ViewVC Help
View File | Revision Log | Show Annotations | View Changeset | Root Listing
root/OpenMD/branches/devel_omp/src/parallel/ForceMatrixDecomposition.cpp
(Generate patch)

Comparing:
branches/development/src/parallel/ForceMatrixDecomposition.cpp (file contents), Revision 1568 by gezelter, Wed May 25 16:20:37 2011 UTC vs.
branches/devel_omp/src/parallel/ForceMatrixDecomposition.cpp (file contents), Revision 1599 by mciznick, Fri Jul 29 19:03:36 2011 UTC

# Line 42 | Line 42
42   #include "math/SquareMatrix3.hpp"
43   #include "nonbonded/NonBondedInteraction.hpp"
44   #include "brains/SnapshotManager.hpp"
45 + #include "brains/PairList.hpp"
46 + #include "primitives/Molecule.hpp"
47  
48   using namespace std;
49   namespace OpenMD {
50  
51 <  /**
52 <   * distributeInitialData is essentially a copy of the older fortran
53 <   * SimulationSetup
54 <   */
55 <  
54 <  void ForceMatrixDecomposition::distributeInitialData() {
55 <    snap_ = sman_->getCurrentSnapshot();
56 <    storageLayout_ = sman_->getStorageLayout();
57 <    nLocal_ = snap_->getNumberOfAtoms();
58 <    nGroups_ = snap_->getNumberOfCutoffGroups();
59 <
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 <
58 <    AtomCommIntRow = new Communicator<Row,int>(nLocal_);
59 <    AtomCommRealRow = new Communicator<Row,RealType>(nLocal_);
60 <    AtomCommVectorRow = new Communicator<Row,Vector3d>(nLocal_);
61 <    AtomCommMatrixRow = new Communicator<Row,Mat3x3d>(nLocal_);
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 <    AtomCommIntColumn = new Communicator<Column,int>(nLocal_);
74 <    AtomCommRealColumn = new Communicator<Column,RealType>(nLocal_);
75 <    AtomCommVectorColumn = new Communicator<Column,Vector3d>(nLocal_);
76 <    AtomCommMatrixColumn = new Communicator<Column,Mat3x3d>(nLocal_);
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 <    cgCommIntRow = new Communicator<Row,int>(nGroups_);
84 <    cgCommVectorRow = new Communicator<Row,Vector3d>(nGroups_);
85 <    cgCommIntColumn = new Communicator<Column,int>(nGroups_);
86 <    cgCommVectorColumn = new Communicator<Column,Vector3d>(nGroups_);
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 <    nAtomsInRow_ = AtomCommIntRow->getSize();
78 <    nAtomsInCol_ = AtomCommIntColumn->getSize();
79 <    nGroupsInRow_ = cgCommIntRow->getSize();
80 <    nGroupsInCol_ = cgCommIntColumn->getSize();
90 >        massFactors = info_->getMassFactors();
91  
92 <    // Modify the data storage objects with the correct layouts and sizes:
93 <    atomRowData.resize(nAtomsInRow_);
94 <    atomRowData.setStorageLayout(storageLayout_);
95 <    atomColData.resize(nAtomsInCol_);
86 <    atomColData.setStorageLayout(storageLayout_);
87 <    cgRowData.resize(nGroupsInRow_);
88 <    cgRowData.setStorageLayout(DataStorage::dslPosition);
89 <    cgColData.resize(nGroupsInCol_);
90 <    cgColData.setStorageLayout(DataStorage::dslPosition);
91 <    
92 <    vector<vector<RealType> > pot_row(N_INTERACTION_FAMILIES,
93 <                                      vector<RealType> (nAtomsInRow_, 0.0));
94 <    vector<vector<RealType> > pot_col(N_INTERACTION_FAMILIES,
95 <                                      vector<RealType> (nAtomsInCol_, 0.0));
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 <    vector<RealType> pot_local(N_INTERACTION_FAMILIES, 0.0);
100 <    
100 <    // gather the information for atomtype IDs (atids):
101 <    vector<int> identsLocal = info_->getIdentArray();
102 <    identsRow.reserve(nAtomsInRow_);
103 <    identsCol.reserve(nAtomsInCol_);
104 <    
105 <    AtomCommIntRow->gather(identsLocal, identsRow);
106 <    AtomCommIntColumn->gather(identsLocal, identsCol);
107 <    
108 <    AtomLocalToGlobal = info_->getGlobalAtomIndices();
109 <    AtomCommIntRow->gather(AtomLocalToGlobal, AtomRowToGlobal);
110 <    AtomCommIntColumn->gather(AtomLocalToGlobal, AtomColToGlobal);
111 <    
112 <    cgLocalToGlobal = info_->getGlobalGroupIndices();
113 <    cgCommIntRow->gather(cgLocalToGlobal, cgRowToGlobal);
114 <    cgCommIntColumn->gather(cgLocalToGlobal, cgColToGlobal);
99 >        MPI::Intracomm row = rowComm.getComm();
100 >        MPI::Intracomm col = colComm.getComm();
101  
102 <    // still need:
103 <    // topoDist
104 <    // exclude
105 < #endif
106 <  }
121 <    
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 <  void ForceMatrixDecomposition::distributeData()  {
115 <    snap_ = sman_->getCurrentSnapshot();
116 <    storageLayout_ = sman_->getStorageLayout();
117 < #ifdef IS_MPI
128 <    
129 <    // gather up the atomic positions
130 <    AtomCommVectorRow->gather(snap_->atomData.position,
131 <                              atomRowData.position);
132 <    AtomCommVectorColumn->gather(snap_->atomData.position,
133 <                                 atomColData.position);
134 <    
135 <    // gather up the cutoff group positions
136 <    cgCommVectorRow->gather(snap_->cgData.position,
137 <                            cgRowData.position);
138 <    cgCommVectorColumn->gather(snap_->cgData.position,
139 <                               cgColData.position);
140 <    
141 <    // if needed, gather the atomic rotation matrices
142 <    if (storageLayout_ & DataStorage::dslAmat) {
143 <      AtomCommMatrixRow->gather(snap_->atomData.aMat,
144 <                                atomRowData.aMat);
145 <      AtomCommMatrixColumn->gather(snap_->atomData.aMat,
146 <                                   atomColData.aMat);
147 <    }
148 <    
149 <    // if needed, gather the atomic eletrostatic frames
150 <    if (storageLayout_ & DataStorage::dslElectroFrame) {
151 <      AtomCommMatrixRow->gather(snap_->atomData.electroFrame,
152 <                                atomRowData.electroFrame);
153 <      AtomCommMatrixColumn->gather(snap_->atomData.electroFrame,
154 <                                   atomColData.electroFrame);
155 <    }
156 < #endif      
157 <  }
158 <  
159 <  void ForceMatrixDecomposition::collectIntermediateData() {
160 <    snap_ = sman_->getCurrentSnapshot();
161 <    storageLayout_ = sman_->getStorageLayout();
162 < #ifdef IS_MPI
163 <    
164 <    if (storageLayout_ & DataStorage::dslDensity) {
165 <      
166 <      AtomCommRealRow->scatter(atomRowData.density,
167 <                               snap_->atomData.density);
168 <      
169 <      int n = snap_->atomData.density.size();
170 <      std::vector<RealType> rho_tmp(n, 0.0);
171 <      AtomCommRealColumn->scatter(atomColData.density, rho_tmp);
172 <      for (int i = 0; i < n; i++)
173 <        snap_->atomData.density[i] += rho_tmp[i];
174 <    }
175 < #endif
176 <  }
177 <  
178 <  void ForceMatrixDecomposition::distributeIntermediateData() {
179 <    snap_ = sman_->getCurrentSnapshot();
180 <    storageLayout_ = sman_->getStorageLayout();
181 < #ifdef IS_MPI
182 <    if (storageLayout_ & DataStorage::dslFunctional) {
183 <      AtomCommRealRow->gather(snap_->atomData.functional,
184 <                              atomRowData.functional);
185 <      AtomCommRealColumn->gather(snap_->atomData.functional,
186 <                                 atomColData.functional);
187 <    }
188 <    
189 <    if (storageLayout_ & DataStorage::dslFunctionalDerivative) {
190 <      AtomCommRealRow->gather(snap_->atomData.functionalDerivative,
191 <                              atomRowData.functionalDerivative);
192 <      AtomCommRealColumn->gather(snap_->atomData.functionalDerivative,
193 <                                 atomColData.functionalDerivative);
194 <    }
195 < #endif
196 <  }
197 <  
198 <  
199 <  void ForceMatrixDecomposition::collectData() {
200 <    snap_ = sman_->getCurrentSnapshot();
201 <    storageLayout_ = sman_->getStorageLayout();
202 < #ifdef IS_MPI    
203 <    int n = snap_->atomData.force.size();
204 <    vector<Vector3d> frc_tmp(n, V3Zero);
205 <    
206 <    AtomCommVectorRow->scatter(atomRowData.force, frc_tmp);
207 <    for (int i = 0; i < n; i++) {
208 <      snap_->atomData.force[i] += frc_tmp[i];
209 <      frc_tmp[i] = 0.0;
210 <    }
211 <    
212 <    AtomCommVectorColumn->scatter(atomColData.force, frc_tmp);
213 <    for (int i = 0; i < n; i++)
214 <      snap_->atomData.force[i] += frc_tmp[i];
215 <    
216 <    
217 <    if (storageLayout_ & DataStorage::dslTorque) {
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 <      int nt = snap_->atomData.force.size();
120 <      vector<Vector3d> trq_tmp(nt, V3Zero);
119 >        nAtomsInRow_ = AtomPlanIntRow->getSize();
120 >        nAtomsInCol_ = AtomPlanIntColumn->getSize();
121 >        nGroupsInRow_ = cgPlanIntRow->getSize();
122 >        nGroupsInCol_ = cgPlanIntColumn->getSize();
123  
124 <      AtomCommVectorRow->scatter(atomRowData.torque, trq_tmp);
125 <      for (int i = 0; i < n; i++) {
126 <        snap_->atomData.torque[i] += trq_tmp[i];
127 <        trq_tmp[i] = 0.0;
128 <      }
129 <      
130 <      AtomCommVectorColumn->scatter(atomColData.torque, trq_tmp);
131 <      for (int i = 0; i < n; i++)
132 <        snap_->atomData.torque[i] += trq_tmp[i];
231 <    }
232 <    
233 <    nLocal_ = snap_->getNumberOfAtoms();
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 <    vector<vector<RealType> > pot_temp(N_INTERACTION_FAMILIES,
135 <                                       vector<RealType> (nLocal_, 0.0));
237 <    
238 <    for (int i = 0; i < N_INTERACTION_FAMILIES; i++) {
239 <      AtomCommRealRow->scatter(pot_row[i], pot_temp[i]);
240 <      for (int ii = 0;  ii < pot_temp[i].size(); ii++ ) {
241 <        pot_local[i] += pot_temp[i][ii];
242 <      }
243 <    }
244 < #endif
245 <  }
134 >        identsRow.resize(nAtomsInRow_);
135 >        identsCol.resize(nAtomsInCol_);
136  
137 <  
138 <  Vector3d ForceMatrixDecomposition::getIntergroupVector(int cg1, int cg2){
249 <    Vector3d d;
250 <    
251 < #ifdef IS_MPI
252 <    d = cgColData.position[cg2] - cgRowData.position[cg1];
253 < #else
254 <    d = snap_->cgData.position[cg2] - snap_->cgData.position[cg1];
255 < #endif
256 <    
257 <    snap_->wrapVector(d);
258 <    return d;    
259 <  }
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 <  Vector3d ForceMatrixDecomposition::getAtomToGroupVectorRow(int atom1, int cg1){
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 <    Vector3d d;
150 <    
266 < #ifdef IS_MPI
267 <    d = cgRowData.position[cg1] - atomRowData.position[atom1];
268 < #else
269 <    d = snap_->cgData.position[cg1] - snap_->atomData.position[atom1];
270 < #endif
149 >        pot_row.resize(nAtomsInRow_);
150 >        pot_col.resize(nAtomsInCol_);
151  
152 <    snap_->wrapVector(d);
153 <    return d;    
154 <  }
155 <  
276 <  Vector3d ForceMatrixDecomposition::getAtomToGroupVectorColumn(int atom2, int cg2){
277 <    Vector3d d;
278 <    
279 < #ifdef IS_MPI
280 <    d = cgColData.position[cg2] - atomColData.position[atom2];
281 < #else
282 <    d = snap_->cgData.position[cg2] - snap_->atomData.position[atom2];
283 < #endif
284 <    
285 <    snap_->wrapVector(d);
286 <    return d;    
287 <  }
288 <    
289 <  Vector3d ForceMatrixDecomposition::getInteratomicVector(int atom1, int atom2){
290 <    Vector3d d;
291 <    
292 < #ifdef IS_MPI
293 <    d = atomColData.position[atom2] - atomRowData.position[atom1];
294 < #else
295 <    d = snap_->atomData.position[atom2] - snap_->atomData.position[atom1];
296 < #endif
152 >        AtomRowToGlobal.resize(nAtomsInRow_);
153 >        AtomColToGlobal.resize(nAtomsInCol_);
154 >        AtomPlanIntRow->gather(AtomLocalToGlobal, AtomRowToGlobal);
155 >        AtomPlanIntColumn->gather(AtomLocalToGlobal, AtomColToGlobal);
156  
157 <    snap_->wrapVector(d);
158 <    return d;    
159 <  }
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 <  void ForceMatrixDecomposition::addForceToAtomRow(int atom1, Vector3d fg){
174 < #ifdef IS_MPI
175 <    atomRowData.force[atom1] += fg;
176 < #else
306 <    snap_->atomData.force[atom1] += fg;
307 < #endif
308 <  }
173 >        cgRowToGlobal.resize(nGroupsInRow_);
174 >        cgColToGlobal.resize(nGroupsInCol_);
175 >        cgPlanIntRow->gather(cgLocalToGlobal, cgRowToGlobal);
176 >        cgPlanIntColumn->gather(cgLocalToGlobal, cgColToGlobal);
177  
178 <  void ForceMatrixDecomposition::addForceToAtomColumn(int atom2, Vector3d fg){
179 < #ifdef IS_MPI
180 <    atomColData.force[atom2] += fg;
181 < #else
182 <    snap_->atomData.force[atom2] += fg;
183 < #endif
184 <  }
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 <    // filling interaction blocks with pointers
195 <  InteractionData ForceMatrixDecomposition::fillInteractionData(int atom1, int atom2) {    
196 <    InteractionData idat;
194 >        massFactorsRow.resize(nAtomsInRow_);
195 >        massFactorsCol.resize(nAtomsInCol_);
196 >        AtomPlanRealRow->gather(massFactors, massFactorsRow);
197 >        AtomPlanRealColumn->gather(massFactors, massFactorsCol);
198  
199 < #ifdef IS_MPI
200 <    if (storageLayout_ & DataStorage::dslAmat) {
201 <      idat.A1 = &(atomRowData.aMat[atom1]);
202 <      idat.A2 = &(atomColData.aMat[atom2]);
203 <    }
204 <    
205 <    if (storageLayout_ & DataStorage::dslElectroFrame) {
206 <      idat.eFrame1 = &(atomRowData.electroFrame[atom1]);
207 <      idat.eFrame2 = &(atomColData.electroFrame[atom2]);
208 <    }
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 <    if (storageLayout_ & DataStorage::dslTorque) {
213 <      idat.t1 = &(atomRowData.torque[atom1]);
214 <      idat.t2 = &(atomColData.torque[atom2]);
215 <    }
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 <    if (storageLayout_ & DataStorage::dslDensity) {
226 <      idat.rho1 = &(atomRowData.density[atom1]);
227 <      idat.rho2 = &(atomColData.density[atom2]);
228 <    }
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 <    if (storageLayout_ & DataStorage::dslFunctionalDerivative) {
236 <      idat.dfrho1 = &(atomRowData.functionalDerivative[atom1]);
237 <      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 <    }
235 >                for (int j = 0; j < nAtomsInCol_; j++)
236 >                {
237 >                        int jglob = AtomColToGlobal[j];
238  
239 <    if (storageLayout_ & DataStorage::dslElectroFrame) {
240 <      idat.eFrame1 = &(snap_->atomData.electroFrame[atom1]);
355 <      idat.eFrame2 = &(snap_->atomData.electroFrame[atom2]);
356 <    }
239 >                        if (excludes->hasPair(iglob, jglob))
240 >                        excludesForAtom[i].push_back(j);
241  
242 <    if (storageLayout_ & DataStorage::dslTorque) {
243 <      idat.t1 = &(snap_->atomData.torque[atom1]);
244 <      idat.t2 = &(snap_->atomData.torque[atom2]);
245 <    }
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  
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    }
264   #endif
373    return idat;
374  }
265  
266 <  InteractionData ForceMatrixDecomposition::fillSkipData(int atom1, int atom2){
266 >        // allocate memory for the parallel objects
267 >        atypesLocal.resize(nLocal_);
268  
269 <    InteractionData idat;
270 < #ifdef IS_MPI
380 <    if (storageLayout_ & DataStorage::dslElectroFrame) {
381 <      idat.eFrame1 = &(atomRowData.electroFrame[atom1]);
382 <      idat.eFrame2 = &(atomColData.electroFrame[atom2]);
383 <    }
384 <    if (storageLayout_ & DataStorage::dslTorque) {
385 <      idat.t1 = &(atomRowData.torque[atom1]);
386 <      idat.t2 = &(atomColData.torque[atom2]);
387 <    }
388 <    if (storageLayout_ & DataStorage::dslForce) {
389 <      idat.t1 = &(atomRowData.force[atom1]);
390 <      idat.t2 = &(atomColData.force[atom2]);
391 <    }
392 < #else
393 <    if (storageLayout_ & DataStorage::dslElectroFrame) {
394 <      idat.eFrame1 = &(snap_->atomData.electroFrame[atom1]);
395 <      idat.eFrame2 = &(snap_->atomData.electroFrame[atom2]);
396 <    }
397 <    if (storageLayout_ & DataStorage::dslTorque) {
398 <      idat.t1 = &(snap_->atomData.torque[atom1]);
399 <      idat.t2 = &(snap_->atomData.torque[atom2]);
400 <    }
401 <    if (storageLayout_ & DataStorage::dslForce) {
402 <      idat.t1 = &(snap_->atomData.force[atom1]);
403 <      idat.t2 = &(snap_->atomData.force[atom2]);
404 <    }
405 < #endif
406 <    
407 <  }
269 >        for (int i = 0; i < nLocal_; i++)
270 >                atypesLocal[i] = ff_->getAtomType(idents[i]);
271  
272 <
273 <
274 <
275 <  /*
276 <   * buildNeighborList
277 <   *
278 <   * first element of pair is row-indexed CutoffGroup
279 <   * second element of pair is column-indexed CutoffGroup
280 <   */
281 <  vector<pair<int, int> > ForceMatrixDecomposition::buildNeighborList() {
282 <      
283 <    vector<pair<int, int> > neighborList;
284 < #ifdef IS_MPI
285 <    cellListRow_.clear();
423 <    cellListCol_.clear();
424 < #else
425 <    cellList_.clear();
426 < #endif
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 <    // dangerous to not do error checking.
288 <    RealType rCut_;
289 <
290 <    RealType rList_ = (rCut_ + skinThickness_);
291 <    RealType rl2 = rList_ * rList_;
292 <    Snapshot* snap_ = sman_->getCurrentSnapshot();
434 <    Mat3x3d Hmat = snap_->getHmat();
435 <    Vector3d Hx = Hmat.getColumn(0);
436 <    Vector3d Hy = Hmat.getColumn(1);
437 <    Vector3d Hz = Hmat.getColumn(2);
287 >        excludesForAtom.clear();
288 >        excludesForAtom.resize(nLocal_);
289 >        toposForAtom.clear();
290 >        toposForAtom.resize(nLocal_);
291 >        topoDist.clear();
292 >        topoDist.resize(nLocal_);
293  
294 <    nCells_.x() = (int) ( Hx.length() )/ rList_;
295 <    nCells_.y() = (int) ( Hy.length() )/ rList_;
296 <    nCells_.z() = (int) ( Hz.length() )/ rList_;
294 >        for (int i = 0; i < nLocal_; i++)
295 >        {
296 >                int iglob = AtomLocalToGlobal[i];
297  
298 <    Mat3x3d invHmat = snap_->getInvHmat();
299 <    Vector3d rs, scaled, dr;
300 <    Vector3i whichCell;
446 <    int cellIndex;
298 >                for (int j = 0; j < nLocal_; j++)
299 >                {
300 >                        int jglob = AtomLocalToGlobal[j];
301  
302 < #ifdef IS_MPI
303 <    for (int i = 0; i < nGroupsInRow_; i++) {
450 <      rs = cgRowData.position[i];
451 <      // scaled positions relative to the box vectors
452 <      scaled = invHmat * rs;
453 <      // wrap the vector back into the unit box by subtracting integer box
454 <      // numbers
455 <      for (int j = 0; j < 3; j++)
456 <        scaled[j] -= roundMe(scaled[j]);
457 <    
458 <      // find xyz-indices of cell that cutoffGroup is in.
459 <      whichCell.x() = nCells_.x() * scaled.x();
460 <      whichCell.y() = nCells_.y() * scaled.y();
461 <      whichCell.z() = nCells_.z() * scaled.z();
302 >                        if (excludes->hasPair(iglob, jglob))
303 >                                excludesForAtom[i].push_back(j);
304  
305 <      // find single index of this cell:
306 <      cellIndex = Vlinear(whichCell, nCells_);
307 <      // add this cutoff group to the list of groups in this cell;
308 <      cellListRow_[cellIndex].push_back(i);
309 <    }
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 <    for (int i = 0; i < nGroupsInCol_; i++) {
328 <      rs = cgColData.position[i];
329 <      // scaled positions relative to the box vectors
330 <      scaled = invHmat * rs;
331 <      // wrap the vector back into the unit box by subtracting integer box
332 <      // numbers
333 <      for (int j = 0; j < 3; j++)
334 <        scaled[j] -= roundMe(scaled[j]);
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 <      // find xyz-indices of cell that cutoffGroup is in.
479 <      whichCell.x() = nCells_.x() * scaled.x();
480 <      whichCell.y() = nCells_.y() * scaled.y();
481 <      whichCell.z() = nCells_.z() * scaled.z();
337 >        createGtypeCutoffMap();
338  
339 <      // find single index of this cell:
484 <      cellIndex = Vlinear(whichCell, nCells_);
485 <      // add this cutoff group to the list of groups in this cell;
486 <      cellListCol_[cellIndex].push_back(i);
487 <    }
488 < #else
489 <    for (int i = 0; i < nGroups_; i++) {
490 <      rs = snap_->cgData.position[i];
491 <      // scaled positions relative to the box vectors
492 <      scaled = invHmat * rs;
493 <      // wrap the vector back into the unit box by subtracting integer box
494 <      // numbers
495 <      for (int j = 0; j < 3; j++)
496 <        scaled[j] -= roundMe(scaled[j]);
339 > }
340  
341 <      // find xyz-indices of cell that cutoffGroup is in.
499 <      whichCell.x() = nCells_.x() * scaled.x();
500 <      whichCell.y() = nCells_.y() * scaled.y();
501 <      whichCell.z() = nCells_.z() * scaled.z();
341 > void ForceMatrixDecomposition::createGtypeCutoffMap() {
342  
343 <      // find single index of this cell:
344 <      cellIndex = Vlinear(whichCell, nCells_);
345 <      // add this cutoff group to the list of groups in this cell;
346 <      cellList_[cellIndex].push_back(i);
347 <    }
508 < #endif
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 <    for (int m1z = 0; m1z < nCells_.z(); m1z++) {
361 <      for (int m1y = 0; m1y < nCells_.y(); m1y++) {
362 <        for (int m1x = 0; m1x < nCells_.x(); m1x++) {
515 <          Vector3i m1v(m1x, m1y, m1z);
516 <          int m1 = Vlinear(m1v, nCells_);
517 <
518 <          for (vector<Vector3i>::iterator os = cellOffsets_.begin();
519 <               os != cellOffsets_.end(); ++os) {
520 <            
521 <            Vector3i m2v = m1v + (*os);
522 <            
523 <            if (m2v.x() >= nCells_.x()) {
524 <              m2v.x() = 0;          
525 <            } else if (m2v.x() < 0) {
526 <              m2v.x() = nCells_.x() - 1;
527 <            }
528 <            
529 <            if (m2v.y() >= nCells_.y()) {
530 <              m2v.y() = 0;          
531 <            } else if (m2v.y() < 0) {
532 <              m2v.y() = nCells_.y() - 1;
533 <            }
534 <            
535 <            if (m2v.z() >= nCells_.z()) {
536 <              m2v.z() = 0;          
537 <            } else if (m2v.z() < 0) {
538 <              m2v.z() = nCells_.z() - 1;
539 <            }
540 <            
541 <            int m2 = Vlinear (m2v, nCells_);
542 <
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 <            for (vector<int>::iterator j1 = cellListRow_[m1].begin();
365 <                 j1 != cellListRow_[m1].end(); ++j1) {
366 <              for (vector<int>::iterator j2 = cellListCol_[m2].begin();
367 <                   j2 != cellListCol_[m2].end(); ++j2) {
368 <                              
369 <                // Always do this if we're in different cells or if
370 <                // we're in the same cell and the global index of the
371 <                // j2 cutoff group is less than the j1 cutoff group
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 <                if (m2 != m1 || cgColToGlobal[(*j2)] < cgRowToGlobal[(*j1)]) {
381 <                  dr = cgColData.position[(*j2)] - cgRowData.position[(*j1)];
382 <                  snap_->wrapVector(dr);
383 <                  if (dr.lengthSquare() < rl2) {
384 <                    neighborList.push_back(make_pair((*j1), (*j2)));
385 <                  }
386 <                }
387 <              }
388 <            }
389 < #else
390 <            for (vector<int>::iterator j1 = cellList_[m1].begin();
391 <                 j1 != cellList_[m1].end(); ++j1) {
392 <              for (vector<int>::iterator j2 = cellList_[m2].begin();
393 <                   j2 != cellList_[m2].end(); ++j2) {
567 <                              
568 <                // Always do this if we're in different cells or if
569 <                // we're in the same cell and the global index of the
570 <                // j2 cutoff group is less than the j1 cutoff group
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 <                if (m2 != m1 || (*j2) < (*j1)) {
396 <                  dr = snap_->cgData.position[(*j2)] - snap_->cgData.position[(*j1)];
397 <                  snap_->wrapVector(dr);
398 <                  if (dr.lengthSquare() < rl2) {
399 <                    neighborList.push_back(make_pair((*j1), (*j2)));
400 <                  }
401 <                }
402 <              }
403 <            }
404 < #endif
405 <          }
406 <        }
407 <      }
408 <    }
409 <
410 <    // save the local cutoff group positions for the check that is
411 <    // done on each loop:
412 <    saved_CG_positions_.clear();
413 <    for (int i = 0; i < nGroups_; i++)
414 <      saved_CG_positions_.push_back(snap_->cgData.position[i]);
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 <    return neighborList;
429 <  }
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 > void ForceMatrixDecomposition::unpackInteractionData(InteractionData &idat, int atom1, int atom2) {
1117 > #ifdef IS_MPI
1118 >        pot_row[atom1] += 0.5 * *(idat.pot);
1119 >        pot_col[atom2] += 0.5 * *(idat.pot);
1120 >
1121 >        atomRowData.force[atom1] += *(idat.f1);
1122 >        atomColData.force[atom2] -= *(idat.f1);
1123 > #else
1124 >        pairwisePot += *(idat.pot);
1125 >
1126 >        snap_->atomData.force[atom1] += *(idat.f1);
1127 >        snap_->atomData.force[atom2] -= *(idat.f1);
1128 > #endif
1129 >
1130 > }
1131 >
1132 > void ForceMatrixDecomposition::reorderGroupCutoffs(vector<int> &order) {
1133 >        vector<int> tmp = vector<int> (groupToGtype.size());
1134 >
1135 >        for (int i = 0; i < groupToGtype.size(); ++i)
1136 >        {
1137 >                tmp[i] = groupToGtype[i];
1138 >        }
1139 >
1140 >        for (int i = 0; i < groupToGtype.size(); ++i)
1141 >        {
1142 >                groupToGtype[i] = tmp[order[i]];
1143 >        }
1144 > }
1145 >
1146 > void ForceMatrixDecomposition::reorderPosition(vector<int> &order) {
1147 >        Snapshot* snap_ = info_->getSnapshotManager()->getCurrentSnapshot();
1148 >        DataStorage* cgConfig = &(snap_->cgData);
1149 >        vector<Vector3d> tmp = vector<Vector3d> (nGroups_);
1150 >
1151 >        for (int i = 0; i < nGroups_; ++i)
1152 >        {
1153 >                tmp[i] = snap_->cgData.position[i];
1154 >        }
1155 >
1156 >        vector<int> mapPos = vector<int> (nGroups_);
1157 >        for (int i = 0; i < nGroups_; ++i)
1158 >        {
1159 >                snap_->cgData.position[i] = tmp[order[i]];
1160 >                mapPos[order[i]] = i;
1161 >        }
1162 >
1163 >        SimInfo::MoleculeIterator mi;
1164 >        Molecule* mol;
1165 >        Molecule::CutoffGroupIterator ci;
1166 >        CutoffGroup* cg;
1167 >
1168 >        for (mol = info_->beginMolecule(mi); mol != NULL; mol = info_->nextMolecule(mi))
1169 >        {
1170 >                for (cg = mol->beginCutoffGroup(ci); cg != NULL; cg = mol->nextCutoffGroup(ci))
1171 >                {
1172 >                        cg->setLocalIndex(mapPos[cg->getLocalIndex()]);
1173 >                }
1174 >        }
1175 >
1176 >        /*      if (info_->getNCutoffGroups() > 0)
1177 >         {
1178 >         for (mol = info_->beginMolecule(mi); mol != NULL; mol = info_->nextMolecule(mi))
1179 >         {
1180 >         for (cg = mol->beginCutoffGroup(ci); cg != NULL; cg = mol->nextCutoffGroup(ci))
1181 >         {
1182 >         printf("gbI:%d locI:%d x:%f y:%f z:%f\n", cg->getGlobalIndex(), cg->getLocalIndex(),
1183 >         cgConfig->position[cg->getLocalIndex()].x(), cgConfig->position[cg->getLocalIndex()].y(),
1184 >         cgConfig->position[cg->getLocalIndex()].z());
1185 >         }
1186 >         }
1187 >         } else
1188 >         {
1189 >         // center of mass of the group is the same as position of the atom
1190 >         // if cutoff group does not exist
1191 >         printf("ERROR!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!\n");
1192 >         //                     cgConfig->position = config->position;
1193 >         }*/
1194 > }
1195 >
1196 > void ForceMatrixDecomposition::reorderGroupList(vector<int> &order) {
1197 >        vector<vector<int> > tmp = vector<vector<int> > (groupList_.size());
1198 >
1199 >        for (int i = 0; i < groupList_.size(); ++i)
1200 >        {
1201 >                tmp[i] = groupList_[i];
1202 >        }
1203 >
1204 >        for (int i = 0; i < groupList_.size(); ++i)
1205 >        {
1206 >                groupList_[i] = tmp[order[i]];
1207 >        }
1208 > }
1209 >
1210 > void ForceMatrixDecomposition::reorderMemory(vector<vector<CutoffGroup *> > &H_c_l) {
1211 >        int n = 0;
1212 >        //      printf("Reorder memory time:%f!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!\n",
1213 >        //                      info_->getSnapshotManager()->getCurrentSnapshot()->getTime());
1214 >
1215 >        /* record the reordered atom indices */
1216 >        vector<int> k = vector<int> (nGroups_);
1217 >
1218 >        for (int c = 0; c < H_c_l.size(); ++c)
1219 >        {
1220 >                for (vector<CutoffGroup *>::iterator cg = H_c_l[c].begin(); cg != H_c_l[c].end(); ++cg)
1221 >                {
1222 >                        int i = (*cg)->getGlobalIndex();
1223 >                        k[n] = i;
1224 >                        ++n;
1225 >                }
1226 >        }
1227 >
1228 >        //      reorderGroupCutoffs(k);
1229 >        //      reorderGroupList(k);
1230 >        reorderPosition(k);
1231 > }
1232 >
1233 > vector<vector<CutoffGroup *> > ForceMatrixDecomposition::buildLayerBasedNeighborList() {
1234 >        //      printf("buildLayerBasedNeighborList; nGroups:%d\n", nGroups_);
1235 >        // Na = nGroups_
1236 >        /* cell occupancy counter */
1237 >        //      vector<int> k_c;
1238 >        /* c_i - has cell containing atom i (size Na) */
1239 >        vector<int> c = vector<int> (nGroups_);
1240 >        /* l_i - layer containing atom i (size Na) */
1241 >        //      vector<int> l;
1242 >
1243 >        RealType rList_ = (largestRcut_ + skinThickness_);
1244 >        Snapshot* snap_ = sman_->getCurrentSnapshot();
1245 >        Mat3x3d Hmat = snap_->getHmat();
1246 >        Vector3d Hx = Hmat.getColumn(0);
1247 >        Vector3d Hy = Hmat.getColumn(1);
1248 >        Vector3d Hz = Hmat.getColumn(2);
1249 >
1250 >        nCells_.x() = (int) (Hx.length()) / rList_;
1251 >        nCells_.y() = (int) (Hy.length()) / rList_;
1252 >        nCells_.z() = (int) (Hz.length()) / rList_;
1253 >
1254 >        Mat3x3d invHmat = snap_->getInvHmat();
1255 >        Vector3d rs, scaled, dr;
1256 >        Vector3i whichCell;
1257 >        int cellIndex;
1258 >        int nCtot = nCells_.x() * nCells_.y() * nCells_.z();
1259 >
1260 >        //      k_c = vector<int> (nCtot, 0);
1261 >
1262 >        SimInfo::MoleculeIterator mi;
1263 >        Molecule* mol;
1264 >        Molecule::CutoffGroupIterator ci;
1265 >        CutoffGroup* cg;
1266 >
1267 >        for (mol = info_->beginMolecule(mi); mol != NULL; mol = info_->nextMolecule(mi))
1268 >        {
1269 >                for (cg = mol->beginCutoffGroup(ci); cg != NULL; cg = mol->nextCutoffGroup(ci))
1270 >                {
1271 >                        rs = snap_->cgData.position[cg->getLocalIndex()];
1272 >
1273 >                        // scaled positions relative to the box vectors
1274 >                        scaled = invHmat * rs;
1275 >
1276 >                        // wrap the vector back into the unit box by subtracting integer box
1277 >                        // numbers
1278 >                        for (int j = 0; j < 3; j++)
1279 >                        {
1280 >                                scaled[j] -= roundMe(scaled[j]);
1281 >                                scaled[j] += 0.5;
1282 >                        }
1283 >
1284 >                        // find xyz-indices of cell that cutoffGroup is in.
1285 >                        whichCell.x() = nCells_.x() * scaled.x();
1286 >                        whichCell.y() = nCells_.y() * scaled.y();
1287 >                        whichCell.z() = nCells_.z() * scaled.z();
1288 >
1289 >                        //                      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(),
1290 >                        //                                      whichCell.z());
1291 >
1292 >                        // find single index of this cell:
1293 >                        cellIndex = Vlinear(whichCell, nCells_);
1294 >
1295 >                        c[cg->getGlobalIndex()] = cellIndex;
1296 >                }
1297 >        }
1298 >
1299 >        //      int k_c_curr;
1300 >        //      int k_c_max = 0;
1301 >        /* the cell-layer occupancy matrix */
1302 >        vector<vector<CutoffGroup *> > H_c_l = vector<vector<CutoffGroup *> > (nCtot);
1303 >
1304 >        for (mol = info_->beginMolecule(mi); mol != NULL; mol = info_->nextMolecule(mi))
1305 >        {
1306 >                for (cg = mol->beginCutoffGroup(ci); cg != NULL; cg = mol->nextCutoffGroup(ci))
1307 >
1308 >                {
1309 >                        //                      k_c_curr = ++k_c[c[cg1->getGlobalIndex()]];
1310 >                        //                      l.push_back(k_c_curr);
1311 >                        //
1312 >                        //                      /* determines the number of layers in use */
1313 >                        //                      if (k_c_max < k_c_curr)
1314 >                        //                      {
1315 >                        //                              k_c_max = k_c_curr;
1316 >                        //                      }
1317 >                        H_c_l[c[cg->getGlobalIndex()]].push_back(/*l[*/cg/*]*/);
1318 >                }
1319 >        }
1320 >
1321 >        /* Frequency of reordering the memory */
1322 >        if (neighborListReorderFreq != 0)
1323 >        {
1324 >                if (reorderFreqCounter == neighborListReorderFreq)
1325 >                {
1326 >                        //printf("neighborListReorderFreq:%d\n", neighborListReorderFreq);
1327 >                        reorderMemory(H_c_l);
1328 >                        reorderFreqCounter = 1;
1329 >                } else
1330 >                {
1331 >                        reorderFreqCounter++;
1332 >                }
1333 >        }
1334 >
1335 >        int m;
1336 >        /* the neighbor matrix */
1337 >        vector<vector<CutoffGroup *> > neighborMatW = vector<vector<CutoffGroup *> > (nGroups_);
1338 >
1339 >        groupCutoffs cuts;
1340 >        CutoffGroup *cg1;
1341 >
1342 >        /* loops over objects(atoms, rigidBodies, cutoffGroups, etc.) */
1343 >        for (mol = info_->beginMolecule(mi); mol != NULL; mol = info_->nextMolecule(mi))
1344 >        {
1345 >                for (cg1 = mol->beginCutoffGroup(ci); cg1 != NULL; cg1 = mol->nextCutoffGroup(ci))
1346 >                {
1347 >                        /* c' */
1348 >                        int c1 = c[cg1->getGlobalIndex()];
1349 >                        Vector3i c1v = idxToV(c1, nCells_);
1350 >
1351 >                        /* loops over the neighboring cells c'' */
1352 >                        for (vector<Vector3i>::iterator os = cellOffsets_.begin(); os != cellOffsets_.end(); ++os)
1353 >                        {
1354 >                                Vector3i c2v = c1v + (*os);
1355 >
1356 >                                if (c2v.x() >= nCells_.x())
1357 >                                {
1358 >                                        c2v.x() = 0;
1359 >                                } else if (c2v.x() < 0)
1360 >                                {
1361 >                                        c2v.x() = nCells_.x() - 1;
1362 >                                }
1363 >
1364 >                                if (c2v.y() >= nCells_.y())
1365 >                                {
1366 >                                        c2v.y() = 0;
1367 >                                } else if (c2v.y() < 0)
1368 >                                {
1369 >                                        c2v.y() = nCells_.y() - 1;
1370 >                                }
1371 >
1372 >                                if (c2v.z() >= nCells_.z())
1373 >                                {
1374 >                                        c2v.z() = 0;
1375 >                                } else if (c2v.z() < 0)
1376 >                                {
1377 >                                        c2v.z() = nCells_.z() - 1;
1378 >                                }
1379 >
1380 >                                int c2 = Vlinear(c2v, nCells_);
1381 >                                /* loops over layers l to access the neighbor atoms */
1382 >                                for (vector<CutoffGroup *>::iterator cg2 = H_c_l[c2].begin(); cg2 != H_c_l[c2].end(); ++cg2)
1383 >                                {
1384 >                                        //                              if i'' = 0 then break // doesn't apply to vector implementation of matrix
1385 >                                        //                              if(i != *j)
1386 >                                        if (c2 != c1 || (*cg2)->getGlobalIndex() < cg1->getGlobalIndex())
1387 >                                        {
1388 >                                                dr = snap_->cgData.position[(*cg2)->getLocalIndex()] - snap_->cgData.position[cg1->getLocalIndex()];
1389 >                                                snap_->wrapVector(dr);
1390 >                                                cuts = getGroupCutoffs(cg1->getGlobalIndex(), (*cg2)->getGlobalIndex());
1391 >                                                if (dr.lengthSquare() < cuts.third)
1392 >                                                {
1393 >                                                        /* transposed version of Rapaport W mat, to occupy successive memory locations on CPU */
1394 >                                                        neighborMatW[cg1->getGlobalIndex()].push_back((*cg2));
1395 >                                                }
1396 >                                        }
1397 >                                }
1398 >                        }
1399 >                }
1400 >        }
1401 >
1402 >        // save the local cutoff group positions for the check that is
1403 >        // done on each loop:
1404 >        saved_CG_positions_.clear();
1405 >        for (int i = 0; i < nGroups_; i++)
1406 >                saved_CG_positions_.push_back(snap_->cgData.position[i]);
1407 >
1408 >        return neighborMatW;
1409 > }
1410 >
1411 > /*
1412 > * buildNeighborList
1413 > *
1414 > * first element of pair is row-indexed CutoffGroup
1415 > * second element of pair is column-indexed CutoffGroup
1416 > */
1417 > vector<pair<int, int> > ForceMatrixDecomposition::buildNeighborList() {
1418 >
1419 >        vector<pair<int, int> > neighborList;
1420 >        groupCutoffs cuts;
1421 >        bool doAllPairs = false;
1422 >
1423 > #ifdef IS_MPI
1424 >        cellListRow_.clear();
1425 >        cellListCol_.clear();
1426 > #else
1427 >        cellList_.clear();
1428 > #endif
1429 >
1430 >        RealType rList_ = (largestRcut_ + skinThickness_);
1431 >        RealType rl2 = rList_ * rList_;
1432 >        Snapshot* snap_ = sman_->getCurrentSnapshot();
1433 >        Mat3x3d Hmat = snap_->getHmat();
1434 >        Vector3d Hx = Hmat.getColumn(0);
1435 >        Vector3d Hy = Hmat.getColumn(1);
1436 >        Vector3d Hz = Hmat.getColumn(2);
1437 >
1438 >        nCells_.x() = (int) (Hx.length()) / rList_;
1439 >        nCells_.y() = (int) (Hy.length()) / rList_;
1440 >        nCells_.z() = (int) (Hz.length()) / rList_;
1441 >
1442 >        // handle small boxes where the cell offsets can end up repeating cells
1443 >
1444 >        if (nCells_.x() < 3)
1445 >                doAllPairs = true;
1446 >        if (nCells_.y() < 3)
1447 >                doAllPairs = true;
1448 >        if (nCells_.z() < 3)
1449 >                doAllPairs = true;
1450 >
1451 >        Mat3x3d invHmat = snap_->getInvHmat();
1452 >        Vector3d rs, scaled, dr;
1453 >        Vector3i whichCell;
1454 >        int cellIndex;
1455 >        int nCtot = nCells_.x() * nCells_.y() * nCells_.z();
1456 >
1457 > #ifdef IS_MPI
1458 >        cellListRow_.resize(nCtot);
1459 >        cellListCol_.resize(nCtot);
1460 > #else
1461 >        cellList_.resize(nCtot);
1462 > #endif
1463 >
1464 >        if (!doAllPairs)
1465 >        {
1466 > #ifdef IS_MPI
1467 >
1468 >                for (int i = 0; i < nGroupsInRow_; i++)
1469 >                {
1470 >                        rs = cgRowData.position[i];
1471 >
1472 >                        // scaled positions relative to the box vectors
1473 >                        scaled = invHmat * rs;
1474 >
1475 >                        // wrap the vector back into the unit box by subtracting integer box
1476 >                        // numbers
1477 >                        for (int j = 0; j < 3; j++)
1478 >                        {
1479 >                                scaled[j] -= roundMe(scaled[j]);
1480 >                                scaled[j] += 0.5;
1481 >                        }
1482 >
1483 >                        // find xyz-indices of cell that cutoffGroup is in.
1484 >                        whichCell.x() = nCells_.x() * scaled.x();
1485 >                        whichCell.y() = nCells_.y() * scaled.y();
1486 >                        whichCell.z() = nCells_.z() * scaled.z();
1487 >
1488 >                        // find single index of this cell:
1489 >                        cellIndex = Vlinear(whichCell, nCells_);
1490 >
1491 >                        // add this cutoff group to the list of groups in this cell;
1492 >                        cellListRow_[cellIndex].push_back(i);
1493 >                }
1494 >                for (int i = 0; i < nGroupsInCol_; i++)
1495 >                {
1496 >                        rs = cgColData.position[i];
1497 >
1498 >                        // scaled positions relative to the box vectors
1499 >                        scaled = invHmat * rs;
1500 >
1501 >                        // wrap the vector back into the unit box by subtracting integer box
1502 >                        // numbers
1503 >                        for (int j = 0; j < 3; j++)
1504 >                        {
1505 >                                scaled[j] -= roundMe(scaled[j]);
1506 >                                scaled[j] += 0.5;
1507 >                        }
1508 >
1509 >                        // find xyz-indices of cell that cutoffGroup is in.
1510 >                        whichCell.x() = nCells_.x() * scaled.x();
1511 >                        whichCell.y() = nCells_.y() * scaled.y();
1512 >                        whichCell.z() = nCells_.z() * scaled.z();
1513 >
1514 >                        // find single index of this cell:
1515 >                        cellIndex = Vlinear(whichCell, nCells_);
1516 >
1517 >                        // add this cutoff group to the list of groups in this cell;
1518 >                        cellListCol_[cellIndex].push_back(i);
1519 >                }
1520 > #else
1521 >                for (int i = 0; i < nGroups_; i++)
1522 >                {
1523 >                        rs = snap_->cgData.position[i];
1524 >
1525 >                        // scaled positions relative to the box vectors
1526 >                        scaled = invHmat * rs;
1527 >
1528 >                        // wrap the vector back into the unit box by subtracting integer box
1529 >                        // numbers
1530 >                        for (int j = 0; j < 3; j++)
1531 >                        {
1532 >                                scaled[j] -= roundMe(scaled[j]);
1533 >                                scaled[j] += 0.5;
1534 >                        }
1535 >
1536 >                        // find xyz-indices of cell that cutoffGroup is in.
1537 >                        whichCell.x() = nCells_.x() * scaled.x();
1538 >                        whichCell.y() = nCells_.y() * scaled.y();
1539 >                        whichCell.z() = nCells_.z() * scaled.z();
1540 >
1541 >                        // find single index of this cell:
1542 >                        cellIndex = Vlinear(whichCell, nCells_);
1543 >
1544 >                        // add this cutoff group to the list of groups in this cell;
1545 >                        cellList_[cellIndex].push_back(i);
1546 >                }
1547 > #endif
1548 >
1549 >                for (int m1z = 0; m1z < nCells_.z(); m1z++)
1550 >                {
1551 >                        for (int m1y = 0; m1y < nCells_.y(); m1y++)
1552 >                        {
1553 >                                for (int m1x = 0; m1x < nCells_.x(); m1x++)
1554 >                                {
1555 >                                        Vector3i m1v(m1x, m1y, m1z);
1556 >                                        int m1 = Vlinear(m1v, nCells_);
1557 >
1558 >                                        for (vector<Vector3i>::iterator os = cellOffsets_.begin(); os != cellOffsets_.end(); ++os)
1559 >                                        {
1560 >
1561 >                                                Vector3i m2v = m1v + (*os);
1562 >
1563 >                                                if (m2v.x() >= nCells_.x())
1564 >                                                {
1565 >                                                        m2v.x() = 0;
1566 >                                                } else if (m2v.x() < 0)
1567 >                                                {
1568 >                                                        m2v.x() = nCells_.x() - 1;
1569 >                                                }
1570 >
1571 >                                                if (m2v.y() >= nCells_.y())
1572 >                                                {
1573 >                                                        m2v.y() = 0;
1574 >                                                } else if (m2v.y() < 0)
1575 >                                                {
1576 >                                                        m2v.y() = nCells_.y() - 1;
1577 >                                                }
1578 >
1579 >                                                if (m2v.z() >= nCells_.z())
1580 >                                                {
1581 >                                                        m2v.z() = 0;
1582 >                                                } else if (m2v.z() < 0)
1583 >                                                {
1584 >                                                        m2v.z() = nCells_.z() - 1;
1585 >                                                }
1586 >
1587 >                                                int m2 = Vlinear(m2v, nCells_);
1588 >
1589 > #ifdef IS_MPI
1590 >                                                for (vector<int>::iterator j1 = cellListRow_[m1].begin();
1591 >                                                                j1 != cellListRow_[m1].end(); ++j1)
1592 >                                                {
1593 >                                                        for (vector<int>::iterator j2 = cellListCol_[m2].begin();
1594 >                                                                        j2 != cellListCol_[m2].end(); ++j2)
1595 >                                                        {
1596 >
1597 >                                                                // In parallel, we need to visit *all* pairs of row &
1598 >                                                                // column indicies and will truncate later on.
1599 >                                                                dr = cgColData.position[(*j2)] - cgRowData.position[(*j1)];
1600 >                                                                snap_->wrapVector(dr);
1601 >                                                                cuts = getGroupCutoffs( (*j1), (*j2) );
1602 >                                                                if (dr.lengthSquare() < cuts.third)
1603 >                                                                {
1604 >                                                                        neighborList.push_back(make_pair((*j1), (*j2)));
1605 >                                                                }
1606 >                                                        }
1607 >                                                }
1608 > #else
1609 >
1610 >                                                for (vector<int>::iterator j1 = cellList_[m1].begin(); j1 != cellList_[m1].end(); ++j1)
1611 >                                                {
1612 >                                                        for (vector<int>::iterator j2 = cellList_[m2].begin(); j2 != cellList_[m2].end(); ++j2)
1613 >                                                        {
1614 >
1615 >                                                                // Always do this if we're in different cells or if
1616 >                                                                // we're in the same cell and the global index of the
1617 >                                                                // j2 cutoff group is less than the j1 cutoff group
1618 >
1619 >                                                                if (m2 != m1 || (*j2) < (*j1))
1620 >                                                                {
1621 >                                                                        dr = snap_->cgData.position[(*j2)] - snap_->cgData.position[(*j1)];
1622 >                                                                        snap_->wrapVector(dr);
1623 >                                                                        cuts = getGroupCutoffs((*j1), (*j2));
1624 >                                                                        if (dr.lengthSquare() < cuts.third)
1625 >                                                                        {
1626 >                                                                                neighborList.push_back(make_pair((*j1), (*j2)));
1627 >                                                                        }
1628 >                                                                }
1629 >                                                        }
1630 >                                                }
1631 > #endif
1632 >                                        }
1633 >                                }
1634 >                        }
1635 >                }
1636 >        } else
1637 >        {
1638 >                // branch to do all cutoff group pairs
1639 > #ifdef IS_MPI
1640 >                for (int j1 = 0; j1 < nGroupsInRow_; j1++)
1641 >                {
1642 >                        for (int j2 = 0; j2 < nGroupsInCol_; j2++)
1643 >                        {
1644 >                                dr = cgColData.position[j2] - cgRowData.position[j1];
1645 >                                snap_->wrapVector(dr);
1646 >                                cuts = getGroupCutoffs( j1, j2 );
1647 >                                if (dr.lengthSquare() < cuts.third)
1648 >                                {
1649 >                                        neighborList.push_back(make_pair(j1, j2));
1650 >                                }
1651 >                        }
1652 >                }
1653 > #else
1654 >                for (int j1 = 0; j1 < nGroups_ - 1; j1++)
1655 >                {
1656 >                        for (int j2 = j1 + 1; j2 < nGroups_; j2++)
1657 >                        {
1658 >                                dr = snap_->cgData.position[j2] - snap_->cgData.position[j1];
1659 >                                snap_->wrapVector(dr);
1660 >                                cuts = getGroupCutoffs(j1, j2);
1661 >                                if (dr.lengthSquare() < cuts.third)
1662 >                                {
1663 >                                        neighborList.push_back(make_pair(j1, j2));
1664 >                                }
1665 >                        }
1666 >                }
1667 > #endif
1668 >        }
1669 >
1670 >        // save the local cutoff group positions for the check that is
1671 >        // done on each loop:
1672 >        saved_CG_positions_.clear();
1673 >        for (int i = 0; i < nGroups_; i++)
1674 >                saved_CG_positions_.push_back(snap_->cgData.position[i]);
1675 >
1676 >        return neighborList;
1677 > }
1678   } //end namespace OpenMD

Diff Legend

Removed lines
+ Added lines
< Changed lines
> Changed lines