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root/OpenMD/branches/development/src/brains/ForceManager.cpp
(Generate patch)

Comparing:
trunk/src/brains/ForceManager.cpp (file contents), Revision 1442 by gezelter, Mon May 10 17:28:26 2010 UTC vs.
branches/development/src/brains/ForceManager.cpp (file contents), Revision 1545 by gezelter, Fri Apr 8 21:25:19 2011 UTC

# Line 57 | Line 57
57   #include "primitives/Bend.hpp"
58   #include "primitives/Torsion.hpp"
59   #include "primitives/Inversion.hpp"
60 + #include "parallel/ForceDecomposition.hpp"
61 + //#include "parallel/SerialDecomposition.hpp"
62 +
63 + using namespace std;
64   namespace OpenMD {
65 +  
66 +  ForceManager::ForceManager(SimInfo * info) : info_(info) {
67  
68 <  void ForceManager::calcForces(bool needPotential, bool needStress) {
68 > #ifdef IS_MPI
69 >    decomp_ = new ForceDecomposition(info_);
70 > #else
71 >    // decomp_ = new SerialDecomposition(info);
72 > #endif
73 >  }
74 >  
75 >  void ForceManager::calcForces() {
76      
77      if (!info_->isFortranInitialized()) {
78        info_->update();
79 +      nbiMan_->setSimInfo(info_);
80 +      nbiMan_->initialize();
81 +      swfun_ = nbiMan_->getSwitchingFunction();
82 +      decomp_->distributeInitialData();
83 +      info_->setupFortran();
84      }
85      
86 <    preCalculation();
69 <    
86 >    preCalculation();  
87      calcShortRangeInteraction();
88 <
89 <    calcLongRangeInteraction(needPotential, needStress);
73 <
74 <    postCalculation(needStress);
88 >    calcLongRangeInteraction();
89 >    postCalculation();
90      
91    }
92    
# Line 82 | Line 97 | namespace OpenMD {
97      Atom* atom;
98      Molecule::RigidBodyIterator rbIter;
99      RigidBody* rb;
100 +    Molecule::CutoffGroupIterator ci;
101 +    CutoffGroup* cg;
102      
103      // forces are zeroed here, before any are accumulated.
87 –    // NOTE: do not rezero the forces in Fortran.
104      
105      for (mol = info_->beginMolecule(mi); mol != NULL;
106           mol = info_->nextMolecule(mi)) {
# Line 97 | Line 113 | namespace OpenMD {
113             rb = mol->nextRigidBody(rbIter)) {
114          rb->zeroForcesAndTorques();
115        }        
116 <          
116 >
117 >      if(info_->getNGlobalCutoffGroups() != info_->getNGlobalAtoms()){
118 >        for(cg = mol->beginCutoffGroup(ci); cg != NULL;
119 >            cg = mol->nextCutoffGroup(ci)) {
120 >          //calculate the center of mass of cutoff group
121 >          cg->updateCOM();
122 >        }
123 >      }      
124      }
125 <    
125 >  
126      // Zero out the stress tensor
127      tau *= 0.0;
128      
# Line 145 | Line 168 | namespace OpenMD {
168          RealType angle;
169          bend->calcForce(angle);
170          RealType currBendPot = bend->getPotential();          
171 +        
172          bendPotential += bend->getPotential();
173 <        std::map<Bend*, BendDataSet>::iterator i = bendDataSets.find(bend);
173 >        map<Bend*, BendDataSet>::iterator i = bendDataSets.find(bend);
174          if (i == bendDataSets.end()) {
175            BendDataSet dataSet;
176            dataSet.prev.angle = dataSet.curr.angle = angle;
177            dataSet.prev.potential = dataSet.curr.potential = currBendPot;
178            dataSet.deltaV = 0.0;
179 <          bendDataSets.insert(std::map<Bend*, BendDataSet>::value_type(bend, dataSet));
179 >          bendDataSets.insert(map<Bend*, BendDataSet>::value_type(bend, dataSet));
180          }else {
181            i->second.prev.angle = i->second.curr.angle;
182            i->second.prev.potential = i->second.curr.potential;
# Line 169 | Line 193 | namespace OpenMD {
193          torsion->calcForce(angle);
194          RealType currTorsionPot = torsion->getPotential();
195          torsionPotential += torsion->getPotential();
196 <        std::map<Torsion*, TorsionDataSet>::iterator i = torsionDataSets.find(torsion);
196 >        map<Torsion*, TorsionDataSet>::iterator i = torsionDataSets.find(torsion);
197          if (i == torsionDataSets.end()) {
198            TorsionDataSet dataSet;
199            dataSet.prev.angle = dataSet.curr.angle = angle;
200            dataSet.prev.potential = dataSet.curr.potential = currTorsionPot;
201            dataSet.deltaV = 0.0;
202 <          torsionDataSets.insert(std::map<Torsion*, TorsionDataSet>::value_type(torsion, dataSet));
202 >          torsionDataSets.insert(map<Torsion*, TorsionDataSet>::value_type(torsion, dataSet));
203          }else {
204            i->second.prev.angle = i->second.curr.angle;
205            i->second.prev.potential = i->second.curr.potential;
# Line 185 | Line 209 | namespace OpenMD {
209                                     i->second.prev.potential);
210          }      
211        }      
212 <
212 >      
213        for (inversion = mol->beginInversion(inversionIter);
214             inversion != NULL;
215             inversion = mol->nextInversion(inversionIter)) {
# Line 193 | Line 217 | namespace OpenMD {
217          inversion->calcForce(angle);
218          RealType currInversionPot = inversion->getPotential();
219          inversionPotential += inversion->getPotential();
220 <        std::map<Inversion*, InversionDataSet>::iterator i = inversionDataSets.find(inversion);
220 >        map<Inversion*, InversionDataSet>::iterator i = inversionDataSets.find(inversion);
221          if (i == inversionDataSets.end()) {
222            InversionDataSet dataSet;
223            dataSet.prev.angle = dataSet.curr.angle = angle;
224            dataSet.prev.potential = dataSet.curr.potential = currInversionPot;
225            dataSet.deltaV = 0.0;
226 <          inversionDataSets.insert(std::map<Inversion*, InversionDataSet>::value_type(inversion, dataSet));
226 >          inversionDataSets.insert(map<Inversion*, InversionDataSet>::value_type(inversion, dataSet));
227          }else {
228            i->second.prev.angle = i->second.curr.angle;
229            i->second.prev.potential = i->second.curr.potential;
# Line 218 | Line 242 | namespace OpenMD {
242      curSnapshot->statData[Stats::BOND_POTENTIAL] = bondPotential;
243      curSnapshot->statData[Stats::BEND_POTENTIAL] = bendPotential;
244      curSnapshot->statData[Stats::DIHEDRAL_POTENTIAL] = torsionPotential;
245 <    curSnapshot->statData[Stats::INVERSION_POTENTIAL] = inversionPotential;
222 <    
245 >    curSnapshot->statData[Stats::INVERSION_POTENTIAL] = inversionPotential;    
246    }
247    
248 <  void ForceManager::calcLongRangeInteraction(bool needPotential,
226 <                                              bool needStress) {
227 <    Snapshot* curSnapshot;
228 <    DataStorage* config;
229 <    RealType* frc;
230 <    RealType* pos;
231 <    RealType* trq;
232 <    RealType* A;
233 <    RealType* electroFrame;
234 <    RealType* rc;
235 <    RealType* particlePot;
236 <    
237 <    //get current snapshot from SimInfo
238 <    curSnapshot = info_->getSnapshotManager()->getCurrentSnapshot();
239 <    
240 <    //get array pointers
241 <    config = &(curSnapshot->atomData);
242 <    frc = config->getArrayPointer(DataStorage::dslForce);
243 <    pos = config->getArrayPointer(DataStorage::dslPosition);
244 <    trq = config->getArrayPointer(DataStorage::dslTorque);
245 <    A   = config->getArrayPointer(DataStorage::dslAmat);
246 <    electroFrame = config->getArrayPointer(DataStorage::dslElectroFrame);
247 <    particlePot = config->getArrayPointer(DataStorage::dslParticlePot);
248 >  void ForceManager::calcLongRangeInteraction() {
249  
250 <    //calculate the center of mass of cutoff group
251 <    SimInfo::MoleculeIterator mi;
252 <    Molecule* mol;
253 <    Molecule::CutoffGroupIterator ci;
254 <    CutoffGroup* cg;
255 <    Vector3d com;
256 <    std::vector<Vector3d> rcGroup;
257 <    
258 <    if(info_->getNCutoffGroups() > 0){
259 <      
260 <      for (mol = info_->beginMolecule(mi); mol != NULL;
261 <           mol = info_->nextMolecule(mi)) {
262 <        for(cg = mol->beginCutoffGroup(ci); cg != NULL;
263 <            cg = mol->nextCutoffGroup(ci)) {
263 <          cg->getCOM(com);
264 <          rcGroup.push_back(com);
265 <        }
266 <      }// end for (mol)
267 <      
268 <      rc = rcGroup[0].getArrayPointer();
250 >    // some of this initial stuff will go away:
251 >    Snapshot* curSnapshot = info_->getSnapshotManager()->getCurrentSnapshot();
252 >    DataStorage* config = &(curSnapshot->atomData);
253 >    DataStorage* cgConfig = &(curSnapshot->cgData);
254 >    RealType* frc = config->getArrayPointer(DataStorage::dslForce);
255 >    RealType* pos = config->getArrayPointer(DataStorage::dslPosition);
256 >    RealType* trq = config->getArrayPointer(DataStorage::dslTorque);
257 >    RealType* A = config->getArrayPointer(DataStorage::dslAmat);
258 >    RealType* electroFrame = config->getArrayPointer(DataStorage::dslElectroFrame);
259 >    RealType* particlePot = config->getArrayPointer(DataStorage::dslParticlePot);
260 >    RealType* rc;    
261 >
262 >    if(info_->getNGlobalCutoffGroups() != info_->getNGlobalAtoms()){
263 >      rc = cgConfig->getArrayPointer(DataStorage::dslPosition);
264      } else {
265        // center of mass of the group is the same as position of the atom  
266        // if cutoff group does not exist
# Line 275 | Line 270 | namespace OpenMD {
270      //initialize data before passing to fortran
271      RealType longRangePotential[LR_POT_TYPES];
272      RealType lrPot = 0.0;
278 –    Vector3d totalDipole;
279 –    short int passedCalcPot = needPotential;
280 –    short int passedCalcStress = needStress;
273      int isError = 0;
274  
275      for (int i=0; i<LR_POT_TYPES;i++){
276        longRangePotential[i]=0.0; //Initialize array
277      }
278 <    
279 <    doForceLoop(pos,
280 <                rc,
281 <                A,
282 <                electroFrame,
283 <                frc,
284 <                trq,
285 <                tau.getArrayPointer(),
286 <                longRangePotential,
287 <                particlePot,
288 <                &passedCalcPot,
289 <                &passedCalcStress,
290 <                &isError );
291 <    
292 <    if( isError ){
293 <      sprintf( painCave.errMsg,
294 <               "Error returned from the fortran force calculation.\n" );
295 <      painCave.isFatal = 1;
296 <      simError();
278 >
279 >    // new stuff starts here:
280 >
281 >    decomp_->distributeData();
282 >
283 >    int cg1, cg2;
284 >    Vector3d d_grp;
285 >    RealType rgrpsq, rgrp;
286 >    RealType vij;
287 >    Vector3d fij, fg;
288 >    pair<int, int> gtypes;
289 >    RealType rCutSq;
290 >    bool in_switching_region;
291 >    RealType sw, dswdr, swderiv;
292 >    vector<int> atomListI;
293 >    vector<int> atomListJ;
294 >    InteractionData idat;
295 >
296 >    int loopStart, loopEnd;
297 >
298 >    loopEnd = PAIR_LOOP;
299 >    if (info_->requiresPrepair_) {
300 >      loopStart = PREPAIR_LOOP;
301 >    } else {
302 >      loopStart = PAIR_LOOP;
303      }
304 <    for (int i=0; i<LR_POT_TYPES;i++){
305 <      lrPot += longRangePotential[i]; //Quick hack
308 <    }
309 <    
310 <    // grab the simulation box dipole moment if specified
311 <    if (info_->getCalcBoxDipole()){
312 <      getAccumulatedBoxDipole(totalDipole.getArrayPointer());
304 >
305 >    for (int iLoop = loopStart; iLoop < loopEnd; iLoop++) {
306        
307 <      curSnapshot->statData[Stats::BOX_DIPOLE_X] = totalDipole(0);
308 <      curSnapshot->statData[Stats::BOX_DIPOLE_Y] = totalDipole(1);
309 <      curSnapshot->statData[Stats::BOX_DIPOLE_Z] = totalDipole(2);
307 >      if (iLoop == loopStart) {
308 >        bool update_nlist = decomp_->checkNeighborList();
309 >        if (update_nlist)
310 >          neighborList = decomp_->buildNeighborList();
311 >      }
312 >
313 >      for (vector<pair<int, int> >::iterator it = neighborList.begin();
314 >             it != neighborList.end(); ++it) {
315 >        
316 >        cg1 = (*it).first;
317 >        cg2 = (*it).second;
318 >
319 >        gtypes = decomp_->getGroupTypes(cg1, cg2);
320 >        d_grp  = decomp_->getIntergroupVector(cg1, cg2);
321 >        curSnapshot->wrapVector(d_grp);        
322 >        rgrpsq = d_grp.lengthSquare();
323 >        rCutSq = groupCutoffMap(gtypes).first;
324 >
325 >        if (rgrpsq < rCutSq) {
326 >          idat.rcut = groupCutoffMap(gtypes).second;
327 >          if (iLoop == PAIR_LOOP) {
328 >            vij = 0.0;
329 >            fij = V3Zero;
330 >          }
331 >          
332 >          in_switching_region = swfun_->getSwitch(rgrpsq, idat.sw, idat.dswdr, rgrp);    
333 >          
334 >          atomListI = decomp_->getAtomsInGroupI(cg1);
335 >          atomListJ = decomp_->getAtomsInGroupJ(cg2);
336 >
337 >          for (vector<int>::iterator ia = atomListI.begin();
338 >               ia != atomListI.end(); ++ia) {            
339 >            atom1 = (*ia);
340 >            
341 >            for (vector<int>::iterator jb = atomListJ.begin();
342 >                 jb != atomListJ.end(); ++jb) {              
343 >              atom2 = (*jb);
344 >              
345 >              if (!decomp_->skipAtomPair(atom1, atom2)) {
346 >                
347 >                if (atomListI.size() == 1 && atomListJ.size() == 1) {
348 >                  idat.d = d_grp;
349 >                  idat.r2 = rgrpsq;
350 >                } else {
351 >                  idat.d = decomp_->getInteratomicVector(atom1, atom2);
352 >                  curSnapshot->wrapVector(idat.d);
353 >                  idat.r2 = idat.d.lengthSquare();
354 >                }
355 >                
356 >                idat.r = sqrt(idat.r2);
357 >                decomp_->fillInteractionData(atom1, atom2, idat);
358 >                
359 >                if (iLoop == PREPAIR_LOOP) {
360 >                  interactionMan_->doPrePair(idat);
361 >                } else {
362 >                  interactionMan_->doPair(idat);
363 >                  vij += idat.vpair;
364 >                  fij += idat.f1;
365 >                  tau -= outProduct(idat.d, idat.f);
366 >                }
367 >              }
368 >            }
369 >          }
370 >
371 >          if (iLoop == PAIR_LOOP) {
372 >            if (in_switching_region) {
373 >              swderiv = vij * dswdr / rgrp;
374 >              fg = swderiv * d_grp;
375 >
376 >              fij += fg;
377 >
378 >              if (atomListI.size() == 1 && atomListJ.size() == 1) {
379 >                tau -= outProduct(idat.d, fg);
380 >              }
381 >          
382 >              for (vector<int>::iterator ia = atomListI.begin();
383 >                   ia != atomListI.end(); ++ia) {            
384 >                atom1 = (*ia);                
385 >                mf = decomp_->getMfactI(atom1);
386 >                // fg is the force on atom ia due to cutoff group's
387 >                // presence in switching region
388 >                fg = swderiv * d_grp * mf;
389 >                decomp_->addForceToAtomI(atom1, fg);
390 >
391 >                if (atomListI.size() > 1) {
392 >                  if (info_->usesAtomicVirial_) {
393 >                    // find the distance between the atom
394 >                    // and the center of the cutoff group:
395 >                    dag = decomp_->getAtomToGroupVectorI(atom1, cg1);
396 >                    tau -= outProduct(dag, fg);
397 >                  }
398 >                }
399 >              }
400 >              for (vector<int>::iterator jb = atomListJ.begin();
401 >                   jb != atomListJ.end(); ++jb) {              
402 >                atom2 = (*jb);
403 >                mf = decomp_->getMfactJ(atom2);
404 >                // fg is the force on atom jb due to cutoff group's
405 >                // presence in switching region
406 >                fg = -swderiv * d_grp * mf;
407 >                decomp_->addForceToAtomJ(atom2, fg);
408 >
409 >                if (atomListJ.size() > 1) {
410 >                  if (info_->usesAtomicVirial_) {
411 >                    // find the distance between the atom
412 >                    // and the center of the cutoff group:
413 >                    dag = decomp_->getAtomToGroupVectorJ(atom2, cg2);
414 >                    tau -= outProduct(dag, fg);
415 >                  }
416 >                }
417 >              }
418 >            }
419 >            //if (!SIM_uses_AtomicVirial) {
420 >            //  tau -= outProduct(d_grp, fij);
421 >            //}
422 >          }
423 >        }
424 >      }
425 >
426 >      if (iLoop == PREPAIR_LOOP) {
427 >        if (info_->requiresPrepair_) {            
428 >          decomp_->collectIntermediateData();
429 >          atomList = decomp_->getAtomList();
430 >          for (vector<int>::iterator ia = atomList.begin();
431 >               ia != atomList.end(); ++ia) {              
432 >            atom1 = (*ia);            
433 >            decomp_->populateSelfData(atom1, SelfData sdat);
434 >            interactionMan_->doPreForce(sdat);
435 >          }
436 >          decomp_->distributeIntermediateData();        
437 >        }
438 >      }
439 >
440      }
441      
442 +    decomp_->collectData();
443 +    
444 +    if (info_->requiresSkipCorrection_ || info_->requiresSelfCorrection_) {
445 +      atomList = decomp_->getAtomList();
446 +      for (vector<int>::iterator ia = atomList.begin();
447 +           ia != atomList.end(); ++ia) {              
448 +        atom1 = (*ia);    
449 +
450 +        if (info_->requiresSkipCorrection_) {
451 +          vector<int> skipList = decomp_->getSkipsForAtom(atom1);
452 +          for (vector<int>::iterator jb = skipList.begin();
453 +               jb != skipList.end(); ++jb) {              
454 +            atom2 = (*jb);
455 +            decomp_->populateSkipData(atom1, atom2, InteractionData idat);
456 +            interactionMan_->doSkipCorrection(idat);
457 +          }
458 +        }
459 +          
460 +        if (info_->requiresSelfCorrection_) {
461 +          decomp_->populateSelfData(atom1, SelfData sdat);
462 +          interactionMan_->doSelfCorrection(sdat);
463 +      }
464 +      
465 +      
466 +    }
467 +
468 +    for (int i=0; i<LR_POT_TYPES;i++){
469 +      lrPot += longRangePotential[i]; //Quick hack
470 +    }
471 +        
472      //store the tau and long range potential    
473      curSnapshot->statData[Stats::LONG_RANGE_POTENTIAL] = lrPot;
474      curSnapshot->statData[Stats::VANDERWAALS_POTENTIAL] = longRangePotential[VDW_POT];
# Line 323 | Line 476 | namespace OpenMD {
476    }
477  
478    
479 <  void ForceManager::postCalculation(bool needStress) {
479 >  void ForceManager::postCalculation() {
480      SimInfo::MoleculeIterator mi;
481      Molecule* mol;
482      Molecule::RigidBodyIterator rbIter;
# Line 336 | Line 489 | namespace OpenMD {
489           mol = info_->nextMolecule(mi)) {
490        for (rb = mol->beginRigidBody(rbIter); rb != NULL;
491             rb = mol->nextRigidBody(rbIter)) {
492 <        if (needStress) {          
493 <          Mat3x3d rbTau = rb->calcForcesAndTorquesAndVirial();
341 <          tau += rbTau;
342 <        } else{
343 <          rb->calcForcesAndTorques();
344 <        }
492 >        Mat3x3d rbTau = rb->calcForcesAndTorquesAndVirial();
493 >        tau += rbTau;
494        }
495      }
496 <
348 <    if (needStress) {
496 >    
497   #ifdef IS_MPI
498 <      Mat3x3d tmpTau(tau);
499 <      MPI_Allreduce(tmpTau.getArrayPointer(), tau.getArrayPointer(),
500 <                    9, MPI_REALTYPE, MPI_SUM, MPI_COMM_WORLD);
498 >    Mat3x3d tmpTau(tau);
499 >    MPI_Allreduce(tmpTau.getArrayPointer(), tau.getArrayPointer(),
500 >                  9, MPI_REALTYPE, MPI_SUM, MPI_COMM_WORLD);
501   #endif
502 <      curSnapshot->statData.setTau(tau);
355 <    }
502 >    curSnapshot->statData.setTau(tau);
503    }
504  
505   } //end namespace OpenMD

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+ Added lines
< Changed lines
> Changed lines