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

Comparing branches/development/src/brains/ForceManager.cpp (file contents):
Revision 1540 by gezelter, Mon Jan 17 21:34:36 2011 UTC vs.
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 <                                               NBforcesInitialized_(false) {
66 >  ForceManager::ForceManager(SimInfo * info) : info_(info) {
67 >
68 > #ifdef IS_MPI
69 >    decomp_ = new ForceDecomposition(info_);
70 > #else
71 >    // decomp_ = new SerialDecomposition(info);
72 > #endif
73    }
74 <
74 >  
75    void ForceManager::calcForces() {
76      
69 –
77      if (!info_->isFortranInitialized()) {
78        info_->update();
79        nbiMan_->setSimInfo(info_);
80 <      nbiMan_->initialize();    
80 >      nbiMan_->initialize();
81 >      swfun_ = nbiMan_->getSwitchingFunction();
82 >      decomp_->distributeInitialData();
83        info_->setupFortran();
84      }
85      
86 <    preCalculation();
78 <    
86 >    preCalculation();  
87      calcShortRangeInteraction();
80 –
88      calcLongRangeInteraction();
82 –
89      postCalculation();
90      
91    }
# Line 95 | Line 101 | namespace OpenMD {
101      CutoffGroup* cg;
102      
103      // forces are zeroed here, before any are accumulated.
98 –    // NOTE: do not rezero the forces in Fortran.
104      
105      for (mol = info_->beginMolecule(mi); mol != NULL;
106           mol = info_->nextMolecule(mi)) {
# Line 110 | Line 115 | namespace OpenMD {
115        }        
116  
117        if(info_->getNGlobalCutoffGroups() != info_->getNGlobalAtoms()){
113 –        std::cerr << "should not see me \n";
118          for(cg = mol->beginCutoffGroup(ci); cg != NULL;
119              cg = mol->nextCutoffGroup(ci)) {
120            //calculate the center of mass of cutoff group
# Line 166 | Line 170 | namespace OpenMD {
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 189 | 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 205 | 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 213 | 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 238 | 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;
242 <    
245 >    curSnapshot->statData[Stats::INVERSION_POTENTIAL] = inversionPotential;    
246    }
247    
248    void ForceManager::calcLongRangeInteraction() {
249 <    Snapshot* curSnapshot;
250 <    DataStorage* config;
251 <    DataStorage* cgConfig;
252 <    RealType* frc;
253 <    RealType* pos;
254 <    RealType* trq;
255 <    RealType* A;
256 <    RealType* electroFrame;
257 <    RealType* rc;
258 <    RealType* particlePot;
259 <    
260 <    //get current snapshot from SimInfo
258 <    curSnapshot = info_->getSnapshotManager()->getCurrentSnapshot();
259 <    
260 <    //get array pointers
261 <    config = &(curSnapshot->atomData);
262 <    cgConfig = &(curSnapshot->cgData);
263 <    frc = config->getArrayPointer(DataStorage::dslForce);
264 <    pos = config->getArrayPointer(DataStorage::dslPosition);
265 <    trq = config->getArrayPointer(DataStorage::dslTorque);
266 <    A   = config->getArrayPointer(DataStorage::dslAmat);
267 <    electroFrame = config->getArrayPointer(DataStorage::dslElectroFrame);
268 <    particlePot = config->getArrayPointer(DataStorage::dslParticlePot);
249 >
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()){
271 –      std::cerr << "should not see me \n";
263        rc = cgConfig->getArrayPointer(DataStorage::dslPosition);
264      } else {
265        // center of mass of the group is the same as position of the atom  
# Line 284 | Line 275 | namespace OpenMD {
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 <                &isError );
289 <    
290 <    if( isError ){
291 <      sprintf( painCave.errMsg,
292 <               "Error returned from the fortran force calculation.\n" );
293 <      painCave.isFatal = 1;
294 <      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 +
305 +    for (int iLoop = loopStart; iLoop < loopEnd; iLoop++) {
306 +      
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      }

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