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 int random_fd; /* /dev/urandom file descriptor */
  31
  32 int usage()
  33 {
  34  puts("usage:");
  35  puts("-h: help");
  36  printf("-a <value> \t slope of nuclear energy loss (default %d)\n",DEFAULT_SLOPE_NEL);
  37  printf("-c <value> \t nuclear enery loss at depths 0 (default %d)\n",DEFAULT_START_NEL);
  38  printf("-x <value> \t # x cells (default %d)\n",DEFAULT_X_SEG);
  39  printf("-y <value> \t # y cells (default %d)\n",DEFAULT_Y_SEG);
  40  printf("-z <value> \t # z cells (default %d)\n",DEFAULT_Z_SEG);
  41  printf("-s <value> \t # steps to calculate (default %d)\n",DEFAULT_STEPS);
  42  puts("-X <value> \t display area intercept point x (default # x celss / 2)");
  43  puts("-Y <value> \t display area intercept point y (default # y cells / 2)");
  44  puts("-Z <value> \t display area intercept point z (default # z cells / 2)");
  45  printf("-d <value> \t refresh every <value> loops (default %d)\n",DEFAULT_DISPLAY_REF_RATE);
  46  printf("-r <value> \t pressure range from amorphous SiCx (default %d)\n",DEFAULT_A_P_RANGE);
  47  printf("-f <value> \t faktor for pressure from amorphous SiCx (default %f)\n",DEFAULT_A_P_FAKTOR);
  48  printf("-p <value> \t p0 for probability of cell getting amorph (default %f)\n",DEFAULT_A_P_P0);
  49  return -23;
  50 }
  51
  52 int make_amorph(u32 *cell)
  53 {
  54  *cell|=AMORPH;
  55  return 23;
  56 }
  57
  58 int make_cryst(u32 *cell)
  59 {
  60  *cell&=~AMORPH;
  61  return 23;
  62 }
  63
  64 /* look at cell ... */
  65 int process_cell(void *cell_p,u32 x,u32 y,u32 z,u32 x_max,u32 y_max,u32 z_max,int range,double faktor,double p0)
  66 {
  67  u32 *cell;
  68  int i,j,k;
  69  double pressure;
  70  cell=(u32 *)(cell_p+x+y*(x_max-1)+z*(x_max-1)*(y_max-1));
  71  pressure=p0*URAND_2BYTE_MAX;
  72  for(i=-range;i<=range;i++)
  73  {
  74   for(j=-range;j<=range;j++)
  75   {
  76    for(k=-range;k<=range;k++)
  77    {
  78     if(!(i==0 && j==0 && k==0))
  79     {
  80      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) pressure+=faktor*URAND_2BYTE_MAX/(i*i+j*j+k*k);
  81     }
  82    }
  83   }
  84  }
  85  if(*cell&AMORPH)
  86  {
  87   /* wrong probability! just test by now ...*/
  88   if(rand_get(URAND_2BYTE_MAX)>pressure) make_cryst(cell);
  89  } else
  90  {
  91   if(rand_get(URAND_2BYTE_MAX)<=pressure) make_amorph(cell);
  92  }
  93  return 23;
  94 }
  95
  96 int main(int argc,char **argv)
  97 {
  98  u32 x_cell,y_cell,z_cell; /* amount of segments */
  99  u32 x,y,z; /* cells */
 100  int i; /* for counting */
 101  int slope_nel,start_nel; /* nuclear energy loss: slope, constant */
 102  int a_p_range; /* p. range of amorphous sic */
 103  double a_p_faktor,a_p_p0; /* p0 and faktor of amorphous sic */
 104  int steps; /* # steps */
 105  void *cell_p;
 106  struct __display display;
 107  u32 display_x,display_y,display_z; /* intercept point of diplayed areas */
 108  u32 display_refresh_rate; /* refresh rate for display */
 109  int quit=0; /* continue/quit status */
 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=DEFAULT_A_P_P0;
 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=atof(argv[++i]);
 172      break;
 173     case 'p':
 174      a_p_p0=atof(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 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
 195  /* testing ... */
 196
 197  /* allocate cells */
 198  printf("malloc will free %d bytes now ...\n",x_cell*y_cell*z_cell*sizeof(u32));
 199  if((cell_p=malloc(x_cell*y_cell*z_cell*sizeof(u32)))==NULL)
 200  {
 201   puts("failed allocating memory for cells\n");
 202   return -23;
 203  }
 204  memset(cell_p,0,x_cell*y_cell*z_cell*sizeof(u32));
 205
 206  /* init display */
 207  display_init(x_cell,y_cell,z_cell,&display,cell_p,&argc,argv);
 208
 209  /* main routine */
 210  for(i=0;i<steps;i++)
 211  {
 212   x=rand_get(x_cell);
 213   y=rand_get(y_cell);
 214   z=rand_get_lgp(slope_nel,start_nel);
 215
 216   /* todo */
 217   // distrib_c_conc(cell_p);
 218
 219   // process_cell((u32 *)(cell_p+x+y*(x_cell-1)+z*(x_cell-1)*(y_cell-1)));
 220   process_cell(cell_p,x,y,z,x_cell,y_cell,z_cell,a_p_range,a_p_faktor,a_p_p0);
 221
 222   if(*(u32 *)(cell_p+x+y*(x_cell-1)+z*(x_cell-1)*(y_cell-1)) && *(u32 *)(cell_p+x+y*(x_cell-1)+z*(x_cell-1)*(y_cell-1))!=1)
 223   {
 224    printfd("debug: x: %u y: %u z: %u -> %x\n",x,y,z,*(u32 *)(cell_p+x+y*(x_cell-1)+z*(x_cell-1)*(y_cell-1)));
 225   }
 226
 227   /* display stuff */
 228   if((i%display_refresh_rate)==0)
 229    display_draw(&display,display_x,display_y,display_z);
 230  }
 231
 232  /* display again and listen for events */
 233  display_draw(&display,display_x,display_y,display_z);
 234  display_event_init(&display);
 235
 236  while(!quit)
 237  {
 238   display_scan_event(&display,&display_x,&display_y,&display_z,&quit);
 239   display_draw(&display,display_x,display_y,display_z);
 240   printfd("idle?\n");
 241  }
 242
 243  display_release(&display);
 244
 245  return 23;
 246 }