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.

Remove inputrec from do_ewald

Also rename some parameters more verbosely and remove a dead code
block.

Localize variables in ewald_LRcorrection

Fix clang-format

Introduced in e3aaab14bcc05164ad6c82ac28d7dd1af99bd576

Support GPU update without constraints

Make TrotterSequence enum class

A subesquent MR can make an extended Trotter enum class, removing
dependence of coupling and update_vv headers on md_enums header.

Clean up some headers in mdlib

Remove forcerec and inputrec from ewald_LRcorrection

Only pass needed parameters to ewald_LRcorrection, instead of
entire forcerec and inputrec. This required also refactoring
EwaldBoxZScaler to only take needed parameters instead of a
whole inputrec.

Also made some names more verbose.

Add nullptr check in ArrayRef from array construction

Make common Leap-Frog device code backend-agnostic

Remove forcerec from ewald_charge_correction

Also renamed commrec to be more verbose.

Fix CMake 3.20 warnings when compiling with IntelLLVM

Most work was done in 5d2d4769 (MR !1558), but we were still getting
warnings from the compiler compatibility checks. Nothing major, just
noise.

Remove unused StatisticsStatus values

The `enumValueToString(StatisticsStatus)` had the wrong order of
strings. But in fact most of these statuses were not used anyway, so we
can just remove the corresponding enum values altogether.

Fix several doxygen errors

Move the stub for X buffer ops into OpenCL

Refactor gmx_reverse_top_t

Made the impl properly private, but to do so had to separate
the responsibility for checking the local topology, which
should never have been here.

This introduces two new headers in preparation for splitting up
domdec_topology.cpp into several parts that can then have their own
headers. But first gmx_reverse_top_t has to be properly encapsulated.

Refs #3887

Make NBNXM force getter available in all backends

Use InheritParentConfig: true in clang-tidy files

Removes duplication between files in test directories where it can be
avoided.

Use appendIf(..) method of MessageStringCollector where it is relevant

Refs #3886

Remove extra device force getter from NBNXM

Having two getters for the same device buffer is confusing and
polutes the name space. This removes the extra getter and
change to the calls to the other one where it was used.

Refs #2608

Add appendIf(..) method and tests for MessageStringCollector

The messages are usually added conditionally, which makes
it more natural to use msc.appendIf(conditional, message) as
compared to if(conditional) { msc.append(message); }.

Also adds tests for basic functionality of the class and
renames the files according to conventions.

Refs #3886

Decouple update group handling from domain decomposition module

Add SYCL implementation of X/V scale kernel

Refs #3929

Make common Update-Constraints code backend-agnostic

Name the MDRun FEP test binary consistently

Remove GMX_FORCE_DO_NOT_NEED_NORMAL_FORCE legacy flag in do_force()

Add test for single residue chain

Fix clang-format

Introduced in 6d002ec667c955c5137acdad74663bdbc1712f2f

Fix conditional in assertion

The B-charges should be defined to use FEP in PME. The condition
was changed to the opposite in fdac5efa5ed51dd9b8486ca35227708b62fb08ef

Apply more clang-tidy-11

Fix compiler warning and use static_assert

1. The compiler assumes that GMX_GPU_CUDA and GMX_GPU_SYCL
   may be bit-fields and thus issue a warning if the logical
   or is used (constant-logical-operand). Casting them to
   booleans supresses the warning.
2. Change to use static_assert instead of the GMX_RELEASE_ASSERT
   because this code on a hot path.

Eliminate duplicate CPU->GPU copy of x

x is copied to the GPU for buffer ops or PME as well as prior to GPU
update on search steps which leads to a duplicate copying which is
addressed in this change.

Fixes #4033
Refs #3988

Add SYCL implementation of GPU F buffer operations

Apply clang-format-11

This is better than slowly dribbling changes all over the
code base

Rename pdb2gmx tests

Fix harmless bug in nonbonded FEP tests

Add SYCL implementation of GPU X buffer operations

Make GPU X buffer ops platform-agnostic