source: palm/trunk/SOURCE/init_pegrid.f90 @ 108

Last change on this file since 108 was 108, checked in by letzel, 14 years ago
  • Improved coupler: evaporation - salinity-flux coupling for humidity = .T.,

avoid MPI hangs when coupled runs terminate, add DOC/app/chapter_3.8;

  • Optional calculation of km and kh from initial TKE e_init;
  • Default initialization of km,kh = 0.00001 for ocean = .T.;
  • Allow data_output_pr= q, wq, w"q", w*q* for humidity = .T.;
  • Bugfix: Rayleigh damping for ocean fixed.
  • Property svn:keywords set to Id
File size: 28.3 KB
Line 
1 SUBROUTINE init_pegrid
2
3!------------------------------------------------------------------------------!
4! Actual revisions:
5! -----------------
6! TEST OUTPUT (TO BE REMOVED) logging mpi2 ierr values
7! Intercommunicator (comm_inter) and derived data type (type_xy) for
8! coupled model runs created, assign coupling_mode_remote
9! indices nxlu and nysv are calculated (needed for non-cyclic boundary
10! conditions)
11!
12! Former revisions:
13! -----------------
14! $Id: init_pegrid.f90 108 2007-08-24 15:10:38Z letzel $
15!
16! 82 2007-04-16 15:40:52Z raasch
17! Cpp-directive lcmuk changed to intel_openmp_bug, setting of host on lcmuk by
18! cpp-directive removed
19!
20! 75 2007-03-22 09:54:05Z raasch
21! uxrp, vynp eliminated,
22! dirichlet/neumann changed to dirichlet/radiation, etc.,
23! poisfft_init is only called if fft-solver is switched on
24!
25! RCS Log replace by Id keyword, revision history cleaned up
26!
27! Revision 1.28  2006/04/26 13:23:32  raasch
28! lcmuk does not understand the !$ comment so a cpp-directive is required
29!
30! Revision 1.1  1997/07/24 11:15:09  raasch
31! Initial revision
32!
33!
34! Description:
35! ------------
36! Determination of the virtual processor topology (if not prescribed by the
37! user)and computation of the grid point number and array bounds of the local
38! domains.
39!------------------------------------------------------------------------------!
40
41    USE control_parameters
42    USE fft_xy
43    USE indices
44    USE pegrid
45    USE poisfft_mod
46    USE poisfft_hybrid_mod
47    USE statistics
48    USE transpose_indices
49
50
51    IMPLICIT NONE
52
53    INTEGER ::  gathered_size, i, ind(5), j, k, maximum_grid_level_l,     &
54                mg_switch_to_pe0_level_l, mg_levels_x, mg_levels_y,       &
55                mg_levels_z, nnx_y, nnx_z, nny_x, nny_z, nnz_x, nnz_y,    &
56                numproc_sqr, nx_total, nxl_l, nxr_l, nyn_l, nys_l, nzb_l, &
57                nzt_l, omp_get_num_threads, subdomain_size
58
59    INTEGER, DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  ind_all, nxlf, nxrf, nynf, nysf
60
61    LOGICAL ::  found
62
63!
64!-- Get the number of OpenMP threads
65    !$OMP PARALLEL
66#if defined( __intel_openmp_bug )
67    threads_per_task = omp_get_num_threads()
68#else
69!$  threads_per_task = omp_get_num_threads()
70#endif
71    !$OMP END PARALLEL
72
73
74#if defined( __parallel )
75!
76!-- Determine the processor topology or check it, if prescribed by the user
77    IF ( npex == -1  .AND.  npey == -1 )  THEN
78
79!
80!--    Automatic determination of the topology
81!--    The default on SMP- and cluster-hosts is a 1d-decomposition along x
82       IF ( host(1:3) == 'ibm'  .OR.  host(1:3) == 'nec'  .OR. &
83            host(1:2) == 'lc'   .OR.  host(1:3) == 'dec' )  THEN
84
85          pdims(1) = numprocs
86          pdims(2) = 1
87
88       ELSE
89
90          numproc_sqr = SQRT( REAL( numprocs ) )
91          pdims(1)    = MAX( numproc_sqr , 1 )
92          DO  WHILE ( MOD( numprocs , pdims(1) ) /= 0 )
93             pdims(1) = pdims(1) - 1
94          ENDDO
95          pdims(2) = numprocs / pdims(1)
96
97       ENDIF
98
99    ELSEIF ( npex /= -1  .AND.  npey /= -1 )  THEN
100
101!
102!--    Prescribed by user. Number of processors on the prescribed topology
103!--    must be equal to the number of PEs available to the job
104       IF ( ( npex * npey ) /= numprocs )  THEN
105          PRINT*, '+++ init_pegrid:'
106          PRINT*, '    number of PEs of the prescribed topology (', npex*npey, &
107                      ') does not match the number of PEs available to the ',  &
108                      'job (', numprocs, ')'
109          CALL local_stop
110       ENDIF
111       pdims(1) = npex
112       pdims(2) = npey
113
114    ELSE
115!
116!--    If the processor topology is prescribed by the user, the number of
117!--    PEs must be given in both directions
118       PRINT*, '+++ init_pegrid:'
119       PRINT*, '    if the processor topology is prescribed by the user, ',   &
120                    'both values of "npex" and "npey" must be given in the ', &
121                    'NAMELIST-parameter file'
122       CALL local_stop
123
124    ENDIF
125
126!
127!-- The hybrid solver can only be used in case of a 1d-decomposition along x
128    IF ( pdims(2) /= 1  .AND.  psolver == 'poisfft_hybrid' )  THEN
129       IF ( myid == 0 )  THEN
130          PRINT*, '*** init_pegrid: psolver = "poisfft_hybrid" can only be'
131          PRINT*, '                 used in case of a 1d-decomposition along x'
132       ENDIF
133    ENDIF
134
135!
136!-- If necessary, set horizontal boundary conditions to non-cyclic
137    IF ( bc_lr /= 'cyclic' )  cyclic(1) = .FALSE.
138    IF ( bc_ns /= 'cyclic' )  cyclic(2) = .FALSE.
139
140!
141!-- Create the virtual processor grid
142    CALL MPI_CART_CREATE( comm_palm, ndim, pdims, cyclic, reorder, &
143                          comm2d, ierr )
144    CALL MPI_COMM_RANK( comm2d, myid, ierr )
145    WRITE (myid_char,'(''_'',I4.4)')  myid
146
147    CALL MPI_CART_COORDS( comm2d, myid, ndim, pcoord, ierr )
148    CALL MPI_CART_SHIFT( comm2d, 0, 1, pleft, pright, ierr )
149    CALL MPI_CART_SHIFT( comm2d, 1, 1, psouth, pnorth, ierr )
150
151!
152!-- Determine sub-topologies for transpositions
153!-- Transposition from z to x:
154    remain_dims(1) = .TRUE.
155    remain_dims(2) = .FALSE.
156    CALL MPI_CART_SUB( comm2d, remain_dims, comm1dx, ierr )
157    CALL MPI_COMM_RANK( comm1dx, myidx, ierr )
158!
159!-- Transposition from x to y
160    remain_dims(1) = .FALSE.
161    remain_dims(2) = .TRUE.
162    CALL MPI_CART_SUB( comm2d, remain_dims, comm1dy, ierr )
163    CALL MPI_COMM_RANK( comm1dy, myidy, ierr )
164
165
166!
167!-- Find a grid (used for array d) which will match the transposition demands
168    IF ( grid_matching == 'strict' )  THEN
169
170       nxa = nx;  nya = ny;  nza = nz
171
172    ELSE
173
174       found = .FALSE.
175   xn: DO  nxa = nx, 2*nx
176!
177!--       Meet conditions for nx
178          IF ( MOD( nxa+1, pdims(1) ) /= 0 .OR. &
179               MOD( nxa+1, pdims(2) ) /= 0 )  CYCLE xn
180
181      yn: DO  nya = ny, 2*ny
182!
183!--          Meet conditions for ny
184             IF ( MOD( nya+1, pdims(2) ) /= 0 .OR. &
185                  MOD( nya+1, pdims(1) ) /= 0 )  CYCLE yn
186
187
188         zn: DO  nza = nz, 2*nz
189!
190!--             Meet conditions for nz
191                IF ( ( MOD( nza, pdims(1) ) /= 0  .AND.  pdims(1) /= 1  .AND. &
192                       pdims(2) /= 1 )  .OR.                                  &
193                     ( MOD( nza, pdims(2) ) /= 0  .AND.  dt_dosp /= 9999999.9 &
194                     ) )  THEN
195                   CYCLE zn
196                ELSE
197                   found = .TRUE.
198                   EXIT xn
199                ENDIF
200
201             ENDDO zn
202
203          ENDDO yn
204
205       ENDDO xn
206
207       IF ( .NOT. found )  THEN
208          IF ( myid == 0 )  THEN
209             PRINT*,'+++ init_pegrid: no matching grid for transpositions found'
210          ENDIF
211          CALL local_stop
212       ENDIF
213
214    ENDIF
215
216!
217!-- Calculate array bounds in x-direction for every PE.
218!-- The last PE along x may get less grid points than the others
219    ALLOCATE( nxlf(0:pdims(1)-1), nxrf(0:pdims(1)-1), nynf(0:pdims(2)-1), &
220              nysf(0:pdims(2)-1), nnx_pe(0:pdims(1)-1), nny_pe(0:pdims(2)-1) )
221
222    IF ( MOD( nxa+1 , pdims(1) ) /= 0 )  THEN
223       IF ( myid == 0 )  THEN
224          PRINT*,'+++ x-direction:  gridpoint number (',nx+1,') is not an'
225          PRINT*,'                  integral divisor of the number of proces', &
226                                   &'sors (', pdims(1),')'
227       ENDIF
228       CALL local_stop
229    ELSE
230       nnx  = ( nxa + 1 ) / pdims(1)
231       IF ( nnx*pdims(1) - ( nx + 1) > nnx )  THEN
232          IF ( myid == 0 )  THEN
233             PRINT*,'+++ x-direction: nx does not match the requirements ', &
234                         'given by the number of PEs'
235             PRINT*,'                 used'
236             PRINT*,'    please use nx = ', nx - ( pdims(1) - ( nnx*pdims(1) &
237                         - ( nx + 1 ) ) ), ' instead of nx =', nx
238          ENDIF
239          CALL local_stop
240       ENDIF
241    ENDIF   
242
243!
244!-- Left and right array bounds, number of gridpoints
245    DO  i = 0, pdims(1)-1
246       nxlf(i)   = i * nnx
247       nxrf(i)   = ( i + 1 ) * nnx - 1
248       nnx_pe(i) = MIN( nx, nxrf(i) ) - nxlf(i) + 1
249    ENDDO
250
251!
252!-- Calculate array bounds in y-direction for every PE.
253    IF ( MOD( nya+1 , pdims(2) ) /= 0 )  THEN
254       IF ( myid == 0 )  THEN
255          PRINT*,'+++ y-direction:  gridpoint number (',ny+1,') is not an'
256          PRINT*,'                  integral divisor of the number of proces', &
257                                   &'sors (', pdims(2),')'
258       ENDIF
259       CALL local_stop
260    ELSE
261       nny  = ( nya + 1 ) / pdims(2)
262       IF ( nny*pdims(2) - ( ny + 1) > nny )  THEN
263          IF ( myid == 0 )  THEN
264             PRINT*,'+++ x-direction: nx does not match the requirements ', &
265                         'given by the number of PEs'
266             PRINT*,'                 used'
267             PRINT*,'    please use nx = ', nx - ( pdims(1) - ( nnx*pdims(1) &
268                         - ( nx + 1 ) ) ), ' instead of nx =', nx
269          ENDIF
270          CALL local_stop
271       ENDIF
272    ENDIF   
273
274!
275!-- South and north array bounds
276    DO  j = 0, pdims(2)-1
277       nysf(j)   = j * nny
278       nynf(j)   = ( j + 1 ) * nny - 1
279       nny_pe(j) = MIN( ny, nynf(j) ) - nysf(j) + 1
280    ENDDO
281
282!
283!-- Local array bounds of the respective PEs
284    nxl  = nxlf(pcoord(1))
285    nxra = nxrf(pcoord(1))
286    nxr  = MIN( nx, nxra )
287    nys  = nysf(pcoord(2))
288    nyna = nynf(pcoord(2))
289    nyn  = MIN( ny, nyna )
290    nzb  = 0
291    nzta = nza
292    nzt  = MIN( nz, nzta )
293    nnz  = nza
294
295!
296!-- Calculate array bounds and gridpoint numbers for the transposed arrays
297!-- (needed in the pressure solver)
298!-- For the transposed arrays, cyclic boundaries as well as top and bottom
299!-- boundaries are omitted, because they are obstructive to the transposition
300
301!
302!-- 1. transposition  z --> x
303!-- This transposition is not neccessary in case of a 1d-decomposition along x,
304!-- except that the uptream-spline method is switched on
305    IF ( pdims(2) /= 1  .OR.  momentum_advec == 'ups-scheme'  .OR. &
306         scalar_advec == 'ups-scheme' )  THEN
307
308       IF ( pdims(2) == 1  .AND. ( momentum_advec == 'ups-scheme'  .OR. &
309            scalar_advec == 'ups-scheme' ) )  THEN
310          IF ( myid == 0 )  THEN
311             PRINT*,'+++ WARNING: init_pegrid: 1d-decomposition along x ', &
312                                &'chosen but nz restrictions may occur'
313             PRINT*,'             since ups-scheme is activated'
314          ENDIF
315       ENDIF
316       nys_x  = nys
317       nyn_xa = nyna
318       nyn_x  = nyn
319       nny_x  = nny
320       IF ( MOD( nza , pdims(1) ) /= 0 )  THEN
321          IF ( myid == 0 )  THEN
322             PRINT*,'+++ transposition z --> x:'
323             PRINT*,'    nz=',nz,' is not an integral divisior of pdims(1)=', &
324                    &pdims(1)
325          ENDIF
326          CALL local_stop
327       ENDIF
328       nnz_x  = nza / pdims(1)
329       nzb_x  = 1 + myidx * nnz_x
330       nzt_xa = ( myidx + 1 ) * nnz_x
331       nzt_x  = MIN( nzt, nzt_xa )
332
333       sendrecvcount_zx = nnx * nny * nnz_x
334
335    ENDIF
336
337!
338!-- 2. transposition  x --> y
339    nnz_y  = nnz_x
340    nzb_y  = nzb_x
341    nzt_ya = nzt_xa
342    nzt_y  = nzt_x
343    IF ( MOD( nxa+1 , pdims(2) ) /= 0 )  THEN
344       IF ( myid == 0 )  THEN
345          PRINT*,'+++ transposition x --> y:'
346          PRINT*,'    nx+1=',nx+1,' is not an integral divisor of ',&
347                 &'pdims(2)=',pdims(2)
348       ENDIF
349       CALL local_stop
350    ENDIF
351    nnx_y = (nxa+1) / pdims(2)
352    nxl_y = myidy * nnx_y
353    nxr_ya = ( myidy + 1 ) * nnx_y - 1
354    nxr_y  = MIN( nx, nxr_ya )
355
356    sendrecvcount_xy = nnx_y * nny_x * nnz_y
357
358!
359!-- 3. transposition  y --> z  (ELSE:  x --> y  in case of 1D-decomposition
360!-- along x)
361    IF ( pdims(2) /= 1  .OR.  momentum_advec == 'ups-scheme'  .OR. &
362         scalar_advec == 'ups-scheme' )  THEN
363!
364!--    y --> z
365!--    This transposition is not neccessary in case of a 1d-decomposition
366!--    along x, except that the uptream-spline method is switched on
367       nnx_z  = nnx_y
368       nxl_z  = nxl_y
369       nxr_za = nxr_ya
370       nxr_z  = nxr_y
371       IF ( MOD( nya+1 , pdims(1) ) /= 0 )  THEN
372          IF ( myid == 0 )  THEN
373             PRINT*,'+++ Transposition y --> z:'
374             PRINT*,'    ny+1=',ny+1,' is not an integral divisor of ',&
375                    &'pdims(1)=',pdims(1)
376          ENDIF
377          CALL local_stop
378       ENDIF
379       nny_z  = (nya+1) / pdims(1)
380       nys_z  = myidx * nny_z
381       nyn_za = ( myidx + 1 ) * nny_z - 1
382       nyn_z  = MIN( ny, nyn_za )
383
384       sendrecvcount_yz = nnx_y * nny_z * nnz_y
385
386    ELSE
387!
388!--    x --> y. This condition must be fulfilled for a 1D-decomposition along x
389       IF ( MOD( nya+1 , pdims(1) ) /= 0 )  THEN
390          IF ( myid == 0 )  THEN
391             PRINT*,'+++ Transposition x --> y:'
392             PRINT*,'    ny+1=',ny+1,' is not an integral divisor of ',&
393                    &'pdims(1)=',pdims(1)
394          ENDIF
395          CALL local_stop
396       ENDIF
397
398    ENDIF
399
400!
401!-- Indices for direct transpositions z --> y (used for calculating spectra)
402    IF ( dt_dosp /= 9999999.9 )  THEN
403       IF ( MOD( nza, pdims(2) ) /= 0 )  THEN
404          IF ( myid == 0 )  THEN
405             PRINT*,'+++ Direct transposition z --> y (needed for spectra):'
406             PRINT*,'    nz=',nz,' is not an integral divisor of ',&
407                    &'pdims(2)=',pdims(2)
408          ENDIF
409          CALL local_stop
410       ELSE
411          nxl_yd  = nxl
412          nxr_yda = nxra
413          nxr_yd  = nxr
414          nzb_yd  = 1 + myidy * ( nza / pdims(2) )
415          nzt_yda = ( myidy + 1 ) * ( nza / pdims(2) )
416          nzt_yd  = MIN( nzt, nzt_yda )
417
418          sendrecvcount_zyd = nnx * nny * ( nza / pdims(2) )
419       ENDIF
420    ENDIF
421
422!
423!-- Indices for direct transpositions y --> x (they are only possible in case
424!-- of a 1d-decomposition along x)
425    IF ( pdims(2) == 1 )  THEN
426       nny_x  = nny / pdims(1)
427       nys_x  = myid * nny_x
428       nyn_xa = ( myid + 1 ) * nny_x - 1
429       nyn_x  = MIN( ny, nyn_xa )
430       nzb_x  = 1
431       nzt_xa = nza
432       nzt_x  = nz
433       sendrecvcount_xy = nnx * nny_x * nza
434    ENDIF
435
436!
437!-- Indices for direct transpositions x --> y (they are only possible in case
438!-- of a 1d-decomposition along y)
439    IF ( pdims(1) == 1 )  THEN
440       nnx_y  = nnx / pdims(2)
441       nxl_y  = myid * nnx_y
442       nxr_ya = ( myid + 1 ) * nnx_y - 1
443       nxr_y  = MIN( nx, nxr_ya )
444       nzb_y  = 1
445       nzt_ya = nza
446       nzt_y  = nz
447       sendrecvcount_xy = nnx_y * nny * nza
448    ENDIF
449
450!
451!-- Arrays for storing the array bounds are needed any more
452    DEALLOCATE( nxlf , nxrf , nynf , nysf )
453
454#if defined( __print )
455!
456!-- Control output
457    IF ( myid == 0 )  THEN
458       PRINT*, '*** processor topology ***'
459       PRINT*, ' '
460       PRINT*, 'myid   pcoord    left right  south north  idx idy   nxl: nxr',&
461               &'   nys: nyn'
462       PRINT*, '------------------------------------------------------------',&
463               &'-----------'
464       WRITE (*,1000)  0, pcoord(1), pcoord(2), pleft, pright, psouth, pnorth, &
465                       myidx, myidy, nxl, nxr, nys, nyn
4661000   FORMAT (I4,2X,'(',I3,',',I3,')',3X,I4,2X,I4,3X,I4,2X,I4,2X,I3,1X,I3, &
467               2(2X,I4,':',I4))
468
469!
470!--    Receive data from the other PEs
471       DO  i = 1,numprocs-1
472          CALL MPI_RECV( ibuf, 12, MPI_INTEGER, i, MPI_ANY_TAG, comm2d, status, &
473                         ierr )
474          WRITE (*,1000)  i, ( ibuf(j) , j = 1,12 )
475       ENDDO
476    ELSE
477
478!
479!--    Send data to PE0
480       ibuf(1) = pcoord(1); ibuf(2) = pcoord(2); ibuf(3) = pleft
481       ibuf(4) = pright; ibuf(5) = psouth; ibuf(6) = pnorth; ibuf(7) = myidx
482       ibuf(8) = myidy; ibuf(9) = nxl; ibuf(10) = nxr; ibuf(11) = nys
483       ibuf(12) = nyn
484       CALL MPI_SEND( ibuf, 12, MPI_INTEGER, 0, myid, comm2d, ierr )       
485    ENDIF
486#endif
487
488#if defined( __mpi2 )
489!
490!-- In case of coupled runs, get the port name on PE0 of the atmosphere model
491!-- and pass it to PE0 of the ocean model
492    IF ( myid == 0 )  THEN
493
494       IF ( coupling_mode == 'atmosphere_to_ocean' )  THEN
495
496          CALL MPI_OPEN_PORT( MPI_INFO_NULL, port_name, ierr )
497!
498!--       TEST OUTPUT (TO BE REMOVED)
499          WRITE(9,*)  TRIM( coupling_mode ),  &
500               ', ierr after MPI_OPEN_PORT: ', ierr
501          CALL LOCAL_FLUSH( 9 )
502
503          CALL MPI_PUBLISH_NAME( 'palm_coupler', MPI_INFO_NULL, port_name, &
504                                 ierr )
505!
506!--       TEST OUTPUT (TO BE REMOVED)
507          WRITE(9,*)  TRIM( coupling_mode ),  &
508               ', ierr after MPI_PUBLISH_NAME: ', ierr
509          CALL LOCAL_FLUSH( 9 )
510
511!
512!--       Write a flag file for the ocean model and the other atmosphere
513!--       processes.
514!--       There seems to be a bug in MPICH2 which causes hanging processes
515!--       in case that execution of LOOKUP_NAME is continued too early
516!--       (i.e. before the port has been created)
517          OPEN( 90, FILE='COUPLING_PORT_OPENED', FORM='FORMATTED' )
518          WRITE ( 90, '(''TRUE'')' )
519          CLOSE ( 90 )
520
521       ELSEIF ( coupling_mode == 'ocean_to_atmosphere' )  THEN
522
523!
524!--       Continue only if the atmosphere model has created the port.
525!--       There seems to be a bug in MPICH2 which causes hanging processes
526!--       in case that execution of LOOKUP_NAME is continued too early
527!--       (i.e. before the port has been created)
528          INQUIRE( FILE='COUPLING_PORT_OPENED', EXIST=found )
529          DO WHILE ( .NOT. found )
530             INQUIRE( FILE='COUPLING_PORT_OPENED', EXIST=found )
531          ENDDO
532
533          CALL MPI_LOOKUP_NAME( 'palm_coupler', MPI_INFO_NULL, port_name, ierr )
534!
535!--       TEST OUTPUT (TO BE REMOVED)
536          WRITE(9,*)  TRIM( coupling_mode ),  &
537               ', ierr after MPI_LOOKUP_NAME: ', ierr
538          CALL LOCAL_FLUSH( 9 )
539
540
541       ENDIF
542
543    ENDIF
544
545!
546!-- In case of coupled runs, establish the connection between the atmosphere
547!-- and the ocean model and define the intercommunicator (comm_inter)
548    CALL MPI_BARRIER( comm2d, ierr )
549    IF ( coupling_mode == 'atmosphere_to_ocean' )  THEN
550
551       print*, '... before COMM_ACCEPT'
552       CALL MPI_COMM_ACCEPT( port_name, MPI_INFO_NULL, 0, MPI_COMM_WORLD, &
553                             comm_inter, ierr )
554       print*, '--- ierr = ', ierr
555       print*, '--- comm_inter atmosphere = ', comm_inter
556
557       coupling_mode_remote = 'ocean_to_atmosphere'
558
559    ELSEIF ( coupling_mode == 'ocean_to_atmosphere' )  THEN
560
561       IF ( myid == 0 )  PRINT*, '*** read: ', port_name, '  ierr = ', ierr
562       print*, '... before COMM_CONNECT'
563       CALL MPI_COMM_CONNECT( port_name, MPI_INFO_NULL, 0, MPI_COMM_WORLD, &
564                              comm_inter, ierr )
565       print*, '--- ierr = ', ierr
566       print*, '--- comm_inter ocean      = ', comm_inter
567
568       coupling_mode_remote = 'atmosphere_to_ocean'
569
570    ENDIF
571
572!
573!-- In case of coupled runs, create a new MPI derived datatype for the
574!-- exchange of surface (xy) data .
575!-- Gridpoint number for the exchange of ghost points (xy-plane)
576    ngp_xy  = ( nxr - nxl + 3 ) * ( nyn - nys + 3 )
577
578!
579!-- Define a new MPI derived datatype for the exchange of ghost points in
580!-- y-direction for 2D-arrays (line)
581    CALL MPI_TYPE_VECTOR( ngp_xy, 1, nzt-nzb+2, MPI_REAL, type_xy, ierr )
582    CALL MPI_TYPE_COMMIT( type_xy, ierr )
583#endif
584
585#else
586
587!
588!-- Array bounds when running on a single PE (respectively a non-parallel
589!-- machine)
590    nxl  = 0
591    nxr  = nx
592    nxra = nx
593    nnx  = nxr - nxl + 1
594    nys  = 0
595    nyn  = ny
596    nyna = ny
597    nny  = nyn - nys + 1
598    nzb  = 0
599    nzt  = nz
600    nzta = nz
601    nnz  = nz
602
603!
604!-- Array bounds for the pressure solver (in the parallel code, these bounds
605!-- are the ones for the transposed arrays)
606    nys_x  = nys
607    nyn_x  = nyn
608    nyn_xa = nyn
609    nzb_x  = nzb + 1
610    nzt_x  = nzt
611    nzt_xa = nzt
612
613    nxl_y  = nxl
614    nxr_y  = nxr
615    nxr_ya = nxr
616    nzb_y  = nzb + 1
617    nzt_y  = nzt
618    nzt_ya = nzt
619
620    nxl_z  = nxl
621    nxr_z  = nxr
622    nxr_za = nxr
623    nys_z  = nys
624    nyn_z  = nyn
625    nyn_za = nyn
626
627#endif
628
629!
630!-- Calculate number of grid levels necessary for the multigrid poisson solver
631!-- as well as the gridpoint indices on each level
632    IF ( psolver == 'multigrid' )  THEN
633
634!
635!--    First calculate number of possible grid levels for the subdomains
636       mg_levels_x = 1
637       mg_levels_y = 1
638       mg_levels_z = 1
639
640       i = nnx
641       DO WHILE ( MOD( i, 2 ) == 0  .AND.  i /= 2 )
642          i = i / 2
643          mg_levels_x = mg_levels_x + 1
644       ENDDO
645
646       j = nny
647       DO WHILE ( MOD( j, 2 ) == 0  .AND.  j /= 2 )
648          j = j / 2
649          mg_levels_y = mg_levels_y + 1
650       ENDDO
651
652       k = nnz
653       DO WHILE ( MOD( k, 2 ) == 0  .AND.  k /= 2 )
654          k = k / 2
655          mg_levels_z = mg_levels_z + 1
656       ENDDO
657
658       maximum_grid_level = MIN( mg_levels_x, mg_levels_y, mg_levels_z )
659
660!
661!--    Find out, if the total domain allows more levels. These additional
662!--    levels are processed on PE0 only.
663       IF ( numprocs > 1 )  THEN
664          IF ( mg_levels_z > MIN( mg_levels_x, mg_levels_y ) )  THEN
665             mg_switch_to_pe0_level_l = maximum_grid_level
666
667             mg_levels_x = 1
668             mg_levels_y = 1
669
670             i = nx+1
671             DO WHILE ( MOD( i, 2 ) == 0  .AND.  i /= 2 )
672                i = i / 2
673                mg_levels_x = mg_levels_x + 1
674             ENDDO
675
676             j = ny+1
677             DO WHILE ( MOD( j, 2 ) == 0  .AND.  j /= 2 )
678                j = j / 2
679                mg_levels_y = mg_levels_y + 1
680             ENDDO
681
682             maximum_grid_level_l = MIN( mg_levels_x, mg_levels_y, mg_levels_z )
683
684             IF ( maximum_grid_level_l > mg_switch_to_pe0_level_l )  THEN
685                mg_switch_to_pe0_level_l = maximum_grid_level_l - &
686                                           mg_switch_to_pe0_level_l + 1
687             ELSE
688                mg_switch_to_pe0_level_l = 0
689             ENDIF
690          ELSE
691             mg_switch_to_pe0_level_l = 0
692             maximum_grid_level_l = maximum_grid_level
693          ENDIF
694
695!
696!--       Use switch level calculated above only if it is not pre-defined
697!--       by user
698          IF ( mg_switch_to_pe0_level == 0 )  THEN
699
700             IF ( mg_switch_to_pe0_level_l /= 0 )  THEN
701                mg_switch_to_pe0_level = mg_switch_to_pe0_level_l
702                maximum_grid_level     = maximum_grid_level_l
703             ENDIF
704
705          ELSE
706!
707!--          Check pre-defined value and reset to default, if neccessary
708             IF ( mg_switch_to_pe0_level < mg_switch_to_pe0_level_l  .OR.  &
709                  mg_switch_to_pe0_level >= maximum_grid_level_l )  THEN
710                IF ( myid == 0 )  THEN
711                   PRINT*, '+++ WARNING init_pegrid: mg_switch_to_pe0_level ', &
712                               'out of range and reset to default (=0)'
713                ENDIF
714                mg_switch_to_pe0_level = 0
715             ELSE
716!
717!--             Use the largest number of possible levels anyway and recalculate
718!--             the switch level to this largest number of possible values
719                maximum_grid_level = maximum_grid_level_l
720
721             ENDIF
722          ENDIF
723
724       ENDIF
725
726       ALLOCATE( grid_level_count(maximum_grid_level),                   &
727                 nxl_mg(maximum_grid_level), nxr_mg(maximum_grid_level), &
728                 nyn_mg(maximum_grid_level), nys_mg(maximum_grid_level), &
729                 nzt_mg(maximum_grid_level) )
730
731       grid_level_count = 0
732       nxl_l = nxl; nxr_l = nxr; nys_l = nys; nyn_l = nyn; nzt_l = nzt
733
734       DO  i = maximum_grid_level, 1 , -1
735
736          IF ( i == mg_switch_to_pe0_level )  THEN
737#if defined( __parallel )
738!
739!--          Save the grid size of the subdomain at the switch level, because
740!--          it is needed in poismg.
741!--          Array bounds of the local subdomain grids are gathered on PE0
742             ind(1) = nxl_l; ind(2) = nxr_l
743             ind(3) = nys_l; ind(4) = nyn_l
744             ind(5) = nzt_l
745             ALLOCATE( ind_all(5*numprocs), mg_loc_ind(5,0:numprocs-1) )
746             CALL MPI_ALLGATHER( ind, 5, MPI_INTEGER, ind_all, 5, &
747                                 MPI_INTEGER, comm2d, ierr )
748             DO  j = 0, numprocs-1
749                DO  k = 1, 5
750                   mg_loc_ind(k,j) = ind_all(k+j*5)
751                ENDDO
752             ENDDO
753             DEALLOCATE( ind_all )
754!
755!--          Calculate the grid size of the total domain gathered on PE0
756             nxr_l = ( nxr_l-nxl_l+1 ) * pdims(1) - 1
757             nxl_l = 0
758             nyn_l = ( nyn_l-nys_l+1 ) * pdims(2) - 1
759             nys_l = 0
760!
761!--          The size of this gathered array must not be larger than the
762!--          array tend, which is used in the multigrid scheme as a temporary
763!--          array
764             subdomain_size = ( nxr - nxl + 3 )     * ( nyn - nys + 3 )     * &
765                              ( nzt - nzb + 2 )
766             gathered_size  = ( nxr_l - nxl_l + 3 ) * ( nyn_l - nys_l + 3 ) * &
767                              ( nzt_l - nzb + 2 )
768
769             IF ( gathered_size > subdomain_size )  THEN
770                IF ( myid == 0 )  THEN
771                   PRINT*, '+++ init_pegrid: not enough memory for storing ', &
772                               'gathered multigrid data on PE0'
773                ENDIF
774                CALL local_stop
775             ENDIF
776#else
777             PRINT*, '+++ init_pegrid: multigrid gather/scatter impossible ', &
778                          'in non parallel mode'
779             CALL local_stop
780#endif
781          ENDIF
782
783          nxl_mg(i) = nxl_l
784          nxr_mg(i) = nxr_l
785          nys_mg(i) = nys_l
786          nyn_mg(i) = nyn_l
787          nzt_mg(i) = nzt_l
788
789          nxl_l = nxl_l / 2 
790          nxr_l = nxr_l / 2
791          nys_l = nys_l / 2 
792          nyn_l = nyn_l / 2 
793          nzt_l = nzt_l / 2 
794       ENDDO
795
796    ELSE
797
798       maximum_grid_level = 1
799
800    ENDIF
801
802    grid_level = maximum_grid_level
803
804#if defined( __parallel )
805!
806!-- Gridpoint number for the exchange of ghost points (y-line for 2D-arrays)
807    ngp_y  = nyn - nys + 1
808
809!
810!-- Define a new MPI derived datatype for the exchange of ghost points in
811!-- y-direction for 2D-arrays (line)
812    CALL MPI_TYPE_VECTOR( nxr-nxl+3, 1, ngp_y+2, MPI_REAL, type_x, ierr )
813    CALL MPI_TYPE_COMMIT( type_x, ierr )
814    CALL MPI_TYPE_VECTOR( nxr-nxl+3, 1, ngp_y+2, MPI_INTEGER, type_x_int, ierr )
815    CALL MPI_TYPE_COMMIT( type_x_int, ierr )
816
817!
818!-- Calculate gridpoint numbers for the exchange of ghost points along x
819!-- (yz-plane for 3D-arrays) and define MPI derived data type(s) for the
820!-- exchange of ghost points in y-direction (xz-plane).
821!-- Do these calculations for the model grid and (if necessary) also
822!-- for the coarser grid levels used in the multigrid method
823    ALLOCATE ( ngp_yz(maximum_grid_level), type_xz(maximum_grid_level) )
824
825    nxl_l = nxl; nxr_l = nxr; nys_l = nys; nyn_l = nyn; nzb_l = nzb; nzt_l = nzt
826         
827    DO i = maximum_grid_level, 1 , -1
828       ngp_yz(i) = (nzt_l - nzb_l + 2) * (nyn_l - nys_l + 3)
829
830       CALL MPI_TYPE_VECTOR( nxr_l-nxl_l+3, nzt_l-nzb_l+2, ngp_yz(i), &
831                             MPI_REAL, type_xz(i), ierr )
832       CALL MPI_TYPE_COMMIT( type_xz(i), ierr )
833
834       nxl_l = nxl_l / 2 
835       nxr_l = nxr_l / 2
836       nys_l = nys_l / 2 
837       nyn_l = nyn_l / 2 
838       nzt_l = nzt_l / 2 
839    ENDDO
840#endif
841
842#if defined( __parallel )
843!
844!-- Setting of flags for inflow/outflow conditions in case of non-cyclic
845!-- horizontal boundary conditions.
846    IF ( pleft == MPI_PROC_NULL )  THEN
847       IF ( bc_lr == 'dirichlet/radiation' )  THEN
848          inflow_l  = .TRUE.
849       ELSEIF ( bc_lr == 'radiation/dirichlet' )  THEN
850          outflow_l = .TRUE.
851       ENDIF
852    ENDIF
853
854    IF ( pright == MPI_PROC_NULL )  THEN
855       IF ( bc_lr == 'dirichlet/radiation' )  THEN
856          outflow_r = .TRUE.
857       ELSEIF ( bc_lr == 'radiation/dirichlet' )  THEN
858          inflow_r  = .TRUE.
859       ENDIF
860    ENDIF
861
862    IF ( psouth == MPI_PROC_NULL )  THEN
863       IF ( bc_ns == 'dirichlet/radiation' )  THEN
864          outflow_s = .TRUE.
865       ELSEIF ( bc_ns == 'radiation/dirichlet' )  THEN
866          inflow_s  = .TRUE.
867       ENDIF
868    ENDIF
869
870    IF ( pnorth == MPI_PROC_NULL )  THEN
871       IF ( bc_ns == 'dirichlet/radiation' )  THEN
872          inflow_n  = .TRUE.
873       ELSEIF ( bc_ns == 'radiation/dirichlet' )  THEN
874          outflow_n = .TRUE.
875       ENDIF
876    ENDIF
877
878#else
879    IF ( bc_lr == 'dirichlet/radiation' )  THEN
880       inflow_l  = .TRUE.
881       outflow_r = .TRUE.
882    ELSEIF ( bc_lr == 'radiation/dirichlet' )  THEN
883       outflow_l = .TRUE.
884       inflow_r  = .TRUE.
885    ENDIF
886
887    IF ( bc_ns == 'dirichlet/radiation' )  THEN
888       inflow_n  = .TRUE.
889       outflow_s = .TRUE.
890    ELSEIF ( bc_ns == 'radiation/dirichlet' )  THEN
891       outflow_n = .TRUE.
892       inflow_s  = .TRUE.
893    ENDIF
894#endif
895!
896!-- At the outflow, u or v, respectively, have to be calculated for one grid
897!-- point less.
898    IF ( outflow_l )  THEN
899       nxlu = nxl + 1
900    ELSE
901       nxlu = nxl
902    ENDIF
903    IF ( outflow_s )  THEN
904       nysv = nys + 1
905    ELSE
906       nysv = nys
907    ENDIF
908
909    IF ( psolver == 'poisfft_hybrid' )  THEN
910       CALL poisfft_hybrid_ini
911    ELSEIF ( psolver == 'poisfft' )  THEN
912       CALL poisfft_init
913    ENDIF
914
915 END SUBROUTINE init_pegrid
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.