Merge branch 'leadoff'
[physik/posic.git] / moldyn.h
index 18c09c1..0670f3d 100644 (file)
--- a/moldyn.h
+++ b/moldyn.h
@@ -45,17 +45,26 @@ typedef struct s_atom {
        u8 brand;               /* brand id */
        int tag;                /* atom unique id (number of atom) */
        u8 attr;                /* attributes */
+       int pbc[3];             /* pb crossing in x, y and z direction */
 } t_atom;
 
 #define ATOM_ATTR_FP   0x01    /* fixed position (bulk material) */
 #define ATOM_ATTR_HB   0x02    /* coupled to heat bath (velocity scaling) */
-#define ATOM_ATTR_VA   0x04    /* visualize this atom */
+#define ATOM_ATTR_VA   0x04    /* visualize this atom */ // TODO
 #define ATOM_ATTR_VB   0x08    /* visualize the bond of this atom */
 
 #define ATOM_ATTR_1BP  0x10    /* single paricle potential */
 #define ATOM_ATTR_2BP  0x20    /* pair potential */
 #define ATOM_ATTR_3BP  0x40    /* 3 body potential */ 
 
+#define DEFAULT_ATOM_ATTR      0x74    // 1,2,3 body interaction + visualize
+
+/* special list structure for low mem approach */
+typedef struct s_lowmem_list {
+       int *head;
+       int *list;
+} t_lowmem_list;
+
 /* cell lists */
 typedef struct s_linkcell {
        int nx,ny,nz;           /* amount of cells in x, y and z direction */
@@ -64,6 +73,8 @@ typedef struct s_linkcell {
        double x,y,z;           /* the actual cell lengthes */
 #ifdef STATIC_LISTS
        int **subcell;          /* pointer to the cell lists */
+#elif LOWMEM_LISTS
+       t_lowmem_list *subcell; /* low mem approach list */
 #else
        t_list *subcell;        /* pointer to the cell lists */
 #endif
@@ -102,22 +113,24 @@ typedef struct s_moldyn {
        double volume;          /* volume of sim cell (dim.x*dim.y*dim.z) */
 
        /* potential force function and parameter pointers */
-       int (*func1b)(struct s_moldyn *moldyn,t_atom *ai);
-       int (*func2b)(struct s_moldyn *moldyn,t_atom *ai,t_atom *aj,u8 bc);
-       int (*func3b_j1)(struct s_moldyn *moldyn,t_atom *ai,t_atom *aj,u8 bc);
-       int (*func3b_j2)(struct s_moldyn *moldyn,t_atom *ai,t_atom *aj,u8 bc);
-       int (*func3b_j3)(struct s_moldyn *moldyn,t_atom *ai,t_atom *aj,u8 bc);
-       int (*func3b_k1)(struct s_moldyn *moldyn,
-                        t_atom *ai,t_atom *aj,t_atom *ak,u8 bck);
-       int (*func3b_k2)(struct s_moldyn *moldyn,
-                        t_atom *ai,t_atom *aj,t_atom *ak,u8 bck);
+       int (*func_i0)(struct s_moldyn *moldyn,t_atom *ai);
+       int (*func_j0)(struct s_moldyn *moldyn,t_atom *ai,t_atom *aj,u8 bc);
+       int (*func_j0_k0)(struct s_moldyn *moldyn,
+                         t_atom *ai,t_atom *aj,t_atom *ak,u8 bck);
+       int (*func_j0e)(struct s_moldyn *moldyn,t_atom *ai,t_atom *aj,u8 bc);
+       int (*func_j1)(struct s_moldyn *moldyn,t_atom *ai,t_atom *aj,u8 bc);
+       int (*func_j1_k0)(struct s_moldyn *moldyn,
+                         t_atom *ai,t_atom *aj,t_atom *ak,u8 bck);
+       int (*func_j1c)(struct s_moldyn *moldyn,t_atom *ai,t_atom *aj,u8 bc);
+       int (*func_j1_k1)(struct s_moldyn *moldyn,
+                         t_atom *ai,t_atom *aj,t_atom *ak,u8 bck);
+       int (*func_j1e)(struct s_moldyn *moldyn,t_atom *ai,t_atom *aj,u8 bc);
        void *pot_params;
        unsigned char run3bp;
 
        double cutoff;          /* cutoff radius */
        double cutoff_square;   /* square of the cutoff radius */
        double nnd;             /* nearest neighbour distance (optional) */
-       double bondlen[3];      /* bond lengthes (only 2 atomic systems) */
 
        t_linkcell lc;          /* linked cell list interface */
 
@@ -128,14 +141,22 @@ typedef struct s_moldyn {
        double t_sum;           /* sum over all t */
        double t_avg;           /* average value of t */
 
+       /* for sale! */
        t_virial gvir;          /* global virial (absolute coordinates) */
-       double gv;
-       double gv_sum;
-       double gv_avg;
-
-       double gp;              /* pressure computed from global virial */
-       double gp_sum;          /* sum over all gp */
-       double gp_avg;          /* average value of gp */
+       //double gv;
+       //double gv_sum;
+       //double gv_avg;
+       double sale1;
+       double sale2;
+       double sale3;
+
+       // gp stuff exchanged by kinetic energies
+       //double gp;            /* pressure computed from global virial */
+       //double gp_sum;                /* sum over all gp */
+       //double gp_avg;                /* average value of gp */
+       double ekinx;
+       double ekiny;
+       double ekinz;
 
        t_virial vir;           /* actual virial */
        double virial;
@@ -144,6 +165,7 @@ typedef struct s_moldyn {
 
        double p_ref;           /* reference pressure */
        double p;               /* actual pressure (computed by virial) */
+       double px,py,pz;        /* components of pressure */
        double p_sum;           /* sum over all p */
        double p_avg;           /* average value of p */
 
@@ -236,6 +258,47 @@ typedef struct s_ba {
        int tcnt;
 } t_ba;
 
+typedef struct s_vb {
+       int fd;
+} t_vb;
+
+typedef struct s_part_params {
+       u8 type;
+       double r;
+       t_3dvec p;
+       t_3dvec d;
+} t_part_params;
+
+#define PART_INSIDE_R   1
+#define PART_OUTSIDE_R  2
+#define PART_INSIDE_D   3
+#define PART_OUTSIDE_D  4
+
+typedef struct s_defect_params {
+       u8 type;
+       u8 stype;
+       double od;
+       double dd;
+       int element;
+       u8 brand;
+       u8 attr;
+} t_defect_params;
+
+#define DEFECT_TYPE_0D 1
+#define DEFECT_TYPE_1D 2
+#define DEFECT_TYPE_2D 3
+#define DEFECT_TYPE_3D 4
+
+#define DEFECT_STYPE_DB_X      1
+#define DEFECT_STYPE_DB_Y      2
+#define DEFECT_STYPE_DB_Z      3
+#define DEFECT_STYPE_DB_R      4
+
+typedef struct s_offset_params {
+       t_3dvec o;
+       u8 use;
+} t_offset_params;
+
 /*
  *
  *  defines
@@ -252,10 +315,15 @@ typedef struct s_ba {
 #define MOLDYN_2BP                     0x20    /* 2 body */
 #define MOLDYN_3BP                     0x40    /* and 3 body particle pots */
 
+#define T_SCALE_NONE                   0x00
 #define T_SCALE_BERENDSEN              0x01    /* berendsen t control */
 #define T_SCALE_DIRECT                 0x02    /* direct t control */
+#define T_SCALE_MASK                   0x03
+
+#define P_SCALE_NONE                   0x00
 #define P_SCALE_BERENDSEN              0x04    /* berendsen p control */
 #define P_SCALE_DIRECT                 0x08    /* direct p control */
+#define P_SCALE_MASK                   0x0c
 
 /*
  * default values & units
@@ -293,6 +361,7 @@ typedef struct s_ba {
 #define MOLDYN_POTENTIAL_LJ            0x01
 #define MOLDYN_POTENTIAL_TM            0x02
 #define MOLDYN_POTENTIAL_AM            0x03
+#define MOLDYN_POTENTIAL_AO            0x04
 
 #define LOG_TOTAL_ENERGY               0x01
 #define LOG_TOTAL_MOMENTUM             0x02
@@ -340,6 +409,14 @@ typedef struct s_ba {
 #define CUBIC                  0x01
 #define FCC                    0x02
 #define DIAMOND                        0x04
+#define ZINCBLENDE             0x08
+#define NONE                   0x80
+
+/*
+ * more includes
+ */
+
+//#include "pse.h"
 
 /*
  *
@@ -352,9 +429,10 @@ int moldyn_shutdown(t_moldyn *moldyn);
 
 int set_int_alg(t_moldyn *moldyn,u8 algo);
 int set_cutoff(t_moldyn *moldyn,double cutoff);
-int set_bondlen(t_moldyn *moldyn,double b0,double b1,double bm);
 int set_temperature(t_moldyn *moldyn,double t_ref);
 int set_pressure(t_moldyn *moldyn,double p_ref);
+int set_p_scale(t_moldyn *moldyn,u8 ptype,double ptc);
+int set_t_scale(t_moldyn *moldyn,u8 ttype,double ttc);
 int set_pt_scale(t_moldyn *moldyn,u8 ptype,double ptc,u8 ttype,double ttc);
 int set_dim(t_moldyn *moldyn,double x,double y,double z,u8 visualize);
 int set_nn_dist(t_moldyn *moldyn,double dist);
@@ -368,14 +446,19 @@ int moldyn_set_report(t_moldyn *moldyn,char *author,char *title);
 int moldyn_set_log(t_moldyn *moldyn,u8 type,int timer);
 int moldyn_log_shutdown(t_moldyn *moldyn);
 
-int create_lattice(t_moldyn *moldyn,u8 type,double lc,int element,double mass,
-                   u8 attr,u8 brand,int a,int b,int c,t_3dvec *origin);
-int add_atom(t_moldyn *moldyn,int element,double mass,u8 brand,u8 attr,
+int create_lattice(t_moldyn *moldyn,u8 type,double lc,int element,
+                   u8 attr,u8 brand,int a,int b,int c,t_3dvec *origin,
+                   t_part_params *p_params,t_defect_params *d_params,
+                   t_offset_params *o_params);
+int add_atom(t_moldyn *moldyn,int element,u8 brand,u8 attr,
              t_3dvec *r,t_3dvec *v);
 int del_atom(t_moldyn *moldyn,int tag);
-int cubic_init(int a,int b,int c,double lc,t_atom *atom,t_3dvec *origin);
-int fcc_init(int a,int b,int c,double lc,t_atom *atom,t_3dvec *origin);
-int diamond_init(int a,int b,int c,double lc,t_atom *atom,t_3dvec *origin);
+int cubic_init(int a,int b,int c,double lc,t_atom *atom,t_3dvec *origin,
+               t_part_params *p_params,t_defect_params *d_params);
+int fcc_init(int a,int b,int c,double lc,t_atom *atom,t_3dvec *origin,
+             t_part_params *p_params,t_defect_params *d_params);
+int diamond_init(int a,int b,int c,double lc,t_atom *atom,t_3dvec *origin,
+                 t_part_params *p_params,t_defect_params *d_params);
 int destroy_atoms(t_moldyn *moldyn);
 
 int thermal_init(t_moldyn *moldyn,u8 equi_init);
@@ -404,6 +487,8 @@ int link_cell_init(t_moldyn *moldyn,u8 vol);
 int link_cell_update(t_moldyn *moldyn);
 #ifdef STATIC_LISTS
 int link_cell_neighbour_index(t_moldyn *moldyn,int i,int j,int k,int **cell);
+#elif LOWMEM_LISTS
+int link_cell_neighbour_index(t_moldyn *moldyn,int i,int j,int k,int *cell);
 #else
 int link_cell_neighbour_index(t_moldyn *moldyn,int i,int j,int k,t_list *cell);
 #endif
@@ -422,6 +507,7 @@ int virial_calc(t_atom *a,t_3dvec *f,t_3dvec *d);
 //inline int virial_calc(t_atom *a,t_3dvec *f,t_3dvec *d)
 //     __attribute__((always_inline));
 int check_per_bound(t_moldyn *moldyn,t_3dvec *a);
+int check_per_bound_and_care_for_pbc(t_moldyn *moldyn,t_atom *a);
 //inline int check_per_bound(t_moldyn *moldyn,t_3dvec *a)
 //     __attribute__((always_inline));
 
@@ -433,10 +519,15 @@ int moldyn_load(t_moldyn *moldyn);
 int process_2b_bonds(t_moldyn *moldyn,void *data,
                      int (*process)(t_moldyn *moldyn,t_atom *itom,t_atom *jtom,
                                     void *data,u8 bc));
+int process_neighbours(t_moldyn *moldyn,void *data,t_atom *atom,
+                       int (*process)(t_moldyn *moldyn,t_atom *atom,t_atom *natom,
+                                      void *data,u8 bc));
+
 int get_line(int fd,char *line,int max);
 
 int pair_correlation_init(t_moldyn *moldyn,double dr);
 int calculate_diffusion_coefficient(t_moldyn *moldyn,double *dc);
+int calculate_msd(t_moldyn *moldyn,double *msd);
 int calculate_pair_correlation_process(t_moldyn *moldyn,t_atom *itom,
                                        t_atom *jtom,void *data,u8 bc);
 int calculate_pair_correlation(t_moldyn *moldyn,double dr,void *ptr);
@@ -445,7 +536,15 @@ int bond_analyze_process(t_moldyn *moldyn,t_atom *itom,t_atom *jtom,
 int bond_analyze(t_moldyn *moldyn,double *quality);
 
 int visual_init(t_moldyn *moldyn,char *filebase);
+int visual_bonds_process(t_moldyn *moldyn,t_atom *itom,t_atom *jtom,
+                         void *data,u8 bc);
+#ifdef VISUAL_THREAD
+void *visual_atoms(void *ptr);
+#else
 int visual_atoms(t_moldyn *moldyn);
+#endif
+
+int fpu_set_rtd(void);
 
 #endif