source: palm/trunk/SOURCE/init_pegrid.f90 @ 2282

Last change on this file since 2282 was 2271, checked in by sward, 7 years ago

error messages and numbers updated

  • Property svn:keywords set to Id
File size: 47.1 KB
Line 
1!> @file init_pegrid.f90
2!------------------------------------------------------------------------------!
3! This file is part of PALM.
4!
5! PALM is free software: you can redistribute it and/or modify it under the
6! terms of the GNU General Public License as published by the Free Software
7! Foundation, either version 3 of the License, or (at your option) any later
8! version.
9!
10! PALM is distributed in the hope that it will be useful, but WITHOUT ANY
11! WARRANTY; without even the implied warranty of MERCHANTABILITY or FITNESS FOR
12! A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU General Public License for more details.
13!
14! You should have received a copy of the GNU General Public License along with
15! PALM. If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
16!
17! Copyright 1997-2017 Leibniz Universitaet Hannover
18!------------------------------------------------------------------------------!
19!
20! Current revisions:
21! ------------------
22!
23!
24! Former revisions:
25! -----------------
26! $Id: init_pegrid.f90 2271 2017-06-09 12:34:55Z schwenkel $
27! Error message changed
28!
29! 2259 2017-06-08 09:09:11Z gronemeier
30! Implemented synthetic turbulence generator
31!
32! 2238 2017-05-31 16:49:16Z suehring
33! Remove unnecessary module load of pmc_interface
34!
35! 2231 2017-05-30 16:44:33Z suehring
36!
37! 2200 2017-04-11 11:37:51Z suehring
38! monotonic_adjustment removed
39!
40! 2197 2017-03-24 02:25:00Z raasch
41! bugfix: do not allow odd values for nz at the coarsest grid level in case of
42! optimized multigrid solver
43!
44! 2180 2017-03-17 13:33:05Z hellstea
45! Checks to ensure (2178) that pdims match the grid dimensions in the
46! automatic determination of pdims are canceled as unnecessary
47!
48! 2178 2017-03-17 11:07:39Z hellstea
49! Checks to ensure that pdims match the grid dimensions are added in the
50! automatic determination of pdims
51!
52! 2050 2016-11-08 15:00:55Z gronemeier
53! Implement turbulent outflow condition
54!
55! 2000 2016-08-20 18:09:15Z knoop
56! Forced header and separation lines into 80 columns
57!
58! 1968 2016-07-18 12:01:49Z suehring
59! Extent MPI-datatypes for exchange of 2D-INTEGER arrays on coarser multigrid
60! level 
61!
62! 1964 2016-07-14 15:35:18Z hellstea
63! Bugfix: erroneous setting of nest_bound_l/r/s/n = .TRUE. for vertical nesting mode removed.
64!
65! 1923 2016-05-31 16:37:07Z boeske
66! Initial version of purely vertical nesting introduced.
67!
68! 1922 2016-05-31 16:36:08Z boeske
69! Bugfix: array transposition checks restricted to cases if a fourier
70! transform is used , removed unused variable nnx_z
71!
72! 1833 2016-04-07 14:23:03Z raasch
73! spectra related variables moved to spectra_mod
74!
75! 1815 2016-04-06 13:49:59Z raasch
76! cpp-directives for intel openmp bug removed
77!
78! 1804 2016-04-05 16:30:18Z maronga
79! Removed code for parameter file check (__check)
80!
81! 1779 2016-03-03 08:01:28Z raasch
82! changes regarding nested domain removed: virtual PE grid will be automatically
83! calculated for nested runs too
84!
85! 1764 2016-02-28 12:45:19Z raasch
86! cpp-statements for nesting removed
87!
88! 1762 2016-02-25 12:31:13Z hellstea
89! Introduction of nested domain feature
90!
91! 1682 2015-10-07 23:56:08Z knoop
92! Code annotations made doxygen readable
93!
94! 1677 2015-10-02 13:25:23Z boeske
95! New MPI-data types for exchange of 3D integer arrays.
96!
97! 1575 2015-03-27 09:56:27Z raasch
98! adjustments for psolver-queries, calculation of ngp_xz added
99!
100! 1565 2015-03-09 20:59:31Z suehring
101! Refine if-clause for setting nbgp.
102!
103! 1557 2015-03-05 16:43:04Z suehring
104! Adjustment for monotonic limiter
105!
106! 1468 2014-09-24 14:06:57Z maronga
107! Adapted for use on up to 6-digit processor cores
108!
109! 1435 2014-07-21 10:37:02Z keck
110! bugfix: added missing parameter coupling_mode_remote to ONLY-attribute
111!
112! 1402 2014-05-09 14:25:13Z raasch
113! location messages modified
114!
115! 1384 2014-05-02 14:31:06Z raasch
116! location messages added
117!
118! 1353 2014-04-08 15:21:23Z heinze
119! REAL constants provided with KIND-attribute
120!
121! 1322 2014-03-20 16:38:49Z raasch
122! REAL functions provided with KIND-attribute
123!
124! 1320 2014-03-20 08:40:49Z raasch
125! ONLY-attribute added to USE-statements,
126! kind-parameters added to all INTEGER and REAL declaration statements,
127! kinds are defined in new module kinds,
128! revision history before 2012 removed,
129! comment fields (!:) to be used for variable explanations added to
130! all variable declaration statements
131!
132! 1304 2014-03-12 10:29:42Z raasch
133! bugfix: single core MPI runs missed some settings of transpose indices
134!
135! 1212 2013-08-15 08:46:27Z raasch
136! error message for poisfft_hybrid removed
137!
138! 1159 2013-05-21 11:58:22Z fricke
139! dirichlet/neumann and neumann/dirichlet removed
140!
141! 1139 2013-04-18 07:25:03Z raasch
142! bugfix for calculating the id of the PE carrying the recycling plane
143!
144! 1111 2013-03-08 23:54:10Z raasch
145! initialization of poisfft moved to module poisfft
146!
147! 1092 2013-02-02 11:24:22Z raasch
148! unused variables removed
149!
150! 1056 2012-11-16 15:28:04Z raasch
151! Indices for arrays n.._mg start from zero due to definition of arrays f2 and
152! p2 as automatic arrays in recursive subroutine next_mg_level
153!
154! 1041 2012-11-06 02:36:29Z raasch
155! a 2d virtual processor topology is used by default for all machines
156!
157! 1036 2012-10-22 13:43:42Z raasch
158! code put under GPL (PALM 3.9)
159!
160! 1003 2012-09-14 14:35:53Z raasch
161! subdomains must have identical size (grid matching = "match" removed)
162!
163! 1001 2012-09-13 14:08:46Z raasch
164! all actions concerning upstream-spline-method removed
165!
166! 978 2012-08-09 08:28:32Z fricke
167! dirichlet/neumann and neumann/dirichlet added
168! nxlu and nysv are also calculated for inflow boundary
169!
170! 809 2012-01-30 13:32:58Z maronga
171! Bugfix: replaced .AND. and .NOT. with && and ! in the preprocessor directives
172!
173! 807 2012-01-25 11:53:51Z maronga
174! New cpp directive "__check" implemented which is used by check_namelist_files
175!
176! Revision 1.1  1997/07/24 11:15:09  raasch
177! Initial revision
178!
179!
180! Description:
181! ------------
182!> Determination of the virtual processor topology (if not prescribed by the
183!> user)and computation of the grid point number and array bounds of the local
184!> domains.
185!------------------------------------------------------------------------------!
186 SUBROUTINE init_pegrid
187 
188
189    USE control_parameters,                                                    &
190        ONLY:  bc_lr, bc_ns, coupling_mode, coupling_mode_remote,              &
191               coupling_topology, gathered_size, grid_level,                   &
192               grid_level_count, host, inflow_l, inflow_n, inflow_r, inflow_s, &
193               io_blocks, io_group, maximum_grid_level,                        &
194               maximum_parallel_io_streams, message_string,                    &
195               mg_switch_to_pe0_level, momentum_advec, nest_bound_l,           &
196               nest_bound_n, nest_bound_r, nest_bound_s, nest_domain, neutral, &
197               psolver, outflow_l, outflow_n, outflow_r, outflow_s,            &
198               outflow_source_plane, recycling_width, scalar_advec,            &
199               subdomain_size, turbulent_outflow
200
201    USE grid_variables,                                                        &
202        ONLY:  dx
203       
204    USE indices,                                                               &
205        ONLY:  mg_loc_ind, nbgp, nnx, nny, nnz, nx, nx_a, nx_o, nxl, nxl_mg,   &
206               nxlu, nxr, nxr_mg, ny, ny_a, ny_o, nyn, nyn_mg, nys, nys_mg,    &
207               nysv, nz, nzb, nzt, nzt_mg, wall_flags_1, wall_flags_2,         &
208               wall_flags_3, wall_flags_4, wall_flags_5, wall_flags_6,         &
209               wall_flags_7, wall_flags_8, wall_flags_9, wall_flags_10
210
211    USE kinds
212     
213    USE pegrid
214     
215    USE spectra_mod,                                                           &
216        ONLY:  calculate_spectra, dt_dosp
217
218    USE synthetic_turbulence_generator_mod,                                    &
219        ONLY:  use_synthetic_turbulence_generator
220
221    USE transpose_indices,                                                     &
222        ONLY:  nxl_y, nxl_yd, nxl_z, nxr_y, nxr_yd, nxr_z, nyn_x, nyn_z, nys_x,&
223               nys_z, nzb_x, nzb_y, nzb_yd, nzt_x, nzt_yd, nzt_y
224
225    IMPLICIT NONE
226
227    INTEGER(iwp) ::  i                        !<
228    INTEGER(iwp) ::  id_inflow_l              !<
229    INTEGER(iwp) ::  id_outflow_l             !< local value of id_outflow
230    INTEGER(iwp) ::  id_outflow_source_l      !< local value of id_outflow_source
231    INTEGER(iwp) ::  id_recycling_l           !<
232    INTEGER(iwp) ::  ind(5)                   !<
233    INTEGER(iwp) ::  j                        !<
234    INTEGER(iwp) ::  k                        !<
235    INTEGER(iwp) ::  maximum_grid_level_l     !<
236    INTEGER(iwp) ::  mg_levels_x              !<
237    INTEGER(iwp) ::  mg_levels_y              !<
238    INTEGER(iwp) ::  mg_levels_z              !<
239    INTEGER(iwp) ::  mg_switch_to_pe0_level_l !<
240    INTEGER(iwp) ::  nnx_y                    !<
241    INTEGER(iwp) ::  nnx_z                    !<
242    INTEGER(iwp) ::  nny_x                    !<
243    INTEGER(iwp) ::  nny_z                    !<
244    INTEGER(iwp) ::  nnz_x                    !<
245    INTEGER(iwp) ::  nnz_y                    !<
246    INTEGER(iwp) ::  numproc_sqr              !<
247    INTEGER(iwp) ::  nxl_l                    !<
248    INTEGER(iwp) ::  nxr_l                    !<
249    INTEGER(iwp) ::  nyn_l                    !<
250    INTEGER(iwp) ::  nys_l                    !<
251    INTEGER(iwp) ::  nzb_l                    !<
252    INTEGER(iwp) ::  nzt_l                    !<
253    INTEGER(iwp) ::  omp_get_num_threads      !<
254
255    INTEGER(iwp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  ind_all !<
256    INTEGER(iwp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  nxlf    !<
257    INTEGER(iwp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  nxrf    !<
258    INTEGER(iwp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  nynf    !<
259    INTEGER(iwp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  nysf    !<
260
261    INTEGER(iwp), DIMENSION(2) :: pdims_remote          !<
262
263#if defined( __mpi2 )
264    LOGICAL ::  found                                   !<
265#endif
266
267!
268!-- Get the number of OpenMP threads
269    !$OMP PARALLEL
270!$  threads_per_task = omp_get_num_threads()
271    !$OMP END PARALLEL
272
273
274#if defined( __parallel )
275
276    CALL location_message( 'creating virtual PE grids + MPI derived data types', &
277                           .FALSE. )
278
279!
280!-- Determine the processor topology or check it, if prescribed by the user
281    IF ( npex == -1  .AND.  npey == -1 )  THEN
282
283!
284!--    Automatic determination of the topology
285       numproc_sqr = SQRT( REAL( numprocs, KIND=wp ) )
286       pdims(1)    = MAX( numproc_sqr , 1 )
287       DO  WHILE ( MOD( numprocs , pdims(1) ) /= 0 )
288          pdims(1) = pdims(1) - 1
289       ENDDO
290       pdims(2) = numprocs / pdims(1)
291
292    ELSEIF ( npex /= -1  .AND.  npey /= -1 )  THEN
293
294!
295!--    Prescribed by user. Number of processors on the prescribed topology
296!--    must be equal to the number of PEs available to the job
297       IF ( ( npex * npey ) /= numprocs )  THEN
298          WRITE( message_string, * ) 'number of PEs of the prescribed ',   &
299              'topology (', npex*npey,') does not match & the number of ', &
300              'PEs available to the job (', numprocs, ')'
301          CALL message( 'init_pegrid', 'PA0221', 1, 2, 0, 6, 0 )
302       ENDIF
303       pdims(1) = npex
304       pdims(2) = npey
305
306    ELSE
307!
308!--    If the processor topology is prescribed by the user, the number of
309!--    PEs must be given in both directions
310       message_string = 'if the processor topology is prescribed by th' //  &
311                'e user& both values of "npex" and "npey" must be given' // &
312                ' in the &NAMELIST-parameter file'
313       CALL message( 'init_pegrid', 'PA0222', 1, 2, 0, 6, 0 )
314
315    ENDIF
316
317!
318!-- For communication speedup, set barriers in front of collective
319!-- communications by default on SGI-type systems
320    IF ( host(3:5) == 'sgi' )  collective_wait = .TRUE.
321
322!
323!-- If necessary, set horizontal boundary conditions to non-cyclic
324    IF ( bc_lr /= 'cyclic' )  cyclic(1) = .FALSE.
325    IF ( bc_ns /= 'cyclic' )  cyclic(2) = .FALSE.
326
327
328!
329!-- Create the virtual processor grid
330    CALL MPI_CART_CREATE( comm_palm, ndim, pdims, cyclic, reorder, &
331                          comm2d, ierr )
332    CALL MPI_COMM_RANK( comm2d, myid, ierr )
333    WRITE (myid_char,'(''_'',I6.6)')  myid
334
335    CALL MPI_CART_COORDS( comm2d, myid, ndim, pcoord, ierr )
336    CALL MPI_CART_SHIFT( comm2d, 0, 1, pleft, pright, ierr )
337    CALL MPI_CART_SHIFT( comm2d, 1, 1, psouth, pnorth, ierr )
338
339!
340!-- Determine sub-topologies for transpositions
341!-- Transposition from z to x:
342    remain_dims(1) = .TRUE.
343    remain_dims(2) = .FALSE.
344    CALL MPI_CART_SUB( comm2d, remain_dims, comm1dx, ierr )
345    CALL MPI_COMM_RANK( comm1dx, myidx, ierr )
346!
347!-- Transposition from x to y
348    remain_dims(1) = .FALSE.
349    remain_dims(2) = .TRUE.
350    CALL MPI_CART_SUB( comm2d, remain_dims, comm1dy, ierr )
351    CALL MPI_COMM_RANK( comm1dy, myidy, ierr )
352
353
354!
355!-- Calculate array bounds along x-direction for every PE.
356    ALLOCATE( nxlf(0:pdims(1)-1), nxrf(0:pdims(1)-1), nynf(0:pdims(2)-1), &
357              nysf(0:pdims(2)-1) )
358
359    IF ( MOD( nx+1 , pdims(1) ) /= 0 )  THEN
360       WRITE( message_string, * ) 'x-direction: gridpoint number (',nx+1,') ',&
361                               'is not an& integral divisor of the number ',  &
362                               'processors (', pdims(1),')'
363       CALL message( 'init_pegrid', 'PA0225', 1, 2, 0, 6, 0 )
364    ELSE
365       nnx  = ( nx + 1 ) / pdims(1)
366       IF ( nnx*pdims(1) - ( nx + 1) > nnx )  THEN
367          WRITE( message_string, * ) 'x-direction: nx does not match the',    & 
368                       'requirements given by the number of PEs &used',       &
369                       '& please use nx = ', nx - ( pdims(1) - ( nnx*pdims(1) &
370                                   - ( nx + 1 ) ) ), ' instead of nx =', nx
371          CALL message( 'init_pegrid', 'PA0226', 1, 2, 0, 6, 0 )
372       ENDIF
373    ENDIF   
374
375!
376!-- Left and right array bounds, number of gridpoints
377    DO  i = 0, pdims(1)-1
378       nxlf(i)   = i * nnx
379       nxrf(i)   = ( i + 1 ) * nnx - 1
380    ENDDO
381
382!
383!-- Calculate array bounds in y-direction for every PE.
384    IF ( MOD( ny+1 , pdims(2) ) /= 0 )  THEN
385       WRITE( message_string, * ) 'y-direction: gridpoint number (',ny+1,') ', &
386                           'is not an& integral divisor of the number of',     &
387                           'processors (', pdims(2),')'
388       CALL message( 'init_pegrid', 'PA0227', 1, 2, 0, 6, 0 )
389    ELSE
390       nny  = ( ny + 1 ) / pdims(2)
391       IF ( nny*pdims(2) - ( ny + 1) > nny )  THEN
392          WRITE( message_string, * ) 'y-direction: ny does not match the',    &
393                       'requirements given by the number of PEs &used ',      &
394                       '& please use ny = ', ny - ( pdims(2) - ( nnx*pdims(2) &
395                                     - ( ny + 1 ) ) ), ' instead of ny =', ny
396          CALL message( 'init_pegrid', 'PA0228', 1, 2, 0, 6, 0 )
397       ENDIF
398    ENDIF   
399
400!
401!-- South and north array bounds
402    DO  j = 0, pdims(2)-1
403       nysf(j)   = j * nny
404       nynf(j)   = ( j + 1 ) * nny - 1
405    ENDDO
406
407!
408!-- Local array bounds of the respective PEs
409    nxl = nxlf(pcoord(1))
410    nxr = nxrf(pcoord(1))
411    nys = nysf(pcoord(2))
412    nyn = nynf(pcoord(2))
413    nzb = 0
414    nzt = nz
415    nnz = nz
416
417!
418!-- Set switches to define if the PE is situated at the border of the virtual
419!-- processor grid
420    IF ( nxl == 0 )   left_border_pe  = .TRUE.
421    IF ( nxr == nx )  right_border_pe = .TRUE.
422    IF ( nys == 0 )   south_border_pe = .TRUE.
423    IF ( nyn == ny )  north_border_pe = .TRUE.
424
425!
426!-- Calculate array bounds and gridpoint numbers for the transposed arrays
427!-- (needed in the pressure solver)
428!-- For the transposed arrays, cyclic boundaries as well as top and bottom
429!-- boundaries are omitted, because they are obstructive to the transposition
430
431!
432!-- 1. transposition  z --> x
433!-- This transposition is not neccessary in case of a 1d-decomposition along x
434    IF ( psolver == 'poisfft'  .OR.  calculate_spectra  .OR.                   &
435         use_synthetic_turbulence_generator )  THEN
436
437       IF ( pdims(2) /= 1 )  THEN
438          IF ( MOD( nz , pdims(1) ) /= 0 )  THEN
439             WRITE( message_string, * ) 'transposition z --> x:',              &
440                       '&nz=',nz,' is not an integral divisior of pdims(1)=',  &
441                                                                   pdims(1)
442             CALL message( 'init_pegrid', 'PA0230', 1, 2, 0, 6, 0 )
443          ENDIF
444       ENDIF
445
446       nys_x = nys
447       nyn_x = nyn
448       nny_x = nny
449       nnz_x = nz / pdims(1)
450       nzb_x = 1 + myidx * nnz_x
451       nzt_x = ( myidx + 1 ) * nnz_x
452       sendrecvcount_zx = nnx * nny * nnz_x
453
454    ENDIF
455
456
457    IF ( psolver == 'poisfft' )  THEN 
458!
459!--    2. transposition  x --> y
460       IF ( MOD( nx+1 , pdims(2) ) /= 0 )  THEN
461          WRITE( message_string, * ) 'transposition x --> y:',                 &
462                            '&nx+1=',nx+1,' is not an integral divisor of ',   &
463                            'pdims(2)=',pdims(2)
464          CALL message( 'init_pegrid', 'PA0231', 1, 2, 0, 6, 0 )
465       ENDIF
466
467       nnz_y = nnz_x
468       nzb_y = nzb_x
469       nzt_y = nzt_x
470       nnx_y = (nx+1) / pdims(2)
471       nxl_y = myidy * nnx_y
472       nxr_y = ( myidy + 1 ) * nnx_y - 1
473       sendrecvcount_xy = nnx_y * nny_x * nnz_y
474!
475!--    3. transposition  y --> z 
476!--    (ELSE:  x --> y  in case of 1D-decomposition along x)
477       nxl_z = nxl_y
478       nxr_z = nxr_y
479       nny_z = (ny+1) / pdims(1)
480       nys_z = myidx * nny_z
481       nyn_z = ( myidx + 1 ) * nny_z - 1
482       sendrecvcount_yz = nnx_y * nny_z * nnz_y
483
484       IF ( pdims(2) /= 1 )  THEN
485!
486!--       y --> z
487!--       This transposition is not neccessary in case of a 1d-decomposition
488!--       along x, except that the uptream-spline method is switched on
489          IF ( MOD( ny+1 , pdims(1) ) /= 0 )  THEN
490             WRITE( message_string, * ) 'transposition y --> z:',              &
491                               '& ny+1=',ny+1,' is not an integral divisor of',&
492                               ' pdims(1)=',pdims(1)
493             CALL message( 'init_pegrid', 'PA0232', 1, 2, 0, 6, 0 )
494          ENDIF
495
496       ELSE
497!
498!--       x --> y
499!--       This condition must be fulfilled for a 1D-decomposition along x
500          IF ( MOD( ny+1 , pdims(1) ) /= 0 )  THEN
501             WRITE( message_string, * ) 'transposition x --> y:',              &
502                               '& ny+1=',ny+1,' is not an integral divisor of',&
503                               ' pdims(1)=',pdims(1)
504             CALL message( 'init_pegrid', 'PA0233', 1, 2, 0, 6, 0 )
505          ENDIF
506
507       ENDIF
508
509    ENDIF
510
511!
512!-- Indices for direct transpositions z --> y (used for calculating spectra)
513    IF ( calculate_spectra )  THEN
514       IF ( MOD( nz, pdims(2) ) /= 0 )  THEN
515          WRITE( message_string, * ) 'direct transposition z --> y (needed ',  &
516                    'for spectra):& nz=',nz,' is not an integral divisor of ', &
517                    'pdims(2)=',pdims(2)
518          CALL message( 'init_pegrid', 'PA0234', 1, 2, 0, 6, 0 )
519       ELSE
520          nxl_yd = nxl
521          nxr_yd = nxr
522          nzb_yd = 1 + myidy * ( nz / pdims(2) )
523          nzt_yd = ( myidy + 1 ) * ( nz / pdims(2) )
524          sendrecvcount_zyd = nnx * nny * ( nz / pdims(2) )
525       ENDIF
526    ENDIF
527
528    IF ( psolver == 'poisfft'  .OR.  calculate_spectra )  THEN
529!
530!--    Indices for direct transpositions y --> x
531!--    (they are only possible in case of a 1d-decomposition along x)
532       IF ( pdims(2) == 1 )  THEN
533          nny_x = nny / pdims(1)
534          nys_x = myid * nny_x
535          nyn_x = ( myid + 1 ) * nny_x - 1
536          nzb_x = 1
537          nzt_x = nz
538          sendrecvcount_xy = nnx * nny_x * nz
539       ENDIF
540
541    ENDIF
542
543    IF ( psolver == 'poisfft' )  THEN
544!
545!--    Indices for direct transpositions x --> y
546!--    (they are only possible in case of a 1d-decomposition along y)
547       IF ( pdims(1) == 1 )  THEN
548          nnx_y = nnx / pdims(2)
549          nxl_y = myid * nnx_y
550          nxr_y = ( myid + 1 ) * nnx_y - 1
551          nzb_y = 1
552          nzt_y = nz
553          sendrecvcount_xy = nnx_y * nny * nz
554       ENDIF
555
556    ENDIF
557
558!
559!-- Arrays for storing the array bounds are needed any more
560    DEALLOCATE( nxlf , nxrf , nynf , nysf )
561
562
563!
564!-- Collect index bounds from other PEs (to be written to restart file later)
565    ALLOCATE( hor_index_bounds(4,0:numprocs-1) )
566
567    IF ( myid == 0 )  THEN
568
569       hor_index_bounds(1,0) = nxl
570       hor_index_bounds(2,0) = nxr
571       hor_index_bounds(3,0) = nys
572       hor_index_bounds(4,0) = nyn
573
574!
575!--    Receive data from all other PEs
576       DO  i = 1, numprocs-1
577          CALL MPI_RECV( ibuf, 4, MPI_INTEGER, i, MPI_ANY_TAG, comm2d, status, &
578                         ierr )
579          hor_index_bounds(:,i) = ibuf(1:4)
580       ENDDO
581
582    ELSE
583!
584!--    Send index bounds to PE0
585       ibuf(1) = nxl
586       ibuf(2) = nxr
587       ibuf(3) = nys
588       ibuf(4) = nyn
589       CALL MPI_SEND( ibuf, 4, MPI_INTEGER, 0, myid, comm2d, ierr )
590
591    ENDIF
592
593
594#if defined( __print )
595!
596!-- Control output
597    IF ( myid == 0 )  THEN
598       PRINT*, '*** processor topology ***'
599       PRINT*, ' '
600       PRINT*, 'myid   pcoord    left right  south north  idx idy   nxl: nxr',&
601               &'   nys: nyn'
602       PRINT*, '------------------------------------------------------------',&
603               &'-----------'
604       WRITE (*,1000)  0, pcoord(1), pcoord(2), pleft, pright, psouth, pnorth, &
605                       myidx, myidy, nxl, nxr, nys, nyn
6061000   FORMAT (I4,2X,'(',I3,',',I3,')',3X,I4,2X,I4,3X,I4,2X,I4,2X,I3,1X,I3, &
607               2(2X,I4,':',I4))
608
609!
610!--    Receive data from the other PEs
611       DO  i = 1,numprocs-1
612          CALL MPI_RECV( ibuf, 12, MPI_INTEGER, i, MPI_ANY_TAG, comm2d, status, &
613                         ierr )
614          WRITE (*,1000)  i, ( ibuf(j) , j = 1,12 )
615       ENDDO
616    ELSE
617
618!
619!--    Send data to PE0
620       ibuf(1) = pcoord(1); ibuf(2) = pcoord(2); ibuf(3) = pleft
621       ibuf(4) = pright; ibuf(5) = psouth; ibuf(6) = pnorth; ibuf(7) = myidx
622       ibuf(8) = myidy; ibuf(9) = nxl; ibuf(10) = nxr; ibuf(11) = nys
623       ibuf(12) = nyn
624       CALL MPI_SEND( ibuf, 12, MPI_INTEGER, 0, myid, comm2d, ierr )       
625    ENDIF
626#endif
627
628#if defined( __parallel )
629#if defined( __mpi2 )
630!
631!-- In case of coupled runs, get the port name on PE0 of the atmosphere model
632!-- and pass it to PE0 of the ocean model
633    IF ( myid == 0 )  THEN
634
635       IF ( coupling_mode == 'atmosphere_to_ocean' )  THEN
636
637          CALL MPI_OPEN_PORT( MPI_INFO_NULL, port_name, ierr )
638
639          CALL MPI_PUBLISH_NAME( 'palm_coupler', MPI_INFO_NULL, port_name, &
640                                 ierr )
641
642!
643!--       Write a flag file for the ocean model and the other atmosphere
644!--       processes.
645!--       There seems to be a bug in MPICH2 which causes hanging processes
646!--       in case that execution of LOOKUP_NAME is continued too early
647!--       (i.e. before the port has been created)
648          OPEN( 90, FILE='COUPLING_PORT_OPENED', FORM='FORMATTED' )
649          WRITE ( 90, '(''TRUE'')' )
650          CLOSE ( 90 )
651
652       ELSEIF ( coupling_mode == 'ocean_to_atmosphere' )  THEN
653
654!
655!--       Continue only if the atmosphere model has created the port.
656!--       There seems to be a bug in MPICH2 which causes hanging processes
657!--       in case that execution of LOOKUP_NAME is continued too early
658!--       (i.e. before the port has been created)
659          INQUIRE( FILE='COUPLING_PORT_OPENED', EXIST=found )
660          DO WHILE ( .NOT. found )
661             INQUIRE( FILE='COUPLING_PORT_OPENED', EXIST=found )
662          ENDDO
663
664          CALL MPI_LOOKUP_NAME( 'palm_coupler', MPI_INFO_NULL, port_name, ierr )
665
666       ENDIF
667
668    ENDIF
669
670!
671!-- In case of coupled runs, establish the connection between the atmosphere
672!-- and the ocean model and define the intercommunicator (comm_inter)
673    CALL MPI_BARRIER( comm2d, ierr )
674    IF ( coupling_mode == 'atmosphere_to_ocean' )  THEN
675
676       CALL MPI_COMM_ACCEPT( port_name, MPI_INFO_NULL, 0, MPI_COMM_WORLD, &
677                             comm_inter, ierr )
678       coupling_mode_remote = 'ocean_to_atmosphere'
679
680    ELSEIF ( coupling_mode == 'ocean_to_atmosphere' )  THEN
681
682       CALL MPI_COMM_CONNECT( port_name, MPI_INFO_NULL, 0, MPI_COMM_WORLD, &
683                              comm_inter, ierr )
684       coupling_mode_remote = 'atmosphere_to_ocean'
685
686    ENDIF
687#endif
688
689!
690!-- Determine the number of ghost point layers
691    IF ( ( scalar_advec == 'ws-scheme' .AND. .NOT. neutral ) .OR.             &
692         momentum_advec == 'ws-scheme' )  THEN
693       nbgp = 3
694    ELSE
695       nbgp = 1
696    ENDIF 
697
698!
699!-- Create a new MPI derived datatype for the exchange of surface (xy) data,
700!-- which is needed for coupled atmosphere-ocean runs.
701!-- First, calculate number of grid points of an xy-plane.
702    ngp_xy  = ( nxr - nxl + 1 + 2 * nbgp ) * ( nyn - nys + 1 + 2 * nbgp )
703    CALL MPI_TYPE_VECTOR( ngp_xy, 1, nzt-nzb+2, MPI_REAL, type_xy, ierr )
704    CALL MPI_TYPE_COMMIT( type_xy, ierr )
705
706    IF ( TRIM( coupling_mode ) /= 'uncoupled' )  THEN
707   
708!
709!--    Pass the number of grid points of the atmosphere model to
710!--    the ocean model and vice versa
711       IF ( coupling_mode == 'atmosphere_to_ocean' )  THEN
712
713          nx_a = nx
714          ny_a = ny
715
716          IF ( myid == 0 )  THEN
717
718             CALL MPI_SEND( nx_a, 1, MPI_INTEGER, numprocs, 1, comm_inter,  &
719                            ierr )
720             CALL MPI_SEND( ny_a, 1, MPI_INTEGER, numprocs, 2, comm_inter,  &
721                            ierr )
722             CALL MPI_SEND( pdims, 2, MPI_INTEGER, numprocs, 3, comm_inter, &
723                            ierr )
724             CALL MPI_RECV( nx_o, 1, MPI_INTEGER, numprocs, 4, comm_inter,  &
725                            status, ierr )
726             CALL MPI_RECV( ny_o, 1, MPI_INTEGER, numprocs, 5, comm_inter,  &
727                            status, ierr )
728             CALL MPI_RECV( pdims_remote, 2, MPI_INTEGER, numprocs, 6,      &
729                            comm_inter, status, ierr )
730          ENDIF
731
732          CALL MPI_BCAST( nx_o, 1, MPI_INTEGER, 0, comm2d, ierr )
733          CALL MPI_BCAST( ny_o, 1, MPI_INTEGER, 0, comm2d, ierr ) 
734          CALL MPI_BCAST( pdims_remote, 2, MPI_INTEGER, 0, comm2d, ierr )
735       
736       ELSEIF ( coupling_mode == 'ocean_to_atmosphere' )  THEN
737
738          nx_o = nx
739          ny_o = ny 
740
741          IF ( myid == 0 ) THEN
742
743             CALL MPI_RECV( nx_a, 1, MPI_INTEGER, 0, 1, comm_inter, status, &
744                            ierr )
745             CALL MPI_RECV( ny_a, 1, MPI_INTEGER, 0, 2, comm_inter, status, &
746                            ierr )
747             CALL MPI_RECV( pdims_remote, 2, MPI_INTEGER, 0, 3, comm_inter, &
748                            status, ierr )
749             CALL MPI_SEND( nx_o, 1, MPI_INTEGER, 0, 4, comm_inter, ierr )
750             CALL MPI_SEND( ny_o, 1, MPI_INTEGER, 0, 5, comm_inter, ierr )
751             CALL MPI_SEND( pdims, 2, MPI_INTEGER, 0, 6, comm_inter, ierr )
752          ENDIF
753
754          CALL MPI_BCAST( nx_a, 1, MPI_INTEGER, 0, comm2d, ierr)
755          CALL MPI_BCAST( ny_a, 1, MPI_INTEGER, 0, comm2d, ierr) 
756          CALL MPI_BCAST( pdims_remote, 2, MPI_INTEGER, 0, comm2d, ierr) 
757
758       ENDIF
759 
760       ngp_a = ( nx_a+1 + 2 * nbgp ) * ( ny_a+1 + 2 * nbgp )
761       ngp_o = ( nx_o+1 + 2 * nbgp ) * ( ny_o+1 + 2 * nbgp )
762
763!
764!--    Determine if the horizontal grid and the number of PEs in ocean and
765!--    atmosphere is same or not
766       IF ( nx_o == nx_a  .AND.  ny_o == ny_a  .AND.  &
767            pdims(1) == pdims_remote(1) .AND. pdims(2) == pdims_remote(2) ) &
768       THEN
769          coupling_topology = 0
770       ELSE
771          coupling_topology = 1
772       ENDIF 
773
774!
775!--    Determine the target PEs for the exchange between ocean and
776!--    atmosphere (comm2d)
777       IF ( coupling_topology == 0 )  THEN
778!
779!--       In case of identical topologies, every atmosphere PE has exactly one
780!--       ocean PE counterpart and vice versa
781          IF ( TRIM( coupling_mode ) == 'atmosphere_to_ocean' ) THEN
782             target_id = myid + numprocs
783          ELSE
784             target_id = myid 
785          ENDIF
786
787       ELSE
788!
789!--       In case of nonequivalent topology in ocean and atmosphere only for
790!--       PE0 in ocean and PE0 in atmosphere a target_id is needed, since
791!--       data echxchange between ocean and atmosphere will be done only
792!--       between these PEs.   
793          IF ( myid == 0 )  THEN
794
795             IF ( TRIM( coupling_mode ) == 'atmosphere_to_ocean' )  THEN
796                target_id = numprocs 
797             ELSE
798                target_id = 0
799             ENDIF
800
801          ENDIF
802
803       ENDIF
804
805    ENDIF
806
807
808#endif
809
810#else
811
812!
813!-- Array bounds when running on a single PE (respectively a non-parallel
814!-- machine)
815    nxl = 0
816    nxr = nx
817    nnx = nxr - nxl + 1
818    nys = 0
819    nyn = ny
820    nny = nyn - nys + 1
821    nzb = 0
822    nzt = nz
823    nnz = nz
824
825    ALLOCATE( hor_index_bounds(4,0:0) )
826    hor_index_bounds(1,0) = nxl
827    hor_index_bounds(2,0) = nxr
828    hor_index_bounds(3,0) = nys
829    hor_index_bounds(4,0) = nyn
830
831!
832!-- Array bounds for the pressure solver (in the parallel code, these bounds
833!-- are the ones for the transposed arrays)
834    nys_x = nys
835    nyn_x = nyn
836    nzb_x = nzb + 1
837    nzt_x = nzt
838
839    nxl_y = nxl
840    nxr_y = nxr
841    nzb_y = nzb + 1
842    nzt_y = nzt
843
844    nxl_z = nxl
845    nxr_z = nxr
846    nys_z = nys
847    nyn_z = nyn
848
849#endif
850
851!
852!-- Calculate number of grid levels necessary for the multigrid poisson solver
853!-- as well as the gridpoint indices on each level
854    IF ( psolver(1:9) == 'multigrid' )  THEN
855
856!
857!--    First calculate number of possible grid levels for the subdomains
858       mg_levels_x = 1
859       mg_levels_y = 1
860       mg_levels_z = 1
861
862       i = nnx
863       DO WHILE ( MOD( i, 2 ) == 0  .AND.  i /= 2 )
864          i = i / 2
865          mg_levels_x = mg_levels_x + 1
866       ENDDO
867
868       j = nny
869       DO WHILE ( MOD( j, 2 ) == 0  .AND.  j /= 2 )
870          j = j / 2
871          mg_levels_y = mg_levels_y + 1
872       ENDDO
873
874       k = nz    ! do not use nnz because it might be > nz due to transposition
875                 ! requirements
876       DO WHILE ( MOD( k, 2 ) == 0  .AND.  k /= 2 )
877          k = k / 2
878          mg_levels_z = mg_levels_z + 1
879       ENDDO
880!
881!--    The optimized MG-solver does not allow odd values for nz at the coarsest
882!--    grid level
883       IF ( TRIM( psolver ) /= 'multigrid_noopt' )  THEN
884          IF ( MOD( k, 2 ) /= 0 )  mg_levels_z = mg_levels_z - 1
885       ENDIF
886
887       maximum_grid_level = MIN( mg_levels_x, mg_levels_y, mg_levels_z )
888
889!
890!--    Find out, if the total domain allows more levels. These additional
891!--    levels are identically processed on all PEs.
892       IF ( numprocs > 1  .AND.  mg_switch_to_pe0_level /= -1 )  THEN
893
894          IF ( mg_levels_z > MIN( mg_levels_x, mg_levels_y ) )  THEN
895
896             mg_switch_to_pe0_level_l = maximum_grid_level
897
898             mg_levels_x = 1
899             mg_levels_y = 1
900
901             i = nx+1
902             DO WHILE ( MOD( i, 2 ) == 0  .AND.  i /= 2 )
903                i = i / 2
904                mg_levels_x = mg_levels_x + 1
905             ENDDO
906
907             j = ny+1
908             DO WHILE ( MOD( j, 2 ) == 0  .AND.  j /= 2 )
909                j = j / 2
910                mg_levels_y = mg_levels_y + 1
911             ENDDO
912
913             maximum_grid_level_l = MIN( mg_levels_x, mg_levels_y, mg_levels_z )
914
915             IF ( maximum_grid_level_l > mg_switch_to_pe0_level_l )  THEN
916                mg_switch_to_pe0_level_l = maximum_grid_level_l - &
917                                           mg_switch_to_pe0_level_l + 1
918             ELSE
919                mg_switch_to_pe0_level_l = 0
920             ENDIF
921
922          ELSE
923             mg_switch_to_pe0_level_l = 0
924             maximum_grid_level_l = maximum_grid_level
925
926          ENDIF
927
928!
929!--       Use switch level calculated above only if it is not pre-defined
930!--       by user
931          IF ( mg_switch_to_pe0_level == 0 )  THEN
932             IF ( mg_switch_to_pe0_level_l /= 0 )  THEN
933                mg_switch_to_pe0_level = mg_switch_to_pe0_level_l
934                maximum_grid_level     = maximum_grid_level_l
935             ENDIF
936
937          ELSE
938!
939!--          Check pre-defined value and reset to default, if neccessary
940             IF ( mg_switch_to_pe0_level < mg_switch_to_pe0_level_l  .OR.  &
941                  mg_switch_to_pe0_level >= maximum_grid_level_l )  THEN
942                message_string = 'mg_switch_to_pe0_level ' // &
943                                 'out of range and reset to 0'
944                CALL message( 'init_pegrid', 'PA0235', 0, 1, 0, 6, 0 )
945                mg_switch_to_pe0_level = 0
946             ELSE
947!
948!--             Use the largest number of possible levels anyway and recalculate
949!--             the switch level to this largest number of possible values
950                maximum_grid_level = maximum_grid_level_l
951
952             ENDIF
953
954          ENDIF
955
956       ENDIF
957
958       ALLOCATE( grid_level_count(maximum_grid_level),                       &
959                 nxl_mg(0:maximum_grid_level), nxr_mg(0:maximum_grid_level), &
960                 nyn_mg(0:maximum_grid_level), nys_mg(0:maximum_grid_level), &
961                 nzt_mg(0:maximum_grid_level) )
962
963       grid_level_count = 0
964!
965!--    Index zero required as dummy due to definition of arrays f2 and p2 in
966!--    recursive subroutine next_mg_level
967       nxl_mg(0) = 0; nxr_mg(0) = 0; nyn_mg(0) = 0; nys_mg(0) = 0; nzt_mg(0) = 0
968
969       nxl_l = nxl; nxr_l = nxr; nys_l = nys; nyn_l = nyn; nzt_l = nzt
970
971       DO  i = maximum_grid_level, 1 , -1
972
973          IF ( i == mg_switch_to_pe0_level )  THEN
974#if defined( __parallel )
975!
976!--          Save the grid size of the subdomain at the switch level, because
977!--          it is needed in poismg.
978             ind(1) = nxl_l; ind(2) = nxr_l
979             ind(3) = nys_l; ind(4) = nyn_l
980             ind(5) = nzt_l
981             ALLOCATE( ind_all(5*numprocs), mg_loc_ind(5,0:numprocs-1) )
982             CALL MPI_ALLGATHER( ind, 5, MPI_INTEGER, ind_all, 5, &
983                                 MPI_INTEGER, comm2d, ierr )
984             DO  j = 0, numprocs-1
985                DO  k = 1, 5
986                   mg_loc_ind(k,j) = ind_all(k+j*5)
987                ENDDO
988             ENDDO
989             DEALLOCATE( ind_all )
990!
991!--          Calculate the grid size of the total domain
992             nxr_l = ( nxr_l-nxl_l+1 ) * pdims(1) - 1
993             nxl_l = 0
994             nyn_l = ( nyn_l-nys_l+1 ) * pdims(2) - 1
995             nys_l = 0
996!
997!--          The size of this gathered array must not be larger than the
998!--          array tend, which is used in the multigrid scheme as a temporary
999!--          array. Therefore the subdomain size of an PE is calculated and
1000!--          the size of the gathered grid. These values are used in 
1001!--          routines pres and poismg
1002             subdomain_size = ( nxr - nxl + 2 * nbgp + 1 ) * &
1003                              ( nyn - nys + 2 * nbgp + 1 ) * ( nzt - nzb + 2 )
1004             gathered_size  = ( nxr_l - nxl_l + 3 ) * ( nyn_l - nys_l + 3 ) * &
1005                              ( nzt_l - nzb + 2 )
1006
1007#else
1008             message_string = 'multigrid gather/scatter impossible ' // &
1009                          'in non parallel mode'
1010             CALL message( 'init_pegrid', 'PA0237', 1, 2, 0, 6, 0 )
1011#endif
1012          ENDIF
1013
1014          nxl_mg(i) = nxl_l
1015          nxr_mg(i) = nxr_l
1016          nys_mg(i) = nys_l
1017          nyn_mg(i) = nyn_l
1018          nzt_mg(i) = nzt_l
1019
1020          nxl_l = nxl_l / 2 
1021          nxr_l = nxr_l / 2
1022          nys_l = nys_l / 2 
1023          nyn_l = nyn_l / 2 
1024          nzt_l = nzt_l / 2 
1025
1026       ENDDO
1027
1028!
1029!--    Temporary problem: Currently calculation of maxerror iin routine poismg crashes
1030!--    if grid data are collected on PE0 already on the finest grid level.
1031!--    To be solved later.
1032       IF ( maximum_grid_level == mg_switch_to_pe0_level )  THEN
1033          message_string = 'grid coarsening on subdomain level cannot be performed'
1034          CALL message( 'poismg', 'PA0236', 1, 2, 0, 6, 0 )
1035       ENDIF
1036
1037    ELSE
1038
1039       maximum_grid_level = 0
1040
1041    ENDIF
1042
1043!
1044!-- Default level 0 tells exchange_horiz that all ghost planes have to be
1045!-- exchanged. grid_level is adjusted in poismg, where only one ghost plane
1046!-- is required.
1047    grid_level = 0
1048
1049#if defined( __parallel )
1050!
1051!-- Gridpoint number for the exchange of ghost points (y-line for 2D-arrays)
1052    ngp_y  = nyn - nys + 1 + 2 * nbgp
1053
1054!
1055!-- Define new MPI derived datatypes for the exchange of ghost points in
1056!-- x- and y-direction for 2D-arrays (line)
1057    CALL MPI_TYPE_VECTOR( nxr-nxl+1+2*nbgp, nbgp, ngp_y, MPI_REAL, type_x,     &
1058                          ierr )
1059    CALL MPI_TYPE_COMMIT( type_x, ierr )
1060
1061    CALL MPI_TYPE_VECTOR( nbgp, ngp_y, ngp_y, MPI_REAL, type_y, ierr )
1062    CALL MPI_TYPE_COMMIT( type_y, ierr )
1063!
1064!-- Define new MPI derived datatypes for the exchange of ghost points in
1065!-- x- and y-direction for 2D-INTEGER arrays (line) - on normal grid
1066    ALLOCATE( type_x_int(0:maximum_grid_level),                                &
1067              type_y_int(0:maximum_grid_level) )
1068
1069    CALL MPI_TYPE_VECTOR( nxr-nxl+1+2*nbgp, nbgp, ngp_y, MPI_INTEGER,          &
1070                          type_x_int(0), ierr )
1071    CALL MPI_TYPE_COMMIT( type_x_int(0), ierr )
1072
1073    CALL MPI_TYPE_VECTOR( nbgp, ngp_y, ngp_y, MPI_INTEGER, type_y_int(0), ierr )
1074    CALL MPI_TYPE_COMMIT( type_y_int(0), ierr )
1075!
1076!-- Calculate gridpoint numbers for the exchange of ghost points along x
1077!-- (yz-plane for 3D-arrays) and define MPI derived data type(s) for the
1078!-- exchange of ghost points in y-direction (xz-plane).
1079!-- Do these calculations for the model grid and (if necessary) also
1080!-- for the coarser grid levels used in the multigrid method
1081    ALLOCATE ( ngp_xz(0:maximum_grid_level), ngp_yz(0:maximum_grid_level),     &
1082               type_xz(0:maximum_grid_level), type_yz(0:maximum_grid_level) )
1083
1084    nxl_l = nxl; nxr_l = nxr; nys_l = nys; nyn_l = nyn; nzb_l = nzb; nzt_l = nzt
1085
1086!
1087!-- Discern between the model grid, which needs nbgp ghost points and
1088!-- grid levels for the multigrid scheme. In the latter case only one
1089!-- ghost point is necessary.
1090!-- First definition of MPI-datatypes for exchange of ghost layers on normal
1091!-- grid. The following loop is needed for data exchange in poismg.f90.
1092!
1093!-- Determine number of grid points of yz-layer for exchange
1094    ngp_yz(0) = (nzt - nzb + 2) * (nyn - nys + 1 + 2 * nbgp)
1095
1096!
1097!-- Define an MPI-datatype for the exchange of left/right boundaries.
1098!-- Although data are contiguous in physical memory (which does not
1099!-- necessarily require an MPI-derived datatype), the data exchange between
1100!-- left and right PE's using the MPI-derived type is 10% faster than without.
1101    CALL MPI_TYPE_VECTOR( nxr-nxl+1+2*nbgp, nbgp*(nzt-nzb+2), ngp_yz(0), &
1102                          MPI_REAL, type_xz(0), ierr )
1103    CALL MPI_TYPE_COMMIT( type_xz(0), ierr )
1104
1105    CALL MPI_TYPE_VECTOR( nbgp, ngp_yz(0), ngp_yz(0), MPI_REAL, type_yz(0), &
1106                          ierr ) 
1107    CALL MPI_TYPE_COMMIT( type_yz(0), ierr )
1108
1109!
1110!-- Definition of MPI-datatypes for multigrid method (coarser level grids)
1111    IF ( psolver(1:9) == 'multigrid' )  THEN
1112!   
1113!--    Definition of MPI-datatyoe as above, but only 1 ghost level is used
1114       DO  i = maximum_grid_level, 1 , -1
1115!
1116!--       For 3D-exchange
1117          ngp_xz(i) = (nzt_l - nzb_l + 2) * (nxr_l - nxl_l + 3)
1118          ngp_yz(i) = (nzt_l - nzb_l + 2) * (nyn_l - nys_l + 3)
1119
1120          CALL MPI_TYPE_VECTOR( nxr_l-nxl_l+3, nzt_l-nzb_l+2, ngp_yz(i), &
1121                                MPI_REAL, type_xz(i), ierr )
1122          CALL MPI_TYPE_COMMIT( type_xz(i), ierr )
1123
1124          CALL MPI_TYPE_VECTOR( 1, ngp_yz(i), ngp_yz(i), MPI_REAL, type_yz(i), &
1125                                ierr )
1126          CALL MPI_TYPE_COMMIT( type_yz(i), ierr )
1127
1128
1129!--       For 2D-exchange of INTEGER arrays on coarser grid level, where 2 ghost
1130!--       points need to be exchanged.
1131          CALL MPI_TYPE_VECTOR( nxr_l-nxl_l+5, 2, nyn_l-nys_l+5, MPI_INTEGER,          &
1132                                type_x_int(i), ierr )
1133          CALL MPI_TYPE_COMMIT( type_x_int(i), ierr )
1134
1135
1136          CALL MPI_TYPE_VECTOR( 2, nyn_l-nys_l+5, nyn_l-nys_l+5, MPI_INTEGER,          &
1137                                type_y_int(i), ierr )
1138          CALL MPI_TYPE_COMMIT( type_y_int(i), ierr )
1139
1140
1141
1142          nxl_l = nxl_l / 2
1143          nxr_l = nxr_l / 2
1144          nys_l = nys_l / 2
1145          nyn_l = nyn_l / 2
1146          nzt_l = nzt_l / 2
1147
1148       ENDDO
1149
1150    ENDIF
1151!
1152!-- Define data types for exchange of 3D Integer arrays.
1153    ngp_yz_int = (nzt - nzb + 2) * (nyn - nys + 1 + 2 * nbgp)
1154
1155    CALL MPI_TYPE_VECTOR( nxr-nxl+1+2*nbgp, nbgp*(nzt-nzb+2), ngp_yz_int, &
1156                          MPI_INTEGER, type_xz_int, ierr )
1157    CALL MPI_TYPE_COMMIT( type_xz_int, ierr )
1158
1159    CALL MPI_TYPE_VECTOR( nbgp, ngp_yz_int, ngp_yz_int, MPI_INTEGER, type_yz_int, &
1160                          ierr )
1161    CALL MPI_TYPE_COMMIT( type_yz_int, ierr )
1162
1163#endif
1164
1165#if defined( __parallel )
1166!
1167!-- Setting of flags for inflow/outflow/nesting conditions.
1168    IF ( pleft == MPI_PROC_NULL )  THEN
1169       IF ( bc_lr == 'dirichlet/radiation' )  THEN
1170          inflow_l  = .TRUE.
1171       ELSEIF ( bc_lr == 'radiation/dirichlet' )  THEN
1172          outflow_l = .TRUE.
1173       ELSEIF ( bc_lr == 'nested' )  THEN
1174          nest_bound_l = .TRUE.
1175       ENDIF
1176    ENDIF
1177 
1178    IF ( pright == MPI_PROC_NULL )  THEN
1179       IF ( bc_lr == 'dirichlet/radiation' )  THEN
1180          outflow_r = .TRUE.
1181       ELSEIF ( bc_lr == 'radiation/dirichlet' )  THEN
1182          inflow_r  = .TRUE.
1183       ELSEIF ( bc_lr == 'nested' )  THEN
1184          nest_bound_r = .TRUE.
1185       ENDIF
1186    ENDIF
1187
1188    IF ( psouth == MPI_PROC_NULL )  THEN
1189       IF ( bc_ns == 'dirichlet/radiation' )  THEN
1190          outflow_s = .TRUE.
1191       ELSEIF ( bc_ns == 'radiation/dirichlet' )  THEN
1192          inflow_s  = .TRUE.
1193       ELSEIF ( bc_ns == 'nested' )  THEN
1194          nest_bound_s = .TRUE.
1195       ENDIF
1196    ENDIF
1197
1198    IF ( pnorth == MPI_PROC_NULL )  THEN
1199       IF ( bc_ns == 'dirichlet/radiation' )  THEN
1200          inflow_n  = .TRUE.
1201       ELSEIF ( bc_ns == 'radiation/dirichlet' )  THEN
1202          outflow_n = .TRUE.
1203       ELSEIF ( bc_ns == 'nested' )  THEN
1204          nest_bound_n = .TRUE.
1205       ENDIF
1206    ENDIF
1207
1208!
1209!-- Broadcast the id of the inflow PE
1210    IF ( inflow_l )  THEN
1211       id_inflow_l = myidx
1212    ELSE
1213       id_inflow_l = 0
1214    ENDIF
1215    IF ( collective_wait )  CALL MPI_BARRIER( comm2d, ierr )
1216    CALL MPI_ALLREDUCE( id_inflow_l, id_inflow, 1, MPI_INTEGER, MPI_SUM, &
1217                        comm1dx, ierr )
1218
1219!
1220!-- Broadcast the id of the recycling plane
1221!-- WARNING: needs to be adjusted in case of inflows other than from left side!
1222    IF ( NINT( recycling_width / dx ) >= nxl  .AND. &
1223         NINT( recycling_width / dx ) <= nxr )  THEN
1224       id_recycling_l = myidx
1225    ELSE
1226       id_recycling_l = 0
1227    ENDIF
1228    IF ( collective_wait )  CALL MPI_BARRIER( comm2d, ierr )
1229    CALL MPI_ALLREDUCE( id_recycling_l, id_recycling, 1, MPI_INTEGER, MPI_SUM, &
1230                        comm1dx, ierr )
1231
1232!
1233!-- Broadcast the id of the outflow PE and outflow-source plane
1234    IF ( turbulent_outflow )  THEN
1235
1236       IF ( outflow_r )  THEN
1237          id_outflow_l = myidx
1238       ELSE
1239          id_outflow_l = 0
1240       ENDIF
1241       IF ( collective_wait )  CALL MPI_BARRIER( comm2d, ierr )
1242       CALL MPI_ALLREDUCE( id_outflow_l, id_outflow, 1, MPI_INTEGER, MPI_SUM, &
1243                           comm1dx, ierr )
1244
1245       IF ( NINT( outflow_source_plane / dx ) >= nxl  .AND. &
1246            NINT( outflow_source_plane / dx ) <= nxr )  THEN
1247          id_outflow_source_l = myidx
1248       ELSE
1249          id_outflow_source_l = 0
1250       ENDIF
1251       IF ( collective_wait )  CALL MPI_BARRIER( comm2d, ierr )
1252       CALL MPI_ALLREDUCE( id_outflow_source_l, id_outflow_source, 1, &
1253                           MPI_INTEGER, MPI_SUM, comm1dx, ierr )
1254
1255    ENDIF
1256
1257    CALL location_message( 'finished', .TRUE. )
1258
1259#else
1260    IF ( bc_lr == 'dirichlet/radiation' )  THEN
1261       inflow_l  = .TRUE.
1262       outflow_r = .TRUE.
1263    ELSEIF ( bc_lr == 'radiation/dirichlet' )  THEN
1264       outflow_l = .TRUE.
1265       inflow_r  = .TRUE.
1266    ENDIF
1267
1268    IF ( bc_ns == 'dirichlet/radiation' )  THEN
1269       inflow_n  = .TRUE.
1270       outflow_s = .TRUE.
1271    ELSEIF ( bc_ns == 'radiation/dirichlet' )  THEN
1272       outflow_n = .TRUE.
1273       inflow_s  = .TRUE.
1274    ENDIF
1275#endif
1276
1277!
1278!-- At the inflow or outflow, u or v, respectively, have to be calculated for
1279!-- one more grid point.
1280    IF ( inflow_l .OR. outflow_l .OR. nest_bound_l )  THEN
1281       nxlu = nxl + 1
1282    ELSE
1283       nxlu = nxl
1284    ENDIF
1285    IF ( inflow_s .OR. outflow_s .OR. nest_bound_s )  THEN
1286       nysv = nys + 1
1287    ELSE
1288       nysv = nys
1289    ENDIF
1290
1291!
1292!-- Allocate wall flag arrays used in the multigrid solver
1293    IF ( psolver(1:9) == 'multigrid' )  THEN
1294
1295       DO  i = maximum_grid_level, 1, -1
1296
1297           SELECT CASE ( i )
1298
1299              CASE ( 1 )
1300                 ALLOCATE( wall_flags_1(nzb:nzt_mg(i)+1,         &
1301                                        nys_mg(i)-1:nyn_mg(i)+1, &
1302                                        nxl_mg(i)-1:nxr_mg(i)+1) )
1303
1304              CASE ( 2 )
1305                 ALLOCATE( wall_flags_2(nzb:nzt_mg(i)+1,         &
1306                                        nys_mg(i)-1:nyn_mg(i)+1, &
1307                                        nxl_mg(i)-1:nxr_mg(i)+1) )
1308
1309              CASE ( 3 )
1310                 ALLOCATE( wall_flags_3(nzb:nzt_mg(i)+1,         &
1311                                        nys_mg(i)-1:nyn_mg(i)+1, &
1312                                        nxl_mg(i)-1:nxr_mg(i)+1) )
1313
1314              CASE ( 4 )
1315                 ALLOCATE( wall_flags_4(nzb:nzt_mg(i)+1,         &
1316                                        nys_mg(i)-1:nyn_mg(i)+1, &
1317                                        nxl_mg(i)-1:nxr_mg(i)+1) )
1318
1319              CASE ( 5 )
1320                 ALLOCATE( wall_flags_5(nzb:nzt_mg(i)+1,         &
1321                                        nys_mg(i)-1:nyn_mg(i)+1, &
1322                                        nxl_mg(i)-1:nxr_mg(i)+1) )
1323
1324              CASE ( 6 )
1325                 ALLOCATE( wall_flags_6(nzb:nzt_mg(i)+1,         &
1326                                        nys_mg(i)-1:nyn_mg(i)+1, &
1327                                        nxl_mg(i)-1:nxr_mg(i)+1) )
1328
1329              CASE ( 7 )
1330                 ALLOCATE( wall_flags_7(nzb:nzt_mg(i)+1,         &
1331                                        nys_mg(i)-1:nyn_mg(i)+1, &
1332                                        nxl_mg(i)-1:nxr_mg(i)+1) )
1333
1334              CASE ( 8 )
1335                 ALLOCATE( wall_flags_8(nzb:nzt_mg(i)+1,         &
1336                                        nys_mg(i)-1:nyn_mg(i)+1, &
1337                                        nxl_mg(i)-1:nxr_mg(i)+1) )
1338
1339              CASE ( 9 )
1340                 ALLOCATE( wall_flags_9(nzb:nzt_mg(i)+1,         &
1341                                        nys_mg(i)-1:nyn_mg(i)+1, &
1342                                        nxl_mg(i)-1:nxr_mg(i)+1) )
1343
1344              CASE ( 10 )
1345                 ALLOCATE( wall_flags_10(nzb:nzt_mg(i)+1,        &
1346                                        nys_mg(i)-1:nyn_mg(i)+1, &
1347                                        nxl_mg(i)-1:nxr_mg(i)+1) )
1348
1349              CASE DEFAULT
1350                 message_string = 'more than 10 multigrid levels'
1351                 CALL message( 'init_pegrid', 'PA0238', 1, 2, 0, 6, 0 )
1352
1353          END SELECT
1354
1355       ENDDO
1356
1357    ENDIF
1358
1359!
1360!-- Calculate the number of groups into which parallel I/O is split.
1361!-- The default for files which are opened by all PEs (or where each
1362!-- PE opens his own independent file) is, that all PEs are doing input/output
1363!-- in parallel at the same time. This might cause performance or even more
1364!-- severe problems depending on the configuration of the underlying file
1365!-- system.
1366!-- First, set the default:
1367    IF ( maximum_parallel_io_streams == -1  .OR. &
1368         maximum_parallel_io_streams > numprocs )  THEN
1369       maximum_parallel_io_streams = numprocs
1370    ENDIF
1371
1372!
1373!-- Now calculate the number of io_blocks and the io_group to which the
1374!-- respective PE belongs. I/O of the groups is done in serial, but in parallel
1375!-- for all PEs belonging to the same group. A preliminary setting with myid
1376!-- based on MPI_COMM_WORLD has been done in parin.
1377    io_blocks = numprocs / maximum_parallel_io_streams
1378    io_group  = MOD( myid+1, io_blocks )
1379   
1380
1381 END SUBROUTINE init_pegrid
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.