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root/OpenMD/branches/devel_omp/src/parallel/ForceMatrixDecomposition.cpp
(Generate patch)

Comparing:
branches/development/src/parallel/ForceMatrixDecomposition.cpp (file contents), Revision 1562 by gezelter, Thu May 12 17:00:14 2011 UTC vs.
branches/devel_omp/src/parallel/ForceMatrixDecomposition.cpp (file contents), Revision 1614 by mciznick, Tue Aug 23 20:55:51 2011 UTC

# Line 42 | Line 42
42   #include "math/SquareMatrix3.hpp"
43   #include "nonbonded/NonBondedInteraction.hpp"
44   #include "brains/SnapshotManager.hpp"
45 <
46 < using namespace std;
47 < namespace OpenMD {
48 <
49 <  /**
50 <   * distributeInitialData is essentially a copy of the older fortran
51 <   * SimulationSetup
52 <   */
53 <  
54 <  void ForceMatrixDecomposition::distributeInitialData() {
55 <    snap_ = sman_->getCurrentSnapshot();
56 <    storageLayout_ = sman_->getStorageLayout();
57 < #ifdef IS_MPI    
58 <    int nLocal = snap_->getNumberOfAtoms();
59 <    int nGroups = snap_->getNumberOfCutoffGroups();
60 <    
61 <    AtomCommIntRow = new Communicator<Row,int>(nLocal);
62 <    AtomCommRealRow = new Communicator<Row,RealType>(nLocal);
63 <    AtomCommVectorRow = new Communicator<Row,Vector3d>(nLocal);
64 <    AtomCommMatrixRow = new Communicator<Row,Mat3x3d>(nLocal);
65 <
66 <    AtomCommIntColumn = new Communicator<Column,int>(nLocal);
67 <    AtomCommRealColumn = new Communicator<Column,RealType>(nLocal);
68 <    AtomCommVectorColumn = new Communicator<Column,Vector3d>(nLocal);
69 <    AtomCommMatrixColumn = new Communicator<Column,Mat3x3d>(nLocal);
70 <
71 <    cgCommIntRow = new Communicator<Row,int>(nGroups);
72 <    cgCommVectorRow = new Communicator<Row,Vector3d>(nGroups);
73 <    cgCommIntColumn = new Communicator<Column,int>(nGroups);
74 <    cgCommVectorColumn = new Communicator<Column,Vector3d>(nGroups);
75 <
76 <    int nAtomsInRow = AtomCommIntRow->getSize();
77 <    int nAtomsInCol = AtomCommIntColumn->getSize();
78 <    int nGroupsInRow = cgCommIntRow->getSize();
79 <    int nGroupsInCol = cgCommIntColumn->getSize();
80 <
81 <    // Modify the data storage objects with the correct layouts and sizes:
82 <    atomRowData.resize(nAtomsInRow);
83 <    atomRowData.setStorageLayout(storageLayout_);
84 <    atomColData.resize(nAtomsInCol);
85 <    atomColData.setStorageLayout(storageLayout_);
86 <    cgRowData.resize(nGroupsInRow);
87 <    cgRowData.setStorageLayout(DataStorage::dslPosition);
88 <    cgColData.resize(nGroupsInCol);
89 <    cgColData.setStorageLayout(DataStorage::dslPosition);
90 <    
91 <    vector<vector<RealType> > pot_row(N_INTERACTION_FAMILIES,
92 <                                      vector<RealType> (nAtomsInRow, 0.0));
93 <    vector<vector<RealType> > pot_col(N_INTERACTION_FAMILIES,
94 <                                      vector<RealType> (nAtomsInCol, 0.0));
95 <
96 <
97 <    vector<RealType> pot_local(N_INTERACTION_FAMILIES, 0.0);
98 <    
99 <    // gather the information for atomtype IDs (atids):
100 <    vector<int> identsLocal = info_->getIdentArray();
101 <    identsRow.reserve(nAtomsInRow);
102 <    identsCol.reserve(nAtomsInCol);
103 <    
104 <    AtomCommIntRow->gather(identsLocal, identsRow);
105 <    AtomCommIntColumn->gather(identsLocal, identsCol);
106 <    
107 <    AtomLocalToGlobal = info_->getGlobalAtomIndices();
108 <    AtomCommIntRow->gather(AtomLocalToGlobal, AtomRowToGlobal);
109 <    AtomCommIntColumn->gather(AtomLocalToGlobal, AtomColToGlobal);
110 <    
111 <    cgLocalToGlobal = info_->getGlobalGroupIndices();
112 <    cgCommIntRow->gather(cgLocalToGlobal, cgRowToGlobal);
113 <    cgCommIntColumn->gather(cgLocalToGlobal, cgColToGlobal);
114 <
115 <    // still need:
116 <    // topoDist
117 <    // exclude
118 < #endif
119 <  }
120 <    
121 <
122 <
123 <  void ForceMatrixDecomposition::distributeData()  {
124 <    snap_ = sman_->getCurrentSnapshot();
125 <    storageLayout_ = sman_->getStorageLayout();
126 < #ifdef IS_MPI
127 <    
128 <    // gather up the atomic positions
129 <    AtomCommVectorRow->gather(snap_->atomData.position,
130 <                              atomRowData.position);
131 <    AtomCommVectorColumn->gather(snap_->atomData.position,
132 <                                 atomColData.position);
133 <    
134 <    // gather up the cutoff group positions
135 <    cgCommVectorRow->gather(snap_->cgData.position,
136 <                            cgRowData.position);
137 <    cgCommVectorColumn->gather(snap_->cgData.position,
138 <                               cgColData.position);
139 <    
140 <    // if needed, gather the atomic rotation matrices
141 <    if (storageLayout_ & DataStorage::dslAmat) {
142 <      AtomCommMatrixRow->gather(snap_->atomData.aMat,
143 <                                atomRowData.aMat);
144 <      AtomCommMatrixColumn->gather(snap_->atomData.aMat,
145 <                                   atomColData.aMat);
146 <    }
147 <    
148 <    // if needed, gather the atomic eletrostatic frames
149 <    if (storageLayout_ & DataStorage::dslElectroFrame) {
150 <      AtomCommMatrixRow->gather(snap_->atomData.electroFrame,
151 <                                atomRowData.electroFrame);
152 <      AtomCommMatrixColumn->gather(snap_->atomData.electroFrame,
153 <                                   atomColData.electroFrame);
154 <    }
155 < #endif      
156 <  }
157 <  
158 <  void ForceMatrixDecomposition::collectIntermediateData() {
159 <    snap_ = sman_->getCurrentSnapshot();
160 <    storageLayout_ = sman_->getStorageLayout();
161 < #ifdef IS_MPI
162 <    
163 <    if (storageLayout_ & DataStorage::dslDensity) {
164 <      
165 <      AtomCommRealRow->scatter(atomRowData.density,
166 <                               snap_->atomData.density);
167 <      
168 <      int n = snap_->atomData.density.size();
169 <      std::vector<RealType> rho_tmp(n, 0.0);
170 <      AtomCommRealColumn->scatter(atomColData.density, rho_tmp);
171 <      for (int i = 0; i < n; i++)
172 <        snap_->atomData.density[i] += rho_tmp[i];
173 <    }
174 < #endif
175 <  }
176 <  
177 <  void ForceMatrixDecomposition::distributeIntermediateData() {
178 <    snap_ = sman_->getCurrentSnapshot();
179 <    storageLayout_ = sman_->getStorageLayout();
180 < #ifdef IS_MPI
181 <    if (storageLayout_ & DataStorage::dslFunctional) {
182 <      AtomCommRealRow->gather(snap_->atomData.functional,
183 <                              atomRowData.functional);
184 <      AtomCommRealColumn->gather(snap_->atomData.functional,
185 <                                 atomColData.functional);
186 <    }
187 <    
188 <    if (storageLayout_ & DataStorage::dslFunctionalDerivative) {
189 <      AtomCommRealRow->gather(snap_->atomData.functionalDerivative,
190 <                              atomRowData.functionalDerivative);
191 <      AtomCommRealColumn->gather(snap_->atomData.functionalDerivative,
192 <                                 atomColData.functionalDerivative);
193 <    }
194 < #endif
195 <  }
196 <  
197 <  
198 <  void ForceMatrixDecomposition::collectData() {
199 <    snap_ = sman_->getCurrentSnapshot();
200 <    storageLayout_ = sman_->getStorageLayout();
201 < #ifdef IS_MPI    
202 <    int n = snap_->atomData.force.size();
203 <    vector<Vector3d> frc_tmp(n, V3Zero);
204 <    
205 <    AtomCommVectorRow->scatter(atomRowData.force, frc_tmp);
206 <    for (int i = 0; i < n; i++) {
207 <      snap_->atomData.force[i] += frc_tmp[i];
208 <      frc_tmp[i] = 0.0;
209 <    }
210 <    
211 <    AtomCommVectorColumn->scatter(atomColData.force, frc_tmp);
212 <    for (int i = 0; i < n; i++)
213 <      snap_->atomData.force[i] += frc_tmp[i];
214 <    
215 <    
216 <    if (storageLayout_ & DataStorage::dslTorque) {
217 <
218 <      int nt = snap_->atomData.force.size();
219 <      vector<Vector3d> trq_tmp(nt, V3Zero);
220 <
221 <      AtomCommVectorRow->scatter(atomRowData.torque, trq_tmp);
222 <      for (int i = 0; i < n; i++) {
223 <        snap_->atomData.torque[i] += trq_tmp[i];
224 <        trq_tmp[i] = 0.0;
225 <      }
226 <      
227 <      AtomCommVectorColumn->scatter(atomColData.torque, trq_tmp);
228 <      for (int i = 0; i < n; i++)
229 <        snap_->atomData.torque[i] += trq_tmp[i];
230 <    }
231 <    
232 <    int nLocal = snap_->getNumberOfAtoms();
233 <
234 <    vector<vector<RealType> > pot_temp(N_INTERACTION_FAMILIES,
235 <                                       vector<RealType> (nLocal, 0.0));
236 <    
237 <    for (int i = 0; i < N_INTERACTION_FAMILIES; i++) {
238 <      AtomCommRealRow->scatter(pot_row[i], pot_temp[i]);
239 <      for (int ii = 0;  ii < pot_temp[i].size(); ii++ ) {
240 <        pot_local[i] += pot_temp[i][ii];
241 <      }
242 <    }
243 < #endif
244 <  }
245 <
246 <  
247 <  Vector3d ForceMatrixDecomposition::getIntergroupVector(int cg1, int cg2){
248 <    Vector3d d;
249 <    
250 < #ifdef IS_MPI
251 <    d = cgColData.position[cg2] - cgRowData.position[cg1];
252 < #else
253 <    d = snap_->cgData.position[cg2] - snap_->cgData.position[cg1];
254 < #endif
255 <    
256 <    snap_->wrapVector(d);
257 <    return d;    
258 <  }
259 <
260 <
261 <  Vector3d ForceMatrixDecomposition::getAtomToGroupVectorRow(int atom1, int cg1){
262 <
263 <    Vector3d d;
264 <    
265 < #ifdef IS_MPI
266 <    d = cgRowData.position[cg1] - atomRowData.position[atom1];
267 < #else
268 <    d = snap_->cgData.position[cg1] - snap_->atomData.position[atom1];
269 < #endif
270 <
271 <    snap_->wrapVector(d);
272 <    return d;    
273 <  }
274 <  
275 <  Vector3d ForceMatrixDecomposition::getAtomToGroupVectorColumn(int atom2, int cg2){
276 <    Vector3d d;
277 <    
278 < #ifdef IS_MPI
279 <    d = cgColData.position[cg2] - atomColData.position[atom2];
280 < #else
281 <    d = snap_->cgData.position[cg2] - snap_->atomData.position[atom2];
282 < #endif
283 <    
284 <    snap_->wrapVector(d);
285 <    return d;    
286 <  }
287 <    
288 <  Vector3d ForceMatrixDecomposition::getInteratomicVector(int atom1, int atom2){
289 <    Vector3d d;
290 <    
291 < #ifdef IS_MPI
292 <    d = atomColData.position[atom2] - atomRowData.position[atom1];
293 < #else
294 <    d = snap_->atomData.position[atom2] - snap_->atomData.position[atom1];
295 < #endif
296 <
297 <    snap_->wrapVector(d);
298 <    return d;    
299 <  }
300 <
301 <  void ForceMatrixDecomposition::addForceToAtomRow(int atom1, Vector3d fg){
302 < #ifdef IS_MPI
303 <    atomRowData.force[atom1] += fg;
304 < #else
305 <    snap_->atomData.force[atom1] += fg;
306 < #endif
307 <  }
308 <
309 <  void ForceMatrixDecomposition::addForceToAtomColumn(int atom2, Vector3d fg){
310 < #ifdef IS_MPI
311 <    atomColData.force[atom2] += fg;
312 < #else
313 <    snap_->atomData.force[atom2] += fg;
314 < #endif
315 <
316 <  }
317 <
318 <    // filling interaction blocks with pointers
319 <  InteractionData ForceMatrixDecomposition::fillInteractionData(int atom1, int atom2) {    
320 <
321 <    InteractionData idat;
322 < #ifdef IS_MPI
323 <    if (storageLayout_ & DataStorage::dslAmat) {
324 <      idat.A1 = &(atomRowData.aMat[atom1]);
325 <      idat.A2 = &(atomColData.aMat[atom2]);
326 <    }
327 <
328 <    if (storageLayout_ & DataStorage::dslElectroFrame) {
329 <      idat.eFrame1 = &(atomRowData.electroFrame[atom1]);
330 <      idat.eFrame2 = &(atomColData.electroFrame[atom2]);
331 <    }
332 <
333 <    if (storageLayout_ & DataStorage::dslTorque) {
334 <      idat.t1 = &(atomRowData.torque[atom1]);
335 <      idat.t2 = &(atomColData.torque[atom2]);
336 <    }
337 <
338 <    if (storageLayout_ & DataStorage::dslDensity) {
339 <      idat.rho1 = &(atomRowData.density[atom1]);
340 <      idat.rho2 = &(atomColData.density[atom2]);
341 <    }
342 <
343 <    if (storageLayout_ & DataStorage::dslFunctionalDerivative) {
344 <      idat.dfrho1 = &(atomRowData.functionalDerivative[atom1]);
345 <      idat.dfrho2 = &(atomColData.functionalDerivative[atom2]);
346 <    }
347 < #else
348 <    if (storageLayout_ & DataStorage::dslAmat) {
349 <      idat.A1 = &(snap_->atomData.aMat[atom1]);
350 <      idat.A2 = &(snap_->atomData.aMat[atom2]);
351 <    }
352 <
353 <    if (storageLayout_ & DataStorage::dslElectroFrame) {
354 <      idat.eFrame1 = &(snap_->atomData.electroFrame[atom1]);
355 <      idat.eFrame2 = &(snap_->atomData.electroFrame[atom2]);
356 <    }
357 <
358 <    if (storageLayout_ & DataStorage::dslTorque) {
359 <      idat.t1 = &(snap_->atomData.torque[atom1]);
360 <      idat.t2 = &(snap_->atomData.torque[atom2]);
361 <    }
362 <
363 <    if (storageLayout_ & DataStorage::dslDensity) {
364 <      idat.rho1 = &(snap_->atomData.density[atom1]);
365 <      idat.rho2 = &(snap_->atomData.density[atom2]);
366 <    }
367 <
368 <    if (storageLayout_ & DataStorage::dslFunctionalDerivative) {
369 <      idat.dfrho1 = &(snap_->atomData.functionalDerivative[atom1]);
370 <      idat.dfrho2 = &(snap_->atomData.functionalDerivative[atom2]);
371 <    }
372 < #endif
373 <    
374 <  }
375 <  InteractionData ForceMatrixDecomposition::fillSkipData(int atom1, int atom2){
376 <    InteractionData idat;
377 <    skippedCharge1
378 <      skippedCharge2
379 <      rij
380 <      d
381 <    electroMult
382 <    sw
383 <    f
384 < #ifdef IS_MPI
385 <
386 <    if (storageLayout_ & DataStorage::dslElectroFrame) {
387 <      idat.eFrame1 = &(atomRowData.electroFrame[atom1]);
388 <      idat.eFrame2 = &(atomColData.electroFrame[atom2]);
389 <    }
390 <    if (storageLayout_ & DataStorage::dslTorque) {
391 <      idat.t1 = &(atomRowData.torque[atom1]);
392 <      idat.t2 = &(atomColData.torque[atom2]);
393 <    }
394 <
395 <    
396 <  }
397 <  SelfData ForceMatrixDecomposition::fillSelfData(int atom1) {
398 <  }
399 <
400 <
401 <  /*
402 <   * buildNeighborList
403 <   *
404 <   * first element of pair is row-indexed CutoffGroup
405 <   * second element of pair is column-indexed CutoffGroup
406 <   */
407 <  vector<pair<int, int> >  buildNeighborList() {
408 <    Vector3d dr, invWid, rs, shift;
409 <    Vector3i cc, m1v, m2s;
410 <    RealType rrNebr;
411 <    int c, j1, j2, m1, m1x, m1y, m1z, m2, n, offset;
412 <
413 <
414 <    vector<pair<int, int> > neighborList;  
415 <    Vector3i nCells;
416 <    Vector3d invWid, r;
417 <
418 <    rList_ = (rCut_ + skinThickness_);
419 <    rl2 = rList_ * rList_;
420 <
421 <    snap_ = sman_->getCurrentSnapshot();
422 <    Mat3x3d Hmat = snap_->getHmat();
423 <    Vector3d Hx = Hmat.getColumn(0);
424 <    Vector3d Hy = Hmat.getColumn(1);
425 <    Vector3d Hz = Hmat.getColumn(2);
426 <
427 <    nCells.x() = (int) ( Hx.length() )/ rList_;
428 <    nCells.y() = (int) ( Hy.length() )/ rList_;
429 <    nCells.z() = (int) ( Hz.length() )/ rList_;
430 <
431 <    for (i = 0; i < nGroupsInRow; i++) {
432 <      rs = cgRowData.position[i];
433 <      snap_->scaleVector(rs);    
434 <    }
435 <    
436 <
437 <    VDiv (invWid, cells, region);
438 <    for (n = nMol; n < nMol + cells.componentProduct(); n ++) cellList[n] = -1;
439 <    for (n = 0; n < nMol; n ++) {
440 <      VSAdd (rs, mol[n].r, 0.5, region);
441 <      VMul (cc, rs, invWid);
442 <      c = VLinear (cc, cells) + nMol;
443 <      cellList[n] = cellList[c];
444 <      cellList[c] = n;
445 <    }
446 <    nebrTabLen = 0;
447 <    for (m1z = 0; m1z < cells.z(); m1z++) {
448 <      for (m1y = 0; m1y < cells.y(); m1y++) {
449 <        for (m1x = 0; m1x < cells.x(); m1x++) {
450 <          Vector3i m1v(m1x, m1y, m1z);
451 <          m1 = VLinear(m1v, cells) + nMol;
452 <          for (offset = 0; offset < nOffset_; offset++) {
453 <            m2v = m1v + cellOffsets_[offset];
454 <            shift = V3Zero();
455 <
456 <            if (m2v.x() >= cells.x) {
457 <              m2v.x() = 0;          
458 <              shift.x() = region.x();  
459 <            } else if (m2v.x() < 0) {
460 <              m2v.x() = cells.x() - 1;
461 <              shift.x() = - region.x();
462 <            }
463 <
464 <            if (m2v.y() >= cells.y()) {
465 <              m2v.y() = 0;          
466 <              shift.y() = region.y();  
467 <            } else if (m2v.y() < 0) {
468 <              m2v.y() = cells.y() - 1;
469 <              shift.y() = - region.y();
470 <            }
471 <
472 <            m2 = VLinear (m2v, cells) + nMol;
473 <            for (j1 = cellList[m1]; j1 >= 0; j1 = cellList[j1]) {
474 <              for (j2 = cellList[m2]; j2 >= 0; j2 = cellList[j2]) {
475 <                if (m1 != m2 || j2 < j1) {
476 <                  dr = mol[j1].r - mol[j2].r;
477 <                  VSub (dr, mol[j1].r, mol[j2].r);
478 <                  VVSub (dr, shift);
479 <                  if (VLenSq (dr) < rrNebr) {
480 <                    neighborList.push_back(make_pair(j1, j2));
481 <                  }
482 <                }
483 <              }
484 <            }
485 <          }
486 <        }
487 <      }
488 <    }
489 <  }
490 <
491 <  
45 > #include "brains/PairList.hpp"
46 > #include "primitives/Molecule.hpp"
47 >
48 > using namespace std;
49 > namespace OpenMD {
50 >
51 > ForceMatrixDecomposition::ForceMatrixDecomposition(SimInfo* info, InteractionManager* iMan) :
52 >        ForceDecomposition(info, iMan) {
53 >        // In a parallel computation, row and colum scans must visit all
54 >        // surrounding cells (not just the 14 upper triangular blocks that
55 >        // are used when the processor can see all pairs)
56 > #ifdef IS_MPI
57 >        cellOffsets_.push_back( Vector3i(-1, 0, 0) );
58 >        cellOffsets_.push_back( Vector3i(-1,-1, 0) );
59 >        cellOffsets_.push_back( Vector3i( 0,-1, 0) );
60 >        cellOffsets_.push_back( Vector3i( 1,-1, 0) );
61 >        cellOffsets_.push_back( Vector3i( 0, 0,-1) );
62 >        cellOffsets_.push_back( Vector3i(-1, 0, 1) );
63 >        cellOffsets_.push_back( Vector3i(-1,-1,-1) );
64 >        cellOffsets_.push_back( Vector3i( 0,-1,-1) );
65 >        cellOffsets_.push_back( Vector3i( 1,-1,-1) );
66 >        cellOffsets_.push_back( Vector3i( 1, 0,-1) );
67 >        cellOffsets_.push_back( Vector3i( 1, 1,-1) );
68 >        cellOffsets_.push_back( Vector3i( 0, 1,-1) );
69 >        cellOffsets_.push_back( Vector3i(-1, 1,-1) );
70 > #endif    
71 > }
72 >
73 > /**
74 > * distributeInitialData is essentially a copy of the older fortran
75 > * SimulationSetup
76 > */
77 > void ForceMatrixDecomposition::distributeInitialData() {
78 >        snap_ = sman_->getCurrentSnapshot();
79 >        storageLayout_ = sman_->getStorageLayout();
80 >        ff_ = info_->getForceField();
81 >        nLocal_ = snap_->getNumberOfAtoms();
82 >
83 >        nGroups_ = info_->getNLocalCutoffGroups();
84 >        // gather the information for atomtype IDs (atids):
85 >        idents = info_->getIdentArray();
86 >        AtomLocalToGlobal = info_->getGlobalAtomIndices();
87 >        cgLocalToGlobal = info_->getGlobalGroupIndices();
88 >        vector<int> globalGroupMembership = info_->getGlobalGroupMembership();
89 >
90 >        massFactors = info_->getMassFactors();
91 >
92 >        PairList* excludes = info_->getExcludedInteractions();
93 >        PairList* oneTwo = info_->getOneTwoInteractions();
94 >        PairList* oneThree = info_->getOneThreeInteractions();
95 >        PairList* oneFour = info_->getOneFourInteractions();
96 >
97 > #ifdef IS_MPI
98 >
99 >        MPI::Intracomm row = rowComm.getComm();
100 >        MPI::Intracomm col = colComm.getComm();
101 >
102 >        AtomPlanIntRow = new Plan<int>(row, nLocal_);
103 >        AtomPlanRealRow = new Plan<RealType>(row, nLocal_);
104 >        AtomPlanVectorRow = new Plan<Vector3d>(row, nLocal_);
105 >        AtomPlanMatrixRow = new Plan<Mat3x3d>(row, nLocal_);
106 >        AtomPlanPotRow = new Plan<potVec>(row, nLocal_);
107 >
108 >        AtomPlanIntColumn = new Plan<int>(col, nLocal_);
109 >        AtomPlanRealColumn = new Plan<RealType>(col, nLocal_);
110 >        AtomPlanVectorColumn = new Plan<Vector3d>(col, nLocal_);
111 >        AtomPlanMatrixColumn = new Plan<Mat3x3d>(col, nLocal_);
112 >        AtomPlanPotColumn = new Plan<potVec>(col, nLocal_);
113 >
114 >        cgPlanIntRow = new Plan<int>(row, nGroups_);
115 >        cgPlanVectorRow = new Plan<Vector3d>(row, nGroups_);
116 >        cgPlanIntColumn = new Plan<int>(col, nGroups_);
117 >        cgPlanVectorColumn = new Plan<Vector3d>(col, nGroups_);
118 >
119 >        nAtomsInRow_ = AtomPlanIntRow->getSize();
120 >        nAtomsInCol_ = AtomPlanIntColumn->getSize();
121 >        nGroupsInRow_ = cgPlanIntRow->getSize();
122 >        nGroupsInCol_ = cgPlanIntColumn->getSize();
123 >
124 >        // Modify the data storage objects with the correct layouts and sizes:
125 >        atomRowData.resize(nAtomsInRow_);
126 >        atomRowData.setStorageLayout(storageLayout_);
127 >        atomColData.resize(nAtomsInCol_);
128 >        atomColData.setStorageLayout(storageLayout_);
129 >        cgRowData.resize(nGroupsInRow_);
130 >        cgRowData.setStorageLayout(DataStorage::dslPosition);
131 >        cgColData.resize(nGroupsInCol_);
132 >        cgColData.setStorageLayout(DataStorage::dslPosition);
133 >
134 >        identsRow.resize(nAtomsInRow_);
135 >        identsCol.resize(nAtomsInCol_);
136 >
137 >        AtomPlanIntRow->gather(idents, identsRow);
138 >        AtomPlanIntColumn->gather(idents, identsCol);
139 >
140 >        // allocate memory for the parallel objects
141 >        atypesRow.resize(nAtomsInRow_);
142 >        atypesCol.resize(nAtomsInCol_);
143 >
144 >        for (int i = 0; i < nAtomsInRow_; i++)
145 >        atypesRow[i] = ff_->getAtomType(identsRow[i]);
146 >        for (int i = 0; i < nAtomsInCol_; i++)
147 >        atypesCol[i] = ff_->getAtomType(identsCol[i]);
148 >
149 >        pot_row.resize(nAtomsInRow_);
150 >        pot_col.resize(nAtomsInCol_);
151 >
152 >        AtomRowToGlobal.resize(nAtomsInRow_);
153 >        AtomColToGlobal.resize(nAtomsInCol_);
154 >        AtomPlanIntRow->gather(AtomLocalToGlobal, AtomRowToGlobal);
155 >        AtomPlanIntColumn->gather(AtomLocalToGlobal, AtomColToGlobal);
156 >
157 >        cerr << "Atoms in Local:\n";
158 >        for (int i = 0; i < AtomLocalToGlobal.size(); i++)
159 >        {
160 >                cerr << "i =\t" << i << "\t localAt =\t" << AtomLocalToGlobal[i] << "\n";
161 >        }
162 >        cerr << "Atoms in Row:\n";
163 >        for (int i = 0; i < AtomRowToGlobal.size(); i++)
164 >        {
165 >                cerr << "i =\t" << i << "\t rowAt =\t" << AtomRowToGlobal[i] << "\n";
166 >        }
167 >        cerr << "Atoms in Col:\n";
168 >        for (int i = 0; i < AtomColToGlobal.size(); i++)
169 >        {
170 >                cerr << "i =\t" << i << "\t colAt =\t" << AtomColToGlobal[i] << "\n";
171 >        }
172 >
173 >        cgRowToGlobal.resize(nGroupsInRow_);
174 >        cgColToGlobal.resize(nGroupsInCol_);
175 >        cgPlanIntRow->gather(cgLocalToGlobal, cgRowToGlobal);
176 >        cgPlanIntColumn->gather(cgLocalToGlobal, cgColToGlobal);
177 >
178 >        cerr << "Gruops in Local:\n";
179 >        for (int i = 0; i < cgLocalToGlobal.size(); i++)
180 >        {
181 >                cerr << "i =\t" << i << "\t localCG =\t" << cgLocalToGlobal[i] << "\n";
182 >        }
183 >        cerr << "Groups in Row:\n";
184 >        for (int i = 0; i < cgRowToGlobal.size(); i++)
185 >        {
186 >                cerr << "i =\t" << i << "\t rowCG =\t" << cgRowToGlobal[i] << "\n";
187 >        }
188 >        cerr << "Groups in Col:\n";
189 >        for (int i = 0; i < cgColToGlobal.size(); i++)
190 >        {
191 >                cerr << "i =\t" << i << "\t colCG =\t" << cgColToGlobal[i] << "\n";
192 >        }
193 >
194 >        massFactorsRow.resize(nAtomsInRow_);
195 >        massFactorsCol.resize(nAtomsInCol_);
196 >        AtomPlanRealRow->gather(massFactors, massFactorsRow);
197 >        AtomPlanRealColumn->gather(massFactors, massFactorsCol);
198 >
199 >        groupListRow_.clear();
200 >        groupListRow_.resize(nGroupsInRow_);
201 >        for (int i = 0; i < nGroupsInRow_; i++)
202 >        {
203 >                int gid = cgRowToGlobal[i];
204 >                for (int j = 0; j < nAtomsInRow_; j++)
205 >                {
206 >                        int aid = AtomRowToGlobal[j];
207 >                        if (globalGroupMembership[aid] == gid)
208 >                        groupListRow_[i].push_back(j);
209 >                }
210 >        }
211 >
212 >        groupListCol_.clear();
213 >        groupListCol_.resize(nGroupsInCol_);
214 >        for (int i = 0; i < nGroupsInCol_; i++)
215 >        {
216 >                int gid = cgColToGlobal[i];
217 >                for (int j = 0; j < nAtomsInCol_; j++)
218 >                {
219 >                        int aid = AtomColToGlobal[j];
220 >                        if (globalGroupMembership[aid] == gid)
221 >                        groupListCol_[i].push_back(j);
222 >                }
223 >        }
224 >
225 >        excludesForAtom.clear();
226 >        excludesForAtom.resize(nAtomsInRow_);
227 >        toposForAtom.clear();
228 >        toposForAtom.resize(nAtomsInRow_);
229 >        topoDist.clear();
230 >        topoDist.resize(nAtomsInRow_);
231 >        for (int i = 0; i < nAtomsInRow_; i++)
232 >        {
233 >                int iglob = AtomRowToGlobal[i];
234 >
235 >                for (int j = 0; j < nAtomsInCol_; j++)
236 >                {
237 >                        int jglob = AtomColToGlobal[j];
238 >
239 >                        if (excludes->hasPair(iglob, jglob))
240 >                        excludesForAtom[i].push_back(j);
241 >
242 >                        if (oneTwo->hasPair(iglob, jglob))
243 >                        {
244 >                                toposForAtom[i].push_back(j);
245 >                                topoDist[i].push_back(1);
246 >                        } else
247 >                        {
248 >                                if (oneThree->hasPair(iglob, jglob))
249 >                                {
250 >                                        toposForAtom[i].push_back(j);
251 >                                        topoDist[i].push_back(2);
252 >                                } else
253 >                                {
254 >                                        if (oneFour->hasPair(iglob, jglob))
255 >                                        {
256 >                                                toposForAtom[i].push_back(j);
257 >                                                topoDist[i].push_back(3);
258 >                                        }
259 >                                }
260 >                        }
261 >                }
262 >        }
263 >
264 > #endif
265 >
266 >        // allocate memory for the parallel objects
267 >        atypesLocal.resize(nLocal_);
268 >
269 >        for (int i = 0; i < nLocal_; i++)
270 >                atypesLocal[i] = ff_->getAtomType(idents[i]);
271 >
272 >        groupList_.clear();
273 >        groupList_.resize(nGroups_);
274 >        for (int i = 0; i < nGroups_; i++)
275 >        {
276 >                int gid = cgLocalToGlobal[i];
277 >                for (int j = 0; j < nLocal_; j++)
278 >                {
279 >                        int aid = AtomLocalToGlobal[j];
280 >                        if (globalGroupMembership[aid] == gid)
281 >                        {
282 >                                groupList_[i].push_back(j);
283 >                        }
284 >                }
285 >        }
286 >
287 >        excludesForAtom.clear();
288 >        excludesForAtom.resize(nLocal_);
289 >        toposForAtom.clear();
290 >        toposForAtom.resize(nLocal_);
291 >        topoDist.clear();
292 >        topoDist.resize(nLocal_);
293 >
294 >        for (int i = 0; i < nLocal_; i++)
295 >        {
296 >                int iglob = AtomLocalToGlobal[i];
297 >
298 >                for (int j = 0; j < nLocal_; j++)
299 >                {
300 >                        int jglob = AtomLocalToGlobal[j];
301 >
302 >                        if (excludes->hasPair(iglob, jglob))
303 >                                excludesForAtom[i].push_back(j);
304 >
305 >                        if (oneTwo->hasPair(iglob, jglob))
306 >                        {
307 >                                toposForAtom[i].push_back(j);
308 >                                topoDist[i].push_back(1);
309 >                        } else
310 >                        {
311 >                                if (oneThree->hasPair(iglob, jglob))
312 >                                {
313 >                                        toposForAtom[i].push_back(j);
314 >                                        topoDist[i].push_back(2);
315 >                                } else
316 >                                {
317 >                                        if (oneFour->hasPair(iglob, jglob))
318 >                                        {
319 >                                                toposForAtom[i].push_back(j);
320 >                                                topoDist[i].push_back(3);
321 >                                        }
322 >                                }
323 >                        }
324 >                }
325 >        }
326 >
327 >        Globals* simParams_ = info_->getSimParams();
328 >        if (simParams_->haveNeighborListReorderFreq())
329 >        {
330 >                neighborListReorderFreq = simParams_->getNeighborListReorderFreq();
331 >        } else
332 >        {
333 >                neighborListReorderFreq = 0;
334 >        }
335 >        reorderFreqCounter = 1;
336 >
337 >        createGtypeCutoffMap();
338 >
339 > }
340 >
341 > void ForceMatrixDecomposition::createGtypeCutoffMap() {
342 >
343 >        RealType tol = 1e-6;
344 >        largestRcut_ = 0.0;
345 >        RealType rc;
346 >        int atid;
347 >        set<AtomType*> atypes = info_->getSimulatedAtomTypes();
348 >
349 >        map<int, RealType> atypeCutoff;
350 >
351 >        for (set<AtomType*>::iterator at = atypes.begin(); at != atypes.end(); ++at)
352 >        {
353 >                atid = (*at)->getIdent();
354 >                if (userChoseCutoff_)
355 >                        atypeCutoff[atid] = userCutoff_;
356 >                else
357 >                        atypeCutoff[atid] = interactionMan_->getSuggestedCutoffRadius(*at);
358 >        }
359 >
360 >        vector<RealType> gTypeCutoffs;
361 >        // first we do a single loop over the cutoff groups to find the
362 >        // largest cutoff for any atypes present in this group.
363 > #ifdef IS_MPI
364 >        vector<RealType> groupCutoffRow(nGroupsInRow_, 0.0);
365 >        groupRowToGtype.resize(nGroupsInRow_);
366 >        for (int cg1 = 0; cg1 < nGroupsInRow_; cg1++)
367 >        {
368 >                vector<int> atomListRow = getAtomsInGroupRow(cg1);
369 >                for (vector<int>::iterator ia = atomListRow.begin();
370 >                                ia != atomListRow.end(); ++ia)
371 >                {
372 >                        int atom1 = (*ia);
373 >                        atid = identsRow[atom1];
374 >                        if (atypeCutoff[atid] > groupCutoffRow[cg1])
375 >                        {
376 >                                groupCutoffRow[cg1] = atypeCutoff[atid];
377 >                        }
378 >                }
379 >
380 >                bool gTypeFound = false;
381 >                for (int gt = 0; gt < gTypeCutoffs.size(); gt++)
382 >                {
383 >                        if (abs(groupCutoffRow[cg1] - gTypeCutoffs[gt]) < tol)
384 >                        {
385 >                                groupRowToGtype[cg1] = gt;
386 >                                gTypeFound = true;
387 >                        }
388 >                }
389 >                if (!gTypeFound)
390 >                {
391 >                        gTypeCutoffs.push_back( groupCutoffRow[cg1] );
392 >                        groupRowToGtype[cg1] = gTypeCutoffs.size() - 1;
393 >                }
394 >
395 >        }
396 >        vector<RealType> groupCutoffCol(nGroupsInCol_, 0.0);
397 >        groupColToGtype.resize(nGroupsInCol_);
398 >        for (int cg2 = 0; cg2 < nGroupsInCol_; cg2++)
399 >        {
400 >                vector<int> atomListCol = getAtomsInGroupColumn(cg2);
401 >                for (vector<int>::iterator jb = atomListCol.begin();
402 >                                jb != atomListCol.end(); ++jb)
403 >                {
404 >                        int atom2 = (*jb);
405 >                        atid = identsCol[atom2];
406 >                        if (atypeCutoff[atid] > groupCutoffCol[cg2])
407 >                        {
408 >                                groupCutoffCol[cg2] = atypeCutoff[atid];
409 >                        }
410 >                }
411 >                bool gTypeFound = false;
412 >                for (int gt = 0; gt < gTypeCutoffs.size(); gt++)
413 >                {
414 >                        if (abs(groupCutoffCol[cg2] - gTypeCutoffs[gt]) < tol)
415 >                        {
416 >                                groupColToGtype[cg2] = gt;
417 >                                gTypeFound = true;
418 >                        }
419 >                }
420 >                if (!gTypeFound)
421 >                {
422 >                        gTypeCutoffs.push_back( groupCutoffCol[cg2] );
423 >                        groupColToGtype[cg2] = gTypeCutoffs.size() - 1;
424 >                }
425 >        }
426 > #else
427 >
428 >        vector<RealType> groupCutoff(nGroups_, 0.0);
429 >        groupToGtype.resize(nGroups_);
430 >        for (int cg1 = 0; cg1 < nGroups_; cg1++)
431 >        {
432 >                groupCutoff[cg1] = 0.0;
433 >                vector<int> atomList = getAtomsInGroupRow(cg1);
434 >                for (vector<int>::iterator ia = atomList.begin(); ia != atomList.end(); ++ia)
435 >                {
436 >                        int atom1 = (*ia);
437 >                        atid = idents[atom1];
438 >                        if (atypeCutoff[atid] > groupCutoff[cg1])
439 >                                groupCutoff[cg1] = atypeCutoff[atid];
440 >                }
441 >
442 >                bool gTypeFound = false;
443 >                for (int gt = 0; gt < gTypeCutoffs.size(); gt++)
444 >                {
445 >                        if (abs(groupCutoff[cg1] - gTypeCutoffs[gt]) < tol)
446 >                        {
447 >                                groupToGtype[cg1] = gt;
448 >                                gTypeFound = true;
449 >                        }
450 >                }
451 >                if (!gTypeFound)
452 >                {
453 >                        gTypeCutoffs.push_back(groupCutoff[cg1]);
454 >                        groupToGtype[cg1] = gTypeCutoffs.size() - 1;
455 >                }
456 >        }
457 > #endif
458 >
459 >        // Now we find the maximum group cutoff value present in the simulation
460 >
461 >        RealType groupMax = *max_element(gTypeCutoffs.begin(), gTypeCutoffs.end());
462 >
463 > #ifdef IS_MPI
464 >        MPI::COMM_WORLD.Allreduce(&groupMax, &groupMax, 1, MPI::REALTYPE,
465 >                        MPI::MAX);
466 > #endif
467 >
468 >        RealType tradRcut = groupMax;
469 >
470 >        for (int i = 0; i < gTypeCutoffs.size(); i++)
471 >        {
472 >                for (int j = 0; j < gTypeCutoffs.size(); j++)
473 >                {
474 >                        RealType thisRcut;
475 >                        switch (cutoffPolicy_) {
476 >                        case TRADITIONAL:
477 >                                thisRcut = tradRcut;
478 >                                break;
479 >                        case MIX:
480 >                                thisRcut = 0.5 * (gTypeCutoffs[i] + gTypeCutoffs[j]);
481 >                                break;
482 >                        case MAX:
483 >                                thisRcut = max(gTypeCutoffs[i], gTypeCutoffs[j]);
484 >                                break;
485 >                        default:
486 >                                sprintf(painCave.errMsg, "ForceMatrixDecomposition::createGtypeCutoffMap "
487 >                                        "hit an unknown cutoff policy!\n");
488 >                                painCave.severity = OPENMD_ERROR;
489 >                                painCave.isFatal = 1;
490 >                                simError();
491 >                                break;
492 >                        }
493 >
494 >                        pair<int, int> key = make_pair(i, j);
495 >                        gTypeCutoffMap[key].first = thisRcut;
496 >                        if (thisRcut > largestRcut_)
497 >                                largestRcut_ = thisRcut;
498 >                        gTypeCutoffMap[key].second = thisRcut * thisRcut;
499 >                        gTypeCutoffMap[key].third = pow(thisRcut + skinThickness_, 2);
500 >                        // sanity check
501 >
502 >                        if (userChoseCutoff_)
503 >                        {
504 >                                if (abs(gTypeCutoffMap[key].first - userCutoff_) > 0.0001)
505 >                                {
506 >                                        sprintf(painCave.errMsg, "ForceMatrixDecomposition::createGtypeCutoffMap "
507 >                                                "user-specified rCut (%lf) does not match computed group Cutoff\n", userCutoff_);
508 >                                        painCave.severity = OPENMD_ERROR;
509 >                                        painCave.isFatal = 1;
510 >                                        simError();
511 >                                }
512 >                        }
513 >                }
514 >        }
515 > }
516 >
517 > groupCutoffs ForceMatrixDecomposition::getGroupCutoffs(int cg1, int cg2) {
518 >        int i, j;
519 > #ifdef IS_MPI
520 >        i = groupRowToGtype[cg1];
521 >        j = groupColToGtype[cg2];
522 > #else
523 >        i = groupToGtype[cg1];
524 >        j = groupToGtype[cg2];
525 > #endif    
526 >        return gTypeCutoffMap[make_pair(i, j)];
527 > }
528 >
529 > int ForceMatrixDecomposition::getTopologicalDistance(int atom1, int atom2) {
530 >        for (int j = 0; j < toposForAtom[atom1].size(); j++)
531 >        {
532 >                if (toposForAtom[atom1][j] == atom2)
533 >                        return topoDist[atom1][j];
534 >        }
535 >        return 0;
536 > }
537 >
538 > void ForceMatrixDecomposition::zeroWorkArrays() {
539 >        pairwisePot = 0.0;
540 >        embeddingPot = 0.0;
541 >
542 > #ifdef IS_MPI
543 >        if (storageLayout_ & DataStorage::dslForce)
544 >        {
545 >                fill(atomRowData.force.begin(), atomRowData.force.end(), V3Zero);
546 >                fill(atomColData.force.begin(), atomColData.force.end(), V3Zero);
547 >        }
548 >
549 >        if (storageLayout_ & DataStorage::dslTorque)
550 >        {
551 >                fill(atomRowData.torque.begin(), atomRowData.torque.end(), V3Zero);
552 >                fill(atomColData.torque.begin(), atomColData.torque.end(), V3Zero);
553 >        }
554 >
555 >        fill(pot_row.begin(), pot_row.end(),
556 >                        Vector<RealType, N_INTERACTION_FAMILIES> (0.0));
557 >
558 >        fill(pot_col.begin(), pot_col.end(),
559 >                        Vector<RealType, N_INTERACTION_FAMILIES> (0.0));
560 >
561 >        if (storageLayout_ & DataStorage::dslParticlePot)
562 >        {
563 >                fill(atomRowData.particlePot.begin(), atomRowData.particlePot.end(),
564 >                                0.0);
565 >                fill(atomColData.particlePot.begin(), atomColData.particlePot.end(),
566 >                                0.0);
567 >        }
568 >
569 >        if (storageLayout_ & DataStorage::dslDensity)
570 >        {
571 >                fill(atomRowData.density.begin(), atomRowData.density.end(), 0.0);
572 >                fill(atomColData.density.begin(), atomColData.density.end(), 0.0);
573 >        }
574 >
575 >        if (storageLayout_ & DataStorage::dslFunctional)
576 >        {
577 >                fill(atomRowData.functional.begin(), atomRowData.functional.end(),
578 >                                0.0);
579 >                fill(atomColData.functional.begin(), atomColData.functional.end(),
580 >                                0.0);
581 >        }
582 >
583 >        if (storageLayout_ & DataStorage::dslFunctionalDerivative)
584 >        {
585 >                fill(atomRowData.functionalDerivative.begin(),
586 >                                atomRowData.functionalDerivative.end(), 0.0);
587 >                fill(atomColData.functionalDerivative.begin(),
588 >                                atomColData.functionalDerivative.end(), 0.0);
589 >        }
590 >
591 >        if (storageLayout_ & DataStorage::dslSkippedCharge)
592 >        {
593 >                fill(atomRowData.skippedCharge.begin(),
594 >                                atomRowData.skippedCharge.end(), 0.0);
595 >                fill(atomColData.skippedCharge.begin(),
596 >                                atomColData.skippedCharge.end(), 0.0);
597 >        }
598 >
599 > #endif
600 >        // even in parallel, we need to zero out the local arrays:
601 >
602 >        if (storageLayout_ & DataStorage::dslParticlePot)
603 >        {
604 >                fill(snap_->atomData.particlePot.begin(), snap_->atomData.particlePot.end(), 0.0);
605 >        }
606 >
607 >        if (storageLayout_ & DataStorage::dslDensity)
608 >        {
609 >                fill(snap_->atomData.density.begin(), snap_->atomData.density.end(), 0.0);
610 >        }
611 >        if (storageLayout_ & DataStorage::dslFunctional)
612 >        {
613 >                fill(snap_->atomData.functional.begin(), snap_->atomData.functional.end(), 0.0);
614 >        }
615 >        if (storageLayout_ & DataStorage::dslFunctionalDerivative)
616 >        {
617 >                fill(snap_->atomData.functionalDerivative.begin(), snap_->atomData.functionalDerivative.end(), 0.0);
618 >        }
619 >        if (storageLayout_ & DataStorage::dslSkippedCharge)
620 >        {
621 >                fill(snap_->atomData.skippedCharge.begin(), snap_->atomData.skippedCharge.end(), 0.0);
622 >        }
623 >
624 > }
625 >
626 > void ForceMatrixDecomposition::distributeData() {
627 >        snap_ = sman_->getCurrentSnapshot();
628 >        storageLayout_ = sman_->getStorageLayout();
629 > #ifdef IS_MPI
630 >
631 >        // gather up the atomic positions
632 >        AtomPlanVectorRow->gather(snap_->atomData.position,
633 >                        atomRowData.position);
634 >        AtomPlanVectorColumn->gather(snap_->atomData.position,
635 >                        atomColData.position);
636 >
637 >        // gather up the cutoff group positions
638 >
639 >        cerr << "before gather\n";
640 >        for (int i = 0; i < snap_->cgData.position.size(); i++)
641 >        {
642 >                cerr << "cgpos = " << snap_->cgData.position[i] << "\n";
643 >        }
644 >
645 >        cgPlanVectorRow->gather(snap_->cgData.position,
646 >                        cgRowData.position);
647 >
648 >        cerr << "after gather\n";
649 >        for (int i = 0; i < cgRowData.position.size(); i++)
650 >        {
651 >                cerr << "cgRpos = " << cgRowData.position[i] << "\n";
652 >        }
653 >
654 >        cgPlanVectorColumn->gather(snap_->cgData.position,
655 >                        cgColData.position);
656 >        for (int i = 0; i < cgColData.position.size(); i++)
657 >        {
658 >                cerr << "cgCpos = " << cgColData.position[i] << "\n";
659 >        }
660 >
661 >        // if needed, gather the atomic rotation matrices
662 >        if (storageLayout_ & DataStorage::dslAmat)
663 >        {
664 >                AtomPlanMatrixRow->gather(snap_->atomData.aMat,
665 >                                atomRowData.aMat);
666 >                AtomPlanMatrixColumn->gather(snap_->atomData.aMat,
667 >                                atomColData.aMat);
668 >        }
669 >
670 >        // if needed, gather the atomic eletrostatic frames
671 >        if (storageLayout_ & DataStorage::dslElectroFrame)
672 >        {
673 >                AtomPlanMatrixRow->gather(snap_->atomData.electroFrame,
674 >                                atomRowData.electroFrame);
675 >                AtomPlanMatrixColumn->gather(snap_->atomData.electroFrame,
676 >                                atomColData.electroFrame);
677 >        }
678 >
679 > #endif      
680 > }
681 >
682 > /* collects information obtained during the pre-pair loop onto local
683 > * data structures.
684 > */
685 > void ForceMatrixDecomposition::collectIntermediateData() {
686 >        snap_ = sman_->getCurrentSnapshot();
687 >        storageLayout_ = sman_->getStorageLayout();
688 > #ifdef IS_MPI
689 >
690 >        if (storageLayout_ & DataStorage::dslDensity)
691 >        {
692 >
693 >                AtomPlanRealRow->scatter(atomRowData.density,
694 >                                snap_->atomData.density);
695 >
696 >                int n = snap_->atomData.density.size();
697 >                vector<RealType> rho_tmp(n, 0.0);
698 >                AtomPlanRealColumn->scatter(atomColData.density, rho_tmp);
699 >                for (int i = 0; i < n; i++)
700 >                snap_->atomData.density[i] += rho_tmp[i];
701 >        }
702 > #endif
703 > }
704 >
705 > /*
706 > * redistributes information obtained during the pre-pair loop out to
707 > * row and column-indexed data structures
708 > */
709 > void ForceMatrixDecomposition::distributeIntermediateData() {
710 >        snap_ = sman_->getCurrentSnapshot();
711 >        storageLayout_ = sman_->getStorageLayout();
712 > #ifdef IS_MPI
713 >        if (storageLayout_ & DataStorage::dslFunctional)
714 >        {
715 >                AtomPlanRealRow->gather(snap_->atomData.functional,
716 >                                atomRowData.functional);
717 >                AtomPlanRealColumn->gather(snap_->atomData.functional,
718 >                                atomColData.functional);
719 >        }
720 >
721 >        if (storageLayout_ & DataStorage::dslFunctionalDerivative)
722 >        {
723 >                AtomPlanRealRow->gather(snap_->atomData.functionalDerivative,
724 >                                atomRowData.functionalDerivative);
725 >                AtomPlanRealColumn->gather(snap_->atomData.functionalDerivative,
726 >                                atomColData.functionalDerivative);
727 >        }
728 > #endif
729 > }
730 >
731 > void ForceMatrixDecomposition::collectData() {
732 >        snap_ = sman_->getCurrentSnapshot();
733 >        storageLayout_ = sman_->getStorageLayout();
734 > #ifdef IS_MPI    
735 >        int n = snap_->atomData.force.size();
736 >        vector<Vector3d> frc_tmp(n, V3Zero);
737 >
738 >        AtomPlanVectorRow->scatter(atomRowData.force, frc_tmp);
739 >        for (int i = 0; i < n; i++)
740 >        {
741 >                snap_->atomData.force[i] += frc_tmp[i];
742 >                frc_tmp[i] = 0.0;
743 >        }
744 >
745 >        AtomPlanVectorColumn->scatter(atomColData.force, frc_tmp);
746 >        for (int i = 0; i < n; i++)
747 >        {
748 >                snap_->atomData.force[i] += frc_tmp[i];
749 >        }
750 >
751 >        if (storageLayout_ & DataStorage::dslTorque)
752 >        {
753 >
754 >                int nt = snap_->atomData.torque.size();
755 >                vector<Vector3d> trq_tmp(nt, V3Zero);
756 >
757 >                AtomPlanVectorRow->scatter(atomRowData.torque, trq_tmp);
758 >                for (int i = 0; i < nt; i++)
759 >                {
760 >                        snap_->atomData.torque[i] += trq_tmp[i];
761 >                        trq_tmp[i] = 0.0;
762 >                }
763 >
764 >                AtomPlanVectorColumn->scatter(atomColData.torque, trq_tmp);
765 >                for (int i = 0; i < nt; i++)
766 >                snap_->atomData.torque[i] += trq_tmp[i];
767 >        }
768 >
769 >        if (storageLayout_ & DataStorage::dslSkippedCharge)
770 >        {
771 >
772 >                int ns = snap_->atomData.skippedCharge.size();
773 >                vector<RealType> skch_tmp(ns, 0.0);
774 >
775 >                AtomPlanRealRow->scatter(atomRowData.skippedCharge, skch_tmp);
776 >                for (int i = 0; i < ns; i++)
777 >                {
778 >                        snap_->atomData.skippedCharge[i] += skch_tmp[i];
779 >                        skch_tmp[i] = 0.0;
780 >                }
781 >
782 >                AtomPlanRealColumn->scatter(atomColData.skippedCharge, skch_tmp);
783 >                for (int i = 0; i < ns; i++)
784 >                snap_->atomData.skippedCharge[i] += skch_tmp[i];
785 >        }
786 >
787 >        nLocal_ = snap_->getNumberOfAtoms();
788 >
789 >        vector<potVec> pot_temp(nLocal_,
790 >                        Vector<RealType, N_INTERACTION_FAMILIES> (0.0));
791 >
792 >        // scatter/gather pot_row into the members of my column
793 >
794 >        AtomPlanPotRow->scatter(pot_row, pot_temp);
795 >
796 >        for (int ii = 0; ii < pot_temp.size(); ii++ )
797 >        pairwisePot += pot_temp[ii];
798 >
799 >        fill(pot_temp.begin(), pot_temp.end(),
800 >                        Vector<RealType, N_INTERACTION_FAMILIES> (0.0));
801 >
802 >        AtomPlanPotColumn->scatter(pot_col, pot_temp);
803 >
804 >        for (int ii = 0; ii < pot_temp.size(); ii++ )
805 >        pairwisePot += pot_temp[ii];
806 > #endif
807 >
808 >        //      cerr << "pairwisePot = " << pairwisePot << "\n";
809 > }
810 >
811 > int ForceMatrixDecomposition::getNAtomsInRow() {
812 > #ifdef IS_MPI
813 >        return nAtomsInRow_;
814 > #else
815 >        return nLocal_;
816 > #endif
817 > }
818 >
819 > /**
820 > * returns the list of atoms belonging to this group.
821 > */
822 > vector<int> ForceMatrixDecomposition::getAtomsInGroupRow(int cg1) {
823 > #ifdef IS_MPI
824 >        return groupListRow_[cg1];
825 > #else
826 >        return groupList_[cg1];
827 > #endif
828 > }
829 >
830 > vector<int> ForceMatrixDecomposition::getAtomsInGroupColumn(int cg2) {
831 > #ifdef IS_MPI
832 >        return groupListCol_[cg2];
833 > #else
834 >        return groupList_[cg2];
835 > #endif
836 > }
837 >
838 > Vector3d ForceMatrixDecomposition::getIntergroupVector(int cg1, int cg2) {
839 >        Vector3d d;
840 >
841 > #ifdef IS_MPI
842 >        d = cgColData.position[cg2] - cgRowData.position[cg1];
843 >        cerr << "cg1 = " << cg1 << "\tcg1p = " << cgRowData.position[cg1] << "\n";
844 >        cerr << "cg2 = " << cg2 << "\tcg2p = " << cgColData.position[cg2] << "\n";
845 > #else
846 >        d = snap_->cgData.position[cg2] - snap_->cgData.position[cg1];
847 >        cerr << "cg1 = " << cg1 << "\tcg1p = " << snap_->cgData.position[cg1] << "\n";
848 >        cerr << "cg2 = " << cg2 << "\tcg2p = " << snap_->cgData.position[cg2] << "\n";
849 > #endif
850 >
851 >        snap_->wrapVector(d);
852 >        return d;
853 > }
854 >
855 > Vector3d ForceMatrixDecomposition::getIntergroupVector(CutoffGroup *cg1, CutoffGroup *cg2) {
856 >        Vector3d d;
857 >
858 >        d = snap_->cgData.position[cg2->getLocalIndex()] - snap_->cgData.position[cg1->getLocalIndex()];
859 >        /*      cerr << "cg1_gid = " << cg1->getGlobalIndex() << "\tcg1_lid = " << cg1->getLocalIndex() << "\tcg1p = "
860 >         << snap_->cgData.position[cg1->getLocalIndex()] << "\n";
861 >         cerr << "cg2_gid = " << cg2->getGlobalIndex() << "\tcg2_lid = " << cg2->getLocalIndex() << "\tcg2p = "
862 >         << snap_->cgData.position[cg2->getLocalIndex()] << "\n";*/
863 >
864 >        snap_->wrapVector(d);
865 >        return d;
866 > }
867 >
868 > Vector3d ForceMatrixDecomposition::getAtomToGroupVectorRow(int atom1, int cg1) {
869 >
870 >        Vector3d d;
871 >
872 > #ifdef IS_MPI
873 >        d = cgRowData.position[cg1] - atomRowData.position[atom1];
874 > #else
875 >        d = snap_->cgData.position[cg1] - snap_->atomData.position[atom1];
876 > #endif
877 >
878 >        snap_->wrapVector(d);
879 >        return d;
880 > }
881 >
882 > Vector3d ForceMatrixDecomposition::getAtomToGroupVectorColumn(int atom2, int cg2) {
883 >        Vector3d d;
884 >
885 > #ifdef IS_MPI
886 >        d = cgColData.position[cg2] - atomColData.position[atom2];
887 > #else
888 >        d = snap_->cgData.position[cg2] - snap_->atomData.position[atom2];
889 > #endif
890 >
891 >        snap_->wrapVector(d);
892 >        return d;
893 > }
894 >
895 > RealType ForceMatrixDecomposition::getMassFactorRow(int atom1) {
896 > #ifdef IS_MPI
897 >        return massFactorsRow[atom1];
898 > #else
899 >        return massFactors[atom1];
900 > #endif
901 > }
902 >
903 > RealType ForceMatrixDecomposition::getMassFactorColumn(int atom2) {
904 > #ifdef IS_MPI
905 >        return massFactorsCol[atom2];
906 > #else
907 >        return massFactors[atom2];
908 > #endif
909 >
910 > }
911 >
912 > Vector3d ForceMatrixDecomposition::getInteratomicVector(int atom1, int atom2) {
913 >        Vector3d d;
914 >
915 > #ifdef IS_MPI
916 >        d = atomColData.position[atom2] - atomRowData.position[atom1];
917 > #else
918 >        d = snap_->atomData.position[atom2] - snap_->atomData.position[atom1];
919 > #endif
920 >
921 >        snap_->wrapVector(d);
922 >        return d;
923 > }
924 >
925 > vector<int> ForceMatrixDecomposition::getExcludesForAtom(int atom1) {
926 >        return excludesForAtom[atom1];
927 > }
928 >
929 > /**
930 > * We need to exclude some overcounted interactions that result from
931 > * the parallel decomposition.
932 > */
933 > bool ForceMatrixDecomposition::skipAtomPair(int atom1, int atom2) {
934 >        int unique_id_1, unique_id_2;
935 >
936 >        //      cerr << "sap with atom1, atom2 =\t" << atom1 << "\t" << atom2 << "\n";
937 > #ifdef IS_MPI
938 >        // in MPI, we have to look up the unique IDs for each atom
939 >        unique_id_1 = AtomRowToGlobal[atom1];
940 >        unique_id_2 = AtomColToGlobal[atom2];
941 >
942 >        cerr << "sap with uid1, uid2 =\t" << unique_id_1 << "\t" << unique_id_2 << "\n";
943 >        // this situation should only arise in MPI simulations
944 >        if (unique_id_1 == unique_id_2) return true;
945 >
946 >        // this prevents us from doing the pair on multiple processors
947 >        if (unique_id_1 < unique_id_2)
948 >        {
949 >                if ((unique_id_1 + unique_id_2) % 2 == 0) return true;
950 >        } else
951 >        {
952 >                if ((unique_id_1 + unique_id_2) % 2 == 1) return true;
953 >        }
954 > #endif
955 >        return false;
956 > }
957 >
958 > /**
959 > * We need to handle the interactions for atoms who are involved in
960 > * the same rigid body as well as some short range interactions
961 > * (bonds, bends, torsions) differently from other interactions.
962 > * We'll still visit the pairwise routines, but with a flag that
963 > * tells those routines to exclude the pair from direct long range
964 > * interactions.  Some indirect interactions (notably reaction
965 > * field) must still be handled for these pairs.
966 > */
967 > bool ForceMatrixDecomposition::excludeAtomPair(int atom1, int atom2) {
968 >        int unique_id_2;
969 > #ifdef IS_MPI
970 >        // in MPI, we have to look up the unique IDs for the row atom.
971 >        unique_id_2 = AtomColToGlobal[atom2];
972 > #else
973 >        // in the normal loop, the atom numbers are unique
974 >        unique_id_2 = atom2;
975 > #endif
976 >
977 >        for (vector<int>::iterator i = excludesForAtom[atom1].begin(); i != excludesForAtom[atom1].end(); ++i)
978 >        {
979 >                if ((*i) == unique_id_2)
980 >                        return true;
981 >        }
982 >
983 >        return false;
984 > }
985 >
986 > void ForceMatrixDecomposition::addForceToAtomRow(int atom1, Vector3d fg) {
987 > #ifdef IS_MPI
988 >        atomRowData.force[atom1] += fg;
989 > #else
990 >        snap_->atomData.force[atom1] += fg;
991 > #endif
992 > }
993 >
994 > void ForceMatrixDecomposition::addForceToAtomColumn(int atom2, Vector3d fg) {
995 > #ifdef IS_MPI
996 >        atomColData.force[atom2] += fg;
997 > #else
998 >        snap_->atomData.force[atom2] += fg;
999 > #endif
1000 > }
1001 >
1002 > // filling interaction blocks with pointers
1003 > void ForceMatrixDecomposition::fillInteractionData(InteractionData &idat, int atom1, int atom2) {
1004 >
1005 >        idat.excluded = excludeAtomPair(atom1, atom2);
1006 >
1007 > #ifdef IS_MPI
1008 >        idat.atypes = make_pair( atypesRow[atom1], atypesCol[atom2]);
1009 >        //idat.atypes = make_pair( ff_->getAtomType(identsRow[atom1]),
1010 >        //                         ff_->getAtomType(identsCol[atom2]) );
1011 >
1012 >        if (storageLayout_ & DataStorage::dslAmat)
1013 >        {
1014 >                idat.A1 = &(atomRowData.aMat[atom1]);
1015 >                idat.A2 = &(atomColData.aMat[atom2]);
1016 >        }
1017 >
1018 >        if (storageLayout_ & DataStorage::dslElectroFrame)
1019 >        {
1020 >                idat.eFrame1 = &(atomRowData.electroFrame[atom1]);
1021 >                idat.eFrame2 = &(atomColData.electroFrame[atom2]);
1022 >        }
1023 >
1024 >        if (storageLayout_ & DataStorage::dslTorque)
1025 >        {
1026 >                idat.t1 = &(atomRowData.torque[atom1]);
1027 >                idat.t2 = &(atomColData.torque[atom2]);
1028 >        }
1029 >
1030 >        if (storageLayout_ & DataStorage::dslDensity)
1031 >        {
1032 >                idat.rho1 = &(atomRowData.density[atom1]);
1033 >                idat.rho2 = &(atomColData.density[atom2]);
1034 >        }
1035 >
1036 >        if (storageLayout_ & DataStorage::dslFunctional)
1037 >        {
1038 >                idat.frho1 = &(atomRowData.functional[atom1]);
1039 >                idat.frho2 = &(atomColData.functional[atom2]);
1040 >        }
1041 >
1042 >        if (storageLayout_ & DataStorage::dslFunctionalDerivative)
1043 >        {
1044 >                idat.dfrho1 = &(atomRowData.functionalDerivative[atom1]);
1045 >                idat.dfrho2 = &(atomColData.functionalDerivative[atom2]);
1046 >        }
1047 >
1048 >        if (storageLayout_ & DataStorage::dslParticlePot)
1049 >        {
1050 >                idat.particlePot1 = &(atomRowData.particlePot[atom1]);
1051 >                idat.particlePot2 = &(atomColData.particlePot[atom2]);
1052 >        }
1053 >
1054 >        if (storageLayout_ & DataStorage::dslSkippedCharge)
1055 >        {
1056 >                idat.skippedCharge1 = &(atomRowData.skippedCharge[atom1]);
1057 >                idat.skippedCharge2 = &(atomColData.skippedCharge[atom2]);
1058 >        }
1059 >
1060 > #else
1061 >
1062 >        idat.atypes = make_pair(atypesLocal[atom1], atypesLocal[atom2]);
1063 >        //idat.atypes = make_pair( ff_->getAtomType(idents[atom1]),
1064 >        //                         ff_->getAtomType(idents[atom2]) );
1065 >
1066 >        if (storageLayout_ & DataStorage::dslAmat)
1067 >        {
1068 >                idat.A1 = &(snap_->atomData.aMat[atom1]);
1069 >                idat.A2 = &(snap_->atomData.aMat[atom2]);
1070 >        }
1071 >
1072 >        if (storageLayout_ & DataStorage::dslElectroFrame)
1073 >        {
1074 >                idat.eFrame1 = &(snap_->atomData.electroFrame[atom1]);
1075 >                idat.eFrame2 = &(snap_->atomData.electroFrame[atom2]);
1076 >        }
1077 >
1078 >        if (storageLayout_ & DataStorage::dslTorque)
1079 >        {
1080 >                idat.t1 = &(snap_->atomData.torque[atom1]);
1081 >                idat.t2 = &(snap_->atomData.torque[atom2]);
1082 >        }
1083 >
1084 >        if (storageLayout_ & DataStorage::dslDensity)
1085 >        {
1086 >                idat.rho1 = &(snap_->atomData.density[atom1]);
1087 >                idat.rho2 = &(snap_->atomData.density[atom2]);
1088 >        }
1089 >
1090 >        if (storageLayout_ & DataStorage::dslFunctional)
1091 >        {
1092 >                idat.frho1 = &(snap_->atomData.functional[atom1]);
1093 >                idat.frho2 = &(snap_->atomData.functional[atom2]);
1094 >        }
1095 >
1096 >        if (storageLayout_ & DataStorage::dslFunctionalDerivative)
1097 >        {
1098 >                idat.dfrho1 = &(snap_->atomData.functionalDerivative[atom1]);
1099 >                idat.dfrho2 = &(snap_->atomData.functionalDerivative[atom2]);
1100 >        }
1101 >
1102 >        if (storageLayout_ & DataStorage::dslParticlePot)
1103 >        {
1104 >                idat.particlePot1 = &(snap_->atomData.particlePot[atom1]);
1105 >                idat.particlePot2 = &(snap_->atomData.particlePot[atom2]);
1106 >        }
1107 >
1108 >        if (storageLayout_ & DataStorage::dslSkippedCharge)
1109 >        {
1110 >                idat.skippedCharge1 = &(snap_->atomData.skippedCharge[atom1]);
1111 >                idat.skippedCharge2 = &(snap_->atomData.skippedCharge[atom2]);
1112 >        }
1113 > #endif
1114 > }
1115 >
1116 > // filling interaction blocks with pointers
1117 > void ForceMatrixDecomposition::fillInteractionDataOMP(InteractionDataPrv &idat, int atom1, int atom2) {
1118 >
1119 >        idat.excluded = excludeAtomPair(atom1, atom2);
1120 >
1121 > #ifdef IS_MPI
1122 >        idat.atypes = make_pair( atypesRow[atom1], atypesCol[atom2]);
1123 >        //idat.atypes = make_pair( ff_->getAtomType(identsRow[atom1]),
1124 >        //                         ff_->getAtomType(identsCol[atom2]) );
1125 >
1126 >        if (storageLayout_ & DataStorage::dslAmat)
1127 >        {
1128 >                idat.A1 = &(atomRowData.aMat[atom1]);
1129 >                idat.A2 = &(atomColData.aMat[atom2]);
1130 >        }
1131 >
1132 >        if (storageLayout_ & DataStorage::dslElectroFrame)
1133 >        {
1134 >                idat.eFrame1 = &(atomRowData.electroFrame[atom1]);
1135 >                idat.eFrame2 = &(atomColData.electroFrame[atom2]);
1136 >        }
1137 >
1138 >        if (storageLayout_ & DataStorage::dslTorque)
1139 >        {
1140 >                idat.t1 = &(atomRowData.torque[atom1]);
1141 >                idat.t2 = &(atomColData.torque[atom2]);
1142 >        }
1143 >
1144 >        if (storageLayout_ & DataStorage::dslDensity)
1145 >        {
1146 >                idat.rho1 = &(atomRowData.density[atom1]);
1147 >                idat.rho2 = &(atomColData.density[atom2]);
1148 >        }
1149 >
1150 >        if (storageLayout_ & DataStorage::dslFunctional)
1151 >        {
1152 >                idat.frho1 = &(atomRowData.functional[atom1]);
1153 >                idat.frho2 = &(atomColData.functional[atom2]);
1154 >        }
1155 >
1156 >        if (storageLayout_ & DataStorage::dslFunctionalDerivative)
1157 >        {
1158 >                idat.dfrho1 = &(atomRowData.functionalDerivative[atom1]);
1159 >                idat.dfrho2 = &(atomColData.functionalDerivative[atom2]);
1160 >        }
1161 >
1162 >        if (storageLayout_ & DataStorage::dslParticlePot)
1163 >        {
1164 >                idat.particlePot1 = &(atomRowData.particlePot[atom1]);
1165 >                idat.particlePot2 = &(atomColData.particlePot[atom2]);
1166 >        }
1167 >
1168 >        if (storageLayout_ & DataStorage::dslSkippedCharge)
1169 >        {
1170 >                idat.skippedCharge1 = &(atomRowData.skippedCharge[atom1]);
1171 >                idat.skippedCharge2 = &(atomColData.skippedCharge[atom2]);
1172 >        }
1173 >
1174 > #else
1175 >
1176 >        idat.atypes = make_pair(atypesLocal[atom1], atypesLocal[atom2]);
1177 >        //idat.atypes = make_pair( ff_->getAtomType(idents[atom1]),
1178 >        //                         ff_->getAtomType(idents[atom2]) );
1179 >
1180 >        if (storageLayout_ & DataStorage::dslAmat)
1181 >        {
1182 >                idat.A1 = &(snap_->atomData.aMat[atom1]);
1183 >                idat.A2 = &(snap_->atomData.aMat[atom2]);
1184 >        }
1185 >
1186 >        if (storageLayout_ & DataStorage::dslElectroFrame)
1187 >        {
1188 >                idat.eFrame1 = &(snap_->atomData.electroFrame[atom1]);
1189 >                idat.eFrame2 = &(snap_->atomData.electroFrame[atom2]);
1190 >        }
1191 >
1192 >        if (storageLayout_ & DataStorage::dslTorque)
1193 >        {
1194 >                idat.t1 = &(snap_->atomData.torque[atom1]);
1195 >                idat.t2 = &(snap_->atomData.torque[atom2]);
1196 >        }
1197 >
1198 >        if (storageLayout_ & DataStorage::dslDensity)
1199 >        {
1200 >                idat.rho1 = &(snap_->atomData.density[atom1]);
1201 >                idat.rho2 = &(snap_->atomData.density[atom2]);
1202 >        }
1203 >
1204 >        if (storageLayout_ & DataStorage::dslFunctional)
1205 >        {
1206 >                idat.frho1 = &(snap_->atomData.functional[atom1]);
1207 >                idat.frho2 = &(snap_->atomData.functional[atom2]);
1208 >        }
1209 >
1210 >        if (storageLayout_ & DataStorage::dslFunctionalDerivative)
1211 >        {
1212 >                idat.dfrho1 = &(snap_->atomData.functionalDerivative[atom1]);
1213 >                idat.dfrho2 = &(snap_->atomData.functionalDerivative[atom2]);
1214 >        }
1215 >
1216 >        if (storageLayout_ & DataStorage::dslParticlePot)
1217 >        {
1218 >                idat.particlePot1 = &(snap_->atomData.particlePot[atom1]);
1219 >                idat.particlePot2 = &(snap_->atomData.particlePot[atom2]);
1220 >        }
1221 >
1222 >        if (storageLayout_ & DataStorage::dslSkippedCharge)
1223 >        {
1224 >                idat.skippedCharge1 = &(snap_->atomData.skippedCharge[atom1]);
1225 >                idat.skippedCharge2 = &(snap_->atomData.skippedCharge[atom2]);
1226 >        }
1227 > #endif
1228 > }
1229 >
1230 > void ForceMatrixDecomposition::unpackInteractionData(InteractionData &idat, int atom1, int atom2) {
1231 > #ifdef IS_MPI
1232 >        pot_row[atom1] += 0.5 * *(idat.pot);
1233 >        pot_col[atom2] += 0.5 * *(idat.pot);
1234 >
1235 >        atomRowData.force[atom1] += *(idat.f1);
1236 >        atomColData.force[atom2] -= *(idat.f1);
1237 > #else
1238 >        pairwisePot += *(idat.pot);
1239 >
1240 >        snap_->atomData.force[atom1] += *(idat.f1);
1241 >        snap_->atomData.force[atom2] -= *(idat.f1);
1242 > #endif
1243 >
1244 > }
1245 >
1246 > void ForceMatrixDecomposition::unpackInteractionDataOMP(InteractionDataPrv &idat, int atom1, int atom2) {
1247 >                pairwisePot += idat.pot;
1248 >
1249 >                snap_->atomData.force[atom1] += idat.f1;
1250 >                snap_->atomData.force[atom2] -= idat.f1;
1251 > }
1252 >
1253 > void ForceMatrixDecomposition::reorderGroupCutoffs(vector<int> &order) {
1254 >        vector<int> tmp = vector<int> (groupToGtype.size());
1255 >
1256 >        for (int i = 0; i < groupToGtype.size(); ++i)
1257 >        {
1258 >                tmp[i] = groupToGtype[i];
1259 >        }
1260 >
1261 >        for (int i = 0; i < groupToGtype.size(); ++i)
1262 >        {
1263 >                groupToGtype[i] = tmp[order[i]];
1264 >        }
1265 > }
1266 >
1267 > void ForceMatrixDecomposition::reorderPosition(vector<int> &order) {
1268 >        Snapshot* snap_ = info_->getSnapshotManager()->getCurrentSnapshot();
1269 >        DataStorage* cgConfig = &(snap_->cgData);
1270 >        vector<Vector3d> tmp = vector<Vector3d> (nGroups_);
1271 >
1272 >        for (int i = 0; i < nGroups_; ++i)
1273 >        {
1274 >                tmp[i] = snap_->cgData.position[i];
1275 >        }
1276 >
1277 >        vector<int> mapPos = vector<int> (nGroups_);
1278 >        for (int i = 0; i < nGroups_; ++i)
1279 >        {
1280 >                snap_->cgData.position[i] = tmp[order[i]];
1281 >                mapPos[order[i]] = i;
1282 >        }
1283 >
1284 >        SimInfo::MoleculeIterator mi;
1285 >        Molecule* mol;
1286 >        Molecule::CutoffGroupIterator ci;
1287 >        CutoffGroup* cg;
1288 >
1289 >        for (mol = info_->beginMolecule(mi); mol != NULL; mol = info_->nextMolecule(mi))
1290 >        {
1291 >                for (cg = mol->beginCutoffGroup(ci); cg != NULL; cg = mol->nextCutoffGroup(ci))
1292 >                {
1293 >                        cg->setLocalIndex(mapPos[cg->getLocalIndex()]);
1294 >                }
1295 >        }
1296 > }
1297 >
1298 > void ForceMatrixDecomposition::reorderGroupList(vector<int> &order) {
1299 >        vector<vector<int> > tmp = vector<vector<int> > (groupList_.size());
1300 >
1301 >        for (int i = 0; i < groupList_.size(); ++i)
1302 >        {
1303 >                tmp[i] = groupList_[i];
1304 >        }
1305 >
1306 >        for (int i = 0; i < groupList_.size(); ++i)
1307 >        {
1308 >                groupList_[i] = tmp[order[i]];
1309 >        }
1310 > }
1311 >
1312 > void ForceMatrixDecomposition::reorderMemory(vector<vector<CutoffGroup *> > &H_c_l) {
1313 >        int n = 0;
1314 >
1315 >        /* record the reordered atom indices */
1316 >        vector<int> k = vector<int> (nGroups_);
1317 >
1318 >        for (int c = 0; c < H_c_l.size(); ++c)
1319 >        {
1320 >                for (vector<CutoffGroup *>::iterator cg = H_c_l[c].begin(); cg != H_c_l[c].end(); ++cg)
1321 >                {
1322 >                        int i = (*cg)->getGlobalIndex();
1323 >                        k[n] = i;
1324 >                        ++n;
1325 >                }
1326 >        }
1327 >
1328 >        //      reorderGroupCutoffs(k);
1329 >        //      reorderGroupList(k);
1330 >        reorderPosition(k);
1331 > }
1332 >
1333 > vector<vector<CutoffGroup *> > ForceMatrixDecomposition::buildLayerBasedNeighborList() {
1334 >        // Na = nGroups_
1335 >        /* cell occupancy counter */
1336 >        //      vector<int> k_c;
1337 >        /* c_i - has cell containing atom i (size Na) */
1338 >        vector<int> c = vector<int> (nGroups_);
1339 >        /* l_i - layer containing atom i (size Na) */
1340 >        //      vector<int> l;
1341 >
1342 >        RealType rList_ = (largestRcut_ + skinThickness_);
1343 >        Snapshot* snap_ = sman_->getCurrentSnapshot();
1344 >        Mat3x3d Hmat = snap_->getHmat();
1345 >        Vector3d Hx = Hmat.getColumn(0);
1346 >        Vector3d Hy = Hmat.getColumn(1);
1347 >        Vector3d Hz = Hmat.getColumn(2);
1348 >
1349 >        nCells_.x() = (int) (Hx.length()) / rList_;
1350 >        nCells_.y() = (int) (Hy.length()) / rList_;
1351 >        nCells_.z() = (int) (Hz.length()) / rList_;
1352 >
1353 >        Mat3x3d invHmat = snap_->getInvHmat();
1354 >        Vector3d rs, scaled, dr;
1355 >        Vector3i whichCell;
1356 >        int cellIndex;
1357 >        int nCtot = nCells_.x() * nCells_.y() * nCells_.z();
1358 >
1359 >        //      k_c = vector<int> (nCtot, 0);
1360 >
1361 >        SimInfo::MoleculeIterator mi;
1362 >        Molecule* mol;
1363 >        Molecule::CutoffGroupIterator ci;
1364 >        CutoffGroup* cg;
1365 >
1366 >        for (mol = info_->beginMolecule(mi); mol != NULL; mol = info_->nextMolecule(mi))
1367 >        {
1368 >                for (cg = mol->beginCutoffGroup(ci); cg != NULL; cg = mol->nextCutoffGroup(ci))
1369 >                {
1370 >                        rs = snap_->cgData.position[cg->getLocalIndex()];
1371 >
1372 >                        // scaled positions relative to the box vectors
1373 >                        scaled = invHmat * rs;
1374 >
1375 >                        // wrap the vector back into the unit box by subtracting integer box
1376 >                        // numbers
1377 >                        for (int j = 0; j < 3; j++)
1378 >                        {
1379 >                                scaled[j] -= roundMe(scaled[j]);
1380 >                                scaled[j] += 0.5;
1381 >                        }
1382 >
1383 >                        // find xyz-indices of cell that cutoffGroup is in.
1384 >                        whichCell.x() = nCells_.x() * scaled.x();
1385 >                        whichCell.y() = nCells_.y() * scaled.y();
1386 >                        whichCell.z() = nCells_.z() * scaled.z();
1387 >
1388 >                        //                      printf("pos x:%f y:%f z:%f cell x:%d y:%d z:%d\n", rs.x(), rs.y(), rs.z(), whichCell.x(), whichCell.y(),
1389 >                        //                                      whichCell.z());
1390 >
1391 >                        // find single index of this cell:
1392 >                        cellIndex = Vlinear(whichCell, nCells_);
1393 >
1394 >                        c[cg->getGlobalIndex()] = cellIndex;
1395 >                }
1396 >        }
1397 >
1398 >        //      int k_c_curr;
1399 >        //      int k_c_max = 0;
1400 >        /* the cell-layer occupancy matrix */
1401 >        vector<vector<CutoffGroup *> > H_c_l = vector<vector<CutoffGroup *> > (nCtot);
1402 >
1403 >        for (mol = info_->beginMolecule(mi); mol != NULL; mol = info_->nextMolecule(mi))
1404 >        {
1405 >                for (cg = mol->beginCutoffGroup(ci); cg != NULL; cg = mol->nextCutoffGroup(ci))
1406 >
1407 >                {
1408 >                        //                      k_c_curr = ++k_c[c[cg1->getGlobalIndex()]];
1409 >                        //                      l.push_back(k_c_curr);
1410 >                        //
1411 >                        //                      /* determines the number of layers in use */
1412 >                        //                      if (k_c_max < k_c_curr)
1413 >                        //                      {
1414 >                        //                              k_c_max = k_c_curr;
1415 >                        //                      }
1416 >                        H_c_l[c[cg->getGlobalIndex()]].push_back(/*l[*/cg/*]*/);
1417 >                }
1418 >        }
1419 >
1420 >        /* Frequency of reordering the memory */
1421 >        if (neighborListReorderFreq != 0)
1422 >        {
1423 >                if (reorderFreqCounter == neighborListReorderFreq)
1424 >                {
1425 >                        reorderMemory(H_c_l);
1426 >                        reorderFreqCounter = 1;
1427 >                } else
1428 >                {
1429 >                        reorderFreqCounter++;
1430 >                }
1431 >        }
1432 >
1433 >        int m;
1434 >        /* The neighbor matrix */
1435 >        vector<vector<CutoffGroup *> > neighborMatW = vector<vector<CutoffGroup *> > (nGroups_);
1436 >
1437 >        groupCutoffs cuts;
1438 >        CutoffGroup *cg1;
1439 >
1440 >        /* Loops over objects(atoms, rigidBodies, cutoffGroups, etc.) */
1441 >        for (mol = info_->beginMolecule(mi); mol != NULL; mol = info_->nextMolecule(mi))
1442 >        {
1443 >                for (cg1 = mol->beginCutoffGroup(ci); cg1 != NULL; cg1 = mol->nextCutoffGroup(ci))
1444 >                {
1445 >                        /* c' */
1446 >                        int c1 = c[cg1->getGlobalIndex()];
1447 >                        Vector3i c1v = idxToV(c1, nCells_);
1448 >
1449 >                        /* loops over the neighboring cells c'' */
1450 >                        for (vector<Vector3i>::iterator os = cellOffsets_.begin(); os != cellOffsets_.end(); ++os)
1451 >                        {
1452 >                                Vector3i c2v = c1v + (*os);
1453 >
1454 >                                if (c2v.x() >= nCells_.x())
1455 >                                {
1456 >                                        c2v.x() = 0;
1457 >                                } else if (c2v.x() < 0)
1458 >                                {
1459 >                                        c2v.x() = nCells_.x() - 1;
1460 >                                }
1461 >
1462 >                                if (c2v.y() >= nCells_.y())
1463 >                                {
1464 >                                        c2v.y() = 0;
1465 >                                } else if (c2v.y() < 0)
1466 >                                {
1467 >                                        c2v.y() = nCells_.y() - 1;
1468 >                                }
1469 >
1470 >                                if (c2v.z() >= nCells_.z())
1471 >                                {
1472 >                                        c2v.z() = 0;
1473 >                                } else if (c2v.z() < 0)
1474 >                                {
1475 >                                        c2v.z() = nCells_.z() - 1;
1476 >                                }
1477 >
1478 >                                int c2 = Vlinear(c2v, nCells_);
1479 >                                /* Loops over layers l to access the neighbor atoms */
1480 >                                for (vector<CutoffGroup *>::iterator cg2 = H_c_l[c2].begin(); cg2 != H_c_l[c2].end(); ++cg2)
1481 >                                {
1482 >                                        //                              if i'' = 0 then break // doesn't apply to vector implementation of the matrix
1483 >                                        //                              if(i != *j)
1484 >                                        if (c2 != c1 || (*cg2)->getGlobalIndex() < cg1->getGlobalIndex())
1485 >                                        {
1486 >                                                dr = snap_->cgData.position[(*cg2)->getLocalIndex()] - snap_->cgData.position[cg1->getLocalIndex()];
1487 >                                                snap_->wrapVector(dr);
1488 >                                                cuts = getGroupCutoffs(cg1->getGlobalIndex(), (*cg2)->getGlobalIndex());
1489 >                                                if (dr.lengthSquare() < cuts.third)
1490 >                                                {
1491 >                                                        /* Transposed version of Rapaport W mat, to occupy successive memory locations on CPU */
1492 >                                                        neighborMatW[cg1->getGlobalIndex()].push_back((*cg2));
1493 >                                                }
1494 >                                        }
1495 >                                }
1496 >                        }
1497 >                }
1498 >        }
1499 >
1500 >        // save the local cutoff group positions for the check that is
1501 >        // done on each loop:
1502 >        saved_CG_positions_.clear();
1503 >        for (int i = 0; i < nGroups_; i++)
1504 >                saved_CG_positions_.push_back(snap_->cgData.position[i]);
1505 >
1506 >        return neighborMatW;
1507 > }
1508 >
1509 > /*
1510 > * buildNeighborList
1511 > *
1512 > * first element of pair is row-indexed CutoffGroup
1513 > * second element of pair is column-indexed CutoffGroup
1514 > */
1515 > vector<pair<int, int> > ForceMatrixDecomposition::buildNeighborList() {
1516 >
1517 >        vector<pair<int, int> > neighborList;
1518 >        groupCutoffs cuts;
1519 >        bool doAllPairs = false;
1520 >
1521 > #ifdef IS_MPI
1522 >        cellListRow_.clear();
1523 >        cellListCol_.clear();
1524 > #else
1525 >        cellList_.clear();
1526 > #endif
1527 >
1528 >        RealType rList_ = (largestRcut_ + skinThickness_);
1529 >        RealType rl2 = rList_ * rList_;
1530 >        Snapshot* snap_ = sman_->getCurrentSnapshot();
1531 >        Mat3x3d Hmat = snap_->getHmat();
1532 >        Vector3d Hx = Hmat.getColumn(0);
1533 >        Vector3d Hy = Hmat.getColumn(1);
1534 >        Vector3d Hz = Hmat.getColumn(2);
1535 >
1536 >        nCells_.x() = (int) (Hx.length()) / rList_;
1537 >        nCells_.y() = (int) (Hy.length()) / rList_;
1538 >        nCells_.z() = (int) (Hz.length()) / rList_;
1539 >
1540 >        // handle small boxes where the cell offsets can end up repeating cells
1541 >
1542 >        if (nCells_.x() < 3)
1543 >                doAllPairs = true;
1544 >        if (nCells_.y() < 3)
1545 >                doAllPairs = true;
1546 >        if (nCells_.z() < 3)
1547 >                doAllPairs = true;
1548 >
1549 >        Mat3x3d invHmat = snap_->getInvHmat();
1550 >        Vector3d rs, scaled, dr;
1551 >        Vector3i whichCell;
1552 >        int cellIndex;
1553 >        int nCtot = nCells_.x() * nCells_.y() * nCells_.z();
1554 >
1555 > #ifdef IS_MPI
1556 >        cellListRow_.resize(nCtot);
1557 >        cellListCol_.resize(nCtot);
1558 > #else
1559 >        cellList_.resize(nCtot);
1560 > #endif
1561 >
1562 >        if (!doAllPairs)
1563 >        {
1564 > #ifdef IS_MPI
1565 >
1566 >                for (int i = 0; i < nGroupsInRow_; i++)
1567 >                {
1568 >                        rs = cgRowData.position[i];
1569 >
1570 >                        // scaled positions relative to the box vectors
1571 >                        scaled = invHmat * rs;
1572 >
1573 >                        // wrap the vector back into the unit box by subtracting integer box
1574 >                        // numbers
1575 >                        for (int j = 0; j < 3; j++)
1576 >                        {
1577 >                                scaled[j] -= roundMe(scaled[j]);
1578 >                                scaled[j] += 0.5;
1579 >                        }
1580 >
1581 >                        // find xyz-indices of cell that cutoffGroup is in.
1582 >                        whichCell.x() = nCells_.x() * scaled.x();
1583 >                        whichCell.y() = nCells_.y() * scaled.y();
1584 >                        whichCell.z() = nCells_.z() * scaled.z();
1585 >
1586 >                        // find single index of this cell:
1587 >                        cellIndex = Vlinear(whichCell, nCells_);
1588 >
1589 >                        // add this cutoff group to the list of groups in this cell;
1590 >                        cellListRow_[cellIndex].push_back(i);
1591 >                }
1592 >                for (int i = 0; i < nGroupsInCol_; i++)
1593 >                {
1594 >                        rs = cgColData.position[i];
1595 >
1596 >                        // scaled positions relative to the box vectors
1597 >                        scaled = invHmat * rs;
1598 >
1599 >                        // wrap the vector back into the unit box by subtracting integer box
1600 >                        // numbers
1601 >                        for (int j = 0; j < 3; j++)
1602 >                        {
1603 >                                scaled[j] -= roundMe(scaled[j]);
1604 >                                scaled[j] += 0.5;
1605 >                        }
1606 >
1607 >                        // find xyz-indices of cell that cutoffGroup is in.
1608 >                        whichCell.x() = nCells_.x() * scaled.x();
1609 >                        whichCell.y() = nCells_.y() * scaled.y();
1610 >                        whichCell.z() = nCells_.z() * scaled.z();
1611 >
1612 >                        // find single index of this cell:
1613 >                        cellIndex = Vlinear(whichCell, nCells_);
1614 >
1615 >                        // add this cutoff group to the list of groups in this cell;
1616 >                        cellListCol_[cellIndex].push_back(i);
1617 >                }
1618 > #else
1619 >                for (int i = 0; i < nGroups_; i++)
1620 >                {
1621 >                        rs = snap_->cgData.position[i];
1622 >
1623 >                        // scaled positions relative to the box vectors
1624 >                        scaled = invHmat * rs;
1625 >
1626 >                        // wrap the vector back into the unit box by subtracting integer box
1627 >                        // numbers
1628 >                        for (int j = 0; j < 3; j++)
1629 >                        {
1630 >                                scaled[j] -= roundMe(scaled[j]);
1631 >                                scaled[j] += 0.5;
1632 >                        }
1633 >
1634 >                        // find xyz-indices of cell that cutoffGroup is in.
1635 >                        whichCell.x() = nCells_.x() * scaled.x();
1636 >                        whichCell.y() = nCells_.y() * scaled.y();
1637 >                        whichCell.z() = nCells_.z() * scaled.z();
1638 >
1639 >                        // find single index of this cell:
1640 >                        cellIndex = Vlinear(whichCell, nCells_);
1641 >
1642 >                        // add this cutoff group to the list of groups in this cell;
1643 >                        cellList_[cellIndex].push_back(i);
1644 >                }
1645 > #endif
1646 >
1647 >                for (int m1z = 0; m1z < nCells_.z(); m1z++)
1648 >                {
1649 >                        for (int m1y = 0; m1y < nCells_.y(); m1y++)
1650 >                        {
1651 >                                for (int m1x = 0; m1x < nCells_.x(); m1x++)
1652 >                                {
1653 >                                        Vector3i m1v(m1x, m1y, m1z);
1654 >                                        int m1 = Vlinear(m1v, nCells_);
1655 >
1656 >                                        for (vector<Vector3i>::iterator os = cellOffsets_.begin(); os != cellOffsets_.end(); ++os)
1657 >                                        {
1658 >
1659 >                                                Vector3i m2v = m1v + (*os);
1660 >
1661 >                                                if (m2v.x() >= nCells_.x())
1662 >                                                {
1663 >                                                        m2v.x() = 0;
1664 >                                                } else if (m2v.x() < 0)
1665 >                                                {
1666 >                                                        m2v.x() = nCells_.x() - 1;
1667 >                                                }
1668 >
1669 >                                                if (m2v.y() >= nCells_.y())
1670 >                                                {
1671 >                                                        m2v.y() = 0;
1672 >                                                } else if (m2v.y() < 0)
1673 >                                                {
1674 >                                                        m2v.y() = nCells_.y() - 1;
1675 >                                                }
1676 >
1677 >                                                if (m2v.z() >= nCells_.z())
1678 >                                                {
1679 >                                                        m2v.z() = 0;
1680 >                                                } else if (m2v.z() < 0)
1681 >                                                {
1682 >                                                        m2v.z() = nCells_.z() - 1;
1683 >                                                }
1684 >
1685 >                                                int m2 = Vlinear(m2v, nCells_);
1686 >
1687 > #ifdef IS_MPI
1688 >                                                for (vector<int>::iterator j1 = cellListRow_[m1].begin();
1689 >                                                                j1 != cellListRow_[m1].end(); ++j1)
1690 >                                                {
1691 >                                                        for (vector<int>::iterator j2 = cellListCol_[m2].begin();
1692 >                                                                        j2 != cellListCol_[m2].end(); ++j2)
1693 >                                                        {
1694 >
1695 >                                                                // In parallel, we need to visit *all* pairs of row &
1696 >                                                                // column indicies and will truncate later on.
1697 >                                                                dr = cgColData.position[(*j2)] - cgRowData.position[(*j1)];
1698 >                                                                snap_->wrapVector(dr);
1699 >                                                                cuts = getGroupCutoffs( (*j1), (*j2) );
1700 >                                                                if (dr.lengthSquare() < cuts.third)
1701 >                                                                {
1702 >                                                                        neighborList.push_back(make_pair((*j1), (*j2)));
1703 >                                                                }
1704 >                                                        }
1705 >                                                }
1706 > #else
1707 >
1708 >                                                for (vector<int>::iterator j1 = cellList_[m1].begin(); j1 != cellList_[m1].end(); ++j1)
1709 >                                                {
1710 >                                                        for (vector<int>::iterator j2 = cellList_[m2].begin(); j2 != cellList_[m2].end(); ++j2)
1711 >                                                        {
1712 >
1713 >                                                                // Always do this if we're in different cells or if
1714 >                                                                // we're in the same cell and the global index of the
1715 >                                                                // j2 cutoff group is less than the j1 cutoff group
1716 >
1717 >                                                                if (m2 != m1 || (*j2) < (*j1))
1718 >                                                                {
1719 >                                                                        dr = snap_->cgData.position[(*j2)] - snap_->cgData.position[(*j1)];
1720 >                                                                        snap_->wrapVector(dr);
1721 >                                                                        cuts = getGroupCutoffs((*j1), (*j2));
1722 >                                                                        if (dr.lengthSquare() < cuts.third)
1723 >                                                                        {
1724 >                                                                                neighborList.push_back(make_pair((*j1), (*j2)));
1725 >                                                                        }
1726 >                                                                }
1727 >                                                        }
1728 >                                                }
1729 > #endif
1730 >                                        }
1731 >                                }
1732 >                        }
1733 >                }
1734 >        } else
1735 >        {
1736 >                // branch to do all cutoff group pairs
1737 > #ifdef IS_MPI
1738 >                for (int j1 = 0; j1 < nGroupsInRow_; j1++)
1739 >                {
1740 >                        for (int j2 = 0; j2 < nGroupsInCol_; j2++)
1741 >                        {
1742 >                                dr = cgColData.position[j2] - cgRowData.position[j1];
1743 >                                snap_->wrapVector(dr);
1744 >                                cuts = getGroupCutoffs( j1, j2 );
1745 >                                if (dr.lengthSquare() < cuts.third)
1746 >                                {
1747 >                                        neighborList.push_back(make_pair(j1, j2));
1748 >                                }
1749 >                        }
1750 >                }
1751 > #else
1752 >                for (int j1 = 0; j1 < nGroups_ - 1; j1++)
1753 >                {
1754 >                        for (int j2 = j1 + 1; j2 < nGroups_; j2++)
1755 >                        {
1756 >                                dr = snap_->cgData.position[j2] - snap_->cgData.position[j1];
1757 >                                snap_->wrapVector(dr);
1758 >                                cuts = getGroupCutoffs(j1, j2);
1759 >                                if (dr.lengthSquare() < cuts.third)
1760 >                                {
1761 >                                        neighborList.push_back(make_pair(j1, j2));
1762 >                                }
1763 >                        }
1764 >                }
1765 > #endif
1766 >        }
1767 >
1768 >        // save the local cutoff group positions for the check that is
1769 >        // done on each loop:
1770 >        saved_CG_positions_.clear();
1771 >        for (int i = 0; i < nGroups_; i++)
1772 >                saved_CG_positions_.push_back(snap_->cgData.position[i]);
1773 >
1774 >        return neighborList;
1775 > }
1776   } //end namespace OpenMD

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