SYCL: Shorten mangled kernel name types

Because they are used, for example, in the profiler output, and long
names make it hard to read.

Before:
- _ZTSZZL18isDeviceFunctionalRKN2cl4sycl6deviceEPNSt7__cxx1112basic_stringIcSt11char_traitsIcESaIcEEEENK3
- _ZTSN3gmx18LeapFrogKernelNameILNS_18NumTempScaleValuesE0ELNS_19VelocityScalingTypeE0EEE
- _ZTSN5Nbnxm15NbnxmKernelNameILb0ELb1ELNS_8ElecTypeE0ELNS_7VdwTypeE1EEE
- _ZTSN5Nbnxm24NbnxmKernelPruneOnlyNameILb1EEE

After:
- _ZTS11DummyKernel
- _ZTS14LeapFrogKernelILN3gmx18NumTempScaleValuesE2ELNS0_19VelocityScalingTypeE1EE
- _ZTS11NbnxmKernelILb0ELb1ELN5Nbnxm8ElecTypeE0ELNS0_7VdwTypeE1EE
- _ZTS20NbnxmKernelPruneOnlyILb1EE

Can be shortened further by casting enums to integers in template
arguments, but not sure it will improve readability much.

Add createNbnxmCPU, usage, and test

Update parts of the CPU CMAP kernel

Refactor temperature annealing

This refactors temperature annealing by dividing it into two subfunctions,
one which returns a new temperature, keeping the inputrec constant and
being independent of the Update object, and one which updates the inputrec
and the Update object.

This separation allows most of the code to be reused by modular simulator,
and it is also a first step towards a design which does not need to modify
the input record (#3854)

Refs #3417, #3854

Allow elements to schedule pre-step and post-step functions

Pre-step and post-step functions allow elements to perform operations
which need to happen before any of the integration step functions run,
or after all integration step functions have run. Unlike the main
integration step scheduling, whose order is defined by the order of the
elements in the integration algorithm, the functions are not guaranteed
to run in a specific order, only before / after the integration step.

One example this is useful for is the pull code, which needs to print
some output once all external pull providers (currently only AWH) have
run. Having a post-step function allows for an easy way for the pull
element to run during the integration run, but defer printout until
after the step.

Refs #3417, #3435, #3436

Remove some unused-but-set variables

Detected by the -Wunused-but-set-variable option in the
open-source IntelLLVM (and, in theory, upstream Clang trunk).

There are also false-positive warnings there, so the
compilation log is noisy.
I'm not doing any silencing here, since it will, hopefully, change by
the time of Clang 13 release.
But the variables removed here appear to be genuinely unused.

Bump hipSYCL version in the CI container

Use [..] instead of at(..) in LINCS GPU data management code

The .at(..) was used to make sure that the indices are within bonds
while the code is not thoroughly tested. Now it can be replaced with
direct access [..] for performance reasons.

Move nbnxm setup responsibility to its own files and add tests

Compute reference indices in GPU LINCS upon data preparation

The reference indices are used to map into shared memory location.
The start of the block is then subtracted from the index in map
to get the location in shared memory that should be used. This can
be done when the structure is populated to reduce the amount of
computations in the GPU kernel.

Refs #3350

Expose and test getVdwKernelType

Add .clang-tidy file for nbnxn tests

Extend nblib listed pbc holder and template kernels

Prepare simulated annealing refactoring

Prepare simulated annealing refactoring by moving variable declarations
to where they are first used, rename a non-descriptive integer `i`, use
a const reference to the inputrec where possible, replace a gmx_fatal
by an assert, and replace a switch / case construct by an if / else.

This is pure refactoring, no change in functionality, but will make
follow-up changes significantly easier to review.

CoulombKernelType enum, lookup function, and tests

Unify FEP period setting

Work around hipSYCL buffer reinterpret error

Remove gmxapi roadmap.rst and acceptance tests.

This document and the supporting tests are out-of-date and unused for
project planning, as far as I can tell.

Resolves #3706

Fix clang-tidy complaints

Introduced in 6cd214d6 (MR !1591)

Allow selection of rocm version to install

Unite the post-DD-partition update of the local topology

Also simplify and clarify the implementation of doSorting

Removed ilsortFE_UNSORTED now that it is unused

Refs #4004

Add hasPerturbedChargeIn14Interaction to atomInfo bits

Introduce Trotter decomposition / MTTK for modular simulator

Use enum class for checkpoint version

Make LocalTopologyChecker class and hide implementation details

This allows capturing useful state that is only used when writing the
error output, without leaking dependencies for implementation details
to high-level code.

Some minor improvements to const correctness of the error output. Also
moved it into gmx namespace.

Minor improvement to include order

Removed unused forward declaration in domdec.h

Refs #3887

Rename some paramters in nblib listed forces

This is pure refactoring.
HarmonicAngleType -> HarmonicAngle
EquilDistance -> EquilConstant

Add unit tests for topology sorting

Remove duplicating pointers to device buffers in GPU listed forces

XYZQ, forces and shift forces are saved in both ListedForces class and
in BondedCudaKernelParameters class. This removes the later and
make it so the buffers are passed directly to the kernel.

Push GPU PME-PP force from PME task instead of pull from PP task

Add SYCL-related information to the mdrun version header

Added EnergyOutputRequestChecker notification for MDModules

Miscellaneous updates from nblib

Update to Ubuntu 20.04 in CI

Fix clang-format

Introduced in 100125464e111f9925b8aa9e4e12098fc4510f24

Updates to nblib test infra and tests

AWH data structures modular checkpointing

Pull and AWH exact continuation tests

Convert atomInfo to int64_t

This ensures we can use bits from a 64-bit range if we ever need
that. Or easily switch to 32-bit range if that's advantageous.

Refs #4004

Require CUDA 11.0

Also remove some cmake code that aided support for version <11.0.

Refs #3708

Move useMts flag from forcerec to simulationWorkload

Make constraints and SETTLE tests backend-agnostic

Remove useless charge-group work during repartitioning

Update tested CUDA versions

Remove preprocessor usage for atomInfo

Added QM input file name as command-line parameter for grompp

Part of #3172

Fix getLocalAtomCount()

Pass dd as pointer to avoid nullptr dereferencing introduced in
ba71b7526c22715aceb36586e76f2ae58c4a2461.

Refs #3915

Minor pull code cleanup

Replaced some pointer by references, removed some unnecessary struct,
converted a loop to range and converted some documentation to doxygen.

Add domainWorkload flags for CPU local force contributions

Part of #3913

Free energy history modular checkpointing

This introduces a function that allows df_history_t objects to save to
and reset from modular simulator checkpoints. This allows elements
owning such an object to easily checkpoint it.

This also introduces a helper function to create CheckpointDataOperation
dependent ArrayRefs from C arrays.

Add a getter function for the local atom count

Refs #3915

Remove unneeded template keyword which trips up MSVC

Solves part 1 of #4065

SYCL: Update env. vars to select GPUs

SYCL_DEVICE_FILTER is supported in OneAPI releases, so we can safely
recommend it. Also added the ROCm string when compiled with hipSYCL.

Add notifications for MDModules that will be used in QMMM

Removed GMX_CLANG_CUDA build using old versions

Clarified that a release job was targetting clang as host-only
compiler, ie. not GMX_CLANG_CUDA.

Refs #3708

Mark a variable as unused in non-MPI build

Fix gmx nmr -viol option

Ref #4060

Finish breaking up domdec_topology.cpp

Increase const correctness in gmx_pme_send_parameters

Also switched to ArrayRef<const RVec> from pointer in one function
and removed an unused header.

Move total bonded count to LocalTopologyChecker

Split localtopology from domdec_topology

This is a separable responsibility and can go in its own
translation unit.

Refs #3887

Partial renaming of cginfo to atom info

Fix one more missing template declaration

Continuation of the work started in bf9b81c4 (MR !1652)

Introduce Andersen temperature coupling for modular simulator

This introduces the `andersen` and `andersen-massive` temperature coupling
for modular simulator. Since reshuffeling the velocities does require a
constraining step, the Andersen temperature coupling uses the composite
element to combine the Andersen element with a constraining element.

Refs #3423, refs #3417

Add nightly CI test on OneAPI + Intel GPU

Disable false-positive warnings for ICPX 2021.2.0

Not happening in open-source intel/llvm compiler.

While originally it was enough to disable them at include stage, in
2021.2 the warning is issued in the kernel itself, so we had to expand
its usage beyond gmxsycl.h.

Fix missing template declaration

Compute global bonded interaction count from system topology

Reworked convert-tpr runtime extension

Remove orphaned code

This should have been removed in c17939744a88e but somehow it
survived long enough to move location. This should have failed
testing because optional std header is not included here, but
it somehow passed.

Now it is removed

Refs #3887

Move reverse topology code to its own translation unit

Add release notes about REMD with GPU update

REMD is now possible with GPU update, which should be noted in
release notes.

Feature enabled in 29c336cd0a518507c86094b08a447ec388afaad2

Refs #3997

Clean up simulator algorithm

Rename GpuBonded into ListedForcesGpu

The listed forces name describes better what the class is
doing and also follows the naming for other modules.

Disable CUDA clang-tidy test

This is failing for some reason and needs proper fixing later.

Move the code of what will later implement LocalTopologyChecker

Some common implementation functionality used in making
the reverse topology also needs to be exposed. Otherwise,
this is pure code movement with no functionality changes.

Refs #3887

Moved PME-only ranks check to domain decomposition setup

Eliminate redundant GPU force reduction event dependency

CPU force transfers happen on the same strem as GPU reduction, so no explicit dependency is needed.

Additionally, due to a StatePropagatorDataGpu bug, whenever the force readiness event queried is not AtomLocality::All, an incorrect event is returned leading to circular dependency on force reduction, as described in #4032.

This change however does not fix the StatePropagatorDataGpu bug, but it should help avoiding workarounds for the new SYCL backend (#3932).

Refs #4032 #3988

Fix clang-format

Remove foreign energy groups from gmx_enerdata_t

These members are only used for local storage and can be eliminated.

Added function to zero the energy group pair terms.

This will aid in further refactoring of the nonboded FEP kernels.

Move t_forcetable and table enums to forcetable header

Implement generic j-reduction in the nbnxm SYCL kernels

This commit implements the generic j-reduction identical to the OpenCL
version of the same.

Also added a subGroupBarrier() helper which is needed for
correctness on the CUDA backend when targetting NVIDIA
architectures.

Refs #3934

Fix clang tidy version for CUDA

Introduce domain decomposition notifications

Split expanded ensemble function

The expanded ensemble function was split into a part chosing a new
lambda state, and a second part updating the reference temperature
in the case of simulated tempering. To leave legacy paths unchanged,
the original function name has been maintained, which calls the two
parts. The function chosing a new lambda state is declared in the
header to allow modular simulator to call it separately.

This is pure refactoring (with the exception of moving a few variable
declarations to their initialization sites). Expanded ensemble is
covered by the new FEP tests.

This prepares introducing the expanded ensemble in modular simulator,
and is a first step towards #3848.

Refs #3417

Only Pass needed data to nonbonded param setup in forcerec

Add CUDA clang tidy build to CI

Runs test script for pre-submit and full build nightly.

Apply clang-tidy-11 fixes to CUDA files

Remove dead members from gmx_pme_t

Remove forcerec from dispatchFreeEnergyKernel signature

Let installed library options default to BUILD_SHARED_LIBS.

Fixes #4053

Remove GMX_CONSTRVIR

Simplifies handling of energy output by removing a feature that was
likely useful only during debugging yet incurred function-call
overhead every MD step even when not used.

Resolves previous TODO

Updates tests to no longer check such output while not changing
the numerical output previously written.

Add a const getter for the enerd struct to EnergyData

This is not currently used, but will allow for more const-correctness
in upcoming changes.

Implement Berendsen and c-rescale pressure coupling for modular simulator

Expose DD distribution of free energy history

To implement expanded ensemble, modular simulator needs to be able
to distribute the free energy history without initiating a full
t_state object. This exposes the required function to make it
available to the expanded ensemble modular simulator element.

Refs #3417, #3419

Introduce frequency for CompositeSimulatorElement

This adds functionality to run a composite simulator element at a
prescribed frequency. This prepares the introduction of Andersen
thermostatting.

Workaround for a hipSYCL assertion error

Localize variables in gmx_pme_do

Remove GPU update restriction for replica exchange

Ensures that the end-of-step D2H coordinate copy is active for replica
exchange steps, to allow the GPU update restriction to be relaxed.

Use MessageStringCollector class to construct error messages

Disable ArrayRefDeathTests when building without assertions

Would otherwise lead to spurious failures.