Move finalising routine into mtop

Change-Id: I383ceb3b48e5eddafc3f8ea96fc3b326d34602ef

Move densityfitting to its own directory

Preparing for adding more applied_forces modules

Change-Id: Ieec20d1f0752a369d26352ec6b0997812decd21e

Fix unsigned integer overflow bug in spline tables

Subtraction of two uints could lead to a huge positive rather than
a correct negative number. Found by UBSAN integer check (though
not technically undefined behavior)

Add stricter ASAN checks

ASAN supports some checks that are turned off by default. Enabling
these adds ~30-40% overhead.

Annotate modular simulator headers with exposure level

This change adds comments to the doxygen commen on top of each header file
to describe which files are exposed outside the modular simulator module.

Make cl_nbparam into a struct

This is needed to unify with CUDA path

Move foreign potential energy accumulation

The potential energy contributions to the foreign lambda
Hamiltonian differences were summed in sum_dhdl() which meant
that the foreign energy differences were not complete when
do_force() returns. Now there are summed in
accumulatePotentialEnergies() which is called instead of sum_epot().

Also consistently changed the lambda vector to ArrayRef in the force
routines and made it const.

Modernize STL usage

Avoid overflow in RNG

Instead of checking for overflow, get necessary information about
number of bits from type attributes.

This technically wasn't undefined behavior but with strict UBSAN
settings got tagged in tests.

Fix cycle counters for "comm.coord" and "Wait + Comm. F" to support GPU halo exchange path
Replace buffer ops counters with GPU launch counters for GPU backend.

Use vector in atoms2md instead of pointer

At all call sites for atoms2md the underlying vector was cast to an int pointer.
This change makes it easier to inspect the values passed to atoms2md in a
debugger while incurring no performance penalty.

Separate ModularSimulator and ModularSimulatorAlgorithm

This introduces the ModularSimulatorAlgorithm, which takes over some
responsibilities from ModularSimulator. The ModularSimulatorAlgorithm
owns the elements, and allows ModularSimulator to run a simulation
following the prescribed algorithm. This change is only refactoring -
no functionality is added or removed, but separating the algorithm and
its builder from the simulator allows to develop the two independently.

The ModularSimulatorAlgorithm is built by ModularSimulatorAlgorithmBuilder.
In a first approach, ModularSimulatorAlgorithmBuilder creates an appropriate
algorithm based on the input passed from the runner level (md or md-vv, thermo-
and / or barostat, constraining, FEP, etc).

Eventually, the builder will not need to know about all possible algorithms,
but offer an interface for its user to creat algorithms. Currently, the only
planned user of the ModularSimulatorAlgorithm is the ModularSimulator itself.
In view of this, two "hacks" were used to reduce unnecessary line changes
to simplify review: The builder mirrors all protected members of ISimulator,
and some of its member function implementations were left in modularsimulator.cpp.
Note that both of these "hacks" will disappear in subsequent changes.

Refs #3437

Coordinate transformation on single RVecs

So far, coordinate transforamtions of TranslateAndScale and Scale
classes could only performed on ArrayRefs. This meant that
transformations of single RVecs had to be done by first constructing an
ArrayRef on a single RVec x with the unintuitive and cumbersome
transform({&x,&x+1}).

Now this call is reduced to transform(&x) and respective calls.

Change-Id: I0d1f9d2f5ba90a46b1afc9b617af606995e0df59

Simplify Iterators

Revert "Make everything run on Gitlab infrastructure."

This reverts commit af3b2782f26d6bde2975a581de7b3fc8bf69b954.

Updated the change management documentation

Describe how to upload and review code on gitlab.
Introduce merge-requests and approvals.

Clean up simulatorbuilder.h

Sort forward declarations to improve readability.
Reduce unnecessary `#include`s.

Disable failing builds for master branch

Change builds that use failing docker containers

Changes builds away from the
gromacs/cmake-3.15.7-gcc-8-cuda-10.1-nvidiaopencl-clfft-openmpi:master
and gromacs/cmake-3.15.7-llvm-8-cuda-10.1-openmpi:master images
that have failed over the recent days.

For now set to use
gromacs/cmake-3.13.0-gcc-7-amdopencl-clfft-openmpi:master
and gromacs/cmake-3.15.7-llvm-9-openmpi:master images.

Change-Id: I92ad04c65021005345668262be1eccecb149a694

Make everything run on Gitlab infrastructure.

Change-Id: I0cfbc2e287641d9f9e9e1cf3a54c9237a6d6c8e2

Add missing ABI header.

simulatorbuilder.cpp did not include "gmxpre.h"

Increase BD ulp tolerance to avoid spurious test failures

Change ArrayRef to use a proper iterator

Fixes #2859

Minor cleanup in gmx bar

Just to make static analyser happy in dependent change.

Change-Id: I3e590b8ee7e6fa81ed334556dec86c2f7e7f4425

Implement SimulatorBuilder.add() for BoxDeformationHandle.

Refs #3567

Use TopologyData.

Refs #3567

Use IonSwapping parameter.

Refs #3567

Use CenterOfMassPulling

Refs #3567

Use ReplicaExchange member instead of build() argument.

Refs #3567

Use SimulatorModules parameter.

Refs #3567

Use InteractiveMD SimulatorBuilder parameter.

Refs #3567

Use LegacyInput.

Refs #3567

Use ConstraintsParam.

Refs #3567

Move Profiling parameter out of simulatorbuilder.build()

Refs #3567

Use SimulatorEnv

Refs #3567

Implement remaining SimulatorBuilder.add() methods.

Refs #3567

Interface for remaining SimulatorBuilder.add() methods.

Refs #3567

Completely encapsulate membed logic in MembedHolder

Refs #3567

Make holder for simulation configuration

Make a class that holds values of:

useModularSimulator
mdrunOptions
startingBehavior
doRerun
runScheduleWork

inside the SimulatorBuilder.

Refs #3567

Use SimulatorStateData.

Implement `SimulatorBuilder.add(SimulatorStateData&&)`

Refs #3567

Add MembedHolder for SimulatorBuilder.

Implement SimulatorBuilder.add(MembedHolder&&)

Refs #3567

SimulatorBuilder.add() for StopHandlerBuilder.

Refs #3567

Implement SimulatorBuilder.build()

Explicitly define the build() and its signature
so that we can start to refine the interface.

Refs #3567

MKL NULL->nullptr and remove dead code

Move dispersion correction call to do_force()

The call to dispersion correction was in compute_globals(), which
should only compute globals, not compute energies. Moving the call
to do_force() simplifies the logic, as correcting the virial before
computing the pressure removes the need to correct the pressure.

Restored the comment

We can keep the comment in its most useful form while avoiding the warning.

Make cl_nbparam into a struct

This is needed to unify with CUDA path

Fix warning about needing config.h

A comment would lead to the warning in the check source build.

Change-Id: Iacfc2f97827b31feb674b3c53bd2c4eff065a859

Add class ListedForces

Gather all data that is only used for the listed force calculation
in a new class called ListedForces. This is a first step in
refactoring, more parameters to the listed forces calculation can
be moved into class.
Also converted bonded_threading_t, t_fcdata and bondedtable_t to C++.
Made listed_threading.h internal to the listed_forces module.

This change is only refactoring.

Change grompp disres cost to linear

The cost of adding distance restraints (actually their parameters)
was quadratic in the number of restraints and has now been changed
to linear.

Fixes #3457

Fix OpenCL install

9b3fb3b5ffdb77f223e9ed949508905284bfe3f3 moved the include of
gmxManageOpenCL.cmake after setting of GMX_INSTALL_GMXDATADIR.
But GMX_INSTALL_GMXDATADIR is used in there to set GMX_INSTALL_OCLDIR.

Fix minor nit-picks

1. Make the array with device status names static.
2. Expilcitely list integers in enumeration.

Fix clFFT build without GMX_LOAD_PLUGINS

It only happened to work before 649af69b44d503 because
GMX_LOAD_PLUGINS was on by default and it added the
required dl library.
Also fixes that we reuse the same code for checking for
dlopen.

Don't print pygments error

Find modules shouldn't print tool errors to the cmake output.
These errors can be confusing because it is unclear whether
the error text applies to cmake or something else. Those
errors should go to log files. In this case logging doesn't
seem necessary. We didn't report the error until
b277931fcf4bc. And that commit claims to just fix a bug and
not increase verbosity. Therefore it was likely an
accidental change.

Refactor simulator comparison tests

The rerun test and the simulator comparison test share some
infrastructure. The scope of shared functionality was chosen
a bit too broadly, making reuse for other similar tests difficult.
This change makes the shared functionality more granular, allowing
to reuse this functionality more broadly and increasing the
readability, at the expense of some minor code duplication.

WIP: Finish removing compile_cpp_as_cuda

The definition can now be removed, and a comment updated.

Test code can use the same approach where needed.

Remove some headers from install targets

There are valid use cases for including gromacs exceptions in the
installed headers, such as packages wanting to utilize gromacs
testing features. However, class_helpers.h does not provide
enough benefit over just satisfying the rule of 5 to warrant
exposure in installed headers. This change removes the need for
class_helpers.h as well as the, apparently unused,
current_function.h from the installed headers.

Add virtual site with one constructing atom

Also fixed the order of the function type update table in tpxio.cpp.

[WIP] Run regression tests under ASAN

Suppression gets regression tests passing for complex, free energy,
rotation.

TODO - essential dynamics does not work for non-leak reasons, issues
in perl script

Remove DeviceStream include from GPU traits

GPU traits no longer use DeviceStream directly, so it should not be
included there.

Reformat pairs.cpp

Resolve clang-format error.

Use Gromacs::gmx target to hint gmxapi tests.

Import Gromacs::gmx CMake target from GROMACS package to get binary
install directory and executable name for a new gmxapi resource file.

Encapsulate gmxcli test fixture into module variable. Perform gmx
command discovery only at module import.

Refs #2961

Move soft-core parameters to interaction_const_t

The soft-core free-energy parameters for use in the kernels have been
put in a separate struct called SoftCoreParameters
and have been moved from t_forcerec to interaction_const_t.

Remove workaround for gcc bug 58265.

Fixes #3041

Modular simulator: Separate trajectory element and signaller

The trajectory element implemented both the ISimulatorElement and
the ISignaller interface. It was both signalling its clients that a
trajectory writing step was about to occur during task list creation,
and actually performing trajectory writing during the simulation.

In general, the tasks of signallers and elements, their call site in
the code, and their build and ownership procedures are all significantly
different. The dual nature of the trajectory element makes this
differentiation less clear, and requires some workarounds. Additionally,
separating the trajectory element in separate element and a signaller
requires no changes on client side, since all clients of the trajectory
element with integrated signaller already implemented two interfaces,
ITrajectorySignallerClient and ITrajectoryWriterClient.

The current change hence splits the current trajectory element into
a pure element and a pure signaller. This will make subsequent changes,
especially the introduction of a builder approach much easier. It also
removes support for combined elements and signallers: It renames the setup
method of the ISignaller interface from `signallerSetup` to `setup`, as
this differentiation was only used for classes implementing both element
and signaller interfaces. It also simplifies the handling of signallers
in ModularSimulator, as having a separate ownership and call list is not
needed anymore.

Refs #3437

Fix missing #include <string>

Only showed up in MSVC 2019 builds.

Fixes #3559

Change-Id: Ie5162ff6d922d7dbd8e7fd867327f68de1c8b682

cmake: export gmx target

Convert t_forcetable to C++

Also forward declared t_nblist in nbnxm.h to reduce dependencies.

Simplified uniform GPU selection in CMake

GPU selection is now done by setting GMX_GPU to either CUDA
or OpenCL, with no other variables required. As part of the
overall CMake simplification, the CMake automatic detection
of hardware and "auto" settings for GPU acceleration have
been removed. This will require the user to explicitly enable
GPU support (which is a drawback), but it leads to much
simplier and shorter CMake code, similar support for CUDA and
OpenCL, and it will make it easier to handle multiple different
APIs targeting e.g. NVIDIA GPU hardware in the near future.

Fix style errors in modular simulator propagator

Some member variables of the Propagator class were missing the trailing
underscore. This also changes the initialization of a vector and a
matrix to list initialization, which used to throw off uncrustify.

Improve pytest output handling.

Reduce default pytest output verbosity.

Explicitly create only one output file when running under MPI.

Fixes #3553

Replace trivalue options with plain booleans

Our CMake auto-detection has been a long discussion since
it both complicates the CMake code and leads to complex
interactions when multiple auto-settings interact with
each other, and when/how things can change.

This is a first step towards removing such auto settings,
by altering "nice to have, but not required" to "off" by
default (GMX_BUILD_HELP, GMX_HWLOC).

The option GMX_LOAD_PLUGINS was on by default, and
the build generates errors if it's turned off, so for now
I set it to "on", and will adress the compile error when
it's disabled in a separate change.

With these changes, the trivalue options are no more.

Replace compile_cpp_as_cuda(...) with CUDA runtime header inclusion

To make CUDA-specific tipes visible, one should either use CUDA compiler
for the files where they are exposed, or include the CUDA runtime header
for the normal compiler. This changes first approach to the second.

Replace trivalue options with plain booleans

Our CMake auto-detection has been a long discussion since
it both complicates the CMake code and leads to complex
interactions when multiple auto-settings interact with
each other, and when/how things can change.

This is a first step towards removing such auto settings,
by altering "nice to have, but not required" to "off" by
default (GMX_BUILD_HELP, GMX_HWLOC).

The option GMX_LOAD_PLUGINS was on by default, and
the build generates errors if it's turned off, so for now
I set it to "on", and will adress the compile error when
it's disabled in a separate change.

With these changes, the trivalue options are no more.

Replace automatic rdtscp checks with boolean option

This simplifies the CMake configuration by skipping the
automatic detection based on build host. Virtually all
64-bit x86 machines support this anyway, apart from the
very first AMD 64-bit release that are now 7 years old,
so it should be fine to enable by default. In the rare
case of 7-year-old hardware, gmx will detect missing
support at the start of the run.

Avoid using AUTO settings in CI builds

AUTO settings e.g. for SIMD will change the build
configuration depending on the underlying hardware
the container happens to run on, which makes the
builds non-reproducible in case of problems.

This changes the two AUTO builds to use AVX2
instead, which should realistically be present on
any modern hardware where gitlab CI tests run.

Compartmentalize job rules.

Separate mix-in job definitions for *rules* parameter to a separate
GitLab CI configuration file to maintain the readability of
`global.gitlab-ci.yml` as *rules* complexity increases.

Use additional YAML objects to provide short-hand symbols for *rules*
array elements to be used with YAML anchors.
This should improve the visual clarity of the unique aspects of rule
sets while providing more easily copied/pasted templates for new rule
sets.

Fixes #3538

Make SD stuff private for update.cpp

1. Make update_sd_second_half(...) into a method of Update class
2. Make update_temperature_constants(...) into a method of Update class
3. Unexpose gmx_stochd_t

TODO: Need beter solution for Andersen stuff.

Extract COM handling from trjconv

This extract refactored functions for the molecule and residue COM based
shift of atoms from trjconv to classes that perform those operations.

TODO tests

Change-Id: I2198c08a35c27a4aae26413bfe1c3eab31c16763

Make SD stuff private for update.cpp

1. Make update_sd_second_half(...) into a method of Update class
2. Make update_temperature_constants(...) into a method of Update class
3. Unexpose gmx_stochd_t

TODO: Need beter solution for Andersen stuff.

Improve usage of Python logging module.

Be less heavy-handed with configuration at import.
Improve documentation about default behavior and use cases.

Fixes #3530

Move constraints related logic to constraints file

The constrain_coordinates/velocities functions are not related to
update in any way. Also, they share most of the logic, which is now
unified in apply method of Constrints object.

Replace nbnxn_buffer_flags_t with vector

Plugs a memory leak

Unify VdW and Electrostatic kernel enumerations in CUDA and OpenCL versions of NBNXM

These enumerations are identical in CUDA and OpenCL.

Move calculation of kinetic energy to md_support

The calc_ke_part function is only called from compute_globals,
hence it should reside there, not in update.

Remove COM from SETTLE

SETTLE computed new postions of the atoms using the center of mass
of the molecule. But this adds rouding errors which lead to extra
energy drift. The use of the COM is now completely avoided, which
significantly improves energy conservation when coordinates are large
and also slighlty improves performance.
Corrected and updated the flop accounting for SETTLE.

Use moltype directly for obtaining residueAtomRanges

Skipped indirection through molblock and mtop after seeing that the
client code this is intended for can just provide the current moltype.

Change-Id: I51e1bef8882d334849682b528e0e8f0c7f81ad17

Fix failing webpage build

Change-Id: I09f0f0be0c055921e9e92adc424fce58ef2eb368

Make a error message less confusing

The GPU implementation of PME and bondeds require dynamical integrator.
This updates the error message to make it more clear to the user.

Refs. #3544

Add ability to chose regressiontest commit and branch

Change-Id: I4b51a2c1a0ea434dc4c6d306ba88768ba8032270

Cool quote

Fix missing PBC in SHAKE

During introduction of PBC support in SHAKE, one distance calculation
was overlooked.
Also replaced doubles by reals and made variables scope local.

Remove 'register' storage class in clFFT

Required for compatibility with C++17.

Turn SettleData into a class

This change is only refactoring.

nonbonded-benchmark: run combrule=none when the -all option is used

Closes gromacs/gromacs#3543

Add function to get residue start and end

Free function for mtop that makes it possible to obtain the start and
end point of residues in a molecule block.

Change-Id: Ic7ac4b79a29275aac65cd8224f163e3c2efe6d4d

Fix atomics configure test

The previous code used an approach to setting the include path for
TEST_ATOMICS test that did not work if the path had a space in it.
This meant that atomics support in GROMACS seemed broken if the build
was from a path in the home folder of a user named like "Firstname
Lastname". This is often the case on Windows.

The new approach avoids this brittleness, adds a few comments and has
the test source code inline in the cmake code. The TMPI_TEST_ATOMICS
macro is replaced by a function so that it has a namespace, since it
now needs to set some variables that benefit from that
namespace. Also, its results were returned in internal cache variables
rather than the namespace that the former macro automatically shared,
so there was no advantage to using a macro rather than a function.

The former TEST_ATOMICS test defined TMPI_ATOMICS before the call,
which was useless and confusing. That is removed.

Removed a useless call to TMPI_TEST_ATOMICS, which had always passed
the name of a variable instead of the value it contained, and was
redundant with a proper call that immediately preceded it in the
calling code.

Make Cygwin build work

Originally CMake didn't provide C++ language version flags, so GROMACS
managed that itself. Now that GROMACS lets CMake manage it, we always
get the -std=c++17 flag, rather than (say) -std=gnu++17 to allow
extensions to the std headers. In various places, GROMACS relied on
POSIX functionality that is available by default on Linux, but on
Cygwin required the GNU extensions to the C++ language dialect. This
change fixes several such places, mostly by requiring the POSIX
extensions needed.

Removed an include of sys/syscall.h that was unused, unnecessary, and
only present on Linux.

Moved an inclusion of gtest.h from a header into a source file because
it was only needed there.

Fixed some warnings about unused things.

Add test for InteractionList

Change-Id: Id1231d96e056adb64231333e72ae5aa15f0abc6e

Handle arbitrary doxygen versions in Docker image build scripts.

Refs #3539

Unify initialization of GPU and CPU SETTLE

The two identical code path are now combined. Note, that that
exposes SettleParameters object and its initialization in the settle
header. But the SETTLE is contained within the Constraints object and
this header is not include anywhere else, so the exposure is minimal.