Merge branch 'leadoff'
[physik/posic.git] / moldyn.h
index 72ff30b..0670f3d 100644 (file)
--- a/moldyn.h
+++ b/moldyn.h
@@ -12,7 +12,6 @@
 #include "random/random.h"
 #include "list/list.h"
 
-
 /*
  * 
  * datatypes
 /* general */
 typedef unsigned char u8;
 
+/* virial */
+typedef struct s_virial {
+       double xx;      /*                      | xx     xy     xz |    */
+       double yy;      /*      V       =       | yx     yy     yz |    */
+       double zz;      /*                      | zx     zy     zz |    */
+       double xy;      /*                                              */
+       double xz;      /*      with:   xy=yx, xz=zx, yz=zy             */
+       double yz;      /*                                              */
+} t_virial;
+
 /* the atom of the md simulation */
 typedef struct s_atom {
+       t_3dvec r_0;            /* initial position */
        t_3dvec r;              /* position */
        t_3dvec v;              /* velocity */
        t_3dvec f;              /* force */
+       t_virial virial;        /* virial */
+       double e;               /* site energy */
+       double ekin;            /* kinetic energy */
        int element;            /* number of element in pse */
        double mass;            /* atom mass */
-       u8 bnum;                /* brand number */
+       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 */ // 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 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 {
@@ -46,38 +71,62 @@ typedef struct s_linkcell {
        int cells;              /* total amount of cells */
        double len;             /* prefered cell edge length */
        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
        int dnlc;               /* direct neighbour lists counter */
 } t_linkcell;
 
-#include "visual/visual.h"
+#define MAX_ATOMS_PER_LIST     20
 
 /* moldyn schedule structure */
 typedef struct s_moldyn_schedule {
-       int content_count;
+       int count;
+       int total_sched;
        int *runs;
        double *tau;
-       int (*hook)(void *moldyn,void *hook);
+       int (*hook)(void *moldyn,void *hook_params);
        void *hook_params;
 } t_moldyn_schedule;
 
+/* visualization structure */
+typedef struct s_visual {
+       int fd;                 /* rasmol script file descriptor */
+       char fb[128];           /* basename of the save files */
+       t_3dvec dim;            /* dimensions of the simulation cell */
+} t_visual;
+
 /* moldyn main structure */
 typedef struct s_moldyn {
+       int argc;               /* number of arguments */
+       char **args;            /* pointer to arguments */
+
        int count;              /* total amount of atoms */
+       double mass;            /* total system mass */
        t_atom *atom;           /* pointer to the atoms */
 
        t_3dvec dim;            /* dimensions of the simulation volume */
+       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);
-       void *pot1b_params;
-       int (*func2b)(struct s_moldyn *moldyn,t_atom *ai,t_atom *aj,u8 bc);
-       int (*func2b_post)(struct s_moldyn *moldyn,t_atom *ai,t_atom *aj,u8 bc);
-       void *pot2b_params;
-       int (*func3b)(struct s_moldyn *moldyn,t_atom *ai,t_atom *aj,t_atom *ak,
-                     u8 bck);
-       void *pot3b_params;
-       //int (*potential_force_function)(struct s_moldyn *moldyn);
+       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 */
@@ -85,14 +134,48 @@ typedef struct s_moldyn {
 
        t_linkcell lc;          /* linked cell list interface */
 
+       int avg_skip;           /* amount of steps without average calc */
+
        double t_ref;           /* reference temperature */
        double t;               /* actual temperature */
+       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 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;
+       double virial_sum;      /* sum over all calculated virials */
+       double virial_avg;      /* average of virial */
 
        double p_ref;           /* reference pressure */
-       double p;               /* actual 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 */
+
+       double tp;              /* thermodynamic pressure dU/dV */
+       double tp_sum;          /* sum over dU/dV pressure */
+       double tp_avg;          /* average value of dU/dV pressure */
+       int tp_cnt;             /* how often to do thermodynamic p calc */
 
        /* pressure and temperature control (velocity/volume scaling) */
-       /* (in units of tau!) */
+       /* (t_tc in units of tau, p_tc in units of tau * isoth. compressib.) */
        unsigned char pt_scale; /* type of p and t scaling */
        double t_tc;            /* t berendsen control time constant */
        double p_tc;            /* p berendsen control time constant */
@@ -107,11 +190,28 @@ typedef struct s_moldyn {
        double tau;             /* delta t */
        double time;            /* absolute time */
        double tau_square;      /* delta t squared */
-       double elapsed;         /* total elapsed time */
+       int total_steps;        /* total steps */
 
+       /* energy */
        double energy;          /* potential energy */
        double ekin;            /* kinetic energy */
 
+       /* energy averages & fluctuations */
+       double k_sum;           /* sum of kinetic energy */
+       double v_sum;           /* sum of potential energy */
+       double k_avg;           /* average of kinetic energy */
+       double v_avg;           /* average of potential energy */
+       double k2_sum;          /* sum of kinetic energy squared */
+       double v2_sum;          /* sum of potential energy squared */
+       double k2_avg;          /* average of kinetic energy squared */
+       double v2_avg;          /* average of potential energy squared */
+       double dk2_avg;         /* mean square kinetic energy fluctuations */
+       double dv2_avg;         /* mean square potential energy fluctuations */
+       
+       /* response functions */
+       double c_v_nve;         /* constant volume heat capacity (nve) */
+       double c_v_nvt;         /* constant volume heat capacity (nvt) */
+
        char vlsdir[128];       /* visualization/log/save directory */
        t_visual vis;           /* visualization interface structure */
        u8 vlsprop;             /* log/vis/save properties */
@@ -119,139 +219,121 @@ typedef struct s_moldyn {
        int efd;                /* fd for energy log */
        unsigned int mwrite;    /* how often to log momentum */
        int mfd;                /* fd for momentum log */
-       unsigned int vwrite;    /* how often to visualize atom information */
+       unsigned int pwrite;    /* how often to log pressure */
+       int pfd;                /* fd for pressure log */
+       unsigned int twrite;    /* how often to log temperature */
+       int tfd;                /* fd for temperature log */
+       unsigned int vwrite;    /* how often to log volume */
+       int vfd;                /* fd for volume log */
+       unsigned int awrite;    /* how often to visualize atom information */
        unsigned int swrite;    /* how often to create a save file */
+       int rfd;                /* report file descriptor */
+       char rtitle[64];        /* report title */
+       char rauthor[64];       /* report author */
+       int epfd;               /* energy gnuplot script file descriptor */
+       int ppfd;               /* pressure gnuplot script file descriptor */
+       int tpfd;               /* temperature gnuplot script file descriptor */
 
        u8 status;              /* general moldyn properties */
 
        t_random random;        /* random interface */
 
-       int debug;              /* debugging stuff, ignore */
-} t_moldyn;
-
-#define MOLDYN_STAT_PBX                        0x08    /* periodic boudaries in x */
-#define MOLDYN_STAT_PBY                        0x10    /* y */
-#define MOLDYN_STAT_PBZ                        0x20    /* and z direction */
-
-#define MOLDYN_1BP                     0x00    /* care about single */
-#define MOLDYN_2BP                     0x01    /* 2 body */
-#define MOLDYN_3BP                     0x02    /* and 3 body particle pots */
+       double debug;           /* debugging stuff, ignore */
 
-#define T_SCALE_BERENDSEN              0x01    /* berendsen t control */
-#define T_SCALE_DIRECT                 0x02    /* direct t control */
-#define P_SCALE_BERENDSEN              0x04    /* berendsen p control */
-#define P_SCALE_DIRECT                 0x08    /* direct p control */
+       /* potential 2 body check function */
+       int (*check_2b_bond)(struct s_moldyn *moldyn,
+                            t_atom *itom,t_atom *jtom,u8 bc);
+} t_moldyn;
 
+typedef struct s_pcc {
+       int o1;
+       int o2;
+       double dr;
+       double *stat;
+} t_pcc;
+
+typedef struct s_ba {
+       int *acnt;
+       int *bcnt;
+       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;
 
 /*
  *
- * potential parameter structures
+ *  defines
  *
  */
 
-/*
- * harmonic oscillator potential parameter structure
- */
+#define MOLDYN_STAT_PBX                        0x01    /* periodic boudaries in x */
+#define MOLDYN_STAT_PBY                        0x02    /* y */
+#define MOLDYN_STAT_PBZ                        0x04    /* and z direction */
 
-typedef struct s_ho_params {
-       double spring_constant;
-       double equilibrium_distance;
-} t_ho_params;
-
-/*
- * lennard jones potential parameter structure
- */
-
-typedef struct s_lj_params {
-       double sigma6;
-       double sigma12;
-       double epsilon4;
-} t_lj_params;
-
-/*
- * tersoff 
- */
-
-/* tersoff exchange structure to exchange 2bp and 3bp calculated values */
-typedef struct s_tersoff_exchange {
-       double f_c,df_c;
-       double f_a,df_a;
-
-       t_3dvec dist_ij;
-       double d_ij;
-
-       double chi;
-
-       double *beta_i;
-       double *beta_j;
-       double *n_i;
-       double *n_j;
-       double *c_i;
-       double *c_j;
-       double *d_i;
-       double *d_j;
-       double *h_i;
-       double *h_j;
-
-       double ci2;
-       double cj2;
-       double di2;
-       double dj2;
-       double ci2di2;
-       double cj2dj2;
-       double betaini;
-       double betajnj;
-
-       u8 run3bp;
-       u8 run2bp_post;
-       u8 d_ij_between_rs;
-
-       double zeta_ij;
-       double zeta_ji;
-       t_3dvec dzeta_ij;
-       t_3dvec dzeta_ji;
-} t_tersoff_exchange;
-
-/* tersoff multi (2!) potential parameters */
-typedef struct s_tersoff_mult_params {
-       double S[2];            /* tersoff cutoff radii */
-       double R[2];            /* tersoff cutoff radii */
-       double Smixed;          /* mixed S radius */
-       double Rmixed;          /* mixed R radius */
-       double A[2];            /* factor of tersoff attractive part */
-       double B[2];            /* factor of tersoff repulsive part */
-       double Amixed;          /* mixed A factor */
-       double Bmixed;          /* mixed B factor */
-       double lambda[2];       /* tersoff lambda */
-       double lambda_m;        /* mixed lambda */
-       double mu[2];           /* tersoff mu */
-       double mu_m;            /* mixed mu */
-
-       double chi;
-
-       double beta[2];
-       double n[2];
-       double c[2];
-       double d[2];
-       double h[2];
-
-       t_tersoff_exchange exchange;    /* exchange between 2bp and 3bp calc */
-} t_tersoff_mult_params;
+#define MOLDYN_PSCALE                  0x08    /* size controlled by piston */
 
+#define MOLDYN_1BP                     0x10    /* care about single */
+#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
 
-/*
- *
- *  defines
- *
- */
+#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
+ * default values & units
  *
  * - length unit: 1 A (1 A = 1e-10 m)
  * - time unit: 1 fs (1 fs = 1e-15 s)
  * - mass unit: 1 amu (1 amu = 1.6605388628e-27 kg )
+ *
+ * fyi: in the following 1 N = (amu*A)/(fs*fs)
+ *
  */
 
 #define METER                          1e10                    /* A */
@@ -259,6 +341,13 @@ typedef struct s_tersoff_mult_params {
 #define AMU                            1.6605388628e-27        /* kg */
 #define KILOGRAM                       (1.0/AMU)               /* amu */
 #define NEWTON (METER*KILOGRAM/(SECOND*SECOND))        /* A amu / fs^2 */
+#define PASCAL (NEWTON/(METER*METER))                  /* N / A^2 */
+#define GPA    (1e9*PASCAL)                            /* N / A^2 */
+#define BAR    ((1.0e5*PASCAL))                        /* N / A^2 */
+#define K_BOLTZMANN    (1.380650524e-23*METER*NEWTON)  /* NA/K */
+#define K_B2           (K_BOLTZMANN*K_BOLTZMANN)       /* (NA)^2/K^2 */
+#define EV             (1.6021765314e-19*METER*NEWTON) /* NA */
+#define JOULE          (NEWTON*METER)                  /* NA */
 
 #define MOLDYN_TEMP                    273.0
 #define MOLDYN_TAU                     1.0
@@ -271,66 +360,63 @@ typedef struct s_tersoff_mult_params {
 #define MOLDYN_POTENTIAL_HO            0x00
 #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
-#define SAVE_STEP                      0x04
-#define VISUAL_STEP                    0x08
+#define LOG_PRESSURE                   0x04
+#define LOG_TEMPERATURE                        0x08
+#define LOG_VOLUME                     0x10
+#define SAVE_STEP                      0x20
+#define VISUAL_STEP                    0x40
+#define CREATE_REPORT                  0x80
 
 #define TRUE                           1
 #define FALSE                          0
 
+#define VERBOSE                                1
+#define QUIET                          0
+
+#define SCALE_UP                       'u'
+#define SCALE_DOWN                     'd'
+#define SCALE_DIRECT                   'D'
+
 /*
- *
- * phsical values / constants
- *
+ * usefull constants
  */
 
-#define K_BOLTZMANN            (1.380650524e-23*METER*NEWTON)  /* NA/K */
-#define EV                     (1.6021765314e-19*METER*NEWTON) /* NA */
+#define ONE_THIRD              (1.0/3.0)
+
+/*
+ * element specific defines
+ */
 
 #define C                      0x06
+#define LC_C                   3.567                           /* A */
 #define M_C                    12.011                          /* amu */
 
 #define SI                     0x0e
-#define LC_SI                  (0.543105e-9*METER)             /* A */
+#define LC_SI                  5.43105                         /* A */
 #define M_SI                   28.08553                        /* amu */
-#define LJ_SIGMA_SI            ((0.25*sqrt(3.0)*LC_SI)/1.122462)       /* A */
-#define LJ_EPSILON_SI          (2.1678*EV)                             /* NA */
-
-#define TM_R_SI                        (2.7e-10*METER)                 /* A */
-#define TM_S_SI                        (3.0e-10*METER)                 /* A */
-#define TM_A_SI                        (1830.8*EV)                     /* NA */
-#define TM_B_SI                        (471.18*EV)                     /* NA */
-#define TM_LAMBDA_SI           (2.4799e10/METER)               /* 1/A */
-#define TM_MU_SI               (1.7322e10/METER)               /* 1/A */
-#define TM_BETA_SI             1.1000e-6
-#define TM_N_SI                        0.78734
-#define TM_C_SI                        1.0039e5
-#define TM_D_SI                        16.217
-#define TM_H_SI                        -0.59825
-
-#define TM_R_C                 (1.8e-10*METER)                 /* A */
-#define TM_S_C                 (2.1e-10*METER)                 /* A */
-#define TM_A_C                 (1393.6*EV)                     /* NA */
-#define TM_B_C                 (346.7*EV)                      /* NA */
-#define TM_LAMBDA_C            (3.4879e10/METER)               /* 1/A */
-#define TM_MU_C                        (2.2119e10/METER)               /* 1/A */
-#define TM_BETA_C              1.5724e-7
-#define TM_N_C                 0.72751
-#define TM_C_C                 3.8049e4
-#define TM_D_C                 4.384
-#define TM_H_C                 -0.57058
-
-#define TM_CHI_SIC             0.9776
+
+#define LC_3C_SIC              4.3596                          /* A */
 
 /*
- * lattice constants
+ * lattice types
  */
 
-#define FCC                    0x01
-#define DIAMOND                        0x02
+#define CUBIC                  0x01
+#define FCC                    0x02
+#define DIAMOND                        0x04
+#define ZINCBLENDE             0x08
+#define NONE                   0x80
+
+/*
+ * more includes
+ */
 
+//#include "pse.h"
 
 /*
  *
@@ -338,67 +424,127 @@ typedef struct s_tersoff_mult_params {
  *
  */
 
-typedef int (*pf_func1b)(t_moldyn *,t_atom *ai);
-typedef int (*pf_func2b)(t_moldyn *,t_atom *,t_atom *,u8 bc);
-typedef int (*pf_func2b_post)(t_moldyn *,t_atom *,t_atom *,u8 bc);
-typedef int (*pf_func3b)(t_moldyn *,t_atom *,t_atom *,t_atom *,u8 bc);
-
 int moldyn_init(t_moldyn *moldyn,int argc,char **argv);
 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_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);
 int set_pbc(t_moldyn *moldyn,u8 x,u8 y,u8 z);
-int set_potential1b(t_moldyn *moldyn,pf_func1b func,void *params);
-int set_potential2b(t_moldyn *moldyn,pf_func2b func,void *params);
-int set_potential2b_post(t_moldyn *moldyn,pf_func2b_post func,void *params);
-int set_potential3b(t_moldyn *moldyn,pf_func3b func,void *params);
+int set_potential(t_moldyn *moldyn,u8 type);
+
+int set_avg_skip(t_moldyn *moldyn,int skip);
 
 int moldyn_set_log_dir(t_moldyn *moldyn,char *dir);
+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 bnum,int a,int b,int c);
-int add_atom(t_moldyn *moldyn,int element,double mass,u8 bnum,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,
+               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);
+double total_mass_calc(t_moldyn *moldyn);
+double temperature_calc(t_moldyn *moldyn);
+double get_temperature(t_moldyn *moldyn);
 int scale_velocity(t_moldyn *moldyn,u8 equi_init);
-
-double get_e_kin(t_moldyn *moldyn);
-double get_e_pot(t_moldyn *moldyn);
+double virial_sum(t_moldyn *moldyn);
+double pressure_calc(t_moldyn *moldyn);
+int average_reset(t_moldyn *moldyn);
+int average_and_fluctuation_calc(t_moldyn *moldyn);
+int get_heat_capacity(t_moldyn *moldyn);
+double thermodynamic_pressure_calc(t_moldyn *moldyn);
+double get_pressure(t_moldyn *moldyn);
+int scale_volume(t_moldyn *moldyn);
+int scale_dim(t_moldyn *moldyn,u8 dir,double scale,u8 x,u8 y,u8 z);
+int scale_atoms(t_moldyn *moldyn,u8 dir,double scale,u8 x,u8 y,u8 z);
+
+double e_kin_calc(t_moldyn *moldyn);
 double get_total_energy(t_moldyn *moldyn);
 t_3dvec get_total_p(t_moldyn *moldyn);
 
 double estimate_time_step(t_moldyn *moldyn,double nn_dist);
 
-int link_cell_init(t_moldyn *moldyn);
+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
 int link_cell_shutdown(t_moldyn *moldyn);
 
+typedef int (*set_hook)(void *,void *);
+
 int moldyn_add_schedule(t_moldyn *moldyn,int runs,double tau);
-int moldyn_set_schedule_hook(t_moldyn *moldyn,void *hook,void *hook_params);
+int moldyn_set_schedule_hook(t_moldyn *moldyn,set_hook hook,void *hook_params);
 
 int moldyn_integrate(t_moldyn *moldyn);
 int velocity_verlet(t_moldyn *moldyn);
 
 int potential_force_calc(t_moldyn *moldyn);
+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 harmonic_oscillator(t_moldyn *moldyn,t_atom *ai,t_atom *aj,u8 bc);
-int lennard_jones(t_moldyn *moldyn,t_atom *ai,t_atom *aj,u8 bc);
-int tersoff_mult_complete_params(t_tersoff_mult_params *p);
-int tersoff_mult_1bp(t_moldyn *moldyn,t_atom *ai);
-int tersoff_mult_2bp(t_moldyn *moldyn,t_atom *ai,t_atom *aj,u8 bc);
-int tersoff_mult_post_2bp(t_moldyn *moldyn,t_atom *ai,t_atom *aj,u8 bc);
-int tersoff_mult_3bp(t_moldyn *moldyn,t_atom *ai,t_atom *aj,t_atom *ak,u8 bc);
+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));
 
 int moldyn_bc_check(t_moldyn *moldyn);
 
+int moldyn_read_save_file(t_moldyn *moldyn,char *file);
+int moldyn_free_save_file(t_moldyn *moldyn);
+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);
+int bond_analyze_process(t_moldyn *moldyn,t_atom *itom,t_atom *jtom,
+                         void *data,u8 bc);
+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
+