src/gromacs/legacyheaders/pme.h

   1 /*
   2  * This file is part of the GROMACS molecular simulation package.
   3  *
   4  * Copyright (c) 1991-2000, University of Groningen, The Netherlands.
   5  * Copyright (c) 2001-2004, The GROMACS development team.
   6  * Copyright (c) 2013,2014, by the GROMACS development team, led by
   7  * Mark Abraham, David van der Spoel, Berk Hess, and Erik Lindahl,
   8  * and including many others, as listed in the AUTHORS file in the
   9  * top-level source directory and at http://www.gromacs.org.
  10  *
  11  * GROMACS is free software; you can redistribute it and/or
  12  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public License
  13  * as published by the Free Software Foundation; either version 2.1
  14  * of the License, or (at your option) any later version.
  15  *
  16  * GROMACS is distributed in the hope that it will be useful,
  17  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  18  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  19  * Lesser General Public License for more details.
  20  *
  21  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  22  * License along with GROMACS; if not, see
  23  * http://www.gnu.org/licenses, or write to the Free Software Foundation,
  24  * Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA  02110-1301  USA.
  25  *
  26  * If you want to redistribute modifications to GROMACS, please
  27  * consider that scientific software is very special. Version
  28  * control is crucial - bugs must be traceable. We will be happy to
  29  * consider code for inclusion in the official distribution, but
  30  * derived work must not be called official GROMACS. Details are found
  31  * in the README & COPYING files - if they are missing, get the
  32  * official version at http://www.gromacs.org.
  33  *
  34  * To help us fund GROMACS development, we humbly ask that you cite
  35  * the research papers on the package. Check out http://www.gromacs.org.
  36  */
  37
  38 #ifndef _pme_h
  39 #define _pme_h
  40
  41 #include <stdio.h>
  42 #include "gromacs/legacyheaders/typedefs.h"
  43 #include "../math/gmxcomplex.h"
  44 #include "../timing/wallcycle.h"
  45 #include "../timing/walltime_accounting.h"
  46 #include "../legacyheaders/network.h"
  47
  48 #ifdef __cplusplus
  49 extern "C" {
  50 #endif
  51
  52 typedef real *splinevec[DIM];
  53
  54 enum {
  55     GMX_SUM_GRID_FORWARD, GMX_SUM_GRID_BACKWARD
  56 };
  57
  58 int gmx_pme_init(gmx_pme_t *pmedata, t_commrec *cr,
  59                  int nnodes_major, int nnodes_minor,
  60                  t_inputrec *ir, int homenr,
  61                  gmx_bool bFreeEnergy_q, gmx_bool bFreeEnergy_lj,
  62                  gmx_bool bReproducible, int nthread);
  63 /* Initialize the pme data structures resepectively.
  64  * Return value 0 indicates all well, non zero is an error code.
  65  */
  66
  67 int gmx_pme_reinit(gmx_pme_t *         pmedata,
  68                    t_commrec *         cr,
  69                    gmx_pme_t           pme_src,
  70                    const t_inputrec *  ir,
  71                    ivec                grid_size);
  72 /* As gmx_pme_init, but takes most settings, except the grid, from pme_src */
  73
  74 int gmx_pme_destroy(FILE *log, gmx_pme_t *pmedata);
  75 /* Destroy the pme data structures resepectively.
  76  * Return value 0 indicates all well, non zero is an error code.
  77  */
  78
  79 #define GMX_PME_SPREAD        (1<<0)
  80 #define GMX_PME_SOLVE         (1<<1)
  81 #define GMX_PME_CALC_F        (1<<2)
  82 #define GMX_PME_CALC_ENER_VIR (1<<3)
  83 /* This forces the grid to be backtransformed even without GMX_PME_CALC_F */
  84 #define GMX_PME_CALC_POT      (1<<4)
  85
  86 /* These values label bits used for sending messages to PME nodes using the
  87  * routines in pme_pp.c and shouldn't conflict with the flags used there
  88  */
  89 #define GMX_PME_DO_COULOMB    (1<<13)
  90 #define GMX_PME_DO_LJ         (1<<14)
  91
  92 #define GMX_PME_DO_ALL_F  (GMX_PME_SPREAD | GMX_PME_SOLVE | GMX_PME_CALC_F)
  93
  94 int gmx_pme_do(gmx_pme_t pme,
  95                int start,       int homenr,
  96                rvec x[],        rvec f[],
  97                real chargeA[],  real chargeB[],
  98                real c6A[],      real c6B[],
  99                real sigmaA[],   real sigmaB[],
 100                matrix box,      t_commrec *cr,
 101                int  maxshift_x, int maxshift_y,
 102                t_nrnb *nrnb,    gmx_wallcycle_t wcycle,
 103                matrix vir_q,    real ewaldcoeff_q,
 104                matrix vir_lj,   real ewaldcoeff_lj,
 105                real *energy_q,  real *energy_lj,
 106                real lambda_q, real lambda_lj,
 107                real *dvdlambda_q, real *dvdlambda_lj,
 108                int flags);
 109 /* Do a PME calculation for the long range electrostatics and/or LJ.
 110  * flags, defined above, determine which parts of the calculation are performed.
 111  * Return value 0 indicates all well, non zero is an error code.
 112  */
 113
 114 int gmx_pmeonly(gmx_pme_t pme,
 115                 t_commrec *cr,     t_nrnb *mynrnb,
 116                 gmx_wallcycle_t wcycle,
 117                 gmx_walltime_accounting_t walltime_accounting,
 118                 real ewaldcoeff_q, real ewaldcoeff_lj,
 119                 t_inputrec *ir);
 120 /* Called on the nodes that do PME exclusively (as slaves)
 121  */
 122
 123 void gmx_pme_calc_energy(gmx_pme_t pme, int n, rvec *x, real *q, real *V);
 124 /* Calculate the PME grid energy V for n charges with a potential
 125  * in the pme struct determined before with a call to gmx_pme_do
 126  * with at least GMX_PME_SPREAD and GMX_PME_SOLVE specified.
 127  * Note that the charges are not spread on the grid in the pme struct.
 128  * Currently does not work in parallel or with free energy.
 129  */
 130
 131 /* The following three routines are for PME/PP node splitting in pme_pp.c */
 132
 133 /* Abstract type for PME <-> PP communication */
 134 typedef struct gmx_pme_pp *gmx_pme_pp_t;
 135
 136 void gmx_pme_check_restrictions(int pme_order,
 137                                 int nkx, int nky, int nkz,
 138                                 int nnodes_major,
 139                                 int nnodes_minor,
 140                                 gmx_bool bUseThreads,
 141                                 gmx_bool bFatal,
 142                                 gmx_bool *bValidSettings);
 143 /* Check restrictions on pme_order and the PME grid nkx,nky,nkz.
 144  * With bFatal=TRUE, a fatal error is generated on violation,
 145  * bValidSettings=NULL can be passed.
 146  * With bFatal=FALSE, *bValidSettings reports the validity of the settings.
 147  * bUseThreads tells if any MPI rank doing PME uses more than 1 threads.
 148  * If at calling you bUseThreads is unknown, pass TRUE for conservative
 149  * checking.
 150  */
 151
 152 gmx_pme_pp_t gmx_pme_pp_init(t_commrec *cr);
 153 /* Initialize the PME-only side of the PME <-> PP communication */
 154
 155 void gmx_pme_send_parameters(t_commrec *cr,
 156                              const interaction_const_t *ic,
 157                              gmx_bool bFreeEnergy_q, gmx_bool bFreeEnergy_lj,
 158                              real *chargeA, real *chargeB,
 159                              real *sqrt_c6A, real *sqrt_c6B,
 160                              real *sigmaA, real *sigmaB,
 161                              int maxshift_x, int maxshift_y);
 162 /* Send the charges and maxshift to out PME-only node. */
 163
 164 void gmx_pme_send_coordinates(t_commrec *cr, matrix box, rvec *x,
 165                               gmx_bool bFreeEnergy_q, gmx_bool bFreeEnergy_lj,
 166                               real lambda_q, real lambda_lj,
 167                               gmx_bool bEnerVir, int pme_flags,
 168                               gmx_int64_t step);
 169 /* Send the coordinates to our PME-only node and request a PME calculation */
 170
 171 void gmx_pme_send_finish(t_commrec *cr);
 172 /* Tell our PME-only node to finish */
 173
 174 void gmx_pme_send_switchgrid(t_commrec *cr, ivec grid_size, real ewaldcoeff_q, real ewaldcoeff_lj);
 175 /* Tell our PME-only node to switch to a new grid size */
 176
 177 void gmx_pme_send_resetcounters(t_commrec *cr, gmx_int64_t step);
 178 /* Tell our PME-only node to reset all cycle and flop counters */
 179
 180 void gmx_pme_receive_f(t_commrec *cr,
 181                        rvec f[], matrix vir_q, real *energy_q,
 182                        matrix vir_lj, real *energy_lj,
 183                        real *dvdlambda_q, real *dvdlambda_lj,
 184                        float *pme_cycles);
 185 /* PP nodes receive the long range forces from the PME nodes */
 186
 187 /* Return values for gmx_pme_recv_q_x */
 188 enum {
 189     pmerecvqxX,            /* calculate PME mesh interactions for new x    */
 190     pmerecvqxFINISH,       /* the simulation should finish, we should quit */
 191     pmerecvqxSWITCHGRID,   /* change the PME grid size                     */
 192     pmerecvqxRESETCOUNTERS /* reset the cycle and flop counters            */
 193 };
 194
 195 int gmx_pme_recv_coeffs_coords(gmx_pme_pp_t pme_pp,
 196                                int *natoms,
 197                                real **chargeA, real **chargeB,
 198                                real **sqrt_c6A, real **sqrt_c6B,
 199                                real **sigmaA, real **sigmaB,
 200                                matrix box, rvec **x, rvec **f,
 201                                int *maxshift_x, int *maxshift_y,
 202                                gmx_bool *bFreeEnergy_q, gmx_bool *bFreeEnergy_lj,
 203                                real *lambda_q, real *lambda_lj,
 204                                gmx_bool *bEnerVir, int *pme_flags,
 205                                gmx_int64_t *step,
 206                                ivec grid_size, real *ewaldcoeff_q, real *ewaldcoeff_lj);
 207 ;
 208 /* With return value:
 209  * pmerecvqxX:             all parameters set, chargeA and chargeB can be NULL
 210  * pmerecvqxFINISH:        no parameters set
 211  * pmerecvqxSWITCHGRID:    only grid_size and *ewaldcoeff are set
 212  * pmerecvqxRESETCOUNTERS: *step is set
 213  */
 214
 215 void gmx_pme_send_force_vir_ener(gmx_pme_pp_t pme_pp,
 216                                  rvec *f, matrix vir_q, real energy_q,
 217                                  matrix vir_lj, real energy_lj,
 218                                  real dvdlambda_q, real dvdlambda_lj,
 219                                  float cycles);
 220 /* Send the PME mesh force, virial and energy to the PP-only nodes */
 221
 222 #ifdef __cplusplus
 223 }
 224 #endif
 225
 226 #endif