src/gromacs/mdlib/mdebin.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 #include "gmxpre.h"
  38
  39 #include "config.h"
  40
  41 #include <float.h>
  42 #include <stdlib.h>
  43 #include <string.h>
  44
  45 #include "gromacs/legacyheaders/typedefs.h"
  46 #include "gromacs/legacyheaders/mdebin.h"
  47 #include "gromacs/math/units.h"
  48 #include "gromacs/fileio/enxio.h"
  49 #include "gromacs/math/vec.h"
  50 #include "gromacs/legacyheaders/disre.h"
  51 #include "gromacs/legacyheaders/network.h"
  52 #include "gromacs/legacyheaders/names.h"
  53 #include "gromacs/legacyheaders/orires.h"
  54 #include "gromacs/legacyheaders/constr.h"
  55 #include "gromacs/topology/mtop_util.h"
  56 #include "gromacs/fileio/xvgr.h"
  57 #include "gromacs/fileio/gmxfio.h"
  58 #include "gromacs/legacyheaders/macros.h"
  59 #include "gromacs/legacyheaders/mdrun.h"
  60 #include "mdebin_bar.h"
  61
  62 #include "gromacs/pbcutil/pbc.h"
  63 #include "gromacs/utility/smalloc.h"
  64
  65 static const char *conrmsd_nm[] = { "Constr. rmsd", "Constr.2 rmsd" };
  66
  67 static const char *boxs_nm[] = { "Box-X", "Box-Y", "Box-Z" };
  68
  69 static const char *tricl_boxs_nm[] = {
  70     "Box-XX", "Box-YY", "Box-ZZ",
  71     "Box-YX", "Box-ZX", "Box-ZY"
  72 };
  73
  74 static const char *vol_nm[] = { "Volume" };
  75
  76 static const char *dens_nm[] = {"Density" };
  77
  78 static const char *pv_nm[] = {"pV" };
  79
  80 static const char *enthalpy_nm[] = {"Enthalpy" };
  81
  82 static const char *boxvel_nm[] = {
  83     "Box-Vel-XX", "Box-Vel-YY", "Box-Vel-ZZ",
  84     "Box-Vel-YX", "Box-Vel-ZX", "Box-Vel-ZY"
  85 };
  86
  87 #define NBOXS asize(boxs_nm)
  88 #define NTRICLBOXS asize(tricl_boxs_nm)
  89
  90 t_mdebin *init_mdebin(ener_file_t       fp_ene,
  91                       const gmx_mtop_t *mtop,
  92                       const t_inputrec *ir,
  93                       FILE             *fp_dhdl)
  94 {
  95     const char         *ener_nm[F_NRE];
  96     static const char  *vir_nm[] = {
  97         "Vir-XX", "Vir-XY", "Vir-XZ",
  98         "Vir-YX", "Vir-YY", "Vir-YZ",
  99         "Vir-ZX", "Vir-ZY", "Vir-ZZ"
 100     };
 101     static const char  *sv_nm[] = {
 102         "ShakeVir-XX", "ShakeVir-XY", "ShakeVir-XZ",
 103         "ShakeVir-YX", "ShakeVir-YY", "ShakeVir-YZ",
 104         "ShakeVir-ZX", "ShakeVir-ZY", "ShakeVir-ZZ"
 105     };
 106     static const char  *fv_nm[] = {
 107         "ForceVir-XX", "ForceVir-XY", "ForceVir-XZ",
 108         "ForceVir-YX", "ForceVir-YY", "ForceVir-YZ",
 109         "ForceVir-ZX", "ForceVir-ZY", "ForceVir-ZZ"
 110     };
 111     static const char  *pres_nm[] = {
 112         "Pres-XX", "Pres-XY", "Pres-XZ",
 113         "Pres-YX", "Pres-YY", "Pres-YZ",
 114         "Pres-ZX", "Pres-ZY", "Pres-ZZ"
 115     };
 116     static const char  *surft_nm[] = {
 117         "#Surf*SurfTen"
 118     };
 119     static const char  *mu_nm[] = {
 120         "Mu-X", "Mu-Y", "Mu-Z"
 121     };
 122     static const char  *vcos_nm[] = {
 123         "2CosZ*Vel-X"
 124     };
 125     static const char  *visc_nm[] = {
 126         "1/Viscosity"
 127     };
 128     static const char  *baro_nm[] = {
 129         "Barostat"
 130     };
 131
 132     char              **grpnms;
 133     const gmx_groups_t *groups;
 134     char              **gnm;
 135     char                buf[256];
 136     const char         *bufi;
 137     t_mdebin           *md;
 138     int                 i, j, ni, nj, n, nh, k, kk, ncon, nset;
 139     gmx_bool            bBHAM, bNoseHoover, b14;
 140
 141     snew(md, 1);
 142
 143     md->bVir   = TRUE;
 144     md->bPress = TRUE;
 145     md->bSurft = TRUE;
 146     md->bMu    = TRUE;
 147
 148     if (EI_DYNAMICS(ir->eI))
 149     {
 150         md->delta_t = ir->delta_t;
 151     }
 152     else
 153     {
 154         md->delta_t = 0;
 155     }
 156
 157     groups = &mtop->groups;
 158
 159     bBHAM = (mtop->ffparams.functype[0] == F_BHAM);
 160     b14   = (gmx_mtop_ftype_count(mtop, F_LJ14) > 0 ||
 161              gmx_mtop_ftype_count(mtop, F_LJC14_Q) > 0);
 162
 163     ncon           = gmx_mtop_ftype_count(mtop, F_CONSTR);
 164     nset           = gmx_mtop_ftype_count(mtop, F_SETTLE);
 165     md->bConstr    = (ncon > 0 || nset > 0);
 166     md->bConstrVir = FALSE;
 167     if (md->bConstr)
 168     {
 169         if (ncon > 0 && ir->eConstrAlg == econtLINCS)
 170         {
 171             if (ir->eI == eiSD2)
 172             {
 173                 md->nCrmsd = 2;
 174             }
 175             else
 176             {
 177                 md->nCrmsd = 1;
 178             }
 179         }
 180         md->bConstrVir = (getenv("GMX_CONSTRAINTVIR") != NULL);
 181     }
 182     else
 183     {
 184         md->nCrmsd = 0;
 185     }
 186
 187     /* Energy monitoring */
 188     for (i = 0; i < egNR; i++)
 189     {
 190         md->bEInd[i] = FALSE;
 191     }
 192
 193     for (i = 0; i < F_NRE; i++)
 194     {
 195         md->bEner[i] = FALSE;
 196         if (i == F_LJ)
 197         {
 198             md->bEner[i] = !bBHAM;
 199         }
 200         else if (i == F_BHAM)
 201         {
 202             md->bEner[i] = bBHAM;
 203         }
 204         else if (i == F_EQM)
 205         {
 206             md->bEner[i] = ir->bQMMM;
 207         }
 208         else if (i == F_COUL_LR)
 209         {
 210             md->bEner[i] = (ir->rcoulomb > ir->rlist);
 211         }
 212         else if (i == F_LJ_LR)
 213         {
 214             md->bEner[i] = (!bBHAM && ir->rvdw > ir->rlist);
 215         }
 216         else if (i == F_BHAM_LR)
 217         {
 218             md->bEner[i] = (bBHAM && ir->rvdw > ir->rlist);
 219         }
 220         else if (i == F_RF_EXCL)
 221         {
 222             md->bEner[i] = (EEL_RF(ir->coulombtype) && ir->coulombtype != eelRF_NEC && ir->cutoff_scheme == ecutsGROUP);
 223         }
 224         else if (i == F_COUL_RECIP)
 225         {
 226             md->bEner[i] = EEL_FULL(ir->coulombtype);
 227         }
 228         else if (i == F_LJ_RECIP)
 229         {
 230             md->bEner[i] = EVDW_PME(ir->vdwtype);
 231         }
 232         else if (i == F_LJ14)
 233         {
 234             md->bEner[i] = b14;
 235         }
 236         else if (i == F_COUL14)
 237         {
 238             md->bEner[i] = b14;
 239         }
 240         else if (i == F_LJC14_Q || i == F_LJC_PAIRS_NB)
 241         {
 242             md->bEner[i] = FALSE;
 243         }
 244         else if ((i == F_DVDL_COUL && ir->fepvals->separate_dvdl[efptCOUL]) ||
 245                  (i == F_DVDL_VDW  && ir->fepvals->separate_dvdl[efptVDW]) ||
 246                  (i == F_DVDL_BONDED && ir->fepvals->separate_dvdl[efptBONDED]) ||
 247                  (i == F_DVDL_RESTRAINT && ir->fepvals->separate_dvdl[efptRESTRAINT]) ||
 248                  (i == F_DKDL && ir->fepvals->separate_dvdl[efptMASS]) ||
 249                  (i == F_DVDL && ir->fepvals->separate_dvdl[efptFEP]))
 250         {
 251             md->bEner[i] = (ir->efep != efepNO);
 252         }
 253         else if ((interaction_function[i].flags & IF_VSITE) ||
 254                  (i == F_CONSTR) || (i == F_CONSTRNC) || (i == F_SETTLE))
 255         {
 256             md->bEner[i] = FALSE;
 257         }
 258         else if ((i == F_COUL_SR) || (i == F_EPOT) || (i == F_PRES)  || (i == F_EQM))
 259         {
 260             md->bEner[i] = TRUE;
 261         }
 262         else if ((i == F_GBPOL) && ir->implicit_solvent == eisGBSA)
 263         {
 264             md->bEner[i] = TRUE;
 265         }
 266         else if ((i == F_NPSOLVATION) && ir->implicit_solvent == eisGBSA && (ir->sa_algorithm != esaNO))
 267         {
 268             md->bEner[i] = TRUE;
 269         }
 270         else if ((i == F_GB12) || (i == F_GB13) || (i == F_GB14))
 271         {
 272             md->bEner[i] = FALSE;
 273         }
 274         else if ((i == F_ETOT) || (i == F_EKIN) || (i == F_TEMP))
 275         {
 276             md->bEner[i] = EI_DYNAMICS(ir->eI);
 277         }
 278         else if (i == F_DISPCORR || i == F_PDISPCORR)
 279         {
 280             md->bEner[i] = (ir->eDispCorr != edispcNO);
 281         }
 282         else if (i == F_DISRESVIOL)
 283         {
 284             md->bEner[i] = (gmx_mtop_ftype_count(mtop, F_DISRES) > 0);
 285         }
 286         else if (i == F_ORIRESDEV)
 287         {
 288             md->bEner[i] = (gmx_mtop_ftype_count(mtop, F_ORIRES) > 0);
 289         }
 290         else if (i == F_CONNBONDS)
 291         {
 292             md->bEner[i] = FALSE;
 293         }
 294         else if (i == F_COM_PULL)
 295         {
 296             md->bEner[i] = (ir->ePull == epullUMBRELLA || ir->ePull == epullCONST_F || ir->bRot);
 297         }
 298         else if (i == F_ECONSERVED)
 299         {
 300             md->bEner[i] = ((ir->etc == etcNOSEHOOVER || ir->etc == etcVRESCALE) &&
 301                             (ir->epc == epcNO || ir->epc == epcMTTK));
 302         }
 303         else
 304         {
 305             md->bEner[i] = (gmx_mtop_ftype_count(mtop, i) > 0);
 306         }
 307     }
 308
 309     /* for adress simulations, most energy terms are not meaningfull, and thus disabled*/
 310     if (ir->bAdress && !debug)
 311     {
 312         for (i = 0; i < F_NRE; i++)
 313         {
 314             md->bEner[i] = FALSE;
 315             if (i == F_EKIN)
 316             {
 317                 md->bEner[i] = TRUE;
 318             }
 319             if (i == F_TEMP)
 320             {
 321                 md->bEner[i] = TRUE;
 322             }
 323         }
 324         md->bVir   = FALSE;
 325         md->bPress = FALSE;
 326         md->bSurft = FALSE;
 327         md->bMu    = FALSE;
 328     }
 329
 330     md->f_nre = 0;
 331     for (i = 0; i < F_NRE; i++)
 332     {
 333         if (md->bEner[i])
 334         {
 335             ener_nm[md->f_nre] = interaction_function[i].longname;
 336             md->f_nre++;
 337         }
 338     }
 339
 340     md->epc            = ir->epc;
 341     md->bDiagPres      = !TRICLINIC(ir->ref_p);
 342     md->ref_p          = (ir->ref_p[XX][XX]+ir->ref_p[YY][YY]+ir->ref_p[ZZ][ZZ])/DIM;
 343     md->bTricl         = TRICLINIC(ir->compress) || TRICLINIC(ir->deform);
 344     md->bDynBox        = DYNAMIC_BOX(*ir);
 345     md->etc            = ir->etc;
 346     md->bNHC_trotter   = IR_NVT_TROTTER(ir);
 347     md->bPrintNHChains = ir->bPrintNHChains;
 348     md->bMTTK          = (IR_NPT_TROTTER(ir) || IR_NPH_TROTTER(ir));
 349     md->bMu            = NEED_MUTOT(*ir);
 350
 351     md->ebin  = mk_ebin();
 352     /* Pass NULL for unit to let get_ebin_space determine the units
 353      * for interaction_function[i].longname
 354      */
 355     md->ie    = get_ebin_space(md->ebin, md->f_nre, ener_nm, NULL);
 356     if (md->nCrmsd)
 357     {
 358         /* This should be called directly after the call for md->ie,
 359          * such that md->iconrmsd follows directly in the list.
 360          */
 361         md->iconrmsd = get_ebin_space(md->ebin, md->nCrmsd, conrmsd_nm, "");
 362     }
 363     if (md->bDynBox)
 364     {
 365         md->ib    = get_ebin_space(md->ebin,
 366                                    md->bTricl ? NTRICLBOXS : NBOXS,
 367                                    md->bTricl ? tricl_boxs_nm : boxs_nm,
 368                                    unit_length);
 369         md->ivol  = get_ebin_space(md->ebin, 1, vol_nm,  unit_volume);
 370         md->idens = get_ebin_space(md->ebin, 1, dens_nm, unit_density_SI);
 371         if (md->bDiagPres)
 372         {
 373             md->ipv       = get_ebin_space(md->ebin, 1, pv_nm,   unit_energy);
 374             md->ienthalpy = get_ebin_space(md->ebin, 1, enthalpy_nm,   unit_energy);
 375         }
 376     }
 377     if (md->bConstrVir)
 378     {
 379         md->isvir = get_ebin_space(md->ebin, asize(sv_nm), sv_nm, unit_energy);
 380         md->ifvir = get_ebin_space(md->ebin, asize(fv_nm), fv_nm, unit_energy);
 381     }
 382     if (md->bVir)
 383     {
 384         md->ivir   = get_ebin_space(md->ebin, asize(vir_nm), vir_nm, unit_energy);
 385     }
 386     if (md->bPress)
 387     {
 388         md->ipres  = get_ebin_space(md->ebin, asize(pres_nm), pres_nm, unit_pres_bar);
 389     }
 390     if (md->bSurft)
 391     {
 392         md->isurft = get_ebin_space(md->ebin, asize(surft_nm), surft_nm,
 393                                     unit_surft_bar);
 394     }
 395     if (md->epc == epcPARRINELLORAHMAN || md->epc == epcMTTK)
 396     {
 397         md->ipc = get_ebin_space(md->ebin, md->bTricl ? 6 : 3,
 398                                  boxvel_nm, unit_vel);
 399     }
 400     if (md->bMu)
 401     {
 402         md->imu    = get_ebin_space(md->ebin, asize(mu_nm), mu_nm, unit_dipole_D);
 403     }
 404     if (ir->cos_accel != 0)
 405     {
 406         md->ivcos = get_ebin_space(md->ebin, asize(vcos_nm), vcos_nm, unit_vel);
 407         md->ivisc = get_ebin_space(md->ebin, asize(visc_nm), visc_nm,
 408                                    unit_invvisc_SI);
 409     }
 410
 411     /* Energy monitoring */
 412     for (i = 0; i < egNR; i++)
 413     {
 414         md->bEInd[i] = FALSE;
 415     }
 416     md->bEInd[egCOULSR] = TRUE;
 417     md->bEInd[egLJSR  ] = TRUE;
 418
 419     if (ir->rcoulomb > ir->rlist)
 420     {
 421         md->bEInd[egCOULLR] = TRUE;
 422     }
 423     if (!bBHAM)
 424     {
 425         if (ir->rvdw > ir->rlist)
 426         {
 427             md->bEInd[egLJLR]   = TRUE;
 428         }
 429     }
 430     else
 431     {
 432         md->bEInd[egLJSR]   = FALSE;
 433         md->bEInd[egBHAMSR] = TRUE;
 434         if (ir->rvdw > ir->rlist)
 435         {
 436             md->bEInd[egBHAMLR]   = TRUE;
 437         }
 438     }
 439     if (b14)
 440     {
 441         md->bEInd[egLJ14]   = TRUE;
 442         md->bEInd[egCOUL14] = TRUE;
 443     }
 444     md->nEc = 0;
 445     for (i = 0; (i < egNR); i++)
 446     {
 447         if (md->bEInd[i])
 448         {
 449             md->nEc++;
 450         }
 451     }
 452
 453     n = groups->grps[egcENER].nr;
 454     /* for adress simulations, most energy terms are not meaningfull, and thus disabled*/
 455     if (!ir->bAdress)
 456     {
 457         /*standard simulation*/
 458         md->nEg = n;
 459         md->nE  = (n*(n+1))/2;
 460     }
 461     else if (!debug)
 462     {
 463         /*AdResS simulation*/
 464         md->nU    = 0;
 465         md->nEg   = 0;
 466         md->nE    = 0;
 467         md->nEc   = 0;
 468         md->isvir = FALSE;
 469     }
 470     snew(md->igrp, md->nE);
 471     if (md->nE > 1)
 472     {
 473         n = 0;
 474         snew(gnm, md->nEc);
 475         for (k = 0; (k < md->nEc); k++)
 476         {
 477             snew(gnm[k], STRLEN);
 478         }
 479         for (i = 0; (i < groups->grps[egcENER].nr); i++)
 480         {
 481             ni = groups->grps[egcENER].nm_ind[i];
 482             for (j = i; (j < groups->grps[egcENER].nr); j++)
 483             {
 484                 nj = groups->grps[egcENER].nm_ind[j];
 485                 for (k = kk = 0; (k < egNR); k++)
 486                 {
 487                     if (md->bEInd[k])
 488                     {
 489                         sprintf(gnm[kk], "%s:%s-%s", egrp_nm[k],
 490                                 *(groups->grpname[ni]), *(groups->grpname[nj]));
 491                         kk++;
 492                     }
 493                 }
 494                 md->igrp[n] = get_ebin_space(md->ebin, md->nEc,
 495                                              (const char **)gnm, unit_energy);
 496                 n++;
 497             }
 498         }
 499         for (k = 0; (k < md->nEc); k++)
 500         {
 501             sfree(gnm[k]);
 502         }
 503         sfree(gnm);
 504
 505         if (n != md->nE)
 506         {
 507             gmx_incons("Number of energy terms wrong");
 508         }
 509     }
 510
 511     md->nTC  = groups->grps[egcTC].nr;
 512     md->nNHC = ir->opts.nhchainlength; /* shorthand for number of NH chains */
 513     if (md->bMTTK)
 514     {
 515         md->nTCP = 1;  /* assume only one possible coupling system for barostat
 516                           for now */
 517     }
 518     else
 519     {
 520         md->nTCP = 0;
 521     }
 522     if (md->etc == etcNOSEHOOVER)
 523     {
 524         if (md->bNHC_trotter)
 525         {
 526             md->mde_n = 2*md->nNHC*md->nTC;
 527         }
 528         else
 529         {
 530             md->mde_n = 2*md->nTC;
 531         }
 532         if (md->epc == epcMTTK)
 533         {
 534             md->mdeb_n = 2*md->nNHC*md->nTCP;
 535         }
 536     }
 537     else
 538     {
 539         md->mde_n  = md->nTC;
 540         md->mdeb_n = 0;
 541     }
 542
 543     snew(md->tmp_r, md->mde_n);
 544     snew(md->tmp_v, md->mde_n);
 545     snew(md->grpnms, md->mde_n);
 546     grpnms = md->grpnms;
 547
 548     for (i = 0; (i < md->nTC); i++)
 549     {
 550         ni = groups->grps[egcTC].nm_ind[i];
 551         sprintf(buf, "T-%s", *(groups->grpname[ni]));
 552         grpnms[i] = gmx_strdup(buf);
 553     }
 554     md->itemp = get_ebin_space(md->ebin, md->nTC, (const char **)grpnms,
 555                                unit_temp_K);
 556
 557     if (md->etc == etcNOSEHOOVER)
 558     {
 559         if (md->bPrintNHChains)
 560         {
 561             if (md->bNHC_trotter)
 562             {
 563                 for (i = 0; (i < md->nTC); i++)
 564                 {
 565                     ni   = groups->grps[egcTC].nm_ind[i];
 566                     bufi = *(groups->grpname[ni]);
 567                     for (j = 0; (j < md->nNHC); j++)
 568                     {
 569                         sprintf(buf, "Xi-%d-%s", j, bufi);
 570                         grpnms[2*(i*md->nNHC+j)] = gmx_strdup(buf);
 571                         sprintf(buf, "vXi-%d-%s", j, bufi);
 572                         grpnms[2*(i*md->nNHC+j)+1] = gmx_strdup(buf);
 573                     }
 574                 }
 575                 md->itc = get_ebin_space(md->ebin, md->mde_n,
 576                                          (const char **)grpnms, unit_invtime);
 577                 if (md->bMTTK)
 578                 {
 579                     for (i = 0; (i < md->nTCP); i++)
 580                     {
 581                         bufi = baro_nm[0];  /* All barostat DOF's together for now. */
 582                         for (j = 0; (j < md->nNHC); j++)
 583                         {
 584                             sprintf(buf, "Xi-%d-%s", j, bufi);
 585                             grpnms[2*(i*md->nNHC+j)] = gmx_strdup(buf);
 586                             sprintf(buf, "vXi-%d-%s", j, bufi);
 587                             grpnms[2*(i*md->nNHC+j)+1] = gmx_strdup(buf);
 588                         }
 589                     }
 590                     md->itcb = get_ebin_space(md->ebin, md->mdeb_n,
 591                                               (const char **)grpnms, unit_invtime);
 592                 }
 593             }
 594             else
 595             {
 596                 for (i = 0; (i < md->nTC); i++)
 597                 {
 598                     ni   = groups->grps[egcTC].nm_ind[i];
 599                     bufi = *(groups->grpname[ni]);
 600                     sprintf(buf, "Xi-%s", bufi);
 601                     grpnms[2*i] = gmx_strdup(buf);
 602                     sprintf(buf, "vXi-%s", bufi);
 603                     grpnms[2*i+1] = gmx_strdup(buf);
 604                 }
 605                 md->itc = get_ebin_space(md->ebin, md->mde_n,
 606                                          (const char **)grpnms, unit_invtime);
 607             }
 608         }
 609     }
 610     else if (md->etc == etcBERENDSEN || md->etc == etcYES ||
 611              md->etc == etcVRESCALE)
 612     {
 613         for (i = 0; (i < md->nTC); i++)
 614         {
 615             ni = groups->grps[egcTC].nm_ind[i];
 616             sprintf(buf, "Lamb-%s", *(groups->grpname[ni]));
 617             grpnms[i] = gmx_strdup(buf);
 618         }
 619         md->itc = get_ebin_space(md->ebin, md->mde_n, (const char **)grpnms, "");
 620     }
 621
 622     sfree(grpnms);
 623
 624
 625     md->nU = groups->grps[egcACC].nr;
 626     if (md->nU > 1)
 627     {
 628         snew(grpnms, 3*md->nU);
 629         for (i = 0; (i < md->nU); i++)
 630         {
 631             ni = groups->grps[egcACC].nm_ind[i];
 632             sprintf(buf, "Ux-%s", *(groups->grpname[ni]));
 633             grpnms[3*i+XX] = gmx_strdup(buf);
 634             sprintf(buf, "Uy-%s", *(groups->grpname[ni]));
 635             grpnms[3*i+YY] = gmx_strdup(buf);
 636             sprintf(buf, "Uz-%s", *(groups->grpname[ni]));
 637             grpnms[3*i+ZZ] = gmx_strdup(buf);
 638         }
 639         md->iu = get_ebin_space(md->ebin, 3*md->nU, (const char **)grpnms, unit_vel);
 640         sfree(grpnms);
 641     }
 642
 643     if (fp_ene)
 644     {
 645         do_enxnms(fp_ene, &md->ebin->nener, &md->ebin->enm);
 646     }
 647
 648     md->print_grpnms = NULL;
 649
 650     /* check whether we're going to write dh histograms */
 651     md->dhc = NULL;
 652     if (ir->fepvals->separate_dhdl_file == esepdhdlfileNO)
 653     {
 654         /* Currently dh histograms are only written with dynamics */
 655         if (EI_DYNAMICS(ir->eI))
 656         {
 657             snew(md->dhc, 1);
 658
 659             mde_delta_h_coll_init(md->dhc, ir);
 660         }
 661         md->fp_dhdl = NULL;
 662         snew(md->dE, ir->fepvals->n_lambda);
 663     }
 664     else
 665     {
 666         md->fp_dhdl = fp_dhdl;
 667         snew(md->dE, ir->fepvals->n_lambda);
 668     }
 669     if (ir->bSimTemp)
 670     {
 671         int i;
 672         snew(md->temperatures, ir->fepvals->n_lambda);
 673         for (i = 0; i < ir->fepvals->n_lambda; i++)
 674         {
 675             md->temperatures[i] = ir->simtempvals->temperatures[i];
 676         }
 677     }
 678     return md;
 679 }
 680
 681 /* print a lambda vector to a string
 682    fep = the inputrec's FEP input data
 683    i = the index of the lambda vector
 684    get_native_lambda = whether to print the native lambda
 685    get_names = whether to print the names rather than the values
 686    str = the pre-allocated string buffer to print to. */
 687 static void print_lambda_vector(t_lambda *fep, int i,
 688                                 gmx_bool get_native_lambda, gmx_bool get_names,
 689                                 char *str)
 690 {
 691     size_t nps = 0, np;
 692     int    j, k = 0;
 693     int    Nsep = 0;
 694
 695     for (j = 0; j < efptNR; j++)
 696     {
 697         if (fep->separate_dvdl[j])
 698         {
 699             Nsep++;
 700         }
 701     }
 702     str[0] = 0; /* reset the string */
 703     if (Nsep > 1)
 704     {
 705         str += sprintf(str, "("); /* set the opening parenthesis*/
 706     }
 707     for (j = 0; j < efptNR; j++)
 708     {
 709         if (fep->separate_dvdl[j])
 710         {
 711             double lam;
 712             if (!get_names)
 713             {
 714                 if (get_native_lambda && fep->init_lambda >= 0)
 715                 {
 716                     str += sprintf(str, "%.4f", fep->init_lambda);
 717                 }
 718                 else
 719                 {
 720                     str += sprintf(str, "%.4f", fep->all_lambda[j][i]);
 721                 }
 722             }
 723             else
 724             {
 725                 str += sprintf(str, "%s", efpt_singular_names[j]);
 726             }
 727             /* print comma for the next item */
 728             if (k < Nsep-1)
 729             {
 730                 str += sprintf(str, ", ");
 731             }
 732             k++;
 733         }
 734     }
 735     if (Nsep > 1)
 736     {
 737         /* and add the closing parenthesis */
 738         sprintf(str, ")");
 739     }
 740 }
 741
 742
 743 extern FILE *open_dhdl(const char *filename, const t_inputrec *ir,
 744                        const output_env_t oenv)
 745 {
 746     FILE       *fp;
 747     const char *dhdl = "dH/d\\lambda", *deltag = "\\DeltaH", *lambda = "\\lambda",
 748     *lambdastate     = "\\lambda state", *remain = "remaining";
 749     char        title[STRLEN], label_x[STRLEN], label_y[STRLEN];
 750     int         i, np, nps, nsets, nsets_de, nsetsbegin;
 751     int         n_lambda_terms = 0;
 752     t_lambda   *fep            = ir->fepvals; /* for simplicity */
 753     t_expanded *expand         = ir->expandedvals;
 754     char      **setname;
 755     char        buf[STRLEN], lambda_vec_str[STRLEN], lambda_name_str[STRLEN];
 756     int         bufplace = 0;
 757
 758     int         nsets_dhdl = 0;
 759     int         s          = 0;
 760     int         nsetsextend;
 761     gmx_bool    write_pV = FALSE;
 762
 763     /* count the number of different lambda terms */
 764     for (i = 0; i < efptNR; i++)
 765     {
 766         if (fep->separate_dvdl[i])
 767         {
 768             n_lambda_terms++;
 769         }
 770     }
 771
 772     if (fep->n_lambda == 0)
 773     {
 774         sprintf(title, "%s", dhdl);
 775         sprintf(label_x, "Time (ps)");
 776         sprintf(label_y, "%s (%s %s)",
 777                 dhdl, unit_energy, "[\\lambda]\\S-1\\N");
 778     }
 779     else
 780     {
 781         sprintf(title, "%s and %s", dhdl, deltag);
 782         sprintf(label_x, "Time (ps)");
 783         sprintf(label_y, "%s and %s (%s %s)",
 784                 dhdl, deltag, unit_energy, "[\\8l\\4]\\S-1\\N");
 785     }
 786     fp = gmx_fio_fopen(filename, "w+");
 787     xvgr_header(fp, title, label_x, label_y, exvggtXNY, oenv);
 788
 789     if (!(ir->bSimTemp))
 790     {
 791         bufplace = sprintf(buf, "T = %g (K) ",
 792                            ir->opts.ref_t[0]);
 793     }
 794     if ((ir->efep != efepSLOWGROWTH) && (ir->efep != efepEXPANDED))
 795     {
 796         if ( (fep->init_lambda >= 0)  && (n_lambda_terms == 1 ))
 797         {
 798             /* compatibility output */
 799             sprintf(&(buf[bufplace]), "%s = %.4f", lambda, fep->init_lambda);
 800         }
 801         else
 802         {
 803             print_lambda_vector(fep, fep->init_fep_state, TRUE, FALSE,
 804                                 lambda_vec_str);
 805             print_lambda_vector(fep, fep->init_fep_state, TRUE, TRUE,
 806                                 lambda_name_str);
 807             sprintf(&(buf[bufplace]), "%s %d: %s = %s",
 808                     lambdastate, fep->init_fep_state,
 809                     lambda_name_str, lambda_vec_str);
 810         }
 811     }
 812     xvgr_subtitle(fp, buf, oenv);
 813
 814
 815     nsets_dhdl = 0;
 816     if (fep->dhdl_derivatives == edhdlderivativesYES)
 817     {
 818         nsets_dhdl = n_lambda_terms;
 819     }
 820     /* count the number of delta_g states */
 821     nsets_de = fep->lambda_stop_n - fep->lambda_start_n;
 822
 823     nsets = nsets_dhdl + nsets_de; /* dhdl + fep differences */
 824
 825     if (fep->n_lambda > 0 && (expand->elmcmove > elmcmoveNO))
 826     {
 827         nsets += 1;   /*add fep state for expanded ensemble */
 828     }
 829
 830     if (fep->edHdLPrintEnergy != edHdLPrintEnergyNO)
 831     {
 832         nsets += 1;  /* add energy to the dhdl as well */
 833     }
 834
 835     nsetsextend = nsets;
 836     if ((ir->epc != epcNO) && (fep->n_lambda > 0) && (fep->init_lambda < 0))
 837     {
 838         nsetsextend += 1; /* for PV term, other terms possible if required for
 839                              the reduced potential (only needed with foreign
 840                              lambda, and only output when init_lambda is not
 841                              set in order to maintain compatibility of the
 842                              dhdl.xvg file) */
 843         write_pV     = TRUE;
 844     }
 845     snew(setname, nsetsextend);
 846
 847     if (expand->elmcmove > elmcmoveNO)
 848     {
 849         /* state for the fep_vals, if we have alchemical sampling */
 850         sprintf(buf, "%s", "Thermodynamic state");
 851         setname[s] = gmx_strdup(buf);
 852         s         += 1;
 853     }
 854
 855     if (fep->edHdLPrintEnergy != edHdLPrintEnergyNO)
 856     {
 857         switch (fep->edHdLPrintEnergy)
 858         {
 859             case edHdLPrintEnergyPOTENTIAL:
 860                 sprintf(buf, "%s (%s)", "Potential Energy", unit_energy);
 861                 break;
 862             case edHdLPrintEnergyTOTAL:
 863             case edHdLPrintEnergyYES:
 864             default:
 865                 sprintf(buf, "%s (%s)", "Total Energy", unit_energy);
 866         }
 867         setname[s] = gmx_strdup(buf);
 868         s         += 1;
 869     }
 870
 871     if (fep->dhdl_derivatives == edhdlderivativesYES)
 872     {
 873         for (i = 0; i < efptNR; i++)
 874         {
 875             if (fep->separate_dvdl[i])
 876             {
 877
 878                 if ( (fep->init_lambda >= 0)  && (n_lambda_terms == 1 ))
 879                 {
 880                     /* compatibility output */
 881                     sprintf(buf, "%s %s %.4f", dhdl, lambda, fep->init_lambda);
 882                 }
 883                 else
 884                 {
 885                     double lam = fep->init_lambda;
 886                     if (fep->init_lambda < 0)
 887                     {
 888                         lam = fep->all_lambda[i][fep->init_fep_state];
 889                     }
 890                     sprintf(buf, "%s %s = %.4f", dhdl, efpt_singular_names[i],
 891                             lam);
 892                 }
 893                 setname[s] = gmx_strdup(buf);
 894                 s         += 1;
 895             }
 896         }
 897     }
 898
 899     if (fep->n_lambda > 0)
 900     {
 901         /* g_bar has to determine the lambda values used in this simulation
 902          * from this xvg legend.
 903          */
 904
 905         if (expand->elmcmove > elmcmoveNO)
 906         {
 907             nsetsbegin = 1;  /* for including the expanded ensemble */
 908         }
 909         else
 910         {
 911             nsetsbegin = 0;
 912         }
 913
 914         if (fep->edHdLPrintEnergy != edHdLPrintEnergyNO)
 915         {
 916             nsetsbegin += 1;
 917         }
 918         nsetsbegin += nsets_dhdl;
 919
 920         for (i = fep->lambda_start_n; i < fep->lambda_stop_n; i++)
 921         {
 922             print_lambda_vector(fep, i, FALSE, FALSE, lambda_vec_str);
 923             if ( (fep->init_lambda >= 0)  && (n_lambda_terms == 1 ))
 924             {
 925                 /* for compatible dhdl.xvg files */
 926                 nps = sprintf(buf, "%s %s %s", deltag, lambda, lambda_vec_str);
 927             }
 928             else
 929             {
 930                 nps = sprintf(buf, "%s %s to %s", deltag, lambda, lambda_vec_str);
 931             }
 932
 933             if (ir->bSimTemp)
 934             {
 935                 /* print the temperature for this state if doing simulated annealing */
 936                 sprintf(&buf[nps], "T = %g (%s)",
 937                         ir->simtempvals->temperatures[s-(nsetsbegin)],
 938                         unit_temp_K);
 939             }
 940             setname[s] = gmx_strdup(buf);
 941             s++;
 942         }
 943         if (write_pV)
 944         {
 945             np                     = sprintf(buf, "pV (%s)", unit_energy);
 946             setname[nsetsextend-1] = gmx_strdup(buf);  /* the first entry after
 947                                                           nsets */
 948         }
 949
 950         xvgr_legend(fp, nsetsextend, (const char **)setname, oenv);
 951
 952         for (s = 0; s < nsetsextend; s++)
 953         {
 954             sfree(setname[s]);
 955         }
 956         sfree(setname);
 957     }
 958
 959     return fp;
 960 }
 961
 962 static void copy_energy(t_mdebin *md, real e[], real ecpy[])
 963 {
 964     int i, j;
 965
 966     for (i = j = 0; (i < F_NRE); i++)
 967     {
 968         if (md->bEner[i])
 969         {
 970             ecpy[j++] = e[i];
 971         }
 972     }
 973     if (j != md->f_nre)
 974     {
 975         gmx_incons("Number of energy terms wrong");
 976     }
 977 }
 978
 979 void upd_mdebin(t_mdebin       *md,
 980                 gmx_bool        bDoDHDL,
 981                 gmx_bool        bSum,
 982                 double          time,
 983                 real            tmass,
 984                 gmx_enerdata_t *enerd,
 985                 t_state        *state,
 986                 t_lambda       *fep,
 987                 t_expanded     *expand,
 988                 matrix          box,
 989                 tensor          svir,
 990                 tensor          fvir,
 991                 tensor          vir,
 992                 tensor          pres,
 993                 gmx_ekindata_t *ekind,
 994                 rvec            mu_tot,
 995                 gmx_constr_t    constr)
 996 {
 997     int    i, j, k, kk, m, n, gid;
 998     real   crmsd[2], tmp6[6];
 999     real   bs[NTRICLBOXS], vol, dens, pv, enthalpy;
1000     real   eee[egNR];
1001     real   ecopy[F_NRE];
1002     double store_dhdl[efptNR];
1003     real   store_energy = 0;
1004     real   tmp;
1005
1006     /* Do NOT use the box in the state variable, but the separate box provided
1007      * as an argument. This is because we sometimes need to write the box from
1008      * the last timestep to match the trajectory frames.
1009      */
1010     copy_energy(md, enerd->term, ecopy);
1011     add_ebin(md->ebin, md->ie, md->f_nre, ecopy, bSum);
1012     if (md->nCrmsd)
1013     {
1014         crmsd[0] = constr_rmsd(constr, FALSE);
1015         if (md->nCrmsd > 1)
1016         {
1017             crmsd[1] = constr_rmsd(constr, TRUE);
1018         }
1019         add_ebin(md->ebin, md->iconrmsd, md->nCrmsd, crmsd, FALSE);
1020     }
1021     if (md->bDynBox)
1022     {
1023         int nboxs;
1024         if (md->bTricl)
1025         {
1026             bs[0] = box[XX][XX];
1027             bs[1] = box[YY][YY];
1028             bs[2] = box[ZZ][ZZ];
1029             bs[3] = box[YY][XX];
1030             bs[4] = box[ZZ][XX];
1031             bs[5] = box[ZZ][YY];
1032             nboxs = NTRICLBOXS;
1033         }
1034         else
1035         {
1036             bs[0] = box[XX][XX];
1037             bs[1] = box[YY][YY];
1038             bs[2] = box[ZZ][ZZ];
1039             nboxs = NBOXS;
1040         }
1041         vol  = box[XX][XX]*box[YY][YY]*box[ZZ][ZZ];
1042         dens = (tmass*AMU)/(vol*NANO*NANO*NANO);
1043         add_ebin(md->ebin, md->ib, nboxs, bs, bSum);
1044         add_ebin(md->ebin, md->ivol, 1, &vol, bSum);
1045         add_ebin(md->ebin, md->idens, 1, &dens, bSum);
1046
1047         if (md->bDiagPres)
1048         {
1049             /* This is pV (in kJ/mol).  The pressure is the reference pressure,
1050                not the instantaneous pressure */
1051             pv = vol*md->ref_p/PRESFAC;
1052
1053             add_ebin(md->ebin, md->ipv, 1, &pv, bSum);
1054             enthalpy = pv + enerd->term[F_ETOT];
1055             add_ebin(md->ebin, md->ienthalpy, 1, &enthalpy, bSum);
1056         }
1057     }
1058     if (md->bConstrVir)
1059     {
1060         add_ebin(md->ebin, md->isvir, 9, svir[0], bSum);
1061         add_ebin(md->ebin, md->ifvir, 9, fvir[0], bSum);
1062     }
1063     if (md->bVir)
1064     {
1065         add_ebin(md->ebin, md->ivir, 9, vir[0], bSum);
1066     }
1067     if (md->bPress)
1068     {
1069         add_ebin(md->ebin, md->ipres, 9, pres[0], bSum);
1070     }
1071     if (md->bSurft)
1072     {
1073         tmp = (pres[ZZ][ZZ]-(pres[XX][XX]+pres[YY][YY])*0.5)*box[ZZ][ZZ];
1074         add_ebin(md->ebin, md->isurft, 1, &tmp, bSum);
1075     }
1076     if (md->epc == epcPARRINELLORAHMAN || md->epc == epcMTTK)
1077     {
1078         tmp6[0] = state->boxv[XX][XX];
1079         tmp6[1] = state->boxv[YY][YY];
1080         tmp6[2] = state->boxv[ZZ][ZZ];
1081         tmp6[3] = state->boxv[YY][XX];
1082         tmp6[4] = state->boxv[ZZ][XX];
1083         tmp6[5] = state->boxv[ZZ][YY];
1084         add_ebin(md->ebin, md->ipc, md->bTricl ? 6 : 3, tmp6, bSum);
1085     }
1086     if (md->bMu)
1087     {
1088         add_ebin(md->ebin, md->imu, 3, mu_tot, bSum);
1089     }
1090     if (ekind && ekind->cosacc.cos_accel != 0)
1091     {
1092         vol  = box[XX][XX]*box[YY][YY]*box[ZZ][ZZ];
1093         dens = (tmass*AMU)/(vol*NANO*NANO*NANO);
1094         add_ebin(md->ebin, md->ivcos, 1, &(ekind->cosacc.vcos), bSum);
1095         /* 1/viscosity, unit 1/(kg m^-1 s^-1) */
1096         tmp = 1/(ekind->cosacc.cos_accel/(ekind->cosacc.vcos*PICO)
1097                  *dens*sqr(box[ZZ][ZZ]*NANO/(2*M_PI)));
1098         add_ebin(md->ebin, md->ivisc, 1, &tmp, bSum);
1099     }
1100     if (md->nE > 1)
1101     {
1102         n = 0;
1103         for (i = 0; (i < md->nEg); i++)
1104         {
1105             for (j = i; (j < md->nEg); j++)
1106             {
1107                 gid = GID(i, j, md->nEg);
1108                 for (k = kk = 0; (k < egNR); k++)
1109                 {
1110                     if (md->bEInd[k])
1111                     {
1112                         eee[kk++] = enerd->grpp.ener[k][gid];
1113                     }
1114                 }
1115                 add_ebin(md->ebin, md->igrp[n], md->nEc, eee, bSum);
1116                 n++;
1117             }
1118         }
1119     }
1120
1121     if (ekind)
1122     {
1123         for (i = 0; (i < md->nTC); i++)
1124         {
1125             md->tmp_r[i] = ekind->tcstat[i].T;
1126         }
1127         add_ebin(md->ebin, md->itemp, md->nTC, md->tmp_r, bSum);
1128
1129         if (md->etc == etcNOSEHOOVER)
1130         {
1131             /* whether to print Nose-Hoover chains: */
1132             if (md->bPrintNHChains)
1133             {
1134                 if (md->bNHC_trotter)
1135                 {
1136                     for (i = 0; (i < md->nTC); i++)
1137                     {
1138                         for (j = 0; j < md->nNHC; j++)
1139                         {
1140                             k                = i*md->nNHC+j;
1141                             md->tmp_r[2*k]   = state->nosehoover_xi[k];
1142                             md->tmp_r[2*k+1] = state->nosehoover_vxi[k];
1143                         }
1144                     }
1145                     add_ebin(md->ebin, md->itc, md->mde_n, md->tmp_r, bSum);
1146
1147                     if (md->bMTTK)
1148                     {
1149                         for (i = 0; (i < md->nTCP); i++)
1150                         {
1151                             for (j = 0; j < md->nNHC; j++)
1152                             {
1153                                 k                = i*md->nNHC+j;
1154                                 md->tmp_r[2*k]   = state->nhpres_xi[k];
1155                                 md->tmp_r[2*k+1] = state->nhpres_vxi[k];
1156                             }
1157                         }
1158                         add_ebin(md->ebin, md->itcb, md->mdeb_n, md->tmp_r, bSum);
1159                     }
1160                 }
1161                 else
1162                 {
1163                     for (i = 0; (i < md->nTC); i++)
1164                     {
1165                         md->tmp_r[2*i]   = state->nosehoover_xi[i];
1166                         md->tmp_r[2*i+1] = state->nosehoover_vxi[i];
1167                     }
1168                     add_ebin(md->ebin, md->itc, md->mde_n, md->tmp_r, bSum);
1169                 }
1170             }
1171         }
1172         else if (md->etc == etcBERENDSEN || md->etc == etcYES ||
1173                  md->etc == etcVRESCALE)
1174         {
1175             for (i = 0; (i < md->nTC); i++)
1176             {
1177                 md->tmp_r[i] = ekind->tcstat[i].lambda;
1178             }
1179             add_ebin(md->ebin, md->itc, md->nTC, md->tmp_r, bSum);
1180         }
1181     }
1182
1183     if (ekind && md->nU > 1)
1184     {
1185         for (i = 0; (i < md->nU); i++)
1186         {
1187             copy_rvec(ekind->grpstat[i].u, md->tmp_v[i]);
1188         }
1189         add_ebin(md->ebin, md->iu, 3*md->nU, md->tmp_v[0], bSum);
1190     }
1191
1192     ebin_increase_count(md->ebin, bSum);
1193
1194     /* BAR + thermodynamic integration values */
1195     if ((md->fp_dhdl || md->dhc) && bDoDHDL)
1196     {
1197         for (i = 0; i < enerd->n_lambda-1; i++)
1198         {
1199             /* zero for simulated tempering */
1200             md->dE[i] = enerd->enerpart_lambda[i+1]-enerd->enerpart_lambda[0];
1201             if (md->temperatures != NULL)
1202             {
1203                 /* MRS: is this right, given the way we have defined the exchange probabilities? */
1204                 /* is this even useful to have at all? */
1205                 md->dE[i] += (md->temperatures[i]/
1206                               md->temperatures[state->fep_state]-1.0)*
1207                     enerd->term[F_EKIN];
1208             }
1209         }
1210
1211         if (md->fp_dhdl)
1212         {
1213             fprintf(md->fp_dhdl, "%.4f", time);
1214             /* the current free energy state */
1215
1216             /* print the current state if we are doing expanded ensemble */
1217             if (expand->elmcmove > elmcmoveNO)
1218             {
1219                 fprintf(md->fp_dhdl, " %4d", state->fep_state);
1220             }
1221             /* total energy (for if the temperature changes */
1222
1223             if (fep->edHdLPrintEnergy != edHdLPrintEnergyNO)
1224             {
1225                 switch (fep->edHdLPrintEnergy)
1226                 {
1227                     case edHdLPrintEnergyPOTENTIAL:
1228                         store_energy = enerd->term[F_EPOT];
1229                         break;
1230                     case edHdLPrintEnergyTOTAL:
1231                     case edHdLPrintEnergyYES:
1232                     default:
1233                         store_energy = enerd->term[F_ETOT];
1234                 }
1235                 fprintf(md->fp_dhdl, " %#.8g", store_energy);
1236             }
1237
1238             if (fep->dhdl_derivatives == edhdlderivativesYES)
1239             {
1240                 for (i = 0; i < efptNR; i++)
1241                 {
1242                     if (fep->separate_dvdl[i])
1243                     {
1244                         /* assumes F_DVDL is first */
1245                         fprintf(md->fp_dhdl, " %#.8g", enerd->term[F_DVDL+i]);
1246                     }
1247                 }
1248             }
1249             for (i = fep->lambda_start_n; i < fep->lambda_stop_n; i++)
1250             {
1251                 fprintf(md->fp_dhdl, " %#.8g", md->dE[i]);
1252             }
1253             if ((md->epc != epcNO)  &&
1254                 (enerd->n_lambda > 0) &&
1255                 (fep->init_lambda < 0))
1256             {
1257                 fprintf(md->fp_dhdl, " %#.8g", pv);  /* PV term only needed when
1258                                                         there are alternate state
1259                                                         lambda and we're not in
1260                                                         compatibility mode */
1261             }
1262             fprintf(md->fp_dhdl, "\n");
1263             /* and the binary free energy output */
1264         }
1265         if (md->dhc && bDoDHDL)
1266         {
1267             int idhdl = 0;
1268             for (i = 0; i < efptNR; i++)
1269             {
1270                 if (fep->separate_dvdl[i])
1271                 {
1272                     /* assumes F_DVDL is first */
1273                     store_dhdl[idhdl] = enerd->term[F_DVDL+i];
1274                     idhdl            += 1;
1275                 }
1276             }
1277             store_energy = enerd->term[F_ETOT];
1278             /* store_dh is dE */
1279             mde_delta_h_coll_add_dh(md->dhc,
1280                                     (double)state->fep_state,
1281                                     store_energy,
1282                                     pv,
1283                                     store_dhdl,
1284                                     md->dE + fep->lambda_start_n,
1285                                     time);
1286         }
1287     }
1288 }
1289
1290
1291 void upd_mdebin_step(t_mdebin *md)
1292 {
1293     ebin_increase_count(md->ebin, FALSE);
1294 }
1295
1296 static void npr(FILE *log, int n, char c)
1297 {
1298     for (; (n > 0); n--)
1299     {
1300         fprintf(log, "%c", c);
1301     }
1302 }
1303
1304 static void pprint(FILE *log, const char *s, t_mdebin *md)
1305 {
1306     char CHAR = '#';
1307     int  slen;
1308     char buf1[22], buf2[22];
1309
1310     slen = strlen(s);
1311     fprintf(log, "\t<======  ");
1312     npr(log, slen, CHAR);
1313     fprintf(log, "  ==>\n");
1314     fprintf(log, "\t<====  %s  ====>\n", s);
1315     fprintf(log, "\t<==  ");
1316     npr(log, slen, CHAR);
1317     fprintf(log, "  ======>\n\n");
1318
1319     fprintf(log, "\tStatistics over %s steps using %s frames\n",
1320             gmx_step_str(md->ebin->nsteps_sim, buf1),
1321             gmx_step_str(md->ebin->nsum_sim, buf2));
1322     fprintf(log, "\n");
1323 }
1324
1325 void print_ebin_header(FILE *log, gmx_int64_t steps, double time, real lambda)
1326 {
1327     char buf[22];
1328
1329     fprintf(log, "   %12s   %12s   %12s\n"
1330             "   %12s   %12.5f   %12.5f\n\n",
1331             "Step", "Time", "Lambda", gmx_step_str(steps, buf), time, lambda);
1332 }
1333
1334 void print_ebin(ener_file_t fp_ene, gmx_bool bEne, gmx_bool bDR, gmx_bool bOR,
1335                 FILE *log,
1336                 gmx_int64_t step, double time,
1337                 int mode, gmx_bool bCompact,
1338                 t_mdebin *md, t_fcdata *fcd,
1339                 gmx_groups_t *groups, t_grpopts *opts)
1340 {
1341     /*static char **grpnms=NULL;*/
1342     char         buf[246];
1343     int          i, j, n, ni, nj, ndr, nor, b;
1344     int          ndisre = 0;
1345     real        *disre_rm3tav, *disre_rt;
1346
1347     /* these are for the old-style blocks (1 subblock, only reals), because
1348        there can be only one per ID for these */
1349     int          nr[enxNR];
1350     int          id[enxNR];
1351     real        *block[enxNR];
1352
1353     /* temporary arrays for the lambda values to write out */
1354     double      enxlambda_data[2];
1355
1356     t_enxframe  fr;
1357
1358     switch (mode)
1359     {
1360         case eprNORMAL:
1361             init_enxframe(&fr);
1362             fr.t            = time;
1363             fr.step         = step;
1364             fr.nsteps       = md->ebin->nsteps;
1365             fr.dt           = md->delta_t;
1366             fr.nsum         = md->ebin->nsum;
1367             fr.nre          = (bEne) ? md->ebin->nener : 0;
1368             fr.ener         = md->ebin->e;
1369             ndisre          = bDR ? fcd->disres.npair : 0;
1370             disre_rm3tav    = fcd->disres.rm3tav;
1371             disre_rt        = fcd->disres.rt;
1372             /* Optional additional old-style (real-only) blocks. */
1373             for (i = 0; i < enxNR; i++)
1374             {
1375                 nr[i] = 0;
1376             }
1377             if (fcd->orires.nr > 0 && bOR)
1378             {
1379                 diagonalize_orires_tensors(&(fcd->orires));
1380                 nr[enxOR]     = fcd->orires.nr;
1381                 block[enxOR]  = fcd->orires.otav;
1382                 id[enxOR]     = enxOR;
1383                 nr[enxORI]    = (fcd->orires.oinsl != fcd->orires.otav) ?
1384                     fcd->orires.nr : 0;
1385                 block[enxORI] = fcd->orires.oinsl;
1386                 id[enxORI]    = enxORI;
1387                 nr[enxORT]    = fcd->orires.nex*12;
1388                 block[enxORT] = fcd->orires.eig;
1389                 id[enxORT]    = enxORT;
1390             }
1391
1392             /* whether we are going to wrte anything out: */
1393             if (fr.nre || ndisre || nr[enxOR] || nr[enxORI])
1394             {
1395
1396                 /* the old-style blocks go first */
1397                 fr.nblock = 0;
1398                 for (i = 0; i < enxNR; i++)
1399                 {
1400                     if (nr[i] > 0)
1401                     {
1402                         fr.nblock = i + 1;
1403                     }
1404                 }
1405                 add_blocks_enxframe(&fr, fr.nblock);
1406                 for (b = 0; b < fr.nblock; b++)
1407                 {
1408                     add_subblocks_enxblock(&(fr.block[b]), 1);
1409                     fr.block[b].id        = id[b];
1410                     fr.block[b].sub[0].nr = nr[b];
1411 #ifndef GMX_DOUBLE
1412                     fr.block[b].sub[0].type = xdr_datatype_float;
1413                     fr.block[b].sub[0].fval = block[b];
1414 #else
1415                     fr.block[b].sub[0].type = xdr_datatype_double;
1416                     fr.block[b].sub[0].dval = block[b];
1417 #endif
1418                 }
1419
1420                 /* check for disre block & fill it. */
1421                 if (ndisre > 0)
1422                 {
1423                     int db = fr.nblock;
1424                     fr.nblock += 1;
1425                     add_blocks_enxframe(&fr, fr.nblock);
1426
1427                     add_subblocks_enxblock(&(fr.block[db]), 2);
1428                     fr.block[db].id        = enxDISRE;
1429                     fr.block[db].sub[0].nr = ndisre;
1430                     fr.block[db].sub[1].nr = ndisre;
1431 #ifndef GMX_DOUBLE
1432                     fr.block[db].sub[0].type = xdr_datatype_float;
1433                     fr.block[db].sub[1].type = xdr_datatype_float;
1434                     fr.block[db].sub[0].fval = disre_rt;
1435                     fr.block[db].sub[1].fval = disre_rm3tav;
1436 #else
1437                     fr.block[db].sub[0].type = xdr_datatype_double;
1438                     fr.block[db].sub[1].type = xdr_datatype_double;
1439                     fr.block[db].sub[0].dval = disre_rt;
1440                     fr.block[db].sub[1].dval = disre_rm3tav;
1441 #endif
1442                 }
1443                 /* here we can put new-style blocks */
1444
1445                 /* Free energy perturbation blocks */
1446                 if (md->dhc)
1447                 {
1448                     mde_delta_h_coll_handle_block(md->dhc, &fr, fr.nblock);
1449                 }
1450
1451                 /* we can now free & reset the data in the blocks */
1452                 if (md->dhc)
1453                 {
1454                     mde_delta_h_coll_reset(md->dhc);
1455                 }
1456
1457                 /* do the actual I/O */
1458                 do_enx(fp_ene, &fr);
1459                 if (fr.nre)
1460                 {
1461                     /* We have stored the sums, so reset the sum history */
1462                     reset_ebin_sums(md->ebin);
1463                 }
1464             }
1465             free_enxframe(&fr);
1466             break;
1467         case eprAVER:
1468             if (log)
1469             {
1470                 pprint(log, "A V E R A G E S", md);
1471             }
1472             break;
1473         case eprRMS:
1474             if (log)
1475             {
1476                 pprint(log, "R M S - F L U C T U A T I O N S", md);
1477             }
1478             break;
1479         default:
1480             gmx_fatal(FARGS, "Invalid print mode (%d)", mode);
1481     }
1482
1483     if (log)
1484     {
1485         for (i = 0; i < opts->ngtc; i++)
1486         {
1487             if (opts->annealing[i] != eannNO)
1488             {
1489                 fprintf(log, "Current ref_t for group %s: %8.1f\n",
1490                         *(groups->grpname[groups->grps[egcTC].nm_ind[i]]),
1491                         opts->ref_t[i]);
1492             }
1493         }
1494         if (mode == eprNORMAL && fcd->orires.nr > 0)
1495         {
1496             print_orires_log(log, &(fcd->orires));
1497         }
1498         fprintf(log, "   Energies (%s)\n", unit_energy);
1499         pr_ebin(log, md->ebin, md->ie, md->f_nre+md->nCrmsd, 5, mode, TRUE);
1500         fprintf(log, "\n");
1501
1502         if (!bCompact)
1503         {
1504             if (md->bDynBox)
1505             {
1506                 pr_ebin(log, md->ebin, md->ib, md->bTricl ? NTRICLBOXS : NBOXS, 5,
1507                         mode, TRUE);
1508                 fprintf(log, "\n");
1509             }
1510             if (md->bConstrVir)
1511             {
1512                 fprintf(log, "   Constraint Virial (%s)\n", unit_energy);
1513                 pr_ebin(log, md->ebin, md->isvir, 9, 3, mode, FALSE);
1514                 fprintf(log, "\n");
1515                 fprintf(log, "   Force Virial (%s)\n", unit_energy);
1516                 pr_ebin(log, md->ebin, md->ifvir, 9, 3, mode, FALSE);
1517                 fprintf(log, "\n");
1518             }
1519             if (md->bVir)
1520             {
1521                 fprintf(log, "   Total Virial (%s)\n", unit_energy);
1522                 pr_ebin(log, md->ebin, md->ivir, 9, 3, mode, FALSE);
1523                 fprintf(log, "\n");
1524             }
1525             if (md->bPress)
1526             {
1527                 fprintf(log, "   Pressure (%s)\n", unit_pres_bar);
1528                 pr_ebin(log, md->ebin, md->ipres, 9, 3, mode, FALSE);
1529                 fprintf(log, "\n");
1530             }
1531             if (md->bMu)
1532             {
1533                 fprintf(log, "   Total Dipole (%s)\n", unit_dipole_D);
1534                 pr_ebin(log, md->ebin, md->imu, 3, 3, mode, FALSE);
1535                 fprintf(log, "\n");
1536             }
1537
1538             if (md->nE > 1)
1539             {
1540                 if (md->print_grpnms == NULL)
1541                 {
1542                     snew(md->print_grpnms, md->nE);
1543                     n = 0;
1544                     for (i = 0; (i < md->nEg); i++)
1545                     {
1546                         ni = groups->grps[egcENER].nm_ind[i];
1547                         for (j = i; (j < md->nEg); j++)
1548                         {
1549                             nj = groups->grps[egcENER].nm_ind[j];
1550                             sprintf(buf, "%s-%s", *(groups->grpname[ni]),
1551                                     *(groups->grpname[nj]));
1552                             md->print_grpnms[n++] = gmx_strdup(buf);
1553                         }
1554                     }
1555                 }
1556                 sprintf(buf, "Epot (%s)", unit_energy);
1557                 fprintf(log, "%15s   ", buf);
1558                 for (i = 0; (i < egNR); i++)
1559                 {
1560                     if (md->bEInd[i])
1561                     {
1562                         fprintf(log, "%12s   ", egrp_nm[i]);
1563                     }
1564                 }
1565                 fprintf(log, "\n");
1566                 for (i = 0; (i < md->nE); i++)
1567                 {
1568                     fprintf(log, "%15s", md->print_grpnms[i]);
1569                     pr_ebin(log, md->ebin, md->igrp[i], md->nEc, md->nEc, mode,
1570                             FALSE);
1571                 }
1572                 fprintf(log, "\n");
1573             }
1574             if (md->nTC > 1)
1575             {
1576                 pr_ebin(log, md->ebin, md->itemp, md->nTC, 4, mode, TRUE);
1577                 fprintf(log, "\n");
1578             }
1579             if (md->nU > 1)
1580             {
1581                 fprintf(log, "%15s   %12s   %12s   %12s\n",
1582                         "Group", "Ux", "Uy", "Uz");
1583                 for (i = 0; (i < md->nU); i++)
1584                 {
1585                     ni = groups->grps[egcACC].nm_ind[i];
1586                     fprintf(log, "%15s", *groups->grpname[ni]);
1587                     pr_ebin(log, md->ebin, md->iu+3*i, 3, 3, mode, FALSE);
1588                 }
1589                 fprintf(log, "\n");
1590             }
1591         }
1592     }
1593
1594 }
1595
1596 void update_energyhistory(energyhistory_t * enerhist, t_mdebin * mdebin)
1597 {
1598     int i;
1599
1600     enerhist->nsteps     = mdebin->ebin->nsteps;
1601     enerhist->nsum       = mdebin->ebin->nsum;
1602     enerhist->nsteps_sim = mdebin->ebin->nsteps_sim;
1603     enerhist->nsum_sim   = mdebin->ebin->nsum_sim;
1604     enerhist->nener      = mdebin->ebin->nener;
1605
1606     if (mdebin->ebin->nsum > 0)
1607     {
1608         /* Check if we need to allocate first */
1609         if (enerhist->ener_ave == NULL)
1610         {
1611             snew(enerhist->ener_ave, enerhist->nener);
1612             snew(enerhist->ener_sum, enerhist->nener);
1613         }
1614
1615         for (i = 0; i < enerhist->nener; i++)
1616         {
1617             enerhist->ener_ave[i] = mdebin->ebin->e[i].eav;
1618             enerhist->ener_sum[i] = mdebin->ebin->e[i].esum;
1619         }
1620     }
1621
1622     if (mdebin->ebin->nsum_sim > 0)
1623     {
1624         /* Check if we need to allocate first */
1625         if (enerhist->ener_sum_sim == NULL)
1626         {
1627             snew(enerhist->ener_sum_sim, enerhist->nener);
1628         }
1629
1630         for (i = 0; i < enerhist->nener; i++)
1631         {
1632             enerhist->ener_sum_sim[i] = mdebin->ebin->e_sim[i].esum;
1633         }
1634     }
1635     if (mdebin->dhc)
1636     {
1637         mde_delta_h_coll_update_energyhistory(mdebin->dhc, enerhist);
1638     }
1639 }
1640
1641 void restore_energyhistory_from_state(t_mdebin        * mdebin,
1642                                       energyhistory_t * enerhist)
1643 {
1644     int i;
1645
1646     if ((enerhist->nsum > 0 || enerhist->nsum_sim > 0) &&
1647         mdebin->ebin->nener != enerhist->nener)
1648     {
1649         gmx_fatal(FARGS, "Mismatch between number of energies in run input (%d) and checkpoint file (%d).",
1650                   mdebin->ebin->nener, enerhist->nener);
1651     }
1652
1653     mdebin->ebin->nsteps     = enerhist->nsteps;
1654     mdebin->ebin->nsum       = enerhist->nsum;
1655     mdebin->ebin->nsteps_sim = enerhist->nsteps_sim;
1656     mdebin->ebin->nsum_sim   = enerhist->nsum_sim;
1657
1658     for (i = 0; i < mdebin->ebin->nener; i++)
1659     {
1660         mdebin->ebin->e[i].eav  =
1661             (enerhist->nsum > 0 ? enerhist->ener_ave[i] : 0);
1662         mdebin->ebin->e[i].esum =
1663             (enerhist->nsum > 0 ? enerhist->ener_sum[i] : 0);
1664         mdebin->ebin->e_sim[i].esum =
1665             (enerhist->nsum_sim > 0 ? enerhist->ener_sum_sim[i] : 0);
1666     }
1667     if (mdebin->dhc)
1668     {
1669         mde_delta_h_coll_restore_energyhistory(mdebin->dhc, enerhist);
1670     }
1671 }