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  puts("-a <value> \t slope of nuclear energy loss (default 1)");
  37  puts("-c <value> \t nuclear enery loss at depths 0 (default 0)");
  38  puts("-x <value> \t # x cells (default 50)");
  39  puts("-y <value> \t # y cells (default 50)");
  40  puts("-z <value> \t # z cells (default 100)");
  41  puts("-s <value> \t # steps to calculate (default 5000)");
  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  puts("-d <value> \t refresh every <value> loops (default 100)");
  46  puts("-r <value> \t pressure range from amorphous SiCx (default 2)");
  47  puts("-f <value> \t faktor for pressure from amorphous SiCx (default 1)");
  48  return -23;
  49 }
  50
  51 int make_amorph(u32 *cell)
  52 {
  53  *cell|=AMORPH;
  54  return 23;
  55 }
  56
  57 int make_cryst(u32 *cell)
  58 {
  59  *cell&=~AMORPH;
  60  return 23;
  61 }
  62
  63 /* look at cell ... */
  64 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)
  65 {
  66  /* is amorph? */
  67  u32 *cell;
  68  int i,j,k;
  69  float count;
  70  cell=(u32 *)(cell_p+x+y*(x_max-1)+z*(x_max-1)*(y_max-1));
  71  count=0;
  72  for(i=-range;i<=range;i++)
  73   for(j=-range;j<=range;j++)
  74    for(k=-range;k<=range;k++)
  75     if(!(i==0 && j==0 && k==0) && (x>=range && x<x_max-range) \
  76         && (y>=range && y<y_max-range) && (z>=range && z<z_max-range))
  77      if(*(u32 *)(cell_p+(x+i)+(y+j)*(x_max-1)+(z+k)*(x_max-1)*(y_max-1))&AMORPH)
  78       // total+=range*range-
  79       count+=0.01*faktor*1.0/(i*i+j*j+k*k);
  80  /* count is propability of cell getting amorph */
  81  /* for now assume 1 - ~ is propability of cell getting cryst if allready amorphous */
  82  if(*cell&AMORPH)
  83  {
  84   if((1-count)*URAND_2_MAX<=rand_get(URAND_2_MAX))
  85   {
  86    printfd("cell getting cryst. ...(%f)\n",(1-count));
  87    make_cryst(cell);
  88   }
  89  } else
  90  {
  91   if(count*URAND_2_MAX<=rand_get(URAND_2_MAX))
  92   {
  93    printfd("cell getting amorph ...(%f)\n",count);
  94    make_amorph(cell);
  95   }
  96  }
  97  return 23;
  98 }
  99
 100 int main(int argc,char **argv)
 101 {
 102  u32 x_cell,y_cell,z_cell; /* amount of segments */
 103  u32 x,y,z; /* cells */
 104  int i; /* for counting */
 105  int slope_nel,start_nel; /* nuclear energy loss: slope, constant */
 106  int a_p_range,a_p_faktor; /* pressure range and faktor from amorphous sic */
 107  int steps; /* # steps */
 108  void *cell_p;
 109  struct __display display;
 110  u32 display_x,display_y,display_z; /* intercept point of diplayed areas */
 111  u32 display_refresh_rate; /* refresh rate for display */
 112
 113  /* default values */
 114  x_cell=DEFAULT_X_SEG;
 115  y_cell=DEFAULT_Y_SEG;
 116  z_cell=DEFAULT_Z_SEG;
 117  slope_nel=DEFAULT_SLOPE_NEL;
 118  start_nel=DEFAULT_START_NEL;
 119  a_p_range=DEFAULT_A_P_RANGE;
 120  a_p_faktor=DEFAULT_A_P_FAKTOR;
 121  steps=DEFAULT_STEPS;
 122  display_x=x_cell/2;
 123  display_y=y_cell/2;
 124  display_z=z_cell/2;
 125  display_refresh_rate=DEFAULT_DISPLAY_REF_RATE;
 126
 127  /* parse command args */
 128  for(i=1;i<argc;i++)
 129  {
 130   if(argv[i][0]=='-')
 131   {
 132    switch(argv[i][1])
 133    {
 134     case 'h':
 135      usage();
 136      return 23;
 137      break;
 138     case 'a':
 139      slope_nel=atoi(argv[++i]);
 140      break;
 141     case 'c':
 142      start_nel=atoi(argv[++i]);
 143      break;
 144     case 'x':
 145      x_cell=atoi(argv[++i]);
 146      break;
 147     case 'y':
 148      y_cell=atoi(argv[++i]);
 149      break;
 150     case 'z':
 151      z_cell=atoi(argv[++i]);
 152      break;
 153     case 's':
 154      steps=atoi(argv[++i]);
 155      break;
 156     case 'X':
 157      display_x=atoi(argv[++i]);
 158      break;
 159     case 'Y':
 160      display_y=atoi(argv[++i]);
 161      break;
 162     case 'Z':
 163      display_z=atoi(argv[++i]);
 164      break;
 165     case 'd':
 166      display_refresh_rate=atoi(argv[++i]);
 167      break;
 168     case 'r':
 169      a_p_range=atoi(argv[++i]);
 170      break;
 171     case 'f':
 172      a_p_faktor=atoi(argv[++i]);
 173      break;
 174     default:
 175      usage();
 176      return -23;
 177    }
 178   } else usage();
 179  }
 180
 181  /* open random fd */
 182  if((random_fd=open("/dev/urandom",O_RDONLY))<0)
 183  {
 184   puts("cannot open /dev/urandom\n");
 185   return -23;
 186  }
 187
 188  /* calculate sum_z_cells one time! */
 189  sum_z_cells=0;
 190  for(i=1;i<=z_cell;i++) sum_z_cells+=(start_nel+i*slope_nel);
 191  printfd("debug: sum z cells -> %d\n",sum_z_cells);
 192
 193
 194  /* testing ... */
 195
 196  /* allocate cells */
 197  printf("malloc will free %d bytes now ...\n",x_cell*y_cell*z_cell*sizeof(u32));
 198  if((cell_p=malloc(x_cell*y_cell*z_cell*sizeof(u32)))==NULL)
 199  {
 200   puts("failed allocating memory for cells\n");
 201   return -23;
 202  }
 203  memset(cell_p,0,x_cell*y_cell*z_cell*sizeof(u32));
 204
 205  /* init display */
 206  display_init(x_cell,y_cell,z_cell,&display,cell_p,&argc,argv);
 207
 208  /* main routine */
 209  for(i=0;i<steps;i++)
 210  {
 211   x=rand_get(x_cell);
 212   y=rand_get(y_cell);
 213   z=rand_get_lgp(slope_nel,start_nel);
 214
 215   /* todo */
 216   // distrib_c_conc(cell_p);
 217
 218   // process_cell((u32 *)(cell_p+x+y*(x_cell-1)+z*(x_cell-1)*(y_cell-1)));
 219   process_cell(cell_p,x,y,z,x_cell,y_cell,z_cell,a_p_range,a_p_faktor);
 220
 221   /* display stuff */
 222   if((i%display_refresh_rate)==0)
 223    display_draw(&display,display_x,display_y,display_z);
 224  }
 225
 226  /* display again and quit when button hit */
 227  display_draw(&display,display_x,display_y,display_z);
 228  puts("hit button to quit ...");
 229  getchar();
 230
 231  display_release(&display);
 232
 233  return 23;
 234 }