main.c

   1 /*
   2  * morpheus - main.c
   3  *
   4  * this program tries helping to understand the amorphous depuration
   5  * and recrystallization of SiCx while ion implanation. hopefully the program
   6  * will simulate the stabilization of the selforganizing structure in the
   7  * observed behaviour.
   8  *
   9  * refs:
  10  *  - J. K. N. Lindner. Habilationsschrift, Universitaet Augsburg.
  11  *  - Maik Haeberlen. Diplomarbeit, Universitaet Augsburg.
  12  */
  13
  14 #include <stdio.h>
  15 #include <stdlib.h>
  16 #include <string.h>
  17 #include <sys/types.h>
  18 #include <sys/stat.h>
  19 #include <fcntl.h>
  20
  21 /* important defines */
  22 #include "defines.h"
  23
  24 /* function prototypes */
  25 #include "random.h"
  26 #include "display.h"
  27
  28 /* global variables */
  29 u32 sum_z_cells;
  30 u32 sum_range_rate;
  31 int random_fd; /* /dev/urandom file descriptor */
  32
  33 int usage()
  34 {
  35  puts("usage:");
  36  puts("-h: help");
  37  puts("-a <value> \t slope of nuclear energy loss (default 1)");
  38  puts("-c <value> \t nuclear enery loss at depths 0 (default 0)");
  39  puts("-x <value> \t # x cells (default 50)");
  40  puts("-y <value> \t # y cells (default 50)");
  41  puts("-z <value> \t # z cells (default 100)");
  42  puts("-s <value> \t # steps to calculate (default 5000)");
  43  puts("-X <value> \t display area intercept point x (default # x celss / 2)");
  44  puts("-Y <value> \t display area intercept point y (default # y cells / 2)");
  45  puts("-Z <value> \t display area intercept point z (default # z cells / 2)");
  46  puts("-d <value> \t refresh every <value> loops (default 100)");
  47  puts("-r <value> \t pressure range from amorphous SiCx (default 2)");
  48  puts("-f <value> \t (unused) faktor for pressure from amorphous SiCx (default 1)");
  49  puts("-p <value> \t p0 for propability of cell getting amorph (default sum_range_rate / 4)");
  50  return -23;
  51 }
  52
  53 int make_amorph(u32 *cell)
  54 {
  55  *cell|=AMORPH;
  56  return 23;
  57 }
  58
  59 int make_cryst(u32 *cell)
  60 {
  61  *cell&=~AMORPH;
  62  return 23;
  63 }
  64
  65 /* look at cell ... */
  66 int process_cell(void *cell_p,u32 x,u32 y,u32 z,u32 x_max,u32 y_max,u32 z_max,int range,int faktor,int p0)
  67 {
  68  u32 *cell;
  69  int i,j,k,count;
  70  // float count;
  71  cell=(u32 *)(cell_p+x+y*(x_max-1)+z*(x_max-1)*(y_max-1));
  72  count=p0;
  73  for(i=-range;i<=range;i++)
  74  {
  75   for(j=-range;j<=range;j++)
  76   {
  77    for(k=-range;k<=range;k++)
  78    {
  79     if(!(i==0 && j==0 && k==0))
  80     {
  81      if(*(u32 *)(cell_p+((x+x_max+i)%x_max)+((y+j+y_max)%y_max)*(x_max-1)+((z+k+z_max)%z_max)*(x_max-1)*(y_max-1))&AMORPH) count+=(3*range*range-i*i-j*j-k*k);
  82     }
  83    }
  84   }
  85  }
  86  // count+=faktor*1.0/(i*i+j*j+k*k);
  87  if(*cell&AMORPH)
  88  {
  89   /* wrong propability! just test by now ...*/
  90   if(rand_get(sum_range_rate)>count) make_cryst(cell);
  91  } else
  92  {
  93   if(rand_get(sum_range_rate)<=count) make_amorph(cell);
  94  }
  95  return 23;
  96 }
  97
  98 int main(int argc,char **argv)
  99 {
 100  u32 x_cell,y_cell,z_cell; /* amount of segments */
 101  u32 x,y,z; /* cells */
 102  int i,j,k; /* for counting */
 103  int slope_nel,start_nel; /* nuclear energy loss: slope, constant */
 104  int a_p_range,a_p_faktor,a_p_p0; /* p. range, p0 and faktor of amorphous sic */
 105  int steps; /* # steps */
 106  void *cell_p;
 107  struct __display display;
 108  u32 display_x,display_y,display_z; /* intercept point of diplayed areas */
 109  u32 display_refresh_rate; /* refresh rate for display */
 110
 111  /* default values */
 112  x_cell=DEFAULT_X_SEG;
 113  y_cell=DEFAULT_Y_SEG;
 114  z_cell=DEFAULT_Z_SEG;
 115  slope_nel=DEFAULT_SLOPE_NEL;
 116  start_nel=DEFAULT_START_NEL;
 117  a_p_range=DEFAULT_A_P_RANGE;
 118  a_p_faktor=DEFAULT_A_P_FAKTOR;
 119  a_p_p0=NOT_SPECIFIED;
 120  steps=DEFAULT_STEPS;
 121  display_x=x_cell/2;
 122  display_y=y_cell/2;
 123  display_z=z_cell/2;
 124  display_refresh_rate=DEFAULT_DISPLAY_REF_RATE;
 125
 126  /* parse command args */
 127  for(i=1;i<argc;i++)
 128  {
 129   if(argv[i][0]=='-')
 130   {
 131    switch(argv[i][1])
 132    {
 133     case 'h':
 134      usage();
 135      return 23;
 136      break;
 137     case 'a':
 138      slope_nel=atoi(argv[++i]);
 139      break;
 140     case 'c':
 141      start_nel=atoi(argv[++i]);
 142      break;
 143     case 'x':
 144      x_cell=atoi(argv[++i]);
 145      break;
 146     case 'y':
 147      y_cell=atoi(argv[++i]);
 148      break;
 149     case 'z':
 150      z_cell=atoi(argv[++i]);
 151      break;
 152     case 's':
 153      steps=atoi(argv[++i]);
 154      break;
 155     case 'X':
 156      display_x=atoi(argv[++i]);
 157      break;
 158     case 'Y':
 159      display_y=atoi(argv[++i]);
 160      break;
 161     case 'Z':
 162      display_z=atoi(argv[++i]);
 163      break;
 164     case 'd':
 165      display_refresh_rate=atoi(argv[++i]);
 166      break;
 167     case 'r':
 168      a_p_range=atoi(argv[++i]);
 169      break;
 170     case 'f':
 171      a_p_faktor=atoi(argv[++i]);
 172      break;
 173     case 'p':
 174      a_p_p0=atoi(argv[++i]);
 175      break;
 176     default:
 177      usage();
 178      return -23;
 179    }
 180   } else usage();
 181  }
 182
 183  /* open random fd */
 184  if((random_fd=open("/dev/urandom",O_RDONLY))<0)
 185  {
 186   puts("cannot open /dev/urandom\n");
 187   return -23;
 188  }
 189
 190  /* calculate sum_z_cells, sum_range_rate one time! */
 191  sum_z_cells=0;
 192  for(i=1;i<=z_cell;i++) sum_z_cells+=(start_nel+i*slope_nel);
 193  printfd("debug: sum z cells -> %u\n",sum_z_cells);
 194  sum_range_rate=0;
 195  for(i=-a_p_range;i<=a_p_range;i++)
 196  {
 197   for(j=-a_p_range;j<=a_p_range;j++)
 198   {
 199    for(k=-a_p_range;k<=a_p_range;k++)
 200    {
 201     if(!(i==0 && j==0 && k==0))
 202      sum_range_rate+=((3*a_p_range*a_p_range)-i*i-j*j-k*k);
 203    }
 204   }
 205  }
 206  printfd("debug: sum range rate -> %u\n",sum_range_rate);
 207  /* add a_p_p0 ... */
 208  if(a_p_p0==NOT_SPECIFIED) a_p_p0=sum_range_rate/4;
 209  sum_range_rate+=a_p_p0;
 210
 211
 212  /* testing ... */
 213
 214  /* allocate cells */
 215  printf("malloc will free %d bytes now ...\n",x_cell*y_cell*z_cell*sizeof(u32));
 216  if((cell_p=malloc(x_cell*y_cell*z_cell*sizeof(u32)))==NULL)
 217  {
 218   puts("failed allocating memory for cells\n");
 219   return -23;
 220  }
 221  memset(cell_p,0,x_cell*y_cell*z_cell*sizeof(u32));
 222
 223  /* init display */
 224  display_init(x_cell,y_cell,z_cell,&display,cell_p,&argc,argv);
 225
 226  /* main routine */
 227  for(i=0;i<steps;i++)
 228  {
 229   x=rand_get(x_cell);
 230   y=rand_get(y_cell);
 231   z=rand_get_lgp(slope_nel,start_nel);
 232
 233   /* todo */
 234   // distrib_c_conc(cell_p);
 235
 236   // process_cell((u32 *)(cell_p+x+y*(x_cell-1)+z*(x_cell-1)*(y_cell-1)));
 237   process_cell(cell_p,x,y,z,x_cell,y_cell,z_cell,a_p_range,a_p_faktor,a_p_p0);
 238
 239   /* display stuff */
 240   if((i%display_refresh_rate)==0)
 241    display_draw(&display,display_x,display_y,display_z);
 242  }
 243
 244  /* display again and quit when button hit */
 245  display_draw(&display,display_x,display_y,display_z);
 246  puts("hit button to quit ...");
 247  getchar();
 248
 249  display_release(&display);
 250
 251  return 23;
 252 }