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

Comparing:
branches/development/src/parallel/ForceMatrixDecomposition.cpp (file contents), Revision 1570 by gezelter, Thu May 26 21:56:04 2011 UTC vs.
branches/devel_omp/src/parallel/ForceMatrixDecomposition.cpp (file contents), Revision 1608 by mciznick, Tue Aug 9 01:58:56 2011 UTC

# Line 43 | Line 43
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 <  
56 <  void ForceMatrixDecomposition::distributeInitialData() {
57 <    snap_ = sman_->getCurrentSnapshot();
58 <    storageLayout_ = sman_->getStorageLayout();
59 <    nLocal_ = snap_->getNumberOfAtoms();
60 <    nGroups_ = snap_->getNumberOfCutoffGroups();
51 > ForceMatrixDecomposition::ForceMatrixDecomposition(SimInfo* info, InteractionManager* iMan) :
52 >        ForceDecomposition(info, iMan) {
53 >        // In a parallel computation, row and colum scans must visit all
54 >        // surrounding cells (not just the 14 upper triangular blocks that
55 >        // are used when the processor can see all pairs)
56 > #ifdef IS_MPI
57 >        cellOffsets_.push_back( Vector3i(-1, 0, 0) );
58 >        cellOffsets_.push_back( Vector3i(-1,-1, 0) );
59 >        cellOffsets_.push_back( Vector3i( 0,-1, 0) );
60 >        cellOffsets_.push_back( Vector3i( 1,-1, 0) );
61 >        cellOffsets_.push_back( Vector3i( 0, 0,-1) );
62 >        cellOffsets_.push_back( Vector3i(-1, 0, 1) );
63 >        cellOffsets_.push_back( Vector3i(-1,-1,-1) );
64 >        cellOffsets_.push_back( Vector3i( 0,-1,-1) );
65 >        cellOffsets_.push_back( Vector3i( 1,-1,-1) );
66 >        cellOffsets_.push_back( Vector3i( 1, 0,-1) );
67 >        cellOffsets_.push_back( Vector3i( 1, 1,-1) );
68 >        cellOffsets_.push_back( Vector3i( 0, 1,-1) );
69 >        cellOffsets_.push_back( Vector3i(-1, 1,-1) );
70 > #endif    
71 > }
72  
73 <    // gather the information for atomtype IDs (atids):
74 <    vector<int> identsLocal = info_->getIdentArray();
75 <    AtomLocalToGlobal = info_->getGlobalAtomIndices();
76 <    cgLocalToGlobal = info_->getGlobalGroupIndices();
77 <    vector<int> globalGroupMembership = info_->getGlobalGroupMembership();
78 <    vector<RealType> massFactorsLocal = info_->getMassFactors();
79 <    PairList excludes = info_->getExcludedInteractions();
80 <    PairList oneTwo = info_->getOneTwoInteractions();
81 <    PairList oneThree = info_->getOneThreeInteractions();
70 <    PairList oneFour = info_->getOneFourInteractions();
71 <    vector<RealType> pot_local(N_INTERACTION_FAMILIES, 0.0);
73 > /**
74 > * distributeInitialData is essentially a copy of the older fortran
75 > * SimulationSetup
76 > */
77 > void ForceMatrixDecomposition::distributeInitialData() {
78 >        snap_ = sman_->getCurrentSnapshot();
79 >        storageLayout_ = sman_->getStorageLayout();
80 >        ff_ = info_->getForceField();
81 >        nLocal_ = snap_->getNumberOfAtoms();
82  
83 +        nGroups_ = info_->getNLocalCutoffGroups();
84 +        // gather the information for atomtype IDs (atids):
85 +        idents = info_->getIdentArray();
86 +        AtomLocalToGlobal = info_->getGlobalAtomIndices();
87 +        cgLocalToGlobal = info_->getGlobalGroupIndices();
88 +        vector<int> globalGroupMembership = info_->getGlobalGroupMembership();
89 +
90 +        massFactors = info_->getMassFactors();
91 +
92 +        PairList* excludes = info_->getExcludedInteractions();
93 +        PairList* oneTwo = info_->getOneTwoInteractions();
94 +        PairList* oneThree = info_->getOneThreeInteractions();
95 +        PairList* oneFour = info_->getOneFourInteractions();
96 +
97   #ifdef IS_MPI
74
75    AtomCommIntRow = new Communicator<Row,int>(nLocal_);
76    AtomCommRealRow = new Communicator<Row,RealType>(nLocal_);
77    AtomCommVectorRow = new Communicator<Row,Vector3d>(nLocal_);
78    AtomCommMatrixRow = new Communicator<Row,Mat3x3d>(nLocal_);
98  
99 <    AtomCommIntColumn = new Communicator<Column,int>(nLocal_);
100 <    AtomCommRealColumn = new Communicator<Column,RealType>(nLocal_);
82 <    AtomCommVectorColumn = new Communicator<Column,Vector3d>(nLocal_);
83 <    AtomCommMatrixColumn = new Communicator<Column,Mat3x3d>(nLocal_);
99 >        MPI::Intracomm row = rowComm.getComm();
100 >        MPI::Intracomm col = colComm.getComm();
101  
102 <    cgCommIntRow = new Communicator<Row,int>(nGroups_);
103 <    cgCommVectorRow = new Communicator<Row,Vector3d>(nGroups_);
104 <    cgCommIntColumn = new Communicator<Column,int>(nGroups_);
105 <    cgCommVectorColumn = new Communicator<Column,Vector3d>(nGroups_);
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 <    nAtomsInRow_ = AtomCommIntRow->getSize();
109 <    nAtomsInCol_ = AtomCommIntColumn->getSize();
110 <    nGroupsInRow_ = cgCommIntRow->getSize();
111 <    nGroupsInCol_ = cgCommIntColumn->getSize();
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 <    // Modify the data storage objects with the correct layouts and sizes:
115 <    atomRowData.resize(nAtomsInRow_);
116 <    atomRowData.setStorageLayout(storageLayout_);
117 <    atomColData.resize(nAtomsInCol_);
99 <    atomColData.setStorageLayout(storageLayout_);
100 <    cgRowData.resize(nGroupsInRow_);
101 <    cgRowData.setStorageLayout(DataStorage::dslPosition);
102 <    cgColData.resize(nGroupsInCol_);
103 <    cgColData.setStorageLayout(DataStorage::dslPosition);
104 <    
105 <    vector<vector<RealType> > pot_row(N_INTERACTION_FAMILIES,
106 <                                      vector<RealType> (nAtomsInRow_, 0.0));
107 <    vector<vector<RealType> > pot_col(N_INTERACTION_FAMILIES,
108 <                                      vector<RealType> (nAtomsInCol_, 0.0));
109 <    
110 <    identsRow.reserve(nAtomsInRow_);
111 <    identsCol.reserve(nAtomsInCol_);
112 <    
113 <    AtomCommIntRow->gather(identsLocal, identsRow);
114 <    AtomCommIntColumn->gather(identsLocal, identsCol);
115 <    
116 <    AtomCommIntRow->gather(AtomLocalToGlobal, AtomRowToGlobal);
117 <    AtomCommIntColumn->gather(AtomLocalToGlobal, AtomColToGlobal);
118 <    
119 <    cgCommIntRow->gather(cgLocalToGlobal, cgRowToGlobal);
120 <    cgCommIntColumn->gather(cgLocalToGlobal, cgColToGlobal);
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 <    AtomCommRealRow->gather(massFactorsLocal, massFactorsRow);
120 <    AtomCommRealColumn->gather(massFactorsLocal, massFactorsCol);
119 >        nAtomsInRow_ = AtomPlanIntRow->getSize();
120 >        nAtomsInCol_ = AtomPlanIntColumn->getSize();
121 >        nGroupsInRow_ = cgPlanIntRow->getSize();
122 >        nGroupsInCol_ = cgPlanIntColumn->getSize();
123  
124 <    groupListRow_.clear();
125 <    groupListRow_.reserve(nGroupsInRow_);
126 <    for (int i = 0; i < nGroupsInRow_; i++) {
127 <      int gid = cgRowToGlobal[i];
128 <      for (int j = 0; j < nAtomsInRow_; j++) {
129 <        int aid = AtomRowToGlobal[j];
130 <        if (globalGroupMembership[aid] == gid)
131 <          groupListRow_[i].push_back(j);
132 <      }      
134 <    }
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 <    groupListCol_.clear();
135 <    groupListCol_.reserve(nGroupsInCol_);
138 <    for (int i = 0; i < nGroupsInCol_; i++) {
139 <      int gid = cgColToGlobal[i];
140 <      for (int j = 0; j < nAtomsInCol_; j++) {
141 <        int aid = AtomColToGlobal[j];
142 <        if (globalGroupMembership[aid] == gid)
143 <          groupListCol_[i].push_back(j);
144 <      }      
145 <    }
134 >        identsRow.resize(nAtomsInRow_);
135 >        identsCol.resize(nAtomsInCol_);
136  
137 <    skipsForRowAtom.clear();
138 <    skipsForRowAtom.reserve(nAtomsInRow_);
149 <    for (int i = 0; i < nAtomsInRow_; i++) {
150 <      int iglob = AtomColToGlobal[i];
151 <      for (int j = 0; j < nAtomsInCol_; j++) {
152 <        int jglob = AtomRowToGlobal[j];        
153 <        if (excludes.hasPair(iglob, jglob))
154 <          skipsForRowAtom[i].push_back(j);      
155 <      }      
156 <    }
137 >        AtomPlanIntRow->gather(idents, identsRow);
138 >        AtomPlanIntColumn->gather(idents, identsCol);
139  
140 <    toposForRowAtom.clear();
141 <    toposForRowAtom.reserve(nAtomsInRow_);
142 <    for (int i = 0; i < nAtomsInRow_; i++) {
161 <      int iglob = AtomColToGlobal[i];
162 <      int nTopos = 0;
163 <      for (int j = 0; j < nAtomsInCol_; j++) {
164 <        int jglob = AtomRowToGlobal[j];        
165 <        if (oneTwo.hasPair(iglob, jglob)) {
166 <          toposForRowAtom[i].push_back(j);
167 <          topoDistRow[i][nTopos] = 1;
168 <          nTopos++;
169 <        }
170 <        if (oneThree.hasPair(iglob, jglob)) {
171 <          toposForRowAtom[i].push_back(j);
172 <          topoDistRow[i][nTopos] = 2;
173 <          nTopos++;
174 <        }
175 <        if (oneFour.hasPair(iglob, jglob)) {
176 <          toposForRowAtom[i].push_back(j);
177 <          topoDistRow[i][nTopos] = 3;
178 <          nTopos++;
179 <        }
180 <      }      
181 <    }
140 >        // allocate memory for the parallel objects
141 >        atypesRow.resize(nAtomsInRow_);
142 >        atypesCol.resize(nAtomsInCol_);
143  
144 < #endif
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 <    groupList_.clear();
150 <    groupList_.reserve(nGroups_);
187 <    for (int i = 0; i < nGroups_; i++) {
188 <      int gid = cgLocalToGlobal[i];
189 <      for (int j = 0; j < nLocal_; j++) {
190 <        int aid = AtomLocalToGlobal[j];
191 <        if (globalGroupMembership[aid] == gid)
192 <          groupList_[i].push_back(j);
193 <      }      
194 <    }
149 >        pot_row.resize(nAtomsInRow_);
150 >        pot_col.resize(nAtomsInCol_);
151  
152 <    skipsForLocalAtom.clear();
153 <    skipsForLocalAtom.reserve(nLocal_);
152 >        AtomRowToGlobal.resize(nAtomsInRow_);
153 >        AtomColToGlobal.resize(nAtomsInCol_);
154 >        AtomPlanIntRow->gather(AtomLocalToGlobal, AtomRowToGlobal);
155 >        AtomPlanIntColumn->gather(AtomLocalToGlobal, AtomColToGlobal);
156  
157 <    for (int i = 0; i < nLocal_; i++) {
158 <      int iglob = AtomLocalToGlobal[i];
159 <      for (int j = 0; j < nLocal_; j++) {
160 <        int jglob = AtomLocalToGlobal[j];        
161 <        if (excludes.hasPair(iglob, jglob))
162 <          skipsForLocalAtom[i].push_back(j);      
163 <      }      
164 <    }
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 <    toposForLocalAtom.clear();
174 <    toposForLocalAtom.reserve(nLocal_);
175 <    for (int i = 0; i < nLocal_; i++) {
176 <      int iglob = AtomLocalToGlobal[i];
212 <      int nTopos = 0;
213 <      for (int j = 0; j < nLocal_; j++) {
214 <        int jglob = AtomLocalToGlobal[j];        
215 <        if (oneTwo.hasPair(iglob, jglob)) {
216 <          toposForLocalAtom[i].push_back(j);
217 <          topoDistLocal[i][nTopos] = 1;
218 <          nTopos++;
219 <        }
220 <        if (oneThree.hasPair(iglob, jglob)) {
221 <          toposForLocalAtom[i].push_back(j);
222 <          topoDistLocal[i][nTopos] = 2;
223 <          nTopos++;
224 <        }
225 <        if (oneFour.hasPair(iglob, jglob)) {
226 <          toposForLocalAtom[i].push_back(j);
227 <          topoDistLocal[i][nTopos] = 3;
228 <          nTopos++;
229 <        }
230 <      }      
231 <    }
232 <  }
233 <  
234 <  void ForceMatrixDecomposition::distributeData()  {
235 <    snap_ = sman_->getCurrentSnapshot();
236 <    storageLayout_ = sman_->getStorageLayout();
237 < #ifdef IS_MPI
238 <    
239 <    // gather up the atomic positions
240 <    AtomCommVectorRow->gather(snap_->atomData.position,
241 <                              atomRowData.position);
242 <    AtomCommVectorColumn->gather(snap_->atomData.position,
243 <                                 atomColData.position);
244 <    
245 <    // gather up the cutoff group positions
246 <    cgCommVectorRow->gather(snap_->cgData.position,
247 <                            cgRowData.position);
248 <    cgCommVectorColumn->gather(snap_->cgData.position,
249 <                               cgColData.position);
250 <    
251 <    // if needed, gather the atomic rotation matrices
252 <    if (storageLayout_ & DataStorage::dslAmat) {
253 <      AtomCommMatrixRow->gather(snap_->atomData.aMat,
254 <                                atomRowData.aMat);
255 <      AtomCommMatrixColumn->gather(snap_->atomData.aMat,
256 <                                   atomColData.aMat);
257 <    }
258 <    
259 <    // if needed, gather the atomic eletrostatic frames
260 <    if (storageLayout_ & DataStorage::dslElectroFrame) {
261 <      AtomCommMatrixRow->gather(snap_->atomData.electroFrame,
262 <                                atomRowData.electroFrame);
263 <      AtomCommMatrixColumn->gather(snap_->atomData.electroFrame,
264 <                                   atomColData.electroFrame);
265 <    }
266 < #endif      
267 <  }
268 <  
269 <  void ForceMatrixDecomposition::collectIntermediateData() {
270 <    snap_ = sman_->getCurrentSnapshot();
271 <    storageLayout_ = sman_->getStorageLayout();
272 < #ifdef IS_MPI
273 <    
274 <    if (storageLayout_ & DataStorage::dslDensity) {
275 <      
276 <      AtomCommRealRow->scatter(atomRowData.density,
277 <                               snap_->atomData.density);
278 <      
279 <      int n = snap_->atomData.density.size();
280 <      std::vector<RealType> rho_tmp(n, 0.0);
281 <      AtomCommRealColumn->scatter(atomColData.density, rho_tmp);
282 <      for (int i = 0; i < n; i++)
283 <        snap_->atomData.density[i] += rho_tmp[i];
284 <    }
285 < #endif
286 <  }
287 <  
288 <  void ForceMatrixDecomposition::distributeIntermediateData() {
289 <    snap_ = sman_->getCurrentSnapshot();
290 <    storageLayout_ = sman_->getStorageLayout();
291 < #ifdef IS_MPI
292 <    if (storageLayout_ & DataStorage::dslFunctional) {
293 <      AtomCommRealRow->gather(snap_->atomData.functional,
294 <                              atomRowData.functional);
295 <      AtomCommRealColumn->gather(snap_->atomData.functional,
296 <                                 atomColData.functional);
297 <    }
298 <    
299 <    if (storageLayout_ & DataStorage::dslFunctionalDerivative) {
300 <      AtomCommRealRow->gather(snap_->atomData.functionalDerivative,
301 <                              atomRowData.functionalDerivative);
302 <      AtomCommRealColumn->gather(snap_->atomData.functionalDerivative,
303 <                                 atomColData.functionalDerivative);
304 <    }
305 < #endif
306 <  }
307 <  
308 <  
309 <  void ForceMatrixDecomposition::collectData() {
310 <    snap_ = sman_->getCurrentSnapshot();
311 <    storageLayout_ = sman_->getStorageLayout();
312 < #ifdef IS_MPI    
313 <    int n = snap_->atomData.force.size();
314 <    vector<Vector3d> frc_tmp(n, V3Zero);
315 <    
316 <    AtomCommVectorRow->scatter(atomRowData.force, frc_tmp);
317 <    for (int i = 0; i < n; i++) {
318 <      snap_->atomData.force[i] += frc_tmp[i];
319 <      frc_tmp[i] = 0.0;
320 <    }
321 <    
322 <    AtomCommVectorColumn->scatter(atomColData.force, frc_tmp);
323 <    for (int i = 0; i < n; i++)
324 <      snap_->atomData.force[i] += frc_tmp[i];
325 <    
326 <    
327 <    if (storageLayout_ & DataStorage::dslTorque) {
173 >        cgRowToGlobal.resize(nGroupsInRow_);
174 >        cgColToGlobal.resize(nGroupsInCol_);
175 >        cgPlanIntRow->gather(cgLocalToGlobal, cgRowToGlobal);
176 >        cgPlanIntColumn->gather(cgLocalToGlobal, cgColToGlobal);
177  
178 <      int nt = snap_->atomData.force.size();
179 <      vector<Vector3d> trq_tmp(nt, V3Zero);
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 <      AtomCommVectorRow->scatter(atomRowData.torque, trq_tmp);
195 <      for (int i = 0; i < n; i++) {
196 <        snap_->atomData.torque[i] += trq_tmp[i];
197 <        trq_tmp[i] = 0.0;
336 <      }
337 <      
338 <      AtomCommVectorColumn->scatter(atomColData.torque, trq_tmp);
339 <      for (int i = 0; i < n; i++)
340 <        snap_->atomData.torque[i] += trq_tmp[i];
341 <    }
342 <    
343 <    nLocal_ = snap_->getNumberOfAtoms();
194 >        massFactorsRow.resize(nAtomsInRow_);
195 >        massFactorsCol.resize(nAtomsInCol_);
196 >        AtomPlanRealRow->gather(massFactors, massFactorsRow);
197 >        AtomPlanRealColumn->gather(massFactors, massFactorsCol);
198  
199 <    vector<vector<RealType> > pot_temp(N_INTERACTION_FAMILIES,
200 <                                       vector<RealType> (nLocal_, 0.0));
201 <    
202 <    for (int i = 0; i < N_INTERACTION_FAMILIES; i++) {
203 <      AtomCommRealRow->scatter(pot_row[i], pot_temp[i]);
204 <      for (int ii = 0;  ii < pot_temp[i].size(); ii++ ) {
205 <        pot_local[i] += pot_temp[i][ii];
206 <      }
207 <    }
208 < #endif
209 <  }
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 <  int ForceMatrixDecomposition::getNAtomsInRow() {  
213 < #ifdef IS_MPI
214 <    return nAtomsInRow_;
215 < #else
216 <    return nLocal_;
217 < #endif
218 <  }
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 <  /**
226 <   * returns the list of atoms belonging to this group.  
227 <   */
228 <  vector<int> ForceMatrixDecomposition::getAtomsInGroupRow(int cg1){
229 < #ifdef IS_MPI
230 <    return groupListRow_[cg1];
231 < #else
232 <    return groupList_[cg1];
233 < #endif
374 <  }
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 <  vector<int> ForceMatrixDecomposition::getAtomsInGroupColumn(int cg2){
236 < #ifdef IS_MPI
237 <    return groupListCol_[cg2];
379 < #else
380 <    return groupList_[cg2];
381 < #endif
382 <  }
383 <  
384 <  Vector3d ForceMatrixDecomposition::getIntergroupVector(int cg1, int cg2){
385 <    Vector3d d;
386 <    
387 < #ifdef IS_MPI
388 <    d = cgColData.position[cg2] - cgRowData.position[cg1];
389 < #else
390 <    d = snap_->cgData.position[cg2] - snap_->cgData.position[cg1];
391 < #endif
392 <    
393 <    snap_->wrapVector(d);
394 <    return d;    
395 <  }
235 >                for (int j = 0; j < nAtomsInCol_; j++)
236 >                {
237 >                        int jglob = AtomColToGlobal[j];
238  
239 +                        if (excludes->hasPair(iglob, jglob))
240 +                        excludesForAtom[i].push_back(j);
241  
242 <  Vector3d ForceMatrixDecomposition::getAtomToGroupVectorRow(int atom1, int cg1){
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  
400    Vector3d d;
401    
402 #ifdef IS_MPI
403    d = cgRowData.position[cg1] - atomRowData.position[atom1];
404 #else
405    d = snap_->cgData.position[cg1] - snap_->atomData.position[atom1];
264   #endif
265  
266 <    snap_->wrapVector(d);
267 <    return d;    
268 <  }
269 <  
270 <  Vector3d ForceMatrixDecomposition::getAtomToGroupVectorColumn(int atom2, int cg2){
413 <    Vector3d d;
414 <    
415 < #ifdef IS_MPI
416 <    d = cgColData.position[cg2] - atomColData.position[atom2];
417 < #else
418 <    d = snap_->cgData.position[cg2] - snap_->atomData.position[atom2];
419 < #endif
420 <    
421 <    snap_->wrapVector(d);
422 <    return d;    
423 <  }
424 <
425 <  RealType ForceMatrixDecomposition::getMassFactorRow(int atom1) {
426 < #ifdef IS_MPI
427 <    return massFactorsRow[atom1];
428 < #else
429 <    return massFactorsLocal[atom1];
430 < #endif
431 <  }
432 <
433 <  RealType ForceMatrixDecomposition::getMassFactorColumn(int atom2) {
434 < #ifdef IS_MPI
435 <    return massFactorsCol[atom2];
436 < #else
437 <    return massFactorsLocal[atom2];
438 < #endif
266 >        // allocate memory for the parallel objects
267 >        atypesLocal.resize(nLocal_);
268 >
269 >        for (int i = 0; i < nLocal_; i++)
270 >                atypesLocal[i] = ff_->getAtomType(idents[i]);
271  
272 <  }
273 <    
274 <  Vector3d ForceMatrixDecomposition::getInteratomicVector(int atom1, int atom2){
275 <    Vector3d d;
276 <    
277 < #ifdef IS_MPI
278 <    d = atomColData.position[atom2] - atomRowData.position[atom1];
279 < #else
280 <    d = snap_->atomData.position[atom2] - snap_->atomData.position[atom1];
281 < #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 <    snap_->wrapVector(d);
288 <    return d;    
289 <  }
287 >        excludesForAtom.clear();
288 >        excludesForAtom.resize(nLocal_);
289 >        toposForAtom.clear();
290 >        toposForAtom.resize(nLocal_);
291 >        topoDist.clear();
292 >        topoDist.resize(nLocal_);
293  
294 <  vector<int> ForceMatrixDecomposition::getSkipsForRowAtom(int atom1) {
295 < #ifdef IS_MPI
296 <    return skipsForRowAtom[atom1];
458 < #else
459 <    return skipsForLocalAtom[atom1];
460 < #endif
461 <  }
294 >        for (int i = 0; i < nLocal_; i++)
295 >        {
296 >                int iglob = AtomLocalToGlobal[i];
297  
298 <  /**
299 <   * there are a number of reasons to skip a pair or a particle mostly
300 <   * we do this to exclude atoms who are involved in short range
466 <   * interactions (bonds, bends, torsions), but we also need to
467 <   * exclude some overcounted interactions that result from the
468 <   * parallel decomposition.
469 <   */
470 <  bool ForceMatrixDecomposition::skipAtomPair(int atom1, int atom2) {
471 <    int unique_id_1, unique_id_2;
298 >                for (int j = 0; j < nLocal_; j++)
299 >                {
300 >                        int jglob = AtomLocalToGlobal[j];
301  
302 < #ifdef IS_MPI
303 <    // in MPI, we have to look up the unique IDs for each atom
475 <    unique_id_1 = AtomRowToGlobal[atom1];
476 <    unique_id_2 = AtomColToGlobal[atom2];
302 >                        if (excludes->hasPair(iglob, jglob))
303 >                                excludesForAtom[i].push_back(j);
304  
305 <    // this situation should only arise in MPI simulations
306 <    if (unique_id_1 == unique_id_2) return true;
307 <    
308 <    // this prevents us from doing the pair on multiple processors
309 <    if (unique_id_1 < unique_id_2) {
310 <      if ((unique_id_1 + unique_id_2) % 2 == 0) return true;
311 <    } else {
312 <      if ((unique_id_1 + unique_id_2) % 2 == 1) return true;
313 <    }
314 < #else
315 <    // in the normal loop, the atom numbers are unique
316 <    unique_id_1 = atom1;
317 <    unique_id_2 = atom2;
318 < #endif
319 <    
320 < #ifdef IS_MPI
321 <    for (vector<int>::iterator i = skipsForRowAtom[atom1].begin();
322 <         i != skipsForRowAtom[atom1].end(); ++i) {
323 <      if ( (*i) == unique_id_2 ) return true;
324 <    }    
325 < #else
499 <    for (vector<int>::iterator i = skipsForLocalAtom[atom1].begin();
500 <         i != skipsForLocalAtom[atom1].end(); ++i) {
501 <      if ( (*i) == unique_id_2 ) return true;
502 <    }    
503 < #endif
504 <  }
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 <  int ForceMatrixDecomposition::getTopoDistance(int atom1, int atom2) {
328 <    
329 < #ifdef IS_MPI
330 <    for (int i = 0; i < toposForRowAtom[atom1].size(); i++) {
331 <      if ( toposForRowAtom[atom1][i] == atom2 ) return topoDistRow[atom1][i];
332 <    }
333 < #else
334 <    for (int i = 0; i < toposForLocalAtom[atom1].size(); i++) {
335 <      if ( toposForLocalAtom[atom1][i] == atom2 ) return topoDistLocal[atom1][i];
515 <    }
516 < #endif
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 <    // zero is default for unconnected (i.e. normal) pair interactions
519 <    return 0;
520 <  }
337 >        createGtypeCutoffMap();
338  
339 <  void ForceMatrixDecomposition::addForceToAtomRow(int atom1, Vector3d fg){
523 < #ifdef IS_MPI
524 <    atomRowData.force[atom1] += fg;
525 < #else
526 <    snap_->atomData.force[atom1] += fg;
527 < #endif
528 <  }
339 > }
340  
341 <  void ForceMatrixDecomposition::addForceToAtomColumn(int atom2, Vector3d fg){
531 < #ifdef IS_MPI
532 <    atomColData.force[atom2] += fg;
533 < #else
534 <    snap_->atomData.force[atom2] += fg;
535 < #endif
536 <  }
341 > void ForceMatrixDecomposition::createGtypeCutoffMap() {
342  
343 <    // filling interaction blocks with pointers
344 <  InteractionData ForceMatrixDecomposition::fillInteractionData(int atom1, int atom2) {    
345 <    InteractionData idat;
343 >        RealType tol = 1e-6;
344 >        largestRcut_ = 0.0;
345 >        RealType rc;
346 >        int atid;
347 >        set<AtomType*> atypes = info_->getSimulatedAtomTypes();
348  
349 < #ifdef IS_MPI
543 <    if (storageLayout_ & DataStorage::dslAmat) {
544 <      idat.A1 = &(atomRowData.aMat[atom1]);
545 <      idat.A2 = &(atomColData.aMat[atom2]);
546 <    }
547 <    
548 <    if (storageLayout_ & DataStorage::dslElectroFrame) {
549 <      idat.eFrame1 = &(atomRowData.electroFrame[atom1]);
550 <      idat.eFrame2 = &(atomColData.electroFrame[atom2]);
551 <    }
349 >        map<int, RealType> atypeCutoff;
350  
351 <    if (storageLayout_ & DataStorage::dslTorque) {
352 <      idat.t1 = &(atomRowData.torque[atom1]);
353 <      idat.t2 = &(atomColData.torque[atom2]);
354 <    }
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 <    if (storageLayout_ & DataStorage::dslDensity) {
361 <      idat.rho1 = &(atomRowData.density[atom1]);
362 <      idat.rho2 = &(atomColData.density[atom2]);
363 <    }
364 <
365 <    if (storageLayout_ & DataStorage::dslFunctionalDerivative) {
366 <      idat.dfrho1 = &(atomRowData.functionalDerivative[atom1]);
367 <      idat.dfrho2 = &(atomColData.functionalDerivative[atom2]);
368 <    }
369 <
370 < #else
371 <    if (storageLayout_ & DataStorage::dslAmat) {
372 <      idat.A1 = &(snap_->atomData.aMat[atom1]);
373 <      idat.A2 = &(snap_->atomData.aMat[atom2]);
374 <    }
375 <
376 <    if (storageLayout_ & DataStorage::dslElectroFrame) {
377 <      idat.eFrame1 = &(snap_->atomData.electroFrame[atom1]);
378 <      idat.eFrame2 = &(snap_->atomData.electroFrame[atom2]);
577 <    }
578 <
579 <    if (storageLayout_ & DataStorage::dslTorque) {
580 <      idat.t1 = &(snap_->atomData.torque[atom1]);
581 <      idat.t2 = &(snap_->atomData.torque[atom2]);
582 <    }
583 <
584 <    if (storageLayout_ & DataStorage::dslDensity) {
585 <      idat.rho1 = &(snap_->atomData.density[atom1]);
586 <      idat.rho2 = &(snap_->atomData.density[atom2]);
587 <    }
588 <
589 <    if (storageLayout_ & DataStorage::dslFunctionalDerivative) {
590 <      idat.dfrho1 = &(snap_->atomData.functionalDerivative[atom1]);
591 <      idat.dfrho2 = &(snap_->atomData.functionalDerivative[atom2]);
592 <    }
593 < #endif
594 <    return idat;
595 <  }
596 <
597 <  InteractionData ForceMatrixDecomposition::fillSkipData(int atom1, int atom2){
598 <
599 <    InteractionData idat;
600 < #ifdef IS_MPI
601 <    if (storageLayout_ & DataStorage::dslElectroFrame) {
602 <      idat.eFrame1 = &(atomRowData.electroFrame[atom1]);
603 <      idat.eFrame2 = &(atomColData.electroFrame[atom2]);
604 <    }
605 <    if (storageLayout_ & DataStorage::dslTorque) {
606 <      idat.t1 = &(atomRowData.torque[atom1]);
607 <      idat.t2 = &(atomColData.torque[atom2]);
608 <    }
609 <    if (storageLayout_ & DataStorage::dslForce) {
610 <      idat.t1 = &(atomRowData.force[atom1]);
611 <      idat.t2 = &(atomColData.force[atom2]);
612 <    }
613 < #else
614 <    if (storageLayout_ & DataStorage::dslElectroFrame) {
615 <      idat.eFrame1 = &(snap_->atomData.electroFrame[atom1]);
616 <      idat.eFrame2 = &(snap_->atomData.electroFrame[atom2]);
617 <    }
618 <    if (storageLayout_ & DataStorage::dslTorque) {
619 <      idat.t1 = &(snap_->atomData.torque[atom1]);
620 <      idat.t2 = &(snap_->atomData.torque[atom2]);
621 <    }
622 <    if (storageLayout_ & DataStorage::dslForce) {
623 <      idat.t1 = &(snap_->atomData.force[atom1]);
624 <      idat.t2 = &(snap_->atomData.force[atom2]);
625 <    }
626 < #endif
627 <    
628 <  }
360 >        vector<RealType> gTypeCutoffs;
361 >        // first we do a single loop over the cutoff groups to find the
362 >        // largest cutoff for any atypes present in this group.
363 > #ifdef IS_MPI
364 >        vector<RealType> groupCutoffRow(nGroupsInRow_, 0.0);
365 >        groupRowToGtype.resize(nGroupsInRow_);
366 >        for (int cg1 = 0; cg1 < nGroupsInRow_; cg1++)
367 >        {
368 >                vector<int> atomListRow = getAtomsInGroupRow(cg1);
369 >                for (vector<int>::iterator ia = atomListRow.begin();
370 >                                ia != atomListRow.end(); ++ia)
371 >                {
372 >                        int atom1 = (*ia);
373 >                        atid = identsRow[atom1];
374 >                        if (atypeCutoff[atid] > groupCutoffRow[cg1])
375 >                        {
376 >                                groupCutoffRow[cg1] = atypeCutoff[atid];
377 >                        }
378 >                }
379  
380 +                bool gTypeFound = false;
381 +                for (int gt = 0; gt < gTypeCutoffs.size(); gt++)
382 +                {
383 +                        if (abs(groupCutoffRow[cg1] - gTypeCutoffs[gt]) < tol)
384 +                        {
385 +                                groupRowToGtype[cg1] = gt;
386 +                                gTypeFound = true;
387 +                        }
388 +                }
389 +                if (!gTypeFound)
390 +                {
391 +                        gTypeCutoffs.push_back( groupCutoffRow[cg1] );
392 +                        groupRowToGtype[cg1] = gTypeCutoffs.size() - 1;
393 +                }
394  
395 +        }
396 +        vector<RealType> groupCutoffCol(nGroupsInCol_, 0.0);
397 +        groupColToGtype.resize(nGroupsInCol_);
398 +        for (int cg2 = 0; cg2 < nGroupsInCol_; cg2++)
399 +        {
400 +                vector<int> atomListCol = getAtomsInGroupColumn(cg2);
401 +                for (vector<int>::iterator jb = atomListCol.begin();
402 +                                jb != atomListCol.end(); ++jb)
403 +                {
404 +                        int atom2 = (*jb);
405 +                        atid = identsCol[atom2];
406 +                        if (atypeCutoff[atid] > groupCutoffCol[cg2])
407 +                        {
408 +                                groupCutoffCol[cg2] = atypeCutoff[atid];
409 +                        }
410 +                }
411 +                bool gTypeFound = false;
412 +                for (int gt = 0; gt < gTypeCutoffs.size(); gt++)
413 +                {
414 +                        if (abs(groupCutoffCol[cg2] - gTypeCutoffs[gt]) < tol)
415 +                        {
416 +                                groupColToGtype[cg2] = gt;
417 +                                gTypeFound = true;
418 +                        }
419 +                }
420 +                if (!gTypeFound)
421 +                {
422 +                        gTypeCutoffs.push_back( groupCutoffCol[cg2] );
423 +                        groupColToGtype[cg2] = gTypeCutoffs.size() - 1;
424 +                }
425 +        }
426 + #else
427  
428 +        vector<RealType> groupCutoff(nGroups_, 0.0);
429 +        groupToGtype.resize(nGroups_);
430 +        for (int cg1 = 0; cg1 < nGroups_; cg1++)
431 +        {
432 +                groupCutoff[cg1] = 0.0;
433 +                vector<int> atomList = getAtomsInGroupRow(cg1);
434 +                for (vector<int>::iterator ia = atomList.begin(); ia != atomList.end(); ++ia)
435 +                {
436 +                        int atom1 = (*ia);
437 +                        atid = idents[atom1];
438 +                        if (atypeCutoff[atid] > groupCutoff[cg1])
439 +                                groupCutoff[cg1] = atypeCutoff[atid];
440 +                }
441  
442 <  /*
443 <   * buildNeighborList
444 <   *
445 <   * first element of pair is row-indexed CutoffGroup
446 <   * second element of pair is column-indexed CutoffGroup
447 <   */
448 <  vector<pair<int, int> > ForceMatrixDecomposition::buildNeighborList() {
449 <      
450 <    vector<pair<int, int> > neighborList;
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 <    cellListRow_.clear();
465 <    cellListCol_.clear();
645 < #else
646 <    cellList_.clear();
464 >        MPI::COMM_WORLD.Allreduce(&groupMax, &groupMax, 1, MPI::REALTYPE,
465 >                        MPI::MAX);
466   #endif
467  
468 <    // dangerous to not do error checking.
650 <    RealType rCut_;
651 <
652 <    RealType rList_ = (rCut_ + skinThickness_);
653 <    RealType rl2 = rList_ * rList_;
654 <    Snapshot* snap_ = sman_->getCurrentSnapshot();
655 <    Mat3x3d Hmat = snap_->getHmat();
656 <    Vector3d Hx = Hmat.getColumn(0);
657 <    Vector3d Hy = Hmat.getColumn(1);
658 <    Vector3d Hz = Hmat.getColumn(2);
468 >        RealType tradRcut = groupMax;
469  
470 <    nCells_.x() = (int) ( Hx.length() )/ rList_;
471 <    nCells_.y() = (int) ( Hy.length() )/ rList_;
472 <    nCells_.z() = (int) ( Hz.length() )/ rList_;
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 <    Mat3x3d invHmat = snap_->getInvHmat();
495 <    Vector3d rs, scaled, dr;
496 <    Vector3i whichCell;
497 <    int cellIndex;
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 <    for (int i = 0; i < nGroupsInRow_; i++) {
521 <      rs = cgRowData.position[i];
522 <      // scaled positions relative to the box vectors
523 <      scaled = invHmat * rs;
524 <      // wrap the vector back into the unit box by subtracting integer box
525 <      // numbers
526 <      for (int j = 0; j < 3; j++)
527 <        scaled[j] -= roundMe(scaled[j]);
678 <    
679 <      // find xyz-indices of cell that cutoffGroup is in.
680 <      whichCell.x() = nCells_.x() * scaled.x();
681 <      whichCell.y() = nCells_.y() * scaled.y();
682 <      whichCell.z() = nCells_.z() * scaled.z();
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 <      // find single index of this cell:
530 <      cellIndex = Vlinear(whichCell, nCells_);
531 <      // add this cutoff group to the list of groups in this cell;
532 <      cellListRow_[cellIndex].push_back(i);
533 <    }
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 <    for (int i = 0; i < nGroupsInCol_; i++) {
539 <      rs = cgColData.position[i];
540 <      // scaled positions relative to the box vectors
693 <      scaled = invHmat * rs;
694 <      // wrap the vector back into the unit box by subtracting integer box
695 <      // numbers
696 <      for (int j = 0; j < 3; j++)
697 <        scaled[j] -= roundMe(scaled[j]);
538 > void ForceMatrixDecomposition::zeroWorkArrays() {
539 >        pairwisePot = 0.0;
540 >        embeddingPot = 0.0;
541  
542 <      // find xyz-indices of cell that cutoffGroup is in.
543 <      whichCell.x() = nCells_.x() * scaled.x();
544 <      whichCell.y() = nCells_.y() * scaled.y();
545 <      whichCell.z() = nCells_.z() * scaled.z();
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 <      // find single index of this cell:
562 <      cellIndex = Vlinear(whichCell, nCells_);
563 <      // add this cutoff group to the list of groups in this cell;
564 <      cellListCol_[cellIndex].push_back(i);
565 <    }
566 < #else
567 <    for (int i = 0; i < nGroups_; i++) {
711 <      rs = snap_->cgData.position[i];
712 <      // scaled positions relative to the box vectors
713 <      scaled = invHmat * rs;
714 <      // wrap the vector back into the unit box by subtracting integer box
715 <      // numbers
716 <      for (int j = 0; j < 3; j++)
717 <        scaled[j] -= roundMe(scaled[j]);
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 <      // find xyz-indices of cell that cutoffGroup is in.
570 <      whichCell.x() = nCells_.x() * scaled.x();
571 <      whichCell.y() = nCells_.y() * scaled.y();
572 <      whichCell.z() = nCells_.z() * scaled.z();
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 <      // find single index of this cell:
576 <      cellIndex = Vlinear(whichCell, nCells_);
577 <      // add this cutoff group to the list of groups in this cell;
578 <      cellList_[cellIndex].push_back(i);
579 <    }
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 <    for (int m1z = 0; m1z < nCells_.z(); m1z++) {
734 <      for (int m1y = 0; m1y < nCells_.y(); m1y++) {
735 <        for (int m1x = 0; m1x < nCells_.x(); m1x++) {
736 <          Vector3i m1v(m1x, m1y, m1z);
737 <          int m1 = Vlinear(m1v, nCells_);
624 > }
625  
626 <          for (vector<Vector3i>::iterator os = cellOffsets_.begin();
627 <               os != cellOffsets_.end(); ++os) {
628 <            
629 <            Vector3i m2v = m1v + (*os);
743 <            
744 <            if (m2v.x() >= nCells_.x()) {
745 <              m2v.x() = 0;          
746 <            } else if (m2v.x() < 0) {
747 <              m2v.x() = nCells_.x() - 1;
748 <            }
749 <            
750 <            if (m2v.y() >= nCells_.y()) {
751 <              m2v.y() = 0;          
752 <            } else if (m2v.y() < 0) {
753 <              m2v.y() = nCells_.y() - 1;
754 <            }
755 <            
756 <            if (m2v.z() >= nCells_.z()) {
757 <              m2v.z() = 0;          
758 <            } else if (m2v.z() < 0) {
759 <              m2v.z() = nCells_.z() - 1;
760 <            }
761 <            
762 <            int m2 = Vlinear (m2v, nCells_);
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
765            for (vector<int>::iterator j1 = cellListRow_[m1].begin();
766                 j1 != cellListRow_[m1].end(); ++j1) {
767              for (vector<int>::iterator j2 = cellListCol_[m2].begin();
768                   j2 != cellListCol_[m2].end(); ++j2) {
769                              
770                // Always do this if we're in different cells or if
771                // we're in the same cell and the global index of the
772                // j2 cutoff group is less than the j1 cutoff group
689  
690 <                if (m2 != m1 || cgColToGlobal[(*j2)] < cgRowToGlobal[(*j1)]) {
691 <                  dr = cgColData.position[(*j2)] - cgRowData.position[(*j1)];
776 <                  snap_->wrapVector(dr);
777 <                  if (dr.lengthSquare() < rl2) {
778 <                    neighborList.push_back(make_pair((*j1), (*j2)));
779 <                  }
780 <                }
781 <              }
782 <            }
783 < #else
784 <            for (vector<int>::iterator j1 = cellList_[m1].begin();
785 <                 j1 != cellList_[m1].end(); ++j1) {
786 <              for (vector<int>::iterator j2 = cellList_[m2].begin();
787 <                   j2 != cellList_[m2].end(); ++j2) {
788 <                              
789 <                // Always do this if we're in different cells or if
790 <                // we're in the same cell and the global index of the
791 <                // j2 cutoff group is less than the j1 cutoff group
690 >        if (storageLayout_ & DataStorage::dslDensity)
691 >        {
692  
693 <                if (m2 != m1 || (*j2) < (*j1)) {
694 <                  dr = snap_->cgData.position[(*j2)] - snap_->cgData.position[(*j1)];
695 <                  snap_->wrapVector(dr);
696 <                  if (dr.lengthSquare() < rl2) {
697 <                    neighborList.push_back(make_pair((*j1), (*j2)));
698 <                  }
699 <                }
700 <              }
701 <            }
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 <          }
804 <        }
805 <      }
806 <    }
703 > }
704  
705 <    // save the local cutoff group positions for the check that is
706 <    // done on each loop:
707 <    saved_CG_positions_.clear();
708 <    for (int i = 0; i < nGroups_; i++)
709 <      saved_CG_positions_.push_back(snap_->cgData.position[i]);
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 <    return neighborList;
722 <  }
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::addForceToAtomRowOMP(int atom1, Vector3d fg) {
995 >        #pragma omp critical
996 >        {
997 >                snap_->atomData.force[atom1] += fg;
998 >        }
999 > }
1000 >
1001 > void ForceMatrixDecomposition::addForceToAtomColumn(int atom2, Vector3d fg) {
1002 > #ifdef IS_MPI
1003 >        atomColData.force[atom2] += fg;
1004 > #else
1005 >        snap_->atomData.force[atom2] += fg;
1006 > #endif
1007 > }
1008 >
1009 > void ForceMatrixDecomposition::addForceToAtomColumnOMP(int atom2, Vector3d fg) {
1010 >        #pragma omp critical
1011 >        {
1012 >                snap_->atomData.force[atom2] += fg;
1013 >        }
1014 > }
1015 >
1016 > // filling interaction blocks with pointers
1017 > void ForceMatrixDecomposition::fillInteractionData(InteractionData &idat, int atom1, int atom2) {
1018 >
1019 >        idat.excluded = excludeAtomPair(atom1, atom2);
1020 >
1021 > #ifdef IS_MPI
1022 >        idat.atypes = make_pair( atypesRow[atom1], atypesCol[atom2]);
1023 >        //idat.atypes = make_pair( ff_->getAtomType(identsRow[atom1]),
1024 >        //                         ff_->getAtomType(identsCol[atom2]) );
1025 >
1026 >        if (storageLayout_ & DataStorage::dslAmat)
1027 >        {
1028 >                idat.A1 = &(atomRowData.aMat[atom1]);
1029 >                idat.A2 = &(atomColData.aMat[atom2]);
1030 >        }
1031 >
1032 >        if (storageLayout_ & DataStorage::dslElectroFrame)
1033 >        {
1034 >                idat.eFrame1 = &(atomRowData.electroFrame[atom1]);
1035 >                idat.eFrame2 = &(atomColData.electroFrame[atom2]);
1036 >        }
1037 >
1038 >        if (storageLayout_ & DataStorage::dslTorque)
1039 >        {
1040 >                idat.t1 = &(atomRowData.torque[atom1]);
1041 >                idat.t2 = &(atomColData.torque[atom2]);
1042 >        }
1043 >
1044 >        if (storageLayout_ & DataStorage::dslDensity)
1045 >        {
1046 >                idat.rho1 = &(atomRowData.density[atom1]);
1047 >                idat.rho2 = &(atomColData.density[atom2]);
1048 >        }
1049 >
1050 >        if (storageLayout_ & DataStorage::dslFunctional)
1051 >        {
1052 >                idat.frho1 = &(atomRowData.functional[atom1]);
1053 >                idat.frho2 = &(atomColData.functional[atom2]);
1054 >        }
1055 >
1056 >        if (storageLayout_ & DataStorage::dslFunctionalDerivative)
1057 >        {
1058 >                idat.dfrho1 = &(atomRowData.functionalDerivative[atom1]);
1059 >                idat.dfrho2 = &(atomColData.functionalDerivative[atom2]);
1060 >        }
1061 >
1062 >        if (storageLayout_ & DataStorage::dslParticlePot)
1063 >        {
1064 >                idat.particlePot1 = &(atomRowData.particlePot[atom1]);
1065 >                idat.particlePot2 = &(atomColData.particlePot[atom2]);
1066 >        }
1067 >
1068 >        if (storageLayout_ & DataStorage::dslSkippedCharge)
1069 >        {
1070 >                idat.skippedCharge1 = &(atomRowData.skippedCharge[atom1]);
1071 >                idat.skippedCharge2 = &(atomColData.skippedCharge[atom2]);
1072 >        }
1073 >
1074 > #else
1075 >
1076 >        idat.atypes = make_pair(atypesLocal[atom1], atypesLocal[atom2]);
1077 >        //idat.atypes = make_pair( ff_->getAtomType(idents[atom1]),
1078 >        //                         ff_->getAtomType(idents[atom2]) );
1079 >
1080 >        if (storageLayout_ & DataStorage::dslAmat)
1081 >        {
1082 >                idat.A1 = &(snap_->atomData.aMat[atom1]);
1083 >                idat.A2 = &(snap_->atomData.aMat[atom2]);
1084 >        }
1085 >
1086 >        if (storageLayout_ & DataStorage::dslElectroFrame)
1087 >        {
1088 >                idat.eFrame1 = &(snap_->atomData.electroFrame[atom1]);
1089 >                idat.eFrame2 = &(snap_->atomData.electroFrame[atom2]);
1090 >        }
1091 >
1092 >        if (storageLayout_ & DataStorage::dslTorque)
1093 >        {
1094 >                idat.t1 = &(snap_->atomData.torque[atom1]);
1095 >                idat.t2 = &(snap_->atomData.torque[atom2]);
1096 >        }
1097 >
1098 >        if (storageLayout_ & DataStorage::dslDensity)
1099 >        {
1100 >                idat.rho1 = &(snap_->atomData.density[atom1]);
1101 >                idat.rho2 = &(snap_->atomData.density[atom2]);
1102 >        }
1103 >
1104 >        if (storageLayout_ & DataStorage::dslFunctional)
1105 >        {
1106 >                idat.frho1 = &(snap_->atomData.functional[atom1]);
1107 >                idat.frho2 = &(snap_->atomData.functional[atom2]);
1108 >        }
1109 >
1110 >        if (storageLayout_ & DataStorage::dslFunctionalDerivative)
1111 >        {
1112 >                idat.dfrho1 = &(snap_->atomData.functionalDerivative[atom1]);
1113 >                idat.dfrho2 = &(snap_->atomData.functionalDerivative[atom2]);
1114 >        }
1115 >
1116 >        if (storageLayout_ & DataStorage::dslParticlePot)
1117 >        {
1118 >                idat.particlePot1 = &(snap_->atomData.particlePot[atom1]);
1119 >                idat.particlePot2 = &(snap_->atomData.particlePot[atom2]);
1120 >        }
1121 >
1122 >        if (storageLayout_ & DataStorage::dslSkippedCharge)
1123 >        {
1124 >                idat.skippedCharge1 = &(snap_->atomData.skippedCharge[atom1]);
1125 >                idat.skippedCharge2 = &(snap_->atomData.skippedCharge[atom2]);
1126 >        }
1127 > #endif
1128 > }
1129 >
1130 > // filling interaction blocks with pointers
1131 > void ForceMatrixDecomposition::fillInteractionDataOMP(InteractionDataPrv &idat, int atom1, int atom2) {
1132 >
1133 >        idat.excluded = excludeAtomPair(atom1, atom2);
1134 >
1135 > #ifdef IS_MPI
1136 >        idat.atypes = make_pair( atypesRow[atom1], atypesCol[atom2]);
1137 >        //idat.atypes = make_pair( ff_->getAtomType(identsRow[atom1]),
1138 >        //                         ff_->getAtomType(identsCol[atom2]) );
1139 >
1140 >        if (storageLayout_ & DataStorage::dslAmat)
1141 >        {
1142 >                idat.A1 = &(atomRowData.aMat[atom1]);
1143 >                idat.A2 = &(atomColData.aMat[atom2]);
1144 >        }
1145 >
1146 >        if (storageLayout_ & DataStorage::dslElectroFrame)
1147 >        {
1148 >                idat.eFrame1 = &(atomRowData.electroFrame[atom1]);
1149 >                idat.eFrame2 = &(atomColData.electroFrame[atom2]);
1150 >        }
1151 >
1152 >        if (storageLayout_ & DataStorage::dslTorque)
1153 >        {
1154 >                idat.t1 = &(atomRowData.torque[atom1]);
1155 >                idat.t2 = &(atomColData.torque[atom2]);
1156 >        }
1157 >
1158 >        if (storageLayout_ & DataStorage::dslDensity)
1159 >        {
1160 >                idat.rho1 = &(atomRowData.density[atom1]);
1161 >                idat.rho2 = &(atomColData.density[atom2]);
1162 >        }
1163 >
1164 >        if (storageLayout_ & DataStorage::dslFunctional)
1165 >        {
1166 >                idat.frho1 = &(atomRowData.functional[atom1]);
1167 >                idat.frho2 = &(atomColData.functional[atom2]);
1168 >        }
1169 >
1170 >        if (storageLayout_ & DataStorage::dslFunctionalDerivative)
1171 >        {
1172 >                idat.dfrho1 = &(atomRowData.functionalDerivative[atom1]);
1173 >                idat.dfrho2 = &(atomColData.functionalDerivative[atom2]);
1174 >        }
1175 >
1176 >        if (storageLayout_ & DataStorage::dslParticlePot)
1177 >        {
1178 >                idat.particlePot1 = &(atomRowData.particlePot[atom1]);
1179 >                idat.particlePot2 = &(atomColData.particlePot[atom2]);
1180 >        }
1181 >
1182 >        if (storageLayout_ & DataStorage::dslSkippedCharge)
1183 >        {
1184 >                idat.skippedCharge1 = &(atomRowData.skippedCharge[atom1]);
1185 >                idat.skippedCharge2 = &(atomColData.skippedCharge[atom2]);
1186 >        }
1187 >
1188 > #else
1189 >
1190 >        idat.atypes = make_pair(atypesLocal[atom1], atypesLocal[atom2]);
1191 >        //idat.atypes = make_pair( ff_->getAtomType(idents[atom1]),
1192 >        //                         ff_->getAtomType(idents[atom2]) );
1193 >
1194 >        if (storageLayout_ & DataStorage::dslAmat)
1195 >        {
1196 >                idat.A1 = &(snap_->atomData.aMat[atom1]);
1197 >                idat.A2 = &(snap_->atomData.aMat[atom2]);
1198 >        }
1199 >
1200 >        if (storageLayout_ & DataStorage::dslElectroFrame)
1201 >        {
1202 >                idat.eFrame1 = &(snap_->atomData.electroFrame[atom1]);
1203 >                idat.eFrame2 = &(snap_->atomData.electroFrame[atom2]);
1204 >        }
1205 >
1206 >        if (storageLayout_ & DataStorage::dslTorque)
1207 >        {
1208 >                idat.t1 = &(snap_->atomData.torque[atom1]);
1209 >                idat.t2 = &(snap_->atomData.torque[atom2]);
1210 >        }
1211 >
1212 >        if (storageLayout_ & DataStorage::dslDensity)
1213 >        {
1214 >                idat.rho1 = &(snap_->atomData.density[atom1]);
1215 >                idat.rho2 = &(snap_->atomData.density[atom2]);
1216 >        }
1217 >
1218 >        if (storageLayout_ & DataStorage::dslFunctional)
1219 >        {
1220 >                idat.frho1 = &(snap_->atomData.functional[atom1]);
1221 >                idat.frho2 = &(snap_->atomData.functional[atom2]);
1222 >        }
1223 >
1224 >        if (storageLayout_ & DataStorage::dslFunctionalDerivative)
1225 >        {
1226 >                idat.dfrho1 = &(snap_->atomData.functionalDerivative[atom1]);
1227 >                idat.dfrho2 = &(snap_->atomData.functionalDerivative[atom2]);
1228 >        }
1229 >
1230 >        if (storageLayout_ & DataStorage::dslParticlePot)
1231 >        {
1232 >                idat.particlePot1 = &(snap_->atomData.particlePot[atom1]);
1233 >                idat.particlePot2 = &(snap_->atomData.particlePot[atom2]);
1234 >        }
1235 >
1236 >        if (storageLayout_ & DataStorage::dslSkippedCharge)
1237 >        {
1238 >                idat.skippedCharge1 = &(snap_->atomData.skippedCharge[atom1]);
1239 >                idat.skippedCharge2 = &(snap_->atomData.skippedCharge[atom2]);
1240 >        }
1241 > #endif
1242 > }
1243 >
1244 > void ForceMatrixDecomposition::unpackInteractionData(InteractionData &idat, int atom1, int atom2) {
1245 > #ifdef IS_MPI
1246 >        pot_row[atom1] += 0.5 * *(idat.pot);
1247 >        pot_col[atom2] += 0.5 * *(idat.pot);
1248 >
1249 >        atomRowData.force[atom1] += *(idat.f1);
1250 >        atomColData.force[atom2] -= *(idat.f1);
1251 > #else
1252 >        pairwisePot += *(idat.pot);
1253 >
1254 >        snap_->atomData.force[atom1] += *(idat.f1);
1255 >        snap_->atomData.force[atom2] -= *(idat.f1);
1256 > #endif
1257 >
1258 > }
1259 >
1260 > void ForceMatrixDecomposition::unpackInteractionDataOMP(InteractionDataPrv &idat, int atom1, int atom2) {
1261 > #pragma omp critical
1262 >        {
1263 >                pairwisePot += idat.pot;
1264 >
1265 >                snap_->atomData.force[atom1] += idat.f1;
1266 >                snap_->atomData.force[atom2] -= idat.f1;
1267 >        }
1268 > }
1269 >
1270 > void ForceMatrixDecomposition::reorderGroupCutoffs(vector<int> &order) {
1271 >        vector<int> tmp = vector<int> (groupToGtype.size());
1272 >
1273 >        for (int i = 0; i < groupToGtype.size(); ++i)
1274 >        {
1275 >                tmp[i] = groupToGtype[i];
1276 >        }
1277 >
1278 >        for (int i = 0; i < groupToGtype.size(); ++i)
1279 >        {
1280 >                groupToGtype[i] = tmp[order[i]];
1281 >        }
1282 > }
1283 >
1284 > void ForceMatrixDecomposition::reorderPosition(vector<int> &order) {
1285 >        Snapshot* snap_ = info_->getSnapshotManager()->getCurrentSnapshot();
1286 >        DataStorage* cgConfig = &(snap_->cgData);
1287 >        vector<Vector3d> tmp = vector<Vector3d> (nGroups_);
1288 >
1289 >        for (int i = 0; i < nGroups_; ++i)
1290 >        {
1291 >                tmp[i] = snap_->cgData.position[i];
1292 >        }
1293 >
1294 >        vector<int> mapPos = vector<int> (nGroups_);
1295 >        for (int i = 0; i < nGroups_; ++i)
1296 >        {
1297 >                snap_->cgData.position[i] = tmp[order[i]];
1298 >                mapPos[order[i]] = i;
1299 >        }
1300 >
1301 >        SimInfo::MoleculeIterator mi;
1302 >        Molecule* mol;
1303 >        Molecule::CutoffGroupIterator ci;
1304 >        CutoffGroup* cg;
1305 >
1306 >        for (mol = info_->beginMolecule(mi); mol != NULL; mol = info_->nextMolecule(mi))
1307 >        {
1308 >                for (cg = mol->beginCutoffGroup(ci); cg != NULL; cg = mol->nextCutoffGroup(ci))
1309 >                {
1310 >                        cg->setLocalIndex(mapPos[cg->getLocalIndex()]);
1311 >                }
1312 >        }
1313 >
1314 >        /*      if (info_->getNCutoffGroups() > 0)
1315 >         {
1316 >         for (mol = info_->beginMolecule(mi); mol != NULL; mol = info_->nextMolecule(mi))
1317 >         {
1318 >         for (cg = mol->beginCutoffGroup(ci); cg != NULL; cg = mol->nextCutoffGroup(ci))
1319 >         {
1320 >         printf("gbI:%d locI:%d x:%f y:%f z:%f\n", cg->getGlobalIndex(), cg->getLocalIndex(),
1321 >         cgConfig->position[cg->getLocalIndex()].x(), cgConfig->position[cg->getLocalIndex()].y(),
1322 >         cgConfig->position[cg->getLocalIndex()].z());
1323 >         }
1324 >         }
1325 >         } else
1326 >         {
1327 >         // center of mass of the group is the same as position of the atom
1328 >         // if cutoff group does not exist
1329 >         printf("ERROR!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!\n");
1330 >         //                     cgConfig->position = config->position;
1331 >         }*/
1332 > }
1333 >
1334 > void ForceMatrixDecomposition::reorderGroupList(vector<int> &order) {
1335 >        vector<vector<int> > tmp = vector<vector<int> > (groupList_.size());
1336 >
1337 >        for (int i = 0; i < groupList_.size(); ++i)
1338 >        {
1339 >                tmp[i] = groupList_[i];
1340 >        }
1341 >
1342 >        for (int i = 0; i < groupList_.size(); ++i)
1343 >        {
1344 >                groupList_[i] = tmp[order[i]];
1345 >        }
1346 > }
1347 >
1348 > void ForceMatrixDecomposition::reorderMemory(vector<vector<CutoffGroup *> > &H_c_l) {
1349 >        int n = 0;
1350 >        //      printf("Reorder memory time:%f!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!\n",
1351 >        //                      info_->getSnapshotManager()->getCurrentSnapshot()->getTime());
1352 >
1353 >        /* record the reordered atom indices */
1354 >        vector<int> k = vector<int> (nGroups_);
1355 >
1356 >        for (int c = 0; c < H_c_l.size(); ++c)
1357 >        {
1358 >                for (vector<CutoffGroup *>::iterator cg = H_c_l[c].begin(); cg != H_c_l[c].end(); ++cg)
1359 >                {
1360 >                        int i = (*cg)->getGlobalIndex();
1361 >                        k[n] = i;
1362 >                        ++n;
1363 >                }
1364 >        }
1365 >
1366 >        //      reorderGroupCutoffs(k);
1367 >        //      reorderGroupList(k);
1368 >        reorderPosition(k);
1369 > }
1370 >
1371 > vector<vector<CutoffGroup *> > ForceMatrixDecomposition::buildLayerBasedNeighborList() {
1372 >        //      printf("buildLayerBasedNeighborList; nGroups:%d\n", nGroups_);
1373 >        // Na = nGroups_
1374 >        /* cell occupancy counter */
1375 >        //      vector<int> k_c;
1376 >        /* c_i - has cell containing atom i (size Na) */
1377 >        vector<int> c = vector<int> (nGroups_);
1378 >        /* l_i - layer containing atom i (size Na) */
1379 >        //      vector<int> l;
1380 >
1381 >        RealType rList_ = (largestRcut_ + skinThickness_);
1382 >        Snapshot* snap_ = sman_->getCurrentSnapshot();
1383 >        Mat3x3d Hmat = snap_->getHmat();
1384 >        Vector3d Hx = Hmat.getColumn(0);
1385 >        Vector3d Hy = Hmat.getColumn(1);
1386 >        Vector3d Hz = Hmat.getColumn(2);
1387 >
1388 >        nCells_.x() = (int) (Hx.length()) / rList_;
1389 >        nCells_.y() = (int) (Hy.length()) / rList_;
1390 >        nCells_.z() = (int) (Hz.length()) / rList_;
1391 >
1392 >        Mat3x3d invHmat = snap_->getInvHmat();
1393 >        Vector3d rs, scaled, dr;
1394 >        Vector3i whichCell;
1395 >        int cellIndex;
1396 >        int nCtot = nCells_.x() * nCells_.y() * nCells_.z();
1397 >
1398 >        //      k_c = vector<int> (nCtot, 0);
1399 >
1400 >        SimInfo::MoleculeIterator mi;
1401 >        Molecule* mol;
1402 >        Molecule::CutoffGroupIterator ci;
1403 >        CutoffGroup* cg;
1404 >
1405 >        for (mol = info_->beginMolecule(mi); mol != NULL; mol = info_->nextMolecule(mi))
1406 >        {
1407 >                for (cg = mol->beginCutoffGroup(ci); cg != NULL; cg = mol->nextCutoffGroup(ci))
1408 >                {
1409 >                        rs = snap_->cgData.position[cg->getLocalIndex()];
1410 >
1411 >                        // scaled positions relative to the box vectors
1412 >                        scaled = invHmat * rs;
1413 >
1414 >                        // wrap the vector back into the unit box by subtracting integer box
1415 >                        // numbers
1416 >                        for (int j = 0; j < 3; j++)
1417 >                        {
1418 >                                scaled[j] -= roundMe(scaled[j]);
1419 >                                scaled[j] += 0.5;
1420 >                        }
1421 >
1422 >                        // find xyz-indices of cell that cutoffGroup is in.
1423 >                        whichCell.x() = nCells_.x() * scaled.x();
1424 >                        whichCell.y() = nCells_.y() * scaled.y();
1425 >                        whichCell.z() = nCells_.z() * scaled.z();
1426 >
1427 >                        //                      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(),
1428 >                        //                                      whichCell.z());
1429 >
1430 >                        // find single index of this cell:
1431 >                        cellIndex = Vlinear(whichCell, nCells_);
1432 >
1433 >                        c[cg->getGlobalIndex()] = cellIndex;
1434 >                }
1435 >        }
1436 >
1437 >        //      int k_c_curr;
1438 >        //      int k_c_max = 0;
1439 >        /* the cell-layer occupancy matrix */
1440 >        vector<vector<CutoffGroup *> > H_c_l = vector<vector<CutoffGroup *> > (nCtot);
1441 >
1442 >        for (mol = info_->beginMolecule(mi); mol != NULL; mol = info_->nextMolecule(mi))
1443 >        {
1444 >                for (cg = mol->beginCutoffGroup(ci); cg != NULL; cg = mol->nextCutoffGroup(ci))
1445 >
1446 >                {
1447 >                        //                      k_c_curr = ++k_c[c[cg1->getGlobalIndex()]];
1448 >                        //                      l.push_back(k_c_curr);
1449 >                        //
1450 >                        //                      /* determines the number of layers in use */
1451 >                        //                      if (k_c_max < k_c_curr)
1452 >                        //                      {
1453 >                        //                              k_c_max = k_c_curr;
1454 >                        //                      }
1455 >                        H_c_l[c[cg->getGlobalIndex()]].push_back(/*l[*/cg/*]*/);
1456 >                }
1457 >        }
1458 >
1459 >        /* Frequency of reordering the memory */
1460 >        if (neighborListReorderFreq != 0)
1461 >        {
1462 >                if (reorderFreqCounter == neighborListReorderFreq)
1463 >                {
1464 >                        //printf("neighborListReorderFreq:%d\n", neighborListReorderFreq);
1465 >                        reorderMemory(H_c_l);
1466 >                        reorderFreqCounter = 1;
1467 >                } else
1468 >                {
1469 >                        reorderFreqCounter++;
1470 >                }
1471 >        }
1472 >
1473 >        int m;
1474 >        /* the neighbor matrix */
1475 >        vector<vector<CutoffGroup *> > neighborMatW = vector<vector<CutoffGroup *> > (nGroups_);
1476 >
1477 >        groupCutoffs cuts;
1478 >        CutoffGroup *cg1;
1479 >
1480 >        /* loops over objects(atoms, rigidBodies, cutoffGroups, etc.) */
1481 >        for (mol = info_->beginMolecule(mi); mol != NULL; mol = info_->nextMolecule(mi))
1482 >        {
1483 >                for (cg1 = mol->beginCutoffGroup(ci); cg1 != NULL; cg1 = mol->nextCutoffGroup(ci))
1484 >                {
1485 >                        /* c' */
1486 >                        int c1 = c[cg1->getGlobalIndex()];
1487 >                        Vector3i c1v = idxToV(c1, nCells_);
1488 >
1489 >                        /* loops over the neighboring cells c'' */
1490 >                        for (vector<Vector3i>::iterator os = cellOffsets_.begin(); os != cellOffsets_.end(); ++os)
1491 >                        {
1492 >                                Vector3i c2v = c1v + (*os);
1493 >
1494 >                                if (c2v.x() >= nCells_.x())
1495 >                                {
1496 >                                        c2v.x() = 0;
1497 >                                } else if (c2v.x() < 0)
1498 >                                {
1499 >                                        c2v.x() = nCells_.x() - 1;
1500 >                                }
1501 >
1502 >                                if (c2v.y() >= nCells_.y())
1503 >                                {
1504 >                                        c2v.y() = 0;
1505 >                                } else if (c2v.y() < 0)
1506 >                                {
1507 >                                        c2v.y() = nCells_.y() - 1;
1508 >                                }
1509 >
1510 >                                if (c2v.z() >= nCells_.z())
1511 >                                {
1512 >                                        c2v.z() = 0;
1513 >                                } else if (c2v.z() < 0)
1514 >                                {
1515 >                                        c2v.z() = nCells_.z() - 1;
1516 >                                }
1517 >
1518 >                                int c2 = Vlinear(c2v, nCells_);
1519 >                                /* loops over layers l to access the neighbor atoms */
1520 >                                for (vector<CutoffGroup *>::iterator cg2 = H_c_l[c2].begin(); cg2 != H_c_l[c2].end(); ++cg2)
1521 >                                {
1522 >                                        //                              if i'' = 0 then break // doesn't apply to vector implementation of matrix
1523 >                                        //                              if(i != *j)
1524 >                                        if (c2 != c1 || (*cg2)->getGlobalIndex() < cg1->getGlobalIndex())
1525 >                                        {
1526 >                                                dr = snap_->cgData.position[(*cg2)->getLocalIndex()] - snap_->cgData.position[cg1->getLocalIndex()];
1527 >                                                snap_->wrapVector(dr);
1528 >                                                cuts = getGroupCutoffs(cg1->getGlobalIndex(), (*cg2)->getGlobalIndex());
1529 >                                                if (dr.lengthSquare() < cuts.third)
1530 >                                                {
1531 >                                                        /* transposed version of Rapaport W mat, to occupy successive memory locations on CPU */
1532 >                                                        neighborMatW[cg1->getGlobalIndex()].push_back((*cg2));
1533 >                                                }
1534 >                                        }
1535 >                                }
1536 >                        }
1537 >                }
1538 >        }
1539 >
1540 >        // save the local cutoff group positions for the check that is
1541 >        // done on each loop:
1542 >        saved_CG_positions_.clear();
1543 >        for (int i = 0; i < nGroups_; i++)
1544 >                saved_CG_positions_.push_back(snap_->cgData.position[i]);
1545 >
1546 >        return neighborMatW;
1547 > }
1548 >
1549 > /*
1550 > * buildNeighborList
1551 > *
1552 > * first element of pair is row-indexed CutoffGroup
1553 > * second element of pair is column-indexed CutoffGroup
1554 > */
1555 > vector<pair<int, int> > ForceMatrixDecomposition::buildNeighborList() {
1556 >
1557 >        vector<pair<int, int> > neighborList;
1558 >        groupCutoffs cuts;
1559 >        bool doAllPairs = false;
1560 >
1561 > #ifdef IS_MPI
1562 >        cellListRow_.clear();
1563 >        cellListCol_.clear();
1564 > #else
1565 >        cellList_.clear();
1566 > #endif
1567 >
1568 >        RealType rList_ = (largestRcut_ + skinThickness_);
1569 >        RealType rl2 = rList_ * rList_;
1570 >        Snapshot* snap_ = sman_->getCurrentSnapshot();
1571 >        Mat3x3d Hmat = snap_->getHmat();
1572 >        Vector3d Hx = Hmat.getColumn(0);
1573 >        Vector3d Hy = Hmat.getColumn(1);
1574 >        Vector3d Hz = Hmat.getColumn(2);
1575 >
1576 >        nCells_.x() = (int) (Hx.length()) / rList_;
1577 >        nCells_.y() = (int) (Hy.length()) / rList_;
1578 >        nCells_.z() = (int) (Hz.length()) / rList_;
1579 >
1580 >        // handle small boxes where the cell offsets can end up repeating cells
1581 >
1582 >        if (nCells_.x() < 3)
1583 >                doAllPairs = true;
1584 >        if (nCells_.y() < 3)
1585 >                doAllPairs = true;
1586 >        if (nCells_.z() < 3)
1587 >                doAllPairs = true;
1588 >
1589 >        Mat3x3d invHmat = snap_->getInvHmat();
1590 >        Vector3d rs, scaled, dr;
1591 >        Vector3i whichCell;
1592 >        int cellIndex;
1593 >        int nCtot = nCells_.x() * nCells_.y() * nCells_.z();
1594 >
1595 > #ifdef IS_MPI
1596 >        cellListRow_.resize(nCtot);
1597 >        cellListCol_.resize(nCtot);
1598 > #else
1599 >        cellList_.resize(nCtot);
1600 > #endif
1601 >
1602 >        if (!doAllPairs)
1603 >        {
1604 > #ifdef IS_MPI
1605 >
1606 >                for (int i = 0; i < nGroupsInRow_; i++)
1607 >                {
1608 >                        rs = cgRowData.position[i];
1609 >
1610 >                        // scaled positions relative to the box vectors
1611 >                        scaled = invHmat * rs;
1612 >
1613 >                        // wrap the vector back into the unit box by subtracting integer box
1614 >                        // numbers
1615 >                        for (int j = 0; j < 3; j++)
1616 >                        {
1617 >                                scaled[j] -= roundMe(scaled[j]);
1618 >                                scaled[j] += 0.5;
1619 >                        }
1620 >
1621 >                        // find xyz-indices of cell that cutoffGroup is in.
1622 >                        whichCell.x() = nCells_.x() * scaled.x();
1623 >                        whichCell.y() = nCells_.y() * scaled.y();
1624 >                        whichCell.z() = nCells_.z() * scaled.z();
1625 >
1626 >                        // find single index of this cell:
1627 >                        cellIndex = Vlinear(whichCell, nCells_);
1628 >
1629 >                        // add this cutoff group to the list of groups in this cell;
1630 >                        cellListRow_[cellIndex].push_back(i);
1631 >                }
1632 >                for (int i = 0; i < nGroupsInCol_; i++)
1633 >                {
1634 >                        rs = cgColData.position[i];
1635 >
1636 >                        // scaled positions relative to the box vectors
1637 >                        scaled = invHmat * rs;
1638 >
1639 >                        // wrap the vector back into the unit box by subtracting integer box
1640 >                        // numbers
1641 >                        for (int j = 0; j < 3; j++)
1642 >                        {
1643 >                                scaled[j] -= roundMe(scaled[j]);
1644 >                                scaled[j] += 0.5;
1645 >                        }
1646 >
1647 >                        // find xyz-indices of cell that cutoffGroup is in.
1648 >                        whichCell.x() = nCells_.x() * scaled.x();
1649 >                        whichCell.y() = nCells_.y() * scaled.y();
1650 >                        whichCell.z() = nCells_.z() * scaled.z();
1651 >
1652 >                        // find single index of this cell:
1653 >                        cellIndex = Vlinear(whichCell, nCells_);
1654 >
1655 >                        // add this cutoff group to the list of groups in this cell;
1656 >                        cellListCol_[cellIndex].push_back(i);
1657 >                }
1658 > #else
1659 >                for (int i = 0; i < nGroups_; i++)
1660 >                {
1661 >                        rs = snap_->cgData.position[i];
1662 >
1663 >                        // scaled positions relative to the box vectors
1664 >                        scaled = invHmat * rs;
1665 >
1666 >                        // wrap the vector back into the unit box by subtracting integer box
1667 >                        // numbers
1668 >                        for (int j = 0; j < 3; j++)
1669 >                        {
1670 >                                scaled[j] -= roundMe(scaled[j]);
1671 >                                scaled[j] += 0.5;
1672 >                        }
1673 >
1674 >                        // find xyz-indices of cell that cutoffGroup is in.
1675 >                        whichCell.x() = nCells_.x() * scaled.x();
1676 >                        whichCell.y() = nCells_.y() * scaled.y();
1677 >                        whichCell.z() = nCells_.z() * scaled.z();
1678 >
1679 >                        // find single index of this cell:
1680 >                        cellIndex = Vlinear(whichCell, nCells_);
1681 >
1682 >                        // add this cutoff group to the list of groups in this cell;
1683 >                        cellList_[cellIndex].push_back(i);
1684 >                }
1685 > #endif
1686 >
1687 >                for (int m1z = 0; m1z < nCells_.z(); m1z++)
1688 >                {
1689 >                        for (int m1y = 0; m1y < nCells_.y(); m1y++)
1690 >                        {
1691 >                                for (int m1x = 0; m1x < nCells_.x(); m1x++)
1692 >                                {
1693 >                                        Vector3i m1v(m1x, m1y, m1z);
1694 >                                        int m1 = Vlinear(m1v, nCells_);
1695 >
1696 >                                        for (vector<Vector3i>::iterator os = cellOffsets_.begin(); os != cellOffsets_.end(); ++os)
1697 >                                        {
1698 >
1699 >                                                Vector3i m2v = m1v + (*os);
1700 >
1701 >                                                if (m2v.x() >= nCells_.x())
1702 >                                                {
1703 >                                                        m2v.x() = 0;
1704 >                                                } else if (m2v.x() < 0)
1705 >                                                {
1706 >                                                        m2v.x() = nCells_.x() - 1;
1707 >                                                }
1708 >
1709 >                                                if (m2v.y() >= nCells_.y())
1710 >                                                {
1711 >                                                        m2v.y() = 0;
1712 >                                                } else if (m2v.y() < 0)
1713 >                                                {
1714 >                                                        m2v.y() = nCells_.y() - 1;
1715 >                                                }
1716 >
1717 >                                                if (m2v.z() >= nCells_.z())
1718 >                                                {
1719 >                                                        m2v.z() = 0;
1720 >                                                } else if (m2v.z() < 0)
1721 >                                                {
1722 >                                                        m2v.z() = nCells_.z() - 1;
1723 >                                                }
1724 >
1725 >                                                int m2 = Vlinear(m2v, nCells_);
1726 >
1727 > #ifdef IS_MPI
1728 >                                                for (vector<int>::iterator j1 = cellListRow_[m1].begin();
1729 >                                                                j1 != cellListRow_[m1].end(); ++j1)
1730 >                                                {
1731 >                                                        for (vector<int>::iterator j2 = cellListCol_[m2].begin();
1732 >                                                                        j2 != cellListCol_[m2].end(); ++j2)
1733 >                                                        {
1734 >
1735 >                                                                // In parallel, we need to visit *all* pairs of row &
1736 >                                                                // column indicies and will truncate later on.
1737 >                                                                dr = cgColData.position[(*j2)] - cgRowData.position[(*j1)];
1738 >                                                                snap_->wrapVector(dr);
1739 >                                                                cuts = getGroupCutoffs( (*j1), (*j2) );
1740 >                                                                if (dr.lengthSquare() < cuts.third)
1741 >                                                                {
1742 >                                                                        neighborList.push_back(make_pair((*j1), (*j2)));
1743 >                                                                }
1744 >                                                        }
1745 >                                                }
1746 > #else
1747 >
1748 >                                                for (vector<int>::iterator j1 = cellList_[m1].begin(); j1 != cellList_[m1].end(); ++j1)
1749 >                                                {
1750 >                                                        for (vector<int>::iterator j2 = cellList_[m2].begin(); j2 != cellList_[m2].end(); ++j2)
1751 >                                                        {
1752 >
1753 >                                                                // Always do this if we're in different cells or if
1754 >                                                                // we're in the same cell and the global index of the
1755 >                                                                // j2 cutoff group is less than the j1 cutoff group
1756 >
1757 >                                                                if (m2 != m1 || (*j2) < (*j1))
1758 >                                                                {
1759 >                                                                        dr = snap_->cgData.position[(*j2)] - snap_->cgData.position[(*j1)];
1760 >                                                                        snap_->wrapVector(dr);
1761 >                                                                        cuts = getGroupCutoffs((*j1), (*j2));
1762 >                                                                        if (dr.lengthSquare() < cuts.third)
1763 >                                                                        {
1764 >                                                                                neighborList.push_back(make_pair((*j1), (*j2)));
1765 >                                                                        }
1766 >                                                                }
1767 >                                                        }
1768 >                                                }
1769 > #endif
1770 >                                        }
1771 >                                }
1772 >                        }
1773 >                }
1774 >        } else
1775 >        {
1776 >                // branch to do all cutoff group pairs
1777 > #ifdef IS_MPI
1778 >                for (int j1 = 0; j1 < nGroupsInRow_; j1++)
1779 >                {
1780 >                        for (int j2 = 0; j2 < nGroupsInCol_; j2++)
1781 >                        {
1782 >                                dr = cgColData.position[j2] - cgRowData.position[j1];
1783 >                                snap_->wrapVector(dr);
1784 >                                cuts = getGroupCutoffs( j1, j2 );
1785 >                                if (dr.lengthSquare() < cuts.third)
1786 >                                {
1787 >                                        neighborList.push_back(make_pair(j1, j2));
1788 >                                }
1789 >                        }
1790 >                }
1791 > #else
1792 >                for (int j1 = 0; j1 < nGroups_ - 1; j1++)
1793 >                {
1794 >                        for (int j2 = j1 + 1; j2 < nGroups_; j2++)
1795 >                        {
1796 >                                dr = snap_->cgData.position[j2] - snap_->cgData.position[j1];
1797 >                                snap_->wrapVector(dr);
1798 >                                cuts = getGroupCutoffs(j1, j2);
1799 >                                if (dr.lengthSquare() < cuts.third)
1800 >                                {
1801 >                                        neighborList.push_back(make_pair(j1, j2));
1802 >                                }
1803 >                        }
1804 >                }
1805 > #endif
1806 >        }
1807 >
1808 >        // save the local cutoff group positions for the check that is
1809 >        // done on each loop:
1810 >        saved_CG_positions_.clear();
1811 >        for (int i = 0; i < nGroups_; i++)
1812 >                saved_CG_positions_.push_back(snap_->cgData.position[i]);
1813 >
1814 >        return neighborList;
1815 > }
1816   } //end namespace OpenMD

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< Changed lines
> Changed lines