
 217                 if (c == PACK_X4)
 218                 {
 219                     j += (DIM-1)*PACK_X4;
 220                     c  = 0;
 221                 }
 222             }
 223             break;
 224         case nbatX8:
 225             j = X8_IND_A(a0);
 226             c = a0 & (PACK_X8-1);
 227             for (a = 0; a < na; a++)
 228             {
 229                 xnb[j+XX*PACK_X8] = 0;
 230                 xnb[j+YY*PACK_X8] = 0;
 231                 xnb[j+ZZ*PACK_X8] = 0;
 232                 j++;
 233                 c++;
 234                 if (c == PACK_X8)
 235                 {
 236                     j += (DIM-1)*PACK_X8;
 237                     c  = 0;
 238                 }
 239             }
 240             break;
 241     }
 242 }
 243
 244 void copy_rvec_to_nbat_real(const int *a, int na, int na_round,
 245                             rvec *x, int nbatFormat, real *xnb, int a0,
 246                             int cx, int cy, int cz)
 247 {
 248     int i, j, c;
 249
 250 /* We might need to place filler particles to fill up the cell to na_round.
 251  * The coefficients (LJ and q) for such particles are zero.
 252  * But we might still get NaN as 0*NaN when distances are too small.
 253  * We hope that -107 nm is far away enough from to zero
 254  * to avoid accidental short distances to particles shifted down for pbc.
 255  */
 256 #define NBAT_FAR_AWAY 107
 257
 258     switch (nbatFormat)
 259     {
 260         case nbatXYZ:
 261             j = a0*STRIDE_XYZ;
 262             for (i = 0; i < na; i++)
 263             {
 264                 xnb[j++] = x[a[i]][XX];
 265                 xnb[j++] = x[a[i]][YY];
 266                 xnb[j++] = x[a[i]][ZZ];
 267             }
 268             /* Complete the partially filled last cell with copies of the last element.
 269              * This simplifies the bounding box calculation and avoid
 270              * numerical issues with atoms that are coincidentally close.
 271              */
 272             for (; i < na_round; i++)
 273             {
 274                 xnb[j++] = -NBAT_FAR_AWAY*(1 + cx);
 275                 xnb[j++] = -NBAT_FAR_AWAY*(1 + cy);
 276                 xnb[j++] = -NBAT_FAR_AWAY*(1 + cz + i);
 277             }
 278             break;
 279         case nbatXYZQ:
 280             j = a0*STRIDE_XYZQ;
 281             for (i = 0; i < na; i++)
 282             {
 283                 xnb[j++] = x[a[i]][XX];
 284                 xnb[j++] = x[a[i]][YY];
 285                 xnb[j++] = x[a[i]][ZZ];
 286                 j++;
 287             }
 288             /* Complete the partially filled last cell with particles far apart */
 289             for (; i < na_round; i++)
 290             {
 291                 xnb[j++] = -NBAT_FAR_AWAY*(1 + cx);
 292                 xnb[j++] = -NBAT_FAR_AWAY*(1 + cy);
 293                 xnb[j++] = -NBAT_FAR_AWAY*(1 + cz + i);
 294                 j++;
 295             }
 296             break;
 297         case nbatX4:
 298             j = X4_IND_A(a0);
 299             c = a0 & (PACK_X4-1);
 300             for (i = 0; i < na; i++)
 301             {
 302                 xnb[j+XX*PACK_X4] = x[a[i]][XX];
 303                 xnb[j+YY*PACK_X4] = x[a[i]][YY];
 304                 xnb[j+ZZ*PACK_X4] = x[a[i]][ZZ];
 305                 j++;
 306                 c++;
 307                 if (c == PACK_X4)
 308                 {
 309                     j += (DIM-1)*PACK_X4;
 310                     c  = 0;
 311                 }
 312             }
 313             /* Complete the partially filled last cell with particles far apart */
 314             for (; i < na_round; i++)
 315             {
 316                 xnb[j+XX*PACK_X4] = -NBAT_FAR_AWAY*(1 + cx);
 317                 xnb[j+YY*PACK_X4] = -NBAT_FAR_AWAY*(1 + cy);
 318                 xnb[j+ZZ*PACK_X4] = -NBAT_FAR_AWAY*(1 + cz + i);
 319                 j++;
 320                 c++;
 321                 if (c == PACK_X4)
 322                 {
 323                     j += (DIM-1)*PACK_X4;
 324                     c  = 0;
 325                 }
 326             }
 327             break;
 328         case nbatX8:
 329             j = X8_IND_A(a0);
 330             c = a0 & (PACK_X8 - 1);
 331             for (i = 0; i < na; i++)
 332             {
 333                 xnb[j+XX*PACK_X8] = x[a[i]][XX];
 334                 xnb[j+YY*PACK_X8] = x[a[i]][YY];
 335                 xnb[j+ZZ*PACK_X8] = x[a[i]][ZZ];
 336                 j++;
 337                 c++;
 338                 if (c == PACK_X8)
 339                 {
 340                     j += (DIM-1)*PACK_X8;
 341                     c  = 0;
 342                 }
 343             }
 344             /* Complete the partially filled last cell with particles far apart */
 345             for (; i < na_round; i++)
 346             {
 347                 xnb[j+XX*PACK_X8] = -NBAT_FAR_AWAY*(1 + cx);
 348                 xnb[j+YY*PACK_X8] = -NBAT_FAR_AWAY*(1 + cy);
 349                 xnb[j+ZZ*PACK_X8] = -NBAT_FAR_AWAY*(1 + cz + i);
 350                 j++;
 351                 c++;
 352                 if (c == PACK_X8)
 353                 {
 354                     j += (DIM-1)*PACK_X8;
 355                     c  = 0;
 356                 }
 357             }
 358             break;
 359         default:
 360             gmx_incons("Unsupported nbnxn_atomdata_t format");
 361     }
 362 }
 363
 364 /* Determines the combination rule (or none) to be used, stores it,
 365  * and sets the LJ parameters required with the rule.
 366  */
 367 static void set_combination_rule_data(nbnxn_atomdata_t *nbat)
 368 {
 369     int  nt, i, j;
 370     real c6, c12;
 371
 372     nt = nbat->ntype;
 373
 374     switch (nbat->comb_rule)
 375     {
 376         case  ljcrGEOM:
 377             nbat->comb_rule = ljcrGEOM;
 378
 379             for (i = 0; i < nt; i++)
 380             {
 381                 /* Copy the diagonal from the nbfp matrix */
 382                 nbat->nbfp_comb[i*2  ] = sqrt(nbat->nbfp[(i*nt+i)*2  ]);
 383                 nbat->nbfp_comb[i*2+1] = sqrt(nbat->nbfp[(i*nt+i)*2+1]);
 384             }
 385             break;
 386         case ljcrLB:
 387             for (i = 0; i < nt; i++)
 388             {
 389                 /* Get 6*C6 and 12*C12 from the diagonal of the nbfp matrix */
 390                 c6  = nbat->nbfp[(i*nt+i)*2  ];
 391                 c12 = nbat->nbfp[(i*nt+i)*2+1];
 392                 if (c6 > 0 && c12 > 0)
 393                 {
 394                     /* We store 0.5*2^1/6*sigma and sqrt(4*3*eps),
 395                      * so we get 6*C6 and 12*C12 after combining.
 396                      */
 397                     nbat->nbfp_comb[i*2  ] = 0.5*pow(c12/c6, 1.0/6.0);
 398                     nbat->nbfp_comb[i*2+1] = sqrt(c6*c6/c12);
 399                 }
 400                 else
 401                 {
 402                     nbat->nbfp_comb[i*2  ] = 0;
 403                     nbat->nbfp_comb[i*2+1] = 0;
 404                 }
 405             }
 406             break;
 407         case ljcrNONE:
 408             /* nbfp_s4 stores two parameters using a stride of 4,
 409              * because this would suit x86 SIMD single-precision
 410              * quad-load intrinsics. There's a slight inefficiency in
 411              * allocating and initializing nbfp_s4 when it might not
 412              * be used, but introducing the conditional code is not
 413              * really worth it. */
 414             nbat->alloc((void **)&nbat->nbfp_s4, nt*nt*4*sizeof(*nbat->nbfp_s4));
 415             for (i = 0; i < nt; i++)
 416             {
 417                 for (j = 0; j < nt; j++)
 418                 {
 419                     nbat->nbfp_s4[(i*nt+j)*4+0] = nbat->nbfp[(i*nt+j)*2+0];
 420                     nbat->nbfp_s4[(i*nt+j)*4+1] = nbat->nbfp[(i*nt+j)*2+1];
 421                     nbat->nbfp_s4[(i*nt+j)*4+2] = 0;
 422                     nbat->nbfp_s4[(i*nt+j)*4+3] = 0;
 423                 }
 424             }
 425             break;
 426         default:
 427             gmx_incons("Unknown combination rule");
 428             break;
 429     }
 430 }
 431
 432 /* Initializes an nbnxn_atomdata_t data structure */
 433 void nbnxn_atomdata_init(FILE *fp,
 434                          nbnxn_atomdata_t *nbat,
 435                          int nb_kernel_type,
 436                          int ntype, const real *nbfp,
 437                          int n_energygroups,
 438                          int nout,
 439                          nbnxn_alloc_t *alloc,
 440                          nbnxn_free_t  *free)
 441 {
 442     int      i, j;
 443     real     c6, c12, tol;
 444     char    *ptr;
 445     gmx_bool simple, bCombGeom, bCombLB;
 446
 447     if (alloc == NULL)
 448     {
 449         nbat->alloc = nbnxn_alloc_aligned;
 450     }
 451     else
 452     {
 453         nbat->alloc = alloc;
 454     }
 455     if (free == NULL)
 456     {
 457         nbat->free = nbnxn_free_aligned;
 458     }
 459     else
 460     {
 461         nbat->free = free;
 462     }
 463
 464     if (debug)
 465     {
 466         fprintf(debug, "There are %d atom types in the system, adding one for nbnxn_atomdata_t\n", ntype);
 467     }
 468     nbat->ntype = ntype + 1;
 469     nbat->alloc((void **)&nbat->nbfp,
 470                 nbat->ntype*nbat->ntype*2*sizeof(*nbat->nbfp));
 471     nbat->alloc((void **)&nbat->nbfp_comb, nbat->ntype*2*sizeof(*nbat->nbfp_comb));
 472
 473     /* A tolerance of 1e-5 seems reasonable for (possibly hand-typed)
 474      * force-field floating point parameters.
 475      */
 476     tol = 1e-5;
 477     ptr = getenv("GMX_LJCOMB_TOL");
 478     if (ptr != NULL)
 479     {
 480         double dbl;
 481
 482         sscanf(ptr, "%lf", &dbl);
 483         tol = dbl;
 484     }
 485     bCombGeom = TRUE;
 486     bCombLB   = TRUE;
 487
 488     /* Temporarily fill nbat->nbfp_comb with sigma and epsilon
 489      * to check for the LB rule.
 490      */
 491     for (i = 0; i < ntype; i++)
 492     {
 493         c6  = nbfp[(i*ntype+i)*2  ]/6.0;
 494         c12 = nbfp[(i*ntype+i)*2+1]/12.0;
 495         if (c6 > 0 && c12 > 0)
 496         {
 497             nbat->nbfp_comb[i*2  ] = pow(c12/c6, 1.0/6.0);
 498             nbat->nbfp_comb[i*2+1] = 0.25*c6*c6/c12;
 499         }
 500         else if (c6 == 0 && c12 == 0)
 501         {
 502             nbat->nbfp_comb[i*2  ] = 0;
 503             nbat->nbfp_comb[i*2+1] = 0;
 504         }
 505         else
 506         {
 507             /* Can not use LB rule with only dispersion or repulsion */
 508             bCombLB = FALSE;
 509         }
 510     }
 511
 512     for (i = 0; i < nbat->ntype; i++)
 513     {
 514         for (j = 0; j < nbat->ntype; j++)
 515         {
 516             if (i < ntype && j < ntype)
 517             {
 518                 /* fr->nbfp has been updated, so that array too now stores c6/c12 including
 519                  * the 6.0/12.0 prefactors to save 2 flops in the most common case (force-only).
 520                  */
 521                 c6  = nbfp[(i*ntype+j)*2  ];
 522                 c12 = nbfp[(i*ntype+j)*2+1];
 523                 nbat->nbfp[(i*nbat->ntype+j)*2  ] = c6;
 524                 nbat->nbfp[(i*nbat->ntype+j)*2+1] = c12;
 525
 526                 /* Compare 6*C6 and 12*C12 for geometric cobination rule */
 527                 bCombGeom = bCombGeom &&
 528                     gmx_within_tol(c6*c6, nbfp[(i*ntype+i)*2  ]*nbfp[(j*ntype+j)*2  ], tol) &&
 529                     gmx_within_tol(c12*c12, nbfp[(i*ntype+i)*2+1]*nbfp[(j*ntype+j)*2+1], tol);
 530
 531                 /* Compare C6 and C12 for Lorentz-Berthelot combination rule */
 532                 c6     /= 6.0;
 533                 c12    /= 12.0;
 534                 bCombLB = bCombLB &&
 535                     ((c6 == 0 && c12 == 0 &&
 536                       (nbat->nbfp_comb[i*2+1] == 0 || nbat->nbfp_comb[j*2+1] == 0)) ||
 537                      (c6 > 0 && c12 > 0 &&
 538                       gmx_within_tol(pow(c12/c6, 1.0/6.0), 0.5*(nbat->nbfp_comb[i*2]+nbat->nbfp_comb[j*2]), tol) &&
 539                       gmx_within_tol(0.25*c6*c6/c12, sqrt(nbat->nbfp_comb[i*2+1]*nbat->nbfp_comb[j*2+1]), tol)));
 540             }
 541             else
 542             {
 543                 /* Add zero parameters for the additional dummy atom type */
 544                 nbat->nbfp[(i*nbat->ntype+j)*2  ] = 0;
 545                 nbat->nbfp[(i*nbat->ntype+j)*2+1] = 0;
 546             }
 547         }
 548     }
 549     if (debug)
 550     {
 551         fprintf(debug, "Combination rules: geometric %d Lorentz-Berthelot %d\n",
 552                 bCombGeom, bCombLB);
 553     }
 554
 555     simple = nbnxn_kernel_pairlist_simple(nb_kernel_type);
 556
 557     if (simple)
 558     {
 559         /* We prefer the geometic combination rule,
 560          * as that gives a slightly faster kernel than the LB rule.
 561          */
 562         if (bCombGeom)
 563         {
 564             nbat->comb_rule = ljcrGEOM;
 565         }
 566         else if (bCombLB)
 567         {
 568             nbat->comb_rule = ljcrLB;
 569         }
 570         else
 571         {
 572             nbat->comb_rule = ljcrNONE;
 573
 574             nbat->free(nbat->nbfp_comb);
 575         }
 576
 577         if (fp)
 578         {
 579             if (nbat->comb_rule == ljcrNONE)
 580             {
 581                 fprintf(fp, "Using full Lennard-Jones parameter combination matrix\n\n");
 582             }
 583             else
 584             {
 585                 fprintf(fp, "Using %s Lennard-Jones combination rule\n\n",
 586                         nbat->comb_rule == ljcrGEOM ? "geometric" : "Lorentz-Berthelot");
 587             }
 588         }
 589
 590         set_combination_rule_data(nbat);
 591     }
 592     else
 593     {
 594         nbat->comb_rule = ljcrNONE;
 595
 596         nbat->free(nbat->nbfp_comb);
 597     }
 598
 599     nbat->natoms  = 0;
 600     nbat->type    = NULL;
 601     nbat->lj_comb = NULL;
 602     if (simple)
 603     {
 604         int pack_x;
 605
 606         switch (nb_kernel_type)
 607         {
 608             case nbnxnk4xN_SIMD_4xN:
 609             case nbnxnk4xN_SIMD_2xNN:
 610                 pack_x = max(NBNXN_CPU_CLUSTER_I_SIZE,
 611                              nbnxn_kernel_to_cj_size(nb_kernel_type));
 612                 switch (pack_x)
 613                 {
 614                     case 4:
 615                         nbat->XFormat = nbatX4;
 616                         break;
 617                     case 8:
 618                         nbat->XFormat = nbatX8;
 619                         break;
 620                     default:
 621                         gmx_incons("Unsupported packing width");
 622                 }
 623                 break;
 624             default:
 625                 nbat->XFormat = nbatXYZ;
 626                 break;
 627         }
 628
 629         nbat->FFormat = nbat->XFormat;
 630     }
 631     else
 632     {
 633         nbat->XFormat = nbatXYZQ;
 634         nbat->FFormat = nbatXYZ;
 635     }
 636     nbat->q        = NULL;
 637     nbat->nenergrp = n_energygroups;
 638     if (!simple)
 639     {
 640         /* Energy groups not supported yet for super-sub lists */
 641         if (n_energygroups > 1 && fp != NULL)
 642         {
 643             fprintf(fp, "\nNOTE: With GPUs, reporting energy group contributions is not supported\n\n");
 644         }
 645         nbat->nenergrp = 1;
 646     }
 647     /* Temporary storage goes as #grp^3*simd_width^2/2, so limit to 64 */
 648     if (nbat->nenergrp > 64)
 649     {
 650         gmx_fatal(FARGS, "With NxN kernels not more than 64 energy groups are supported\n");
 651     }
 652     nbat->neg_2log = 1;
 653     while (nbat->nenergrp > (1<<nbat->neg_2log))
 654     {
 655         nbat->neg_2log++;
 656     }
 657     nbat->energrp = NULL;
 658     nbat->alloc((void **)&nbat->shift_vec, SHIFTS*sizeof(*nbat->shift_vec));
 659     nbat->xstride = (nbat->XFormat == nbatXYZQ ? STRIDE_XYZQ : DIM);
 660     nbat->fstride = (nbat->FFormat == nbatXYZQ ? STRIDE_XYZQ : DIM);
 661     nbat->x       = NULL;
 662
 663 #ifdef GMX_NBNXN_SIMD
 664     if (simple)
 665     {
 666         /* Set the diagonal cluster pair interaction mask setup data.
 667          * In the kernel we check 0 < j - i to generate the masks.
 668          * Here we store j - i for generating the mask for the first i (i=0);
 669          * we substract 0.5 to avoid rounding issues.
 670          * In the kernel we can subtract 1 to generate the mask for the next i.
 671          */
 672         const int simd_width = GMX_SIMD_WIDTH_HERE;
 673         int       simd_4xn_diag_ind_size, simd_interaction_size, j;
 674
 675         simd_4xn_diag_ind_size = max(NBNXN_CPU_CLUSTER_I_SIZE, simd_width);
 676         snew_aligned(nbat->simd_4xn_diagonal_j_minus_i,
 677                      simd_4xn_diag_ind_size, NBNXN_MEM_ALIGN);
 678         for (j = 0; j < simd_4xn_diag_ind_size; j++)
 679         {
 680             nbat->simd_4xn_diagonal_j_minus_i[j] = j - 0.5;
 681         }
 682
 683         snew_aligned(nbat->simd_2xnn_diagonal_j_minus_i,
 684                      simd_width, NBNXN_MEM_ALIGN);
 685         for (j = 0; j < simd_width/2; j++)
 686         {
 687             /* The j-cluster size is half the SIMD width */
 688             nbat->simd_2xnn_diagonal_j_minus_i[j]              = j - 0.5;
 689             /* The next half of the SIMD width is for i + 1 */
 690             nbat->simd_2xnn_diagonal_j_minus_i[simd_width/2+j] = j - 1 - 0.5;
 691         }
 692
 693         /* We use up to 32 bits for exclusion masking.
 694          * The same masks are used for the 4xN and 2x(N+N) kernels.
 695          * The masks are read either into epi32 SIMD registers or into
 696          * real SIMD registers (together with a cast).
 697          * In single precision this means the real and epi32 SIMD registers
 698          * are of equal size.
 699          * In double precision the epi32 registers can be smaller than
 700          * the real registers, so depending on the architecture, we might
 701          * need to use two, identical, 32-bit masks per real.
 702          */
 703         simd_interaction_size = NBNXN_CPU_CLUSTER_I_SIZE*simd_width;
 704         snew_aligned(nbat->simd_exclusion_filter1, simd_interaction_size,   NBNXN_MEM_ALIGN);
 705         snew_aligned(nbat->simd_exclusion_filter2, simd_interaction_size*2, NBNXN_MEM_ALIGN);
 706
 707         for (j = 0; j < simd_interaction_size; j++)
 708         {
 709             /* Set the consecutive bits for filters pair exclusions masks */
 710             nbat->simd_exclusion_filter1[j]       = (1U << j);
 711             nbat->simd_exclusion_filter2[j*2 + 0] = (1U << j);
 712             nbat->simd_exclusion_filter2[j*2 + 1] = (1U << j);
 713         }
 714     }
 715 #endif
 716
 717     /* Initialize the output data structures */
 718     nbat->nout    = nout;
 719     snew(nbat->out, nbat->nout);
 720     nbat->nalloc  = 0;
 721     for (i = 0; i < nbat->nout; i++)
 722     {
 723         nbnxn_atomdata_output_init(&nbat->out[i],
 724                                    nb_kernel_type,
 725                                    nbat->nenergrp, 1<<nbat->neg_2log,
 726                                    nbat->alloc);
 727     }
 728     nbat->buffer_flags.flag        = NULL;
 729     nbat->buffer_flags.flag_nalloc = 0;
 730 }
 731
 732 static void copy_lj_to_nbat_lj_comb_x4(const real *ljparam_type,
 733                                        const int *type, int na,
 734                                        real *ljparam_at)
 735 {
 736     int is, k, i;
 737
 738     /* The LJ params follow the combination rule:
 739      * copy the params for the type array to the atom array.
 740      */
 741     for (is = 0; is < na; is += PACK_X4)
 742     {
 743         for (k = 0; k < PACK_X4; k++)
 744         {
 745             i = is + k;
 746             ljparam_at[is*2        +k] = ljparam_type[type[i]*2  ];
 747             ljparam_at[is*2+PACK_X4+k] = ljparam_type[type[i]*2+1];
 748         }
 749     }
 750 }
 751
 752 static void copy_lj_to_nbat_lj_comb_x8(const real *ljparam_type,
 753                                        const int *type, int na,
 754                                        real *ljparam_at)
 755 {
 756     int is, k, i;
 757
 758     /* The LJ params follow the combination rule:
 759      * copy the params for the type array to the atom array.
 760      */
 761     for (is = 0; is < na; is += PACK_X8)
 762     {
 763         for (k = 0; k < PACK_X8; k++)
 764         {
 765             i = is + k;
 766             ljparam_at[is*2        +k] = ljparam_type[type[i]*2  ];
 767             ljparam_at[is*2+PACK_X8+k] = ljparam_type[type[i]*2+1];
 768         }
 769     }
 770 }
 771
 772 /* Sets the atom type and LJ data in nbnxn_atomdata_t */
 773 static void nbnxn_atomdata_set_atomtypes(nbnxn_atomdata_t    *nbat,
 774                                          int                  ngrid,
 775                                          const nbnxn_search_t nbs,
 776                                          const int           *type)
 777 {
 778     int                 g, i, ncz, ash;
 779     const nbnxn_grid_t *grid;
 780
 781     for (g = 0; g < ngrid; g++)
 782     {
 783         grid = &nbs->grid[g];
 784
 785         /* Loop over all columns and copy and fill */
 786         for (i = 0; i < grid->ncx*grid->ncy; i++)
 787         {
 788             ncz = grid->cxy_ind[i+1] - grid->cxy_ind[i];
 789             ash = (grid->cell0 + grid->cxy_ind[i])*grid->na_sc;
 790
 791             copy_int_to_nbat_int(nbs->a+ash, grid->cxy_na[i], ncz*grid->na_sc,
 792                                  type, nbat->ntype-1, nbat->type+ash);
 793
 794             if (nbat->comb_rule != ljcrNONE)
 795             {
 796                 if (nbat->XFormat == nbatX4)
 797                 {
 798                     copy_lj_to_nbat_lj_comb_x4(nbat->nbfp_comb,
 799                                                nbat->type+ash, ncz*grid->na_sc,
 800                                                nbat->lj_comb+ash*2);
 801                 }
 802                 else if (nbat->XFormat == nbatX8)
 803                 {
 804                     copy_lj_to_nbat_lj_comb_x8(nbat->nbfp_comb,
 805                                                nbat->type+ash, ncz*grid->na_sc,
 806                                                nbat->lj_comb+ash*2);
 807                 }
 808             }
 809         }
 810     }
 811 }
 812
 813 /* Sets the charges in nbnxn_atomdata_t *nbat */
 814 static void nbnxn_atomdata_set_charges(nbnxn_atomdata_t    *nbat,
 815                                        int                  ngrid,
 816                                        const nbnxn_search_t nbs,
 817                                        const real          *charge)
 818 {
 819     int                 g, cxy, ncz, ash, na, na_round, i, j;
 820     real               *q;
 821     const nbnxn_grid_t *grid;
 822
 823     for (g = 0; g < ngrid; g++)
 824     {
 825         grid = &nbs->grid[g];
 826
 827         /* Loop over all columns and copy and fill */
 828         for (cxy = 0; cxy < grid->ncx*grid->ncy; cxy++)
 829         {
 830             ash      = (grid->cell0 + grid->cxy_ind[cxy])*grid->na_sc;
 831             na       = grid->cxy_na[cxy];
 832             na_round = (grid->cxy_ind[cxy+1] - grid->cxy_ind[cxy])*grid->na_sc;
 833
 834             if (nbat->XFormat == nbatXYZQ)
 835             {
 836                 q = nbat->x + ash*STRIDE_XYZQ + ZZ + 1;
 837                 for (i = 0; i < na; i++)
 838                 {
 839                     *q = charge[nbs->a[ash+i]];
 840                     q += STRIDE_XYZQ;
 841                 }
 842                 /* Complete the partially filled last cell with zeros */
 843                 for (; i < na_round; i++)
 844                 {
 845                     *q = 0;
 846                     q += STRIDE_XYZQ;
 847                 }
 848             }
 849             else
 850             {
 851                 q = nbat->q + ash;
 852                 for (i = 0; i < na; i++)
 853                 {
 854                     *q = charge[nbs->a[ash+i]];
 855                     q++;
 856                 }
 857                 /* Complete the partially filled last cell with zeros */
 858                 for (; i < na_round; i++)
 859                 {
 860                     *q = 0;
 861                     q++;
 862                 }
 863             }
 864         }
 865     }
 866 }
 867
 868 /* Copies the energy group indices to a reordered and packed array */
 869 static void copy_egp_to_nbat_egps(const int *a, int na, int na_round,
 870                                   int na_c, int bit_shift,
 871                                   const int *in, int *innb)
 872 {
 873     int i, j, sa, at;
 874     int comb;
 875
 876     j = 0;
 877     for (i = 0; i < na; i += na_c)
 878     {
 879         /* Store na_c energy group numbers into one int */
 880         comb = 0;
 881         for (sa = 0; sa < na_c; sa++)
 882         {
 883             at = a[i+sa];
 884             if (at >= 0)
 885             {
 886                 comb |= (GET_CGINFO_GID(in[at]) << (sa*bit_shift));
 887             }
 888         }
 889         innb[j++] = comb;
 890     }
 891     /* Complete the partially filled last cell with fill */
 892     for (; i < na_round; i += na_c)
 893     {
 894         innb[j++] = 0;
 895     }
 896 }
 897
 898 /* Set the energy group indices for atoms in nbnxn_atomdata_t */
 899 static void nbnxn_atomdata_set_energygroups(nbnxn_atomdata_t    *nbat,
 900                                             int                  ngrid,
 901                                             const nbnxn_search_t nbs,
 902                                             const int           *atinfo)
 903 {
 904     int                 g, i, ncz, ash;
 905     const nbnxn_grid_t *grid;
 906
 907     for (g = 0; g < ngrid; g++)
 908     {
 909         grid = &nbs->grid[g];
 910
 911         /* Loop over all columns and copy and fill */
 912         for (i = 0; i < grid->ncx*grid->ncy; i++)
 913         {
 914             ncz = grid->cxy_ind[i+1] - grid->cxy_ind[i];
 915             ash = (grid->cell0 + grid->cxy_ind[i])*grid->na_sc;
 916
 917             copy_egp_to_nbat_egps(nbs->a+ash, grid->cxy_na[i], ncz*grid->na_sc,
 918                                   nbat->na_c, nbat->neg_2log,
 919                                   atinfo, nbat->energrp+(ash>>grid->na_c_2log));
 920         }
 921     }
 922 }
 923
 924 /* Sets all required atom parameter data in nbnxn_atomdata_t */
 925 void nbnxn_atomdata_set(nbnxn_atomdata_t    *nbat,
 926                         int                  locality,
 927                         const nbnxn_search_t nbs,
 928                         const t_mdatoms     *mdatoms,
 929                         const int           *atinfo)
 930 {
 931     int ngrid;
 932
 933     if (locality == eatLocal)
 934     {
 935         ngrid = 1;
 936     }
 937     else
 938     {
 939         ngrid = nbs->ngrid;
 940     }
 941
 942     nbnxn_atomdata_set_atomtypes(nbat, ngrid, nbs, mdatoms->typeA);
 943
 944     nbnxn_atomdata_set_charges(nbat, ngrid, nbs, mdatoms->chargeA);
 945
 946     if (nbat->nenergrp > 1)
 947     {
 948         nbnxn_atomdata_set_energygroups(nbat, ngrid, nbs, atinfo);
 949     }
 950 }
 951
 952 /* Copies the shift vector array to nbnxn_atomdata_t */
 953 void nbnxn_atomdata_copy_shiftvec(gmx_bool          bDynamicBox,
 954                                   rvec             *shift_vec,
 955                                   nbnxn_atomdata_t *nbat)
 956 {
 957     int i;
 958
 959     nbat->bDynamicBox = bDynamicBox;
 960     for (i = 0; i < SHIFTS; i++)
 961     {
 962         copy_rvec(shift_vec[i], nbat->shift_vec[i]);
 963     }
 964 }
 965
 966 /* Copies (and reorders) the coordinates to nbnxn_atomdata_t */
 967 void nbnxn_atomdata_copy_x_to_nbat_x(const nbnxn_search_t nbs,
 968                                      int                  locality,
 969                                      gmx_bool             FillLocal,
 970                                      rvec                *x,
 971                                      nbnxn_atomdata_t    *nbat)
 972 {
 973     int g0 = 0, g1 = 0;
 974     int nth, th;
 975
 976     switch (locality)
 977     {
 978         case eatAll:
 979             g0 = 0;
 980             g1 = nbs->ngrid;
 981             break;
 982         case eatLocal:
 983             g0 = 0;
 984             g1 = 1;
 985             break;
 986         case eatNonlocal:
 987             g0 = 1;
 988             g1 = nbs->ngrid;
 989             break;
 990     }
 991
 992     if (FillLocal)
 993     {
 994         nbat->natoms_local = nbs->grid[0].nc*nbs->grid[0].na_sc;
 995     }
 996
 997     nth = gmx_omp_nthreads_get(emntPairsearch);
 998
 999 #pragma omp parallel for num_threads(nth) schedule(static)
1000     for (th = 0; th < nth; th++)
1001     {
1002         int g;
1003
1004         for (g = g0; g < g1; g++)
1005         {
1006             const nbnxn_grid_t *grid;
1007             int                 cxy0, cxy1, cxy;
1008
1009             grid = &nbs->grid[g];
1010
1011             cxy0 = (grid->ncx*grid->ncy* th   +nth-1)/nth;
1012             cxy1 = (grid->ncx*grid->ncy*(th+1)+nth-1)/nth;
1013
1014             for (cxy = cxy0; cxy < cxy1; cxy++)
1015             {
1016                 int na, ash, na_fill;
1017
1018                 na  = grid->cxy_na[cxy];
1019                 ash = (grid->cell0 + grid->cxy_ind[cxy])*grid->na_sc;
1020
1021                 if (g == 0 && FillLocal)
1022                 {
1023                     na_fill =
1024                         (grid->cxy_ind[cxy+1] - grid->cxy_ind[cxy])*grid->na_sc;
1025                 }
1026                 else
1027                 {
1028                     /* We fill only the real particle locations.
1029                      * We assume the filling entries at the end have been
1030                      * properly set before during ns.
1031                      */
1032                     na_fill = na;
1033                 }
1034                 copy_rvec_to_nbat_real(nbs->a+ash, na, na_fill, x,
1035                                        nbat->XFormat, nbat->x, ash,
1036                                        0, 0, 0);
1037             }
1038         }
1039     }
1040 }
1041
1042 static void
1043 nbnxn_atomdata_clear_reals(real * gmx_restrict dest,
1044                            int i0, int i1)
1045 {
1046     int i;
1047
1048     for (i = i0; i < i1; i++)
1049     {
1050         dest[i] = 0;
1051     }
1052 }
1053
1054 static void
1055 nbnxn_atomdata_reduce_reals(real * gmx_restrict dest,
1056                             gmx_bool bDestSet,
1057                             real ** gmx_restrict src,
1058                             int nsrc,
1059                             int i0, int i1)
1060 {
1061     int i, s;
1062
1063     if (bDestSet)
1064     {
1065         /* The destination buffer contains data, add to it */
1066         for (i = i0; i < i1; i++)
1067         {
1068             for (s = 0; s < nsrc; s++)
1069             {
1070                 dest[i] += src[s][i];
1071             }
1072         }
1073     }
1074     else
1075     {
1076         /* The destination buffer is unitialized, set it first */
1077         for (i = i0; i < i1; i++)
1078         {
1079             dest[i] = src[0][i];
1080             for (s = 1; s < nsrc; s++)
1081             {
1082                 dest[i] += src[s][i];
1083             }
1084         }
1085     }
1086 }
1087
1088 static void
1089 nbnxn_atomdata_reduce_reals_simd(real * gmx_restrict dest,
1090                                  gmx_bool bDestSet,
1091                                  real ** gmx_restrict src,
1092                                  int nsrc,
1093                                  int i0, int i1)
1094 {
1095 #ifdef GMX_NBNXN_SIMD
1096 /* The SIMD width here is actually independent of that in the kernels,
1097  * but we use the same width for simplicity (usually optimal anyhow).
1098  */
1099     int       i, s;
1100     gmx_mm_pr dest_SSE, src_SSE;
1101
1102     if (bDestSet)
1103     {
1104         for (i = i0; i < i1; i += GMX_SIMD_WIDTH_HERE)
1105         {
1106             dest_SSE = gmx_load_pr(dest+i);
1107             for (s = 0; s < nsrc; s++)
1108             {
1109                 src_SSE  = gmx_load_pr(src[s]+i);
1110                 dest_SSE = gmx_add_pr(dest_SSE, src_SSE);
1111             }
1112             gmx_store_pr(dest+i, dest_SSE);
1113         }
1114     }
1115     else
1116     {
1117         for (i = i0; i < i1; i += GMX_SIMD_WIDTH_HERE)
1118         {
1119             dest_SSE = gmx_load_pr(src[0]+i);
1120             for (s = 1; s < nsrc; s++)
1121             {
1122                 src_SSE  = gmx_load_pr(src[s]+i);
1123                 dest_SSE = gmx_add_pr(dest_SSE, src_SSE);
1124             }
1125             gmx_store_pr(dest+i, dest_SSE);
1126         }
1127     }
1128 #endif
1129 }
1130
1131 /* Add part of the force array(s) from nbnxn_atomdata_t to f */
1132 static void
1133 nbnxn_atomdata_add_nbat_f_to_f_part(const nbnxn_search_t nbs,
1134                                     const nbnxn_atomdata_t *nbat,
1135                                     nbnxn_atomdata_output_t *out,
1136                                     int nfa,
1137                                     int a0, int a1,
1138                                     rvec *f)
1139 {
1140     int         a, i, fa;
1141     const int  *cell;
1142     const real *fnb;
1143
1144     cell = nbs->cell;
1145
1146     /* Loop over all columns and copy and fill */
1147     switch (nbat->FFormat)
1148     {
1149         case nbatXYZ:
1150         case nbatXYZQ:
1151             if (nfa == 1)
1152             {
1153                 fnb = out[0].f;
1154
1155                 for (a = a0; a < a1; a++)
1156                 {
1157                     i = cell[a]*nbat->fstride;
1158
1159                     f[a][XX] += fnb[i];
1160                     f[a][YY] += fnb[i+1];
1161                     f[a][ZZ] += fnb[i+2];
1162                 }
1163             }
1164             else
1165             {
1166                 for (a = a0; a < a1; a++)
1167                 {
1168                     i = cell[a]*nbat->fstride;
1169
1170                     for (fa = 0; fa < nfa; fa++)
1171                     {
1172                         f[a][XX] += out[fa].f[i];
1173                         f[a][YY] += out[fa].f[i+1];
1174                         f[a][ZZ] += out[fa].f[i+2];
1175                     }
1176                 }
1177             }
1178             break;
1179         case nbatX4:
1180             if (nfa == 1)
1181             {
1182                 fnb = out[0].f;
1183
1184                 for (a = a0; a < a1; a++)
1185                 {
1186                     i = X4_IND_A(cell[a]);
1187
1188                     f[a][XX] += fnb[i+XX*PACK_X4];
1189                     f[a][YY] += fnb[i+YY*PACK_X4];
1190                     f[a][ZZ] += fnb[i+ZZ*PACK_X4];
1191                 }
1192             }
1193             else
1194             {
1195                 for (a = a0; a < a1; a++)
1196                 {
1197                     i = X4_IND_A(cell[a]);
1198
1199                     for (fa = 0; fa < nfa; fa++)
1200                     {
1201                         f[a][XX] += out[fa].f[i+XX*PACK_X4];
1202                         f[a][YY] += out[fa].f[i+YY*PACK_X4];
1203                         f[a][ZZ] += out[fa].f[i+ZZ*PACK_X4];
1204                     }
1205                 }
1206             }
1207             break;
1208         case nbatX8:
1209             if (nfa == 1)
1210             {
1211                 fnb = out[0].f;
1212
1213                 for (a = a0; a < a1; a++)
1214                 {
1215                     i = X8_IND_A(cell[a]);
1216
1217                     f[a][XX] += fnb[i+XX*PACK_X8];
1218                     f[a][YY] += fnb[i+YY*PACK_X8];
1219                     f[a][ZZ] += fnb[i+ZZ*PACK_X8];
1220                 }
1221             }
1222             else
1223             {
1224                 for (a = a0; a < a1; a++)
1225                 {
1226                     i = X8_IND_A(cell[a]);
1227
1228                     for (fa = 0; fa < nfa; fa++)
1229                     {
1230                         f[a][XX] += out[fa].f[i+XX*PACK_X8];
1231                         f[a][YY] += out[fa].f[i+YY*PACK_X8];
1232                         f[a][ZZ] += out[fa].f[i+ZZ*PACK_X8];
1233                     }
1234                 }
1235             }
1236             break;
1237         default:
1238             gmx_incons("Unsupported nbnxn_atomdata_t format");
1239     }
1240 }
1241
1242 /* Add the force array(s) from nbnxn_atomdata_t to f */
1243 void nbnxn_atomdata_add_nbat_f_to_f(const nbnxn_search_t    nbs,
1244                                     int                     locality,
1245                                     const nbnxn_atomdata_t *nbat,
1246                                     rvec                   *f)
1247 {
1248     int a0 = 0, na = 0;
1249     int nth, th;
1250
1251     nbs_cycle_start(&nbs->cc[enbsCCreducef]);
1252
1253     switch (locality)
1254     {
1255         case eatAll:
1256             a0 = 0;
1257             na = nbs->natoms_nonlocal;
1258             break;
1259         case eatLocal:
1260             a0 = 0;
1261             na = nbs->natoms_local;
1262             break;
1263         case eatNonlocal:
1264             a0 = nbs->natoms_local;
1265             na = nbs->natoms_nonlocal - nbs->natoms_local;
1266             break;
1267     }
1268
1269     nth = gmx_omp_nthreads_get(emntNonbonded);
1270
1271     if (nbat->nout > 1)
1272     {
1273         if (locality != eatAll)
1274         {
1275             gmx_incons("add_f_to_f called with nout>1 and locality!=eatAll");
1276         }
1277
1278         /* Reduce the force thread output buffers into buffer 0, before adding
1279          * them to the, differently ordered, "real" force buffer.
1280          */
1281 #pragma omp parallel for num_threads(nth) schedule(static)
1282         for (th = 0; th < nth; th++)
1283         {
1284             const nbnxn_buffer_flags_t *flags;
1285             int   b0, b1, b;
1286             int   i0, i1;
1287             int   nfptr;
1288             real *fptr[NBNXN_BUFFERFLAG_MAX_THREADS];
1289             int   out;
1290
1291             flags = &nbat->buffer_flags;
1292
1293             /* Calculate the cell-block range for our thread */
1294             b0 = (flags->nflag* th   )/nth;
1295             b1 = (flags->nflag*(th+1))/nth;
1296
1297             for (b = b0; b < b1; b++)
1298             {
1299                 i0 =  b   *NBNXN_BUFFERFLAG_SIZE*nbat->fstride;
1300                 i1 = (b+1)*NBNXN_BUFFERFLAG_SIZE*nbat->fstride;
1301
1302                 nfptr = 0;
1303                 for (out = 1; out < nbat->nout; out++)
1304                 {
1305                     if (flags->flag[b] & (1U<<out))
1306                     {
1307                         fptr[nfptr++] = nbat->out[out].f;
1308                     }
1309                 }
1310                 if (nfptr > 0)
1311                 {
1312 #ifdef GMX_NBNXN_SIMD
1313                     nbnxn_atomdata_reduce_reals_simd
1314 #else
1315                     nbnxn_atomdata_reduce_reals
1316 #endif
1317                         (nbat->out[0].f,
1318                         flags->flag[b] & (1U<<0),
1319                         fptr, nfptr,
1320                         i0, i1);
1321                 }
1322                 else if (!(flags->flag[b] & (1U<<0)))
1323                 {
1324                     nbnxn_atomdata_clear_reals(nbat->out[0].f,
1325                                                i0, i1);
1326                 }
1327             }
1328         }
1329     }
1330
1331 #pragma omp parallel for num_threads(nth) schedule(static)
1332     for (th = 0; th < nth; th++)
1333     {
1334         nbnxn_atomdata_add_nbat_f_to_f_part(nbs, nbat,
1335                                             nbat->out,
1336                                             1,
1337                                             a0+((th+0)*na)/nth,
1338                                             a0+((th+1)*na)/nth,
1339                                             f);
1340     }
1341
1342     nbs_cycle_stop(&nbs->cc[enbsCCreducef]);
1343 }
1344
1345 /* Adds the shift forces from nbnxn_atomdata_t to fshift */
1346 void nbnxn_atomdata_add_nbat_fshift_to_fshift(const nbnxn_atomdata_t *nbat,
1347                                               rvec                   *fshift)
1348 {
1349     const nbnxn_atomdata_output_t *out;
1350     int  th;
1351     int  s;
1352     rvec sum;
1353
1354     out = nbat->out;
1355
1356     for (s = 0; s < SHIFTS; s++)
1357     {
1358         clear_rvec(sum);
1359         for (th = 0; th < nbat->nout; th++)
1360         {
1361             sum[XX] += out[th].fshift[s*DIM+XX];
1362             sum[YY] += out[th].fshift[s*DIM+YY];
1363             sum[ZZ] += out[th].fshift[s*DIM+ZZ];
1364         }
1365         rvec_inc(fshift[s], sum);
1366     }
1367 }