src/gromacs/mdlib/calcvir.c

   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 /* This file is completely threadsafe - keep it that way! */
  38 #include "gmxpre.h"
  39
  40 #include "gromacs/legacyheaders/force.h"
  41 #include "gromacs/legacyheaders/macros.h"
  42 #include "gromacs/math/vectypes.h"
  43 #include "gromacs/pbcutil/ishift.h"
  44 #include "gromacs/pbcutil/mshift.h"
  45 #include "gromacs/pbcutil/pbc.h"
  46
  47 #define XXXX    0
  48 #define XXYY    1
  49 #define XXZZ    2
  50 #define YYXX    3
  51 #define YYYY    4
  52 #define YYZZ    5
  53 #define ZZXX    6
  54 #define ZZYY    7
  55 #define ZZZZ    8
  56
  57 static void upd_vir(rvec vir, real dvx, real dvy, real dvz)
  58 {
  59     vir[XX] -= 0.5*dvx;
  60     vir[YY] -= 0.5*dvy;
  61     vir[ZZ] -= 0.5*dvz;
  62 }
  63
  64 void calc_vir(int nxf, rvec x[], rvec f[], tensor vir,
  65               gmx_bool bScrewPBC, matrix box)
  66 {
  67     int      i, isx;
  68     double   dvxx = 0, dvxy = 0, dvxz = 0, dvyx = 0, dvyy = 0, dvyz = 0, dvzx = 0, dvzy = 0, dvzz = 0;
  69
  70     for (i = 0; (i < nxf); i++)
  71     {
  72         dvxx += x[i][XX]*f[i][XX];
  73         dvxy += x[i][XX]*f[i][YY];
  74         dvxz += x[i][XX]*f[i][ZZ];
  75
  76         dvyx += x[i][YY]*f[i][XX];
  77         dvyy += x[i][YY]*f[i][YY];
  78         dvyz += x[i][YY]*f[i][ZZ];
  79
  80         dvzx += x[i][ZZ]*f[i][XX];
  81         dvzy += x[i][ZZ]*f[i][YY];
  82         dvzz += x[i][ZZ]*f[i][ZZ];
  83
  84         if (bScrewPBC)
  85         {
  86             isx = IS2X(i);
  87             /* We should correct all odd x-shifts, but the range of isx is -2 to 2 */
  88             if (isx == 1 || isx == -1)
  89             {
  90                 dvyy += box[YY][YY]*f[i][YY];
  91                 dvyz += box[YY][YY]*f[i][ZZ];
  92
  93                 dvzy += box[ZZ][ZZ]*f[i][YY];
  94                 dvzz += box[ZZ][ZZ]*f[i][ZZ];
  95             }
  96         }
  97     }
  98
  99     upd_vir(vir[XX], dvxx, dvxy, dvxz);
 100     upd_vir(vir[YY], dvyx, dvyy, dvyz);
 101     upd_vir(vir[ZZ], dvzx, dvzy, dvzz);
 102 }
 103
 104
 105 static void lo_fcv(int i0, int i1,
 106                    real x[], real f[], tensor vir,
 107                    int is[], real box[], gmx_bool bTriclinic)
 108 {
 109     int      i, i3, tx, ty, tz;
 110     real     xx, yy, zz;
 111     real     dvxx = 0, dvxy = 0, dvxz = 0, dvyx = 0, dvyy = 0, dvyz = 0, dvzx = 0, dvzy = 0, dvzz = 0;
 112
 113     if (bTriclinic)
 114     {
 115         for (i = i0; (i < i1); i++)
 116         {
 117             i3 = DIM*i;
 118             tx = is[i3+XX];
 119             ty = is[i3+YY];
 120             tz = is[i3+ZZ];
 121
 122             xx    = x[i3+XX]-tx*box[XXXX]-ty*box[YYXX]-tz*box[ZZXX];
 123             dvxx += xx*f[i3+XX];
 124             dvxy += xx*f[i3+YY];
 125             dvxz += xx*f[i3+ZZ];
 126
 127             yy    = x[i3+YY]-ty*box[YYYY]-tz*box[ZZYY];
 128             dvyx += yy*f[i3+XX];
 129             dvyy += yy*f[i3+YY];
 130             dvyz += yy*f[i3+ZZ];
 131
 132             zz    = x[i3+ZZ]-tz*box[ZZZZ];
 133             dvzx += zz*f[i3+XX];
 134             dvzy += zz*f[i3+YY];
 135             dvzz += zz*f[i3+ZZ];
 136         }
 137     }
 138     else
 139     {
 140         for (i = i0; (i < i1); i++)
 141         {
 142             i3 = DIM*i;
 143             tx = is[i3+XX];
 144             ty = is[i3+YY];
 145             tz = is[i3+ZZ];
 146
 147             xx    = x[i3+XX]-tx*box[XXXX];
 148             dvxx += xx*f[i3+XX];
 149             dvxy += xx*f[i3+YY];
 150             dvxz += xx*f[i3+ZZ];
 151
 152             yy    = x[i3+YY]-ty*box[YYYY];
 153             dvyx += yy*f[i3+XX];
 154             dvyy += yy*f[i3+YY];
 155             dvyz += yy*f[i3+ZZ];
 156
 157             zz    = x[i3+ZZ]-tz*box[ZZZZ];
 158             dvzx += zz*f[i3+XX];
 159             dvzy += zz*f[i3+YY];
 160             dvzz += zz*f[i3+ZZ];
 161         }
 162     }
 163
 164     upd_vir(vir[XX], dvxx, dvxy, dvxz);
 165     upd_vir(vir[YY], dvyx, dvyy, dvyz);
 166     upd_vir(vir[ZZ], dvzx, dvzy, dvzz);
 167 }
 168
 169 static void lo_fcv2(int i0, int i1,
 170                     rvec x[], rvec f[], tensor vir,
 171                     ivec is[], matrix box, gmx_bool bTriclinic)
 172 {
 173     int      i, gg, tx, ty, tz;
 174     real     xx, yy, zz;
 175     real     dvxx = 0, dvxy = 0, dvxz = 0, dvyx = 0, dvyy = 0, dvyz = 0, dvzx = 0, dvzy = 0, dvzz = 0;
 176
 177     if (bTriclinic)
 178     {
 179         for (i = i0, gg = 0; (i < i1); i++, gg++)
 180         {
 181             tx = is[gg][XX];
 182             ty = is[gg][YY];
 183             tz = is[gg][ZZ];
 184
 185             xx    = x[i][XX]-tx*box[XX][XX]-ty*box[YY][XX]-tz*box[ZZ][XX];
 186             dvxx += xx*f[i][XX];
 187             dvxy += xx*f[i][YY];
 188             dvxz += xx*f[i][ZZ];
 189
 190             yy    = x[i][YY]-ty*box[YY][YY]-tz*box[ZZ][YY];
 191             dvyx += yy*f[i][XX];
 192             dvyy += yy*f[i][YY];
 193             dvyz += yy*f[i][ZZ];
 194
 195             zz    = x[i][ZZ]-tz*box[ZZ][ZZ];
 196             dvzx += zz*f[i][XX];
 197             dvzy += zz*f[i][YY];
 198             dvzz += zz*f[i][ZZ];
 199         }
 200     }
 201     else
 202     {
 203         for (i = i0, gg = 0; (i < i1); i++, gg++)
 204         {
 205             tx = is[gg][XX];
 206             ty = is[gg][YY];
 207             tz = is[gg][ZZ];
 208
 209             xx    = x[i][XX]-tx*box[XX][XX];
 210             dvxx += xx*f[i][XX];
 211             dvxy += xx*f[i][YY];
 212             dvxz += xx*f[i][ZZ];
 213
 214             yy    = x[i][YY]-ty*box[YY][YY];
 215             dvyx += yy*f[i][XX];
 216             dvyy += yy*f[i][YY];
 217             dvyz += yy*f[i][ZZ];
 218
 219             zz    = x[i][ZZ]-tz*box[ZZ][ZZ];
 220             dvzx += zz*f[i][XX];
 221             dvzy += zz*f[i][YY];
 222             dvzz += zz*f[i][ZZ];
 223         }
 224     }
 225
 226     upd_vir(vir[XX], dvxx, dvxy, dvxz);
 227     upd_vir(vir[YY], dvyx, dvyy, dvyz);
 228     upd_vir(vir[ZZ], dvzx, dvzy, dvzz);
 229 }
 230
 231 void f_calc_vir(int i0, int i1, rvec x[], rvec f[], tensor vir,
 232                 t_graph *g, matrix box)
 233 {
 234     int start, end;
 235
 236     if (g && (g->nnodes > 0))
 237     {
 238         /* Calculate virial for bonded forces only when they belong to
 239          * this node.
 240          */
 241         start = max(i0, g->at_start);
 242         end   = min(i1, g->at_end);
 243 #ifdef SAFE
 244         lo_fcv2(start, end, x, f, vir, g->ishift, box, TRICLINIC(box));
 245 #else
 246         lo_fcv(start, end, x[0], f[0], vir, g->ishift[0], box[0], TRICLINIC(box));
 247 #endif
 248
 249         /* If not all atoms are bonded, calculate their virial contribution
 250          * anyway, without shifting back their coordinates.
 251          * Note the nifty pointer arithmetic...
 252          */
 253         if (start > i0)
 254         {
 255             calc_vir(start-i0, x + i0, f + i0, vir, FALSE, box);
 256         }
 257         if (end < i1)
 258         {
 259             calc_vir(i1-end, x + end, f + end, vir, FALSE, box);
 260         }
 261     }
 262     else
 263     {
 264         calc_vir(i1-i0, x + i0, f + i0, vir, FALSE, box);
 265     }
 266 }