src/gromacs/legacyheaders/domdec.h

   1 /*
   2  * This file is part of the GROMACS molecular simulation package.
   3  *
   4  * Copyright (c) 2005,2006,2007,2008,2009,2010,2012,2013,2014, by the GROMACS development team, led by
   5  * Mark Abraham, David van der Spoel, Berk Hess, and Erik Lindahl,
   6  * and including many others, as listed in the AUTHORS file in the
   7  * top-level source directory and at http://www.gromacs.org.
   8  *
   9  * GROMACS is free software; you can redistribute it and/or
  10  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public License
  11  * as published by the Free Software Foundation; either version 2.1
  12  * of the License, or (at your option) any later version.
  13  *
  14  * GROMACS is distributed in the hope that it will be useful,
  15  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  16  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  17  * Lesser General Public License for more details.
  18  *
  19  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  20  * License along with GROMACS; if not, see
  21  * http://www.gnu.org/licenses, or write to the Free Software Foundation,
  22  * Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA  02110-1301  USA.
  23  *
  24  * If you want to redistribute modifications to GROMACS, please
  25  * consider that scientific software is very special. Version
  26  * control is crucial - bugs must be traceable. We will be happy to
  27  * consider code for inclusion in the official distribution, but
  28  * derived work must not be called official GROMACS. Details are found
  29  * in the README & COPYING files - if they are missing, get the
  30  * official version at http://www.gromacs.org.
  31  *
  32  * To help us fund GROMACS development, we humbly ask that you cite
  33  * the research papers on the package. Check out http://www.gromacs.org.
  34  */
  35
  36 #ifndef _domdec_h
  37 #define _domdec_h
  38
  39 #include "gromacs/legacyheaders/genborn.h"
  40 #include "gromacs/legacyheaders/typedefs.h"
  41 #include "gromacs/legacyheaders/vsite.h"
  42 #include "gromacs/timing/wallcycle.h"
  43
  44 #ifdef __cplusplus
  45 extern "C" {
  46 #endif
  47
  48 int ddglatnr(gmx_domdec_t *dd, int i);
  49 /* Returns the global topology atom number belonging to local atom index i.
  50  * This function is intended for writing ascii output
  51  * and returns atom numbers starting at 1.
  52  * When dd=NULL returns i+1.
  53  */
  54
  55 t_block *dd_charge_groups_global(gmx_domdec_t *dd);
  56 /* Return a block struct for the charge groups of the whole system */
  57
  58 gmx_bool dd_filled_nsgrid_home(gmx_domdec_t *dd);
  59 /* Is the ns grid already filled with the home particles? */
  60
  61 void dd_store_state(gmx_domdec_t *dd, t_state *state);
  62 /* Store the global cg indices of the home cgs in state,
  63  * so it can be reset, even after a new DD partitioning.
  64  */
  65
  66 gmx_domdec_zones_t *domdec_zones(gmx_domdec_t *dd);
  67
  68 void dd_get_ns_ranges(gmx_domdec_t *dd, int icg,
  69                       int *jcg0, int *jcg1, ivec shift0, ivec shift1);
  70
  71 int dd_natoms_vsite(gmx_domdec_t *dd);
  72
  73 void dd_get_constraint_range(gmx_domdec_t *dd,
  74                              int *at_start, int *at_end);
  75
  76 real dd_cutoff_mbody(gmx_domdec_t *dd);
  77
  78 real dd_cutoff_twobody(gmx_domdec_t *dd);
  79
  80 void get_pme_nnodes(const gmx_domdec_t *dd,
  81                     int *npmenodes_x, int *npmenodes_y);
  82 /* Get the number of PME nodes along x and y, can be called with dd=NULL */
  83
  84 gmx_bool gmx_pmeonlynode(t_commrec *cr, int nodeid);
  85 /* Return if nodeid in cr->mpi_comm_mysim is a PME-only node */
  86
  87 void get_pme_ddnodes(t_commrec *cr, int pmenodeid,
  88                      int *nmy_ddnodes, int **my_ddnodes, int *node_peer);
  89 /* Returns the set of DD nodes that communicate with pme node cr->nodeid */
  90
  91 int dd_pme_maxshift_x(gmx_domdec_t *dd);
  92 /* Returns the maximum shift for coordinate communication in PME, dim x */
  93
  94 int dd_pme_maxshift_y(gmx_domdec_t *dd);
  95 /* Returns the maximum shift for coordinate communication in PME, dim y */
  96
  97 void make_dd_communicators(FILE *fplog, t_commrec *cr, int dd_node_order);
  98
  99 gmx_domdec_t *
 100 init_domain_decomposition(FILE *fplog,
 101                           t_commrec *cr,
 102                           unsigned long Flags,
 103                           ivec nc,
 104                           real comm_distance_min, real rconstr,
 105                           const char *dlb_opt, real dlb_scale,
 106                           const char *sizex, const char *sizey, const char *sizez,
 107                           gmx_mtop_t *mtop, t_inputrec *ir,
 108                           matrix box, rvec *x,
 109                           gmx_ddbox_t *ddbox,
 110                           int *npme_x, int *npme_y);
 111
 112 void dd_init_bondeds(FILE *fplog,
 113                      gmx_domdec_t *dd, gmx_mtop_t *mtop,
 114                      gmx_vsite_t *vsite,
 115                      t_inputrec *ir, gmx_bool bBCheck, cginfo_mb_t *cginfo_mb);
 116 /* Initialize data structures for bonded interactions */
 117
 118 gmx_bool dd_bonded_molpbc(gmx_domdec_t *dd, int ePBC);
 119 /* Returns if we need to do pbc for calculating bonded interactions */
 120
 121 void set_dd_parameters(FILE *fplog, gmx_domdec_t *dd, real dlb_scale,
 122                        t_inputrec *ir,
 123                        gmx_ddbox_t *ddbox);
 124 /* Set DD grid dimensions and limits,
 125  * should be called after calling dd_init_bondeds.
 126  */
 127
 128 gmx_bool change_dd_cutoff(t_commrec *cr, t_state *state, t_inputrec *ir,
 129                           real cutoff_req );
 130 /* Change the DD non-bonded communication cut-off.
 131  * This could fail when trying to increase the cut-off,
 132  * then FALSE will be returned and the cut-off is not modified.
 133  */
 134
 135 void change_dd_dlb_cutoff_limit(t_commrec *cr);
 136 /* Domain boundary changes due to the DD dynamic load balancing can limit
 137  * the cut-off distance that can be set in change_dd_cutoff. This function
 138  * limits the DLB such that using the currently set cut-off should still be
 139  * possible after subsequently setting a shorter cut-off with change_dd_cutoff.
 140  */
 141
 142 void dd_setup_dlb_resource_sharing(t_commrec           *cr,
 143                                    const gmx_hw_info_t *hwinfo,
 144                                    const gmx_hw_opt_t  *hw_opt);
 145 /* When domains (PP MPI ranks) share a GPU, the individual GPU wait times
 146  * are meaningless, as it depends on the order in which tasks on the same
 147  * GPU finish. Therefore there wait times need to be averaged over the ranks
 148  * sharing the same GPU. This function sets up the communication for that.
 149  */
 150
 151 void setup_dd_grid(FILE *fplog, gmx_domdec_t *dd);
 152
 153 void dd_collect_vec(gmx_domdec_t *dd,
 154                     t_state *state_local, rvec *lv, rvec *v);
 155
 156 void dd_collect_state(gmx_domdec_t *dd,
 157                       t_state *state_local, t_state *state);
 158
 159 enum {
 160     ddCyclStep, ddCyclPPduringPME, ddCyclF, ddCyclWaitGPU, ddCyclPME, ddCyclNr
 161 };
 162
 163 void dd_cycles_add(gmx_domdec_t *dd, float cycles, int ddCycl);
 164 /* Add the wallcycle count to the DD counter */
 165
 166 void dd_force_flop_start(gmx_domdec_t *dd, t_nrnb *nrnb);
 167 /* Start the force flop count */
 168
 169 void dd_force_flop_stop(gmx_domdec_t *dd, t_nrnb *nrnb);
 170 /* Stop the force flop count */
 171
 172 float dd_pme_f_ratio(gmx_domdec_t *dd);
 173 /* Return the PME/PP force load ratio, or -1 if nothing was measured.
 174  * Should only be called on the DD master node.
 175  */
 176
 177 void dd_move_x(gmx_domdec_t *dd, matrix box, rvec x[]);
 178 /* Communicate the coordinates to the neighboring cells and do pbc. */
 179
 180 void dd_move_f(gmx_domdec_t *dd, rvec f[], rvec *fshift);
 181 /* Sum the forces over the neighboring cells.
 182  * When fshift!=NULL the shift forces are updated to obtain
 183  * the correct virial from the single sum including f.
 184  */
 185
 186 void dd_atom_spread_real(gmx_domdec_t *dd, real v[]);
 187 /* Communicate a real for each atom to the neighboring cells. */
 188
 189 void dd_atom_sum_real(gmx_domdec_t *dd, real v[]);
 190 /* Sum the contributions to a real for each atom over the neighboring cells. */
 191
 192 void dd_partition_system(FILE                *fplog,
 193                          gmx_int64_t          step,
 194                          t_commrec           *cr,
 195                          gmx_bool             bMasterState,
 196                          int                  nstglobalcomm,
 197                          t_state             *state_global,
 198                          gmx_mtop_t          *top_global,
 199                          t_inputrec          *ir,
 200                          t_state             *state_local,
 201                          rvec               **f,
 202                          t_mdatoms           *mdatoms,
 203                          gmx_localtop_t      *top_local,
 204                          t_forcerec          *fr,
 205                          gmx_vsite_t         *vsite,
 206                          gmx_shellfc_t        shellfc,
 207                          gmx_constr_t         constr,
 208                          t_nrnb              *nrnb,
 209                          gmx_wallcycle_t      wcycle,
 210                          gmx_bool             bVerbose);
 211 /* Partition the system over the nodes.
 212  * step is only used for printing error messages.
 213  * If bMasterState==TRUE then state_global from the master node is used,
 214  * else state_local is redistributed between the nodes.
 215  * When f!=NULL, *f will be reallocated to the size of state_local.
 216  */
 217
 218 void reset_dd_statistics_counters(gmx_domdec_t *dd);
 219 /* Reset all the statistics and counters for total run counting */
 220
 221 void print_dd_statistics(t_commrec *cr, t_inputrec *ir, FILE *fplog);
 222
 223 /* In domdec_con.c */
 224
 225 void dd_move_f_vsites(gmx_domdec_t *dd, rvec *f, rvec *fshift);
 226
 227 void dd_clear_f_vsites(gmx_domdec_t *dd, rvec *f);
 228
 229 void dd_move_x_constraints(gmx_domdec_t *dd, matrix box,
 230                            rvec *x0, rvec *x1, gmx_bool bX1IsCoord);
 231 /* Move x0 and also x1 if x1!=NULL. bX1IsCoord tells if to do PBC on x1 */
 232
 233 void dd_move_x_vsites(gmx_domdec_t *dd, matrix box, rvec *x);
 234
 235 int *dd_constraints_nlocalatoms(gmx_domdec_t *dd);
 236
 237 void dd_clear_local_constraint_indices(gmx_domdec_t *dd);
 238
 239 void dd_clear_local_vsite_indices(gmx_domdec_t *dd);
 240
 241 int dd_make_local_vsites(gmx_domdec_t *dd, int at_start, t_ilist *lil);
 242
 243 int dd_make_local_constraints(gmx_domdec_t *dd, int at_start,
 244                               const gmx_mtop_t *mtop,
 245                               const int *cginfo,
 246                               gmx_constr_t constr, int nrec,
 247                               t_ilist *il_local);
 248
 249 void init_domdec_constraints(gmx_domdec_t *dd,
 250                              gmx_mtop_t   *mtop);
 251
 252 void init_domdec_vsites(gmx_domdec_t *dd, int n_intercg_vsite);
 253
 254
 255 /* In domdec_top.c */
 256
 257 void dd_print_missing_interactions(FILE *fplog, t_commrec *cr,
 258                                    int local_count,  gmx_mtop_t *top_global, t_state *state_local);
 259
 260 void dd_make_reverse_top(FILE *fplog,
 261                          gmx_domdec_t *dd, gmx_mtop_t *mtop,
 262                          gmx_vsite_t *vsite,
 263                          t_inputrec *ir, gmx_bool bBCheck);
 264
 265 void dd_make_local_cgs(gmx_domdec_t *dd, t_block *lcgs);
 266
 267 void dd_make_local_top(gmx_domdec_t *dd, gmx_domdec_zones_t *zones,
 268                        int npbcdim, matrix box,
 269                        rvec cellsize_min, ivec npulse,
 270                        t_forcerec *fr,
 271                        rvec *cgcm_or_x,
 272                        gmx_vsite_t *vsite,
 273                        gmx_mtop_t *top, gmx_localtop_t *ltop);
 274
 275 void dd_sort_local_top(gmx_domdec_t *dd, t_mdatoms *mdatoms,
 276                        gmx_localtop_t *ltop);
 277 /* Sort ltop->ilist when we are doing free energy. */
 278
 279 gmx_localtop_t *dd_init_local_top(gmx_mtop_t *top_global);
 280
 281 void dd_init_local_state(gmx_domdec_t *dd,
 282                          t_state *state_global, t_state *local_state);
 283
 284 t_blocka *make_charge_group_links(gmx_mtop_t *mtop, gmx_domdec_t *dd,
 285                                   cginfo_mb_t *cginfo_mb);
 286
 287 void dd_bonded_cg_distance(FILE *fplog, gmx_mtop_t *mtop,
 288                            t_inputrec *ir, rvec *x, matrix box,
 289                            gmx_bool bBCheck,
 290                            real *r_2b, real *r_mb);
 291
 292 void write_dd_pdb(const char *fn, gmx_int64_t step, const char *title,
 293                   gmx_mtop_t *mtop,
 294                   t_commrec *cr,
 295                   int natoms, rvec x[], matrix box);
 296 /* Dump a pdb file with the current DD home + communicated atoms.
 297  * When natoms=-1, dump all known atoms.
 298  */
 299
 300
 301 /* In domdec_setup.c */
 302
 303 real comm_box_frac(ivec dd_nc, real cutoff, gmx_ddbox_t *ddbox);
 304 /* Returns the volume fraction of the system that is communicated */
 305
 306 real dd_choose_grid(FILE *fplog,
 307                     t_commrec *cr, gmx_domdec_t *dd, t_inputrec *ir,
 308                     gmx_mtop_t *mtop, matrix box, gmx_ddbox_t *ddbox,
 309                     gmx_bool bDynLoadBal, real dlb_scale,
 310                     real cellsize_limit, real cutoff_dd,
 311                     gmx_bool bInterCGBondeds);
 312 /* Determines the optimal DD cell setup dd->nc and possibly npmenodes
 313  * for the system.
 314  * On the master node returns the actual cellsize limit used.
 315  */
 316
 317
 318 /* In domdec_box.c */
 319
 320 void set_ddbox(gmx_domdec_t *dd, gmx_bool bMasterState, t_commrec *cr_sum,
 321                t_inputrec *ir, matrix box,
 322                gmx_bool bCalcUnboundedSize, t_block *cgs, rvec *x,
 323                gmx_ddbox_t *ddbox);
 324
 325 void set_ddbox_cr(t_commrec *cr, ivec *dd_nc,
 326                   t_inputrec *ir, matrix box, t_block *cgs, rvec *x,
 327                   gmx_ddbox_t *ddbox);
 328
 329 #ifdef __cplusplus
 330 }
 331 #endif
 332
 333 #endif  /* _domdec_h */