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