source: palm/trunk/SOURCE/init_pegrid.f90 @ 2181

Last change on this file since 2181 was 2181, checked in by hellstea, 7 years ago

last commit documented

  • Property svn:keywords set to Id
File size: 46.5 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 2181 2017-03-17 13:34:30Z hellstea $
27!
28! 2180 2017-03-17 13:33:05Z hellstea
29! Checks to ensure (2178) that pdims match the grid dimensions in the
30! automatic determination of pdims are canceled as unnecessary
31!
32! 2178 2017-03-17 11:07:39Z hellstea
33! Checks to ensure that pdims match the grid dimensions are added in the
34! automatic determination of pdims
35!
36! 2050 2016-11-08 15:00:55Z gronemeier
37! Implement turbulent outflow condition
38!
39! 2000 2016-08-20 18:09:15Z knoop
40! Forced header and separation lines into 80 columns
41!
42! 1968 2016-07-18 12:01:49Z suehring
43! Extent MPI-datatypes for exchange of 2D-INTEGER arrays on coarser multigrid
44! level 
45!
46! 1964 2016-07-14 15:35:18Z hellstea
47! Bugfix: erroneous setting of nest_bound_l/r/s/n = .TRUE. for vertical nesting mode removed.
48!
49! 1923 2016-05-31 16:37:07Z boeske
50! Initial version of purely vertical nesting introduced.
51!
52! 1922 2016-05-31 16:36:08Z boeske
53! Bugfix: array transposition checks restricted to cases if a fourier
54! transform is used , removed unused variable nnx_z
55!
56! 1833 2016-04-07 14:23:03Z raasch
57! spectra related variables moved to spectra_mod
58!
59! 1815 2016-04-06 13:49:59Z raasch
60! cpp-directives for intel openmp bug removed
61!
62! 1804 2016-04-05 16:30:18Z maronga
63! Removed code for parameter file check (__check)
64!
65! 1779 2016-03-03 08:01:28Z raasch
66! changes regarding nested domain removed: virtual PE grid will be automatically
67! calculated for nested runs too
68!
69! 1764 2016-02-28 12:45:19Z raasch
70! cpp-statements for nesting removed
71!
72! 1762 2016-02-25 12:31:13Z hellstea
73! Introduction of nested domain feature
74!
75! 1682 2015-10-07 23:56:08Z knoop
76! Code annotations made doxygen readable
77!
78! 1677 2015-10-02 13:25:23Z boeske
79! New MPI-data types for exchange of 3D integer arrays.
80!
81! 1575 2015-03-27 09:56:27Z raasch
82! adjustments for psolver-queries, calculation of ngp_xz added
83!
84! 1565 2015-03-09 20:59:31Z suehring
85! Refine if-clause for setting nbgp.
86!
87! 1557 2015-03-05 16:43:04Z suehring
88! Adjustment for monotonic limiter
89!
90! 1468 2014-09-24 14:06:57Z maronga
91! Adapted for use on up to 6-digit processor cores
92!
93! 1435 2014-07-21 10:37:02Z keck
94! bugfix: added missing parameter coupling_mode_remote to ONLY-attribute
95!
96! 1402 2014-05-09 14:25:13Z raasch
97! location messages modified
98!
99! 1384 2014-05-02 14:31:06Z raasch
100! location messages added
101!
102! 1353 2014-04-08 15:21:23Z heinze
103! REAL constants provided with KIND-attribute
104!
105! 1322 2014-03-20 16:38:49Z raasch
106! REAL functions provided with KIND-attribute
107!
108! 1320 2014-03-20 08:40:49Z raasch
109! ONLY-attribute added to USE-statements,
110! kind-parameters added to all INTEGER and REAL declaration statements,
111! kinds are defined in new module kinds,
112! revision history before 2012 removed,
113! comment fields (!:) to be used for variable explanations added to
114! all variable declaration statements
115!
116! 1304 2014-03-12 10:29:42Z raasch
117! bugfix: single core MPI runs missed some settings of transpose indices
118!
119! 1212 2013-08-15 08:46:27Z raasch
120! error message for poisfft_hybrid removed
121!
122! 1159 2013-05-21 11:58:22Z fricke
123! dirichlet/neumann and neumann/dirichlet removed
124!
125! 1139 2013-04-18 07:25:03Z raasch
126! bugfix for calculating the id of the PE carrying the recycling plane
127!
128! 1111 2013-03-08 23:54:10Z raasch
129! initialization of poisfft moved to module poisfft
130!
131! 1092 2013-02-02 11:24:22Z raasch
132! unused variables removed
133!
134! 1056 2012-11-16 15:28:04Z raasch
135! Indices for arrays n.._mg start from zero due to definition of arrays f2 and
136! p2 as automatic arrays in recursive subroutine next_mg_level
137!
138! 1041 2012-11-06 02:36:29Z raasch
139! a 2d virtual processor topology is used by default for all machines
140!
141! 1036 2012-10-22 13:43:42Z raasch
142! code put under GPL (PALM 3.9)
143!
144! 1003 2012-09-14 14:35:53Z raasch
145! subdomains must have identical size (grid matching = "match" removed)
146!
147! 1001 2012-09-13 14:08:46Z raasch
148! all actions concerning upstream-spline-method removed
149!
150! 978 2012-08-09 08:28:32Z fricke
151! dirichlet/neumann and neumann/dirichlet added
152! nxlu and nysv are also calculated for inflow boundary
153!
154! 809 2012-01-30 13:32:58Z maronga
155! Bugfix: replaced .AND. and .NOT. with && and ! in the preprocessor directives
156!
157! 807 2012-01-25 11:53:51Z maronga
158! New cpp directive "__check" implemented which is used by check_namelist_files
159!
160! Revision 1.1  1997/07/24 11:15:09  raasch
161! Initial revision
162!
163!
164! Description:
165! ------------
166!> Determination of the virtual processor topology (if not prescribed by the
167!> user)and computation of the grid point number and array bounds of the local
168!> domains.
169!------------------------------------------------------------------------------!
170 SUBROUTINE init_pegrid
171 
172
173    USE control_parameters,                                                    &
174        ONLY:  bc_lr, bc_ns, coupling_mode, coupling_mode_remote,              &
175               coupling_topology, gathered_size, grid_level,                   &
176               grid_level_count, host, inflow_l, inflow_n, inflow_r, inflow_s, &
177               io_blocks, io_group, maximum_grid_level,                        &
178               maximum_parallel_io_streams, message_string,                    &
179               mg_switch_to_pe0_level, momentum_advec, nest_bound_l,           &
180               nest_bound_n, nest_bound_r, nest_bound_s, nest_domain, neutral, &
181               psolver, outflow_l, outflow_n, outflow_r, outflow_s,            &
182               outflow_source_plane, recycling_width, scalar_advec,            &
183               subdomain_size, turbulent_outflow
184
185    USE grid_variables,                                                        &
186        ONLY:  dx
187       
188    USE indices,                                                               &
189        ONLY:  mg_loc_ind, nbgp, nnx, nny, nnz, nx, nx_a, nx_o, nxl, nxl_mg,   &
190               nxlu, nxr, nxr_mg, ny, ny_a, ny_o, nyn, nyn_mg, nys, nys_mg,    &
191               nysv, nz, nzb, nzt, nzt_mg, wall_flags_1, wall_flags_2,         &
192               wall_flags_3, wall_flags_4, wall_flags_5, wall_flags_6,         &
193               wall_flags_7, wall_flags_8, wall_flags_9, wall_flags_10
194
195    USE kinds
196     
197    USE pegrid
198   
199    USE pmc_interface,                                                         &   
200        ONLY:  nesting_mode
201   
202    USE spectra_mod,                                                           &
203        ONLY:  calculate_spectra, dt_dosp
204
205    USE transpose_indices,                                                     &
206        ONLY:  nxl_y, nxl_yd, nxl_z, nxr_y, nxr_yd, nxr_z, nyn_x, nyn_z, nys_x,&
207               nys_z, nzb_x, nzb_y, nzb_yd, nzt_x, nzt_yd, nzt_y
208
209    IMPLICIT NONE
210
211    INTEGER(iwp) ::  i                        !<
212    INTEGER(iwp) ::  id_inflow_l              !<
213    INTEGER(iwp) ::  id_outflow_l             !< local value of id_outflow
214    INTEGER(iwp) ::  id_outflow_source_l      !< local value of id_outflow_source
215    INTEGER(iwp) ::  id_recycling_l           !<
216    INTEGER(iwp) ::  ind(5)                   !<
217    INTEGER(iwp) ::  j                        !<
218    INTEGER(iwp) ::  k                        !<
219    INTEGER(iwp) ::  maximum_grid_level_l     !<
220    INTEGER(iwp) ::  mg_levels_x              !<
221    INTEGER(iwp) ::  mg_levels_y              !<
222    INTEGER(iwp) ::  mg_levels_z              !<
223    INTEGER(iwp) ::  mg_switch_to_pe0_level_l !<
224    INTEGER(iwp) ::  nnx_y                    !<
225    INTEGER(iwp) ::  nnx_z                    !<
226    INTEGER(iwp) ::  nny_x                    !<
227    INTEGER(iwp) ::  nny_z                    !<
228    INTEGER(iwp) ::  nnz_x                    !<
229    INTEGER(iwp) ::  nnz_y                    !<
230    INTEGER(iwp) ::  numproc_sqr              !<
231    INTEGER(iwp) ::  nxl_l                    !<
232    INTEGER(iwp) ::  nxr_l                    !<
233    INTEGER(iwp) ::  nyn_l                    !<
234    INTEGER(iwp) ::  nys_l                    !<
235    INTEGER(iwp) ::  nzb_l                    !<
236    INTEGER(iwp) ::  nzt_l                    !<
237    INTEGER(iwp) ::  omp_get_num_threads      !<
238
239    INTEGER(iwp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  ind_all !<
240    INTEGER(iwp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  nxlf    !<
241    INTEGER(iwp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  nxrf    !<
242    INTEGER(iwp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  nynf    !<
243    INTEGER(iwp), DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  nysf    !<
244
245    INTEGER(iwp), DIMENSION(2) :: pdims_remote          !<
246
247#if defined( __mpi2 )
248    LOGICAL ::  found                                   !<
249#endif
250
251!
252!-- Get the number of OpenMP threads
253    !$OMP PARALLEL
254!$  threads_per_task = omp_get_num_threads()
255    !$OMP END PARALLEL
256
257
258#if defined( __parallel )
259
260    CALL location_message( 'creating virtual PE grids + MPI derived data types', &
261                           .FALSE. )
262
263!
264!-- Determine the processor topology or check it, if prescribed by the user
265    IF ( npex == -1  .AND.  npey == -1 )  THEN
266
267!
268!--    Automatic determination of the topology
269       numproc_sqr = SQRT( REAL( numprocs, KIND=wp ) )
270       pdims(1)    = MAX( numproc_sqr , 1 )
271       DO  WHILE ( MOD( numprocs , pdims(1) ) /= 0 )
272          pdims(1) = pdims(1) - 1
273       ENDDO
274       pdims(2) = numprocs / pdims(1)
275
276    ELSEIF ( npex /= -1  .AND.  npey /= -1 )  THEN
277
278!
279!--    Prescribed by user. Number of processors on the prescribed topology
280!--    must be equal to the number of PEs available to the job
281       IF ( ( npex * npey ) /= numprocs )  THEN
282          WRITE( message_string, * ) 'number of PEs of the prescribed ',   &
283              'topology (', npex*npey,') does not match & the number of ', &
284              'PEs available to the job (', numprocs, ')'
285          CALL message( 'init_pegrid', 'PA0221', 1, 2, 0, 6, 0 )
286       ENDIF
287       pdims(1) = npex
288       pdims(2) = npey
289
290    ELSE
291!
292!--    If the processor topology is prescribed by the user, the number of
293!--    PEs must be given in both directions
294       message_string = 'if the processor topology is prescribed by th' //  &
295                'e user& both values of "npex" and "npey" must be given' // &
296                ' in the &NAMELIST-parameter file'
297       CALL message( 'init_pegrid', 'PA0222', 1, 2, 0, 6, 0 )
298
299    ENDIF
300
301!
302!-- For communication speedup, set barriers in front of collective
303!-- communications by default on SGI-type systems
304    IF ( host(3:5) == 'sgi' )  collective_wait = .TRUE.
305
306!
307!-- If necessary, set horizontal boundary conditions to non-cyclic
308    IF ( bc_lr /= 'cyclic' )  cyclic(1) = .FALSE.
309    IF ( bc_ns /= 'cyclic' )  cyclic(2) = .FALSE.
310
311
312!
313!-- Create the virtual processor grid
314    CALL MPI_CART_CREATE( comm_palm, ndim, pdims, cyclic, reorder, &
315                          comm2d, ierr )
316    CALL MPI_COMM_RANK( comm2d, myid, ierr )
317    WRITE (myid_char,'(''_'',I6.6)')  myid
318
319    CALL MPI_CART_COORDS( comm2d, myid, ndim, pcoord, ierr )
320    CALL MPI_CART_SHIFT( comm2d, 0, 1, pleft, pright, ierr )
321    CALL MPI_CART_SHIFT( comm2d, 1, 1, psouth, pnorth, ierr )
322
323!
324!-- Determine sub-topologies for transpositions
325!-- Transposition from z to x:
326    remain_dims(1) = .TRUE.
327    remain_dims(2) = .FALSE.
328    CALL MPI_CART_SUB( comm2d, remain_dims, comm1dx, ierr )
329    CALL MPI_COMM_RANK( comm1dx, myidx, ierr )
330!
331!-- Transposition from x to y
332    remain_dims(1) = .FALSE.
333    remain_dims(2) = .TRUE.
334    CALL MPI_CART_SUB( comm2d, remain_dims, comm1dy, ierr )
335    CALL MPI_COMM_RANK( comm1dy, myidy, ierr )
336
337
338!
339!-- Calculate array bounds along x-direction for every PE.
340    ALLOCATE( nxlf(0:pdims(1)-1), nxrf(0:pdims(1)-1), nynf(0:pdims(2)-1), &
341              nysf(0:pdims(2)-1) )
342
343    IF ( MOD( nx+1 , pdims(1) ) /= 0 )  THEN
344       WRITE( message_string, * ) 'x-direction: gridpoint number (',nx+1,') ',&
345                               'is not an& integral divisor of the number ',  &
346                               'processors (', pdims(1),')'
347       CALL message( 'init_pegrid', 'PA0225', 1, 2, 0, 6, 0 )
348    ELSE
349       nnx  = ( nx + 1 ) / pdims(1)
350       IF ( nnx*pdims(1) - ( nx + 1) > nnx )  THEN
351          WRITE( message_string, * ) 'x-direction: nx does not match the',    & 
352                       'requirements given by the number of PEs &used',       &
353                       '& please use nx = ', nx - ( pdims(1) - ( nnx*pdims(1) &
354                                   - ( nx + 1 ) ) ), ' instead of nx =', nx
355          CALL message( 'init_pegrid', 'PA0226', 1, 2, 0, 6, 0 )
356       ENDIF
357    ENDIF   
358
359!
360!-- Left and right array bounds, number of gridpoints
361    DO  i = 0, pdims(1)-1
362       nxlf(i)   = i * nnx
363       nxrf(i)   = ( i + 1 ) * nnx - 1
364    ENDDO
365
366!
367!-- Calculate array bounds in y-direction for every PE.
368    IF ( MOD( ny+1 , pdims(2) ) /= 0 )  THEN
369       WRITE( message_string, * ) 'y-direction: gridpoint number (',ny+1,') ', &
370                           'is not an& integral divisor of the number of',     &
371                           'processors (', pdims(2),')'
372       CALL message( 'init_pegrid', 'PA0227', 1, 2, 0, 6, 0 )
373    ELSE
374       nny  = ( ny + 1 ) / pdims(2)
375       IF ( nny*pdims(2) - ( ny + 1) > nny )  THEN
376          WRITE( message_string, * ) 'y-direction: ny does not match the',    &
377                       'requirements given by the number of PEs &used ',      &
378                       '& please use ny = ', ny - ( pdims(2) - ( nnx*pdims(2) &
379                                     - ( ny + 1 ) ) ), ' instead of ny =', ny
380          CALL message( 'init_pegrid', 'PA0228', 1, 2, 0, 6, 0 )
381       ENDIF
382    ENDIF   
383
384!
385!-- South and north array bounds
386    DO  j = 0, pdims(2)-1
387       nysf(j)   = j * nny
388       nynf(j)   = ( j + 1 ) * nny - 1
389    ENDDO
390
391!
392!-- Local array bounds of the respective PEs
393    nxl = nxlf(pcoord(1))
394    nxr = nxrf(pcoord(1))
395    nys = nysf(pcoord(2))
396    nyn = nynf(pcoord(2))
397    nzb = 0
398    nzt = nz
399    nnz = nz
400
401!
402!-- Set switches to define if the PE is situated at the border of the virtual
403!-- processor grid
404    IF ( nxl == 0 )   left_border_pe  = .TRUE.
405    IF ( nxr == nx )  right_border_pe = .TRUE.
406    IF ( nys == 0 )   south_border_pe = .TRUE.
407    IF ( nyn == ny )  north_border_pe = .TRUE.
408
409!
410!-- Calculate array bounds and gridpoint numbers for the transposed arrays
411!-- (needed in the pressure solver)
412!-- For the transposed arrays, cyclic boundaries as well as top and bottom
413!-- boundaries are omitted, because they are obstructive to the transposition
414
415!
416!-- 1. transposition  z --> x
417!-- This transposition is not neccessary in case of a 1d-decomposition along x
418    IF ( psolver == 'poisfft'  .OR.  calculate_spectra )  THEN
419
420       IF ( pdims(2) /= 1 )  THEN
421          IF ( MOD( nz , pdims(1) ) /= 0 )  THEN
422             WRITE( message_string, * ) 'transposition z --> x:',              &
423                       '&nz=',nz,' is not an integral divisior of pdims(1)=',  &
424                                                                   pdims(1)
425             CALL message( 'init_pegrid', 'PA0230', 1, 2, 0, 6, 0 )
426          ENDIF
427       ENDIF
428
429       nys_x = nys
430       nyn_x = nyn
431       nny_x = nny
432       nnz_x = nz / pdims(1)
433       nzb_x = 1 + myidx * nnz_x
434       nzt_x = ( myidx + 1 ) * nnz_x
435       sendrecvcount_zx = nnx * nny * nnz_x
436
437    ENDIF
438
439
440    IF ( psolver == 'poisfft' )  THEN 
441!
442!--    2. transposition  x --> y
443       IF ( MOD( nx+1 , pdims(2) ) /= 0 )  THEN
444          WRITE( message_string, * ) 'transposition x --> y:',                 &
445                            '&nx+1=',nx+1,' is not an integral divisor of ',   &
446                            'pdims(2)=',pdims(2)
447          CALL message( 'init_pegrid', 'PA0231', 1, 2, 0, 6, 0 )
448       ENDIF
449
450       nnz_y = nnz_x
451       nzb_y = nzb_x
452       nzt_y = nzt_x
453       nnx_y = (nx+1) / pdims(2)
454       nxl_y = myidy * nnx_y
455       nxr_y = ( myidy + 1 ) * nnx_y - 1
456       sendrecvcount_xy = nnx_y * nny_x * nnz_y
457!
458!--    3. transposition  y --> z 
459!--    (ELSE:  x --> y  in case of 1D-decomposition along x)
460       nxl_z = nxl_y
461       nxr_z = nxr_y
462       nny_z = (ny+1) / pdims(1)
463       nys_z = myidx * nny_z
464       nyn_z = ( myidx + 1 ) * nny_z - 1
465       sendrecvcount_yz = nnx_y * nny_z * nnz_y
466
467       IF ( pdims(2) /= 1 )  THEN
468!
469!--       y --> z
470!--       This transposition is not neccessary in case of a 1d-decomposition
471!--       along x, except that the uptream-spline method is switched on
472          IF ( MOD( ny+1 , pdims(1) ) /= 0 )  THEN
473             WRITE( message_string, * ) 'transposition y --> z:',              &
474                               '& ny+1=',ny+1,' is not an integral divisor of',&
475                               ' pdims(1)=',pdims(1)
476             CALL message( 'init_pegrid', 'PA0232', 1, 2, 0, 6, 0 )
477          ENDIF
478
479       ELSE
480!
481!--       x --> y
482!--       This condition must be fulfilled for a 1D-decomposition along x
483          IF ( MOD( ny+1 , pdims(1) ) /= 0 )  THEN
484             WRITE( message_string, * ) 'transposition x --> y:',              &
485                               '& ny+1=',ny+1,' is not an integral divisor of',&
486                               ' pdims(1)=',pdims(1)
487             CALL message( 'init_pegrid', 'PA0233', 1, 2, 0, 6, 0 )
488          ENDIF
489
490       ENDIF
491
492    ENDIF
493
494!
495!-- Indices for direct transpositions z --> y (used for calculating spectra)
496    IF ( calculate_spectra )  THEN
497       IF ( MOD( nz, pdims(2) ) /= 0 )  THEN
498          WRITE( message_string, * ) 'direct transposition z --> y (needed ',  &
499                    'for spectra):& nz=',nz,' is not an integral divisor of ', &
500                    'pdims(2)=',pdims(2)
501          CALL message( 'init_pegrid', 'PA0234', 1, 2, 0, 6, 0 )
502       ELSE
503          nxl_yd = nxl
504          nxr_yd = nxr
505          nzb_yd = 1 + myidy * ( nz / pdims(2) )
506          nzt_yd = ( myidy + 1 ) * ( nz / pdims(2) )
507          sendrecvcount_zyd = nnx * nny * ( nz / pdims(2) )
508       ENDIF
509    ENDIF
510
511    IF ( psolver == 'poisfft'  .OR.  calculate_spectra )  THEN
512!
513!--    Indices for direct transpositions y --> x
514!--    (they are only possible in case of a 1d-decomposition along x)
515       IF ( pdims(2) == 1 )  THEN
516          nny_x = nny / pdims(1)
517          nys_x = myid * nny_x
518          nyn_x = ( myid + 1 ) * nny_x - 1
519          nzb_x = 1
520          nzt_x = nz
521          sendrecvcount_xy = nnx * nny_x * nz
522       ENDIF
523
524    ENDIF
525
526    IF ( psolver == 'poisfft' )  THEN
527!
528!--    Indices for direct transpositions x --> y
529!--    (they are only possible in case of a 1d-decomposition along y)
530       IF ( pdims(1) == 1 )  THEN
531          nnx_y = nnx / pdims(2)
532          nxl_y = myid * nnx_y
533          nxr_y = ( myid + 1 ) * nnx_y - 1
534          nzb_y = 1
535          nzt_y = nz
536          sendrecvcount_xy = nnx_y * nny * nz
537       ENDIF
538
539    ENDIF
540
541!
542!-- Arrays for storing the array bounds are needed any more
543    DEALLOCATE( nxlf , nxrf , nynf , nysf )
544
545
546!
547!-- Collect index bounds from other PEs (to be written to restart file later)
548    ALLOCATE( hor_index_bounds(4,0:numprocs-1) )
549
550    IF ( myid == 0 )  THEN
551
552       hor_index_bounds(1,0) = nxl
553       hor_index_bounds(2,0) = nxr
554       hor_index_bounds(3,0) = nys
555       hor_index_bounds(4,0) = nyn
556
557!
558!--    Receive data from all other PEs
559       DO  i = 1, numprocs-1
560          CALL MPI_RECV( ibuf, 4, MPI_INTEGER, i, MPI_ANY_TAG, comm2d, status, &
561                         ierr )
562          hor_index_bounds(:,i) = ibuf(1:4)
563       ENDDO
564
565    ELSE
566!
567!--    Send index bounds to PE0
568       ibuf(1) = nxl
569       ibuf(2) = nxr
570       ibuf(3) = nys
571       ibuf(4) = nyn
572       CALL MPI_SEND( ibuf, 4, MPI_INTEGER, 0, myid, comm2d, ierr )
573
574    ENDIF
575
576
577#if defined( __print )
578!
579!-- Control output
580    IF ( myid == 0 )  THEN
581       PRINT*, '*** processor topology ***'
582       PRINT*, ' '
583       PRINT*, 'myid   pcoord    left right  south north  idx idy   nxl: nxr',&
584               &'   nys: nyn'
585       PRINT*, '------------------------------------------------------------',&
586               &'-----------'
587       WRITE (*,1000)  0, pcoord(1), pcoord(2), pleft, pright, psouth, pnorth, &
588                       myidx, myidy, nxl, nxr, nys, nyn
5891000   FORMAT (I4,2X,'(',I3,',',I3,')',3X,I4,2X,I4,3X,I4,2X,I4,2X,I3,1X,I3, &
590               2(2X,I4,':',I4))
591
592!
593!--    Receive data from the other PEs
594       DO  i = 1,numprocs-1
595          CALL MPI_RECV( ibuf, 12, MPI_INTEGER, i, MPI_ANY_TAG, comm2d, status, &
596                         ierr )
597          WRITE (*,1000)  i, ( ibuf(j) , j = 1,12 )
598       ENDDO
599    ELSE
600
601!
602!--    Send data to PE0
603       ibuf(1) = pcoord(1); ibuf(2) = pcoord(2); ibuf(3) = pleft
604       ibuf(4) = pright; ibuf(5) = psouth; ibuf(6) = pnorth; ibuf(7) = myidx
605       ibuf(8) = myidy; ibuf(9) = nxl; ibuf(10) = nxr; ibuf(11) = nys
606       ibuf(12) = nyn
607       CALL MPI_SEND( ibuf, 12, MPI_INTEGER, 0, myid, comm2d, ierr )       
608    ENDIF
609#endif
610
611#if defined( __parallel )
612#if defined( __mpi2 )
613!
614!-- In case of coupled runs, get the port name on PE0 of the atmosphere model
615!-- and pass it to PE0 of the ocean model
616    IF ( myid == 0 )  THEN
617
618       IF ( coupling_mode == 'atmosphere_to_ocean' )  THEN
619
620          CALL MPI_OPEN_PORT( MPI_INFO_NULL, port_name, ierr )
621
622          CALL MPI_PUBLISH_NAME( 'palm_coupler', MPI_INFO_NULL, port_name, &
623                                 ierr )
624
625!
626!--       Write a flag file for the ocean model and the other atmosphere
627!--       processes.
628!--       There seems to be a bug in MPICH2 which causes hanging processes
629!--       in case that execution of LOOKUP_NAME is continued too early
630!--       (i.e. before the port has been created)
631          OPEN( 90, FILE='COUPLING_PORT_OPENED', FORM='FORMATTED' )
632          WRITE ( 90, '(''TRUE'')' )
633          CLOSE ( 90 )
634
635       ELSEIF ( coupling_mode == 'ocean_to_atmosphere' )  THEN
636
637!
638!--       Continue only if the atmosphere model has created the port.
639!--       There seems to be a bug in MPICH2 which causes hanging processes
640!--       in case that execution of LOOKUP_NAME is continued too early
641!--       (i.e. before the port has been created)
642          INQUIRE( FILE='COUPLING_PORT_OPENED', EXIST=found )
643          DO WHILE ( .NOT. found )
644             INQUIRE( FILE='COUPLING_PORT_OPENED', EXIST=found )
645          ENDDO
646
647          CALL MPI_LOOKUP_NAME( 'palm_coupler', MPI_INFO_NULL, port_name, ierr )
648
649       ENDIF
650
651    ENDIF
652
653!
654!-- In case of coupled runs, establish the connection between the atmosphere
655!-- and the ocean model and define the intercommunicator (comm_inter)
656    CALL MPI_BARRIER( comm2d, ierr )
657    IF ( coupling_mode == 'atmosphere_to_ocean' )  THEN
658
659       CALL MPI_COMM_ACCEPT( port_name, MPI_INFO_NULL, 0, MPI_COMM_WORLD, &
660                             comm_inter, ierr )
661       coupling_mode_remote = 'ocean_to_atmosphere'
662
663    ELSEIF ( coupling_mode == 'ocean_to_atmosphere' )  THEN
664
665       CALL MPI_COMM_CONNECT( port_name, MPI_INFO_NULL, 0, MPI_COMM_WORLD, &
666                              comm_inter, ierr )
667       coupling_mode_remote = 'atmosphere_to_ocean'
668
669    ENDIF
670#endif
671
672!
673!-- Determine the number of ghost point layers
674    IF ( ( scalar_advec == 'ws-scheme' .AND. .NOT. neutral ) .OR.             &
675         scalar_advec == 'ws-scheme-mono' .OR.                                &
676         momentum_advec == 'ws-scheme' )  THEN
677       nbgp = 3
678    ELSE
679       nbgp = 1
680    ENDIF 
681
682!
683!-- Create a new MPI derived datatype for the exchange of surface (xy) data,
684!-- which is needed for coupled atmosphere-ocean runs.
685!-- First, calculate number of grid points of an xy-plane.
686    ngp_xy  = ( nxr - nxl + 1 + 2 * nbgp ) * ( nyn - nys + 1 + 2 * nbgp )
687    CALL MPI_TYPE_VECTOR( ngp_xy, 1, nzt-nzb+2, MPI_REAL, type_xy, ierr )
688    CALL MPI_TYPE_COMMIT( type_xy, ierr )
689
690    IF ( TRIM( coupling_mode ) /= 'uncoupled' )  THEN
691   
692!
693!--    Pass the number of grid points of the atmosphere model to
694!--    the ocean model and vice versa
695       IF ( coupling_mode == 'atmosphere_to_ocean' )  THEN
696
697          nx_a = nx
698          ny_a = ny
699
700          IF ( myid == 0 )  THEN
701
702             CALL MPI_SEND( nx_a, 1, MPI_INTEGER, numprocs, 1, comm_inter,  &
703                            ierr )
704             CALL MPI_SEND( ny_a, 1, MPI_INTEGER, numprocs, 2, comm_inter,  &
705                            ierr )
706             CALL MPI_SEND( pdims, 2, MPI_INTEGER, numprocs, 3, comm_inter, &
707                            ierr )
708             CALL MPI_RECV( nx_o, 1, MPI_INTEGER, numprocs, 4, comm_inter,  &
709                            status, ierr )
710             CALL MPI_RECV( ny_o, 1, MPI_INTEGER, numprocs, 5, comm_inter,  &
711                            status, ierr )
712             CALL MPI_RECV( pdims_remote, 2, MPI_INTEGER, numprocs, 6,      &
713                            comm_inter, status, ierr )
714          ENDIF
715
716          CALL MPI_BCAST( nx_o, 1, MPI_INTEGER, 0, comm2d, ierr )
717          CALL MPI_BCAST( ny_o, 1, MPI_INTEGER, 0, comm2d, ierr ) 
718          CALL MPI_BCAST( pdims_remote, 2, MPI_INTEGER, 0, comm2d, ierr )
719       
720       ELSEIF ( coupling_mode == 'ocean_to_atmosphere' )  THEN
721
722          nx_o = nx
723          ny_o = ny 
724
725          IF ( myid == 0 ) THEN
726
727             CALL MPI_RECV( nx_a, 1, MPI_INTEGER, 0, 1, comm_inter, status, &
728                            ierr )
729             CALL MPI_RECV( ny_a, 1, MPI_INTEGER, 0, 2, comm_inter, status, &
730                            ierr )
731             CALL MPI_RECV( pdims_remote, 2, MPI_INTEGER, 0, 3, comm_inter, &
732                            status, ierr )
733             CALL MPI_SEND( nx_o, 1, MPI_INTEGER, 0, 4, comm_inter, ierr )
734             CALL MPI_SEND( ny_o, 1, MPI_INTEGER, 0, 5, comm_inter, ierr )
735             CALL MPI_SEND( pdims, 2, MPI_INTEGER, 0, 6, comm_inter, ierr )
736          ENDIF
737
738          CALL MPI_BCAST( nx_a, 1, MPI_INTEGER, 0, comm2d, ierr)
739          CALL MPI_BCAST( ny_a, 1, MPI_INTEGER, 0, comm2d, ierr) 
740          CALL MPI_BCAST( pdims_remote, 2, MPI_INTEGER, 0, comm2d, ierr) 
741
742       ENDIF
743 
744       ngp_a = ( nx_a+1 + 2 * nbgp ) * ( ny_a+1 + 2 * nbgp )
745       ngp_o = ( nx_o+1 + 2 * nbgp ) * ( ny_o+1 + 2 * nbgp )
746
747!
748!--    Determine if the horizontal grid and the number of PEs in ocean and
749!--    atmosphere is same or not
750       IF ( nx_o == nx_a  .AND.  ny_o == ny_a  .AND.  &
751            pdims(1) == pdims_remote(1) .AND. pdims(2) == pdims_remote(2) ) &
752       THEN
753          coupling_topology = 0
754       ELSE
755          coupling_topology = 1
756       ENDIF 
757
758!
759!--    Determine the target PEs for the exchange between ocean and
760!--    atmosphere (comm2d)
761       IF ( coupling_topology == 0 )  THEN
762!
763!--       In case of identical topologies, every atmosphere PE has exactly one
764!--       ocean PE counterpart and vice versa
765          IF ( TRIM( coupling_mode ) == 'atmosphere_to_ocean' ) THEN
766             target_id = myid + numprocs
767          ELSE
768             target_id = myid 
769          ENDIF
770
771       ELSE
772!
773!--       In case of nonequivalent topology in ocean and atmosphere only for
774!--       PE0 in ocean and PE0 in atmosphere a target_id is needed, since
775!--       data echxchange between ocean and atmosphere will be done only
776!--       between these PEs.   
777          IF ( myid == 0 )  THEN
778
779             IF ( TRIM( coupling_mode ) == 'atmosphere_to_ocean' )  THEN
780                target_id = numprocs 
781             ELSE
782                target_id = 0
783             ENDIF
784
785          ENDIF
786
787       ENDIF
788
789    ENDIF
790
791
792#endif
793
794#else
795
796!
797!-- Array bounds when running on a single PE (respectively a non-parallel
798!-- machine)
799    nxl = 0
800    nxr = nx
801    nnx = nxr - nxl + 1
802    nys = 0
803    nyn = ny
804    nny = nyn - nys + 1
805    nzb = 0
806    nzt = nz
807    nnz = nz
808
809    ALLOCATE( hor_index_bounds(4,0:0) )
810    hor_index_bounds(1,0) = nxl
811    hor_index_bounds(2,0) = nxr
812    hor_index_bounds(3,0) = nys
813    hor_index_bounds(4,0) = nyn
814
815!
816!-- Array bounds for the pressure solver (in the parallel code, these bounds
817!-- are the ones for the transposed arrays)
818    nys_x = nys
819    nyn_x = nyn
820    nzb_x = nzb + 1
821    nzt_x = nzt
822
823    nxl_y = nxl
824    nxr_y = nxr
825    nzb_y = nzb + 1
826    nzt_y = nzt
827
828    nxl_z = nxl
829    nxr_z = nxr
830    nys_z = nys
831    nyn_z = nyn
832
833#endif
834
835!
836!-- Calculate number of grid levels necessary for the multigrid poisson solver
837!-- as well as the gridpoint indices on each level
838    IF ( psolver(1:9) == 'multigrid' )  THEN
839
840!
841!--    First calculate number of possible grid levels for the subdomains
842       mg_levels_x = 1
843       mg_levels_y = 1
844       mg_levels_z = 1
845
846       i = nnx
847       DO WHILE ( MOD( i, 2 ) == 0  .AND.  i /= 2 )
848          i = i / 2
849          mg_levels_x = mg_levels_x + 1
850       ENDDO
851
852       j = nny
853       DO WHILE ( MOD( j, 2 ) == 0  .AND.  j /= 2 )
854          j = j / 2
855          mg_levels_y = mg_levels_y + 1
856       ENDDO
857
858       k = nz    ! do not use nnz because it might be > nz due to transposition
859                 ! requirements
860       DO WHILE ( MOD( k, 2 ) == 0  .AND.  k /= 2 )
861          k = k / 2
862          mg_levels_z = mg_levels_z + 1
863       ENDDO
864
865       maximum_grid_level = MIN( mg_levels_x, mg_levels_y, mg_levels_z )
866
867!
868!--    Find out, if the total domain allows more levels. These additional
869!--    levels are identically processed on all PEs.
870       IF ( numprocs > 1  .AND.  mg_switch_to_pe0_level /= -1 )  THEN
871
872          IF ( mg_levels_z > MIN( mg_levels_x, mg_levels_y ) )  THEN
873
874             mg_switch_to_pe0_level_l = maximum_grid_level
875
876             mg_levels_x = 1
877             mg_levels_y = 1
878
879             i = nx+1
880             DO WHILE ( MOD( i, 2 ) == 0  .AND.  i /= 2 )
881                i = i / 2
882                mg_levels_x = mg_levels_x + 1
883             ENDDO
884
885             j = ny+1
886             DO WHILE ( MOD( j, 2 ) == 0  .AND.  j /= 2 )
887                j = j / 2
888                mg_levels_y = mg_levels_y + 1
889             ENDDO
890
891             maximum_grid_level_l = MIN( mg_levels_x, mg_levels_y, mg_levels_z )
892
893             IF ( maximum_grid_level_l > mg_switch_to_pe0_level_l )  THEN
894                mg_switch_to_pe0_level_l = maximum_grid_level_l - &
895                                           mg_switch_to_pe0_level_l + 1
896             ELSE
897                mg_switch_to_pe0_level_l = 0
898             ENDIF
899
900          ELSE
901             mg_switch_to_pe0_level_l = 0
902             maximum_grid_level_l = maximum_grid_level
903
904          ENDIF
905
906!
907!--       Use switch level calculated above only if it is not pre-defined
908!--       by user
909          IF ( mg_switch_to_pe0_level == 0 )  THEN
910             IF ( mg_switch_to_pe0_level_l /= 0 )  THEN
911                mg_switch_to_pe0_level = mg_switch_to_pe0_level_l
912                maximum_grid_level     = maximum_grid_level_l
913             ENDIF
914
915          ELSE
916!
917!--          Check pre-defined value and reset to default, if neccessary
918             IF ( mg_switch_to_pe0_level < mg_switch_to_pe0_level_l  .OR.  &
919                  mg_switch_to_pe0_level >= maximum_grid_level_l )  THEN
920                message_string = 'mg_switch_to_pe0_level ' // &
921                                 'out of range and reset to default (=0)'
922                CALL message( 'init_pegrid', 'PA0235', 0, 1, 0, 6, 0 )
923                mg_switch_to_pe0_level = 0
924             ELSE
925!
926!--             Use the largest number of possible levels anyway and recalculate
927!--             the switch level to this largest number of possible values
928                maximum_grid_level = maximum_grid_level_l
929
930             ENDIF
931
932          ENDIF
933
934       ENDIF
935
936       ALLOCATE( grid_level_count(maximum_grid_level),                       &
937                 nxl_mg(0:maximum_grid_level), nxr_mg(0:maximum_grid_level), &
938                 nyn_mg(0:maximum_grid_level), nys_mg(0:maximum_grid_level), &
939                 nzt_mg(0:maximum_grid_level) )
940
941       grid_level_count = 0
942!
943!--    Index zero required as dummy due to definition of arrays f2 and p2 in
944!--    recursive subroutine next_mg_level
945       nxl_mg(0) = 0; nxr_mg(0) = 0; nyn_mg(0) = 0; nys_mg(0) = 0; nzt_mg(0) = 0
946
947       nxl_l = nxl; nxr_l = nxr; nys_l = nys; nyn_l = nyn; nzt_l = nzt
948
949       DO  i = maximum_grid_level, 1 , -1
950
951          IF ( i == mg_switch_to_pe0_level )  THEN
952#if defined( __parallel )
953!
954!--          Save the grid size of the subdomain at the switch level, because
955!--          it is needed in poismg.
956             ind(1) = nxl_l; ind(2) = nxr_l
957             ind(3) = nys_l; ind(4) = nyn_l
958             ind(5) = nzt_l
959             ALLOCATE( ind_all(5*numprocs), mg_loc_ind(5,0:numprocs-1) )
960             CALL MPI_ALLGATHER( ind, 5, MPI_INTEGER, ind_all, 5, &
961                                 MPI_INTEGER, comm2d, ierr )
962             DO  j = 0, numprocs-1
963                DO  k = 1, 5
964                   mg_loc_ind(k,j) = ind_all(k+j*5)
965                ENDDO
966             ENDDO
967             DEALLOCATE( ind_all )
968!
969!--          Calculate the grid size of the total domain
970             nxr_l = ( nxr_l-nxl_l+1 ) * pdims(1) - 1
971             nxl_l = 0
972             nyn_l = ( nyn_l-nys_l+1 ) * pdims(2) - 1
973             nys_l = 0
974!
975!--          The size of this gathered array must not be larger than the
976!--          array tend, which is used in the multigrid scheme as a temporary
977!--          array. Therefore the subdomain size of an PE is calculated and
978!--          the size of the gathered grid. These values are used in 
979!--          routines pres and poismg
980             subdomain_size = ( nxr - nxl + 2 * nbgp + 1 ) * &
981                              ( nyn - nys + 2 * nbgp + 1 ) * ( nzt - nzb + 2 )
982             gathered_size  = ( nxr_l - nxl_l + 3 ) * ( nyn_l - nys_l + 3 ) * &
983                              ( nzt_l - nzb + 2 )
984
985#else
986             message_string = 'multigrid gather/scatter impossible ' // &
987                          'in non parallel mode'
988             CALL message( 'init_pegrid', 'PA0237', 1, 2, 0, 6, 0 )
989#endif
990          ENDIF
991
992          nxl_mg(i) = nxl_l
993          nxr_mg(i) = nxr_l
994          nys_mg(i) = nys_l
995          nyn_mg(i) = nyn_l
996          nzt_mg(i) = nzt_l
997
998          nxl_l = nxl_l / 2 
999          nxr_l = nxr_l / 2
1000          nys_l = nys_l / 2 
1001          nyn_l = nyn_l / 2 
1002          nzt_l = nzt_l / 2 
1003
1004       ENDDO
1005
1006!
1007!--    Temporary problem: Currently calculation of maxerror iin routine poismg crashes
1008!--    if grid data are collected on PE0 already on the finest grid level.
1009!--    To be solved later.
1010       IF ( maximum_grid_level == mg_switch_to_pe0_level )  THEN
1011          message_string = 'grid coarsening on subdomain level cannot be performed'
1012          CALL message( 'poismg', 'PA0236', 1, 2, 0, 6, 0 )
1013       ENDIF
1014
1015    ELSE
1016
1017       maximum_grid_level = 0
1018
1019    ENDIF
1020
1021!
1022!-- Default level 0 tells exchange_horiz that all ghost planes have to be
1023!-- exchanged. grid_level is adjusted in poismg, where only one ghost plane
1024!-- is required.
1025    grid_level = 0
1026
1027#if defined( __parallel )
1028!
1029!-- Gridpoint number for the exchange of ghost points (y-line for 2D-arrays)
1030    ngp_y  = nyn - nys + 1 + 2 * nbgp
1031
1032!
1033!-- Define new MPI derived datatypes for the exchange of ghost points in
1034!-- x- and y-direction for 2D-arrays (line)
1035    CALL MPI_TYPE_VECTOR( nxr-nxl+1+2*nbgp, nbgp, ngp_y, MPI_REAL, type_x,     &
1036                          ierr )
1037    CALL MPI_TYPE_COMMIT( type_x, ierr )
1038
1039    CALL MPI_TYPE_VECTOR( nbgp, ngp_y, ngp_y, MPI_REAL, type_y, ierr )
1040    CALL MPI_TYPE_COMMIT( type_y, ierr )
1041!
1042!-- Define new MPI derived datatypes for the exchange of ghost points in
1043!-- x- and y-direction for 2D-INTEGER arrays (line) - on normal grid
1044    ALLOCATE( type_x_int(0:maximum_grid_level),                                &
1045              type_y_int(0:maximum_grid_level) )
1046
1047    CALL MPI_TYPE_VECTOR( nxr-nxl+1+2*nbgp, nbgp, ngp_y, MPI_INTEGER,          &
1048                          type_x_int(0), ierr )
1049    CALL MPI_TYPE_COMMIT( type_x_int(0), ierr )
1050
1051    CALL MPI_TYPE_VECTOR( nbgp, ngp_y, ngp_y, MPI_INTEGER, type_y_int(0), ierr )
1052    CALL MPI_TYPE_COMMIT( type_y_int(0), ierr )
1053!
1054!-- Calculate gridpoint numbers for the exchange of ghost points along x
1055!-- (yz-plane for 3D-arrays) and define MPI derived data type(s) for the
1056!-- exchange of ghost points in y-direction (xz-plane).
1057!-- Do these calculations for the model grid and (if necessary) also
1058!-- for the coarser grid levels used in the multigrid method
1059    ALLOCATE ( ngp_xz(0:maximum_grid_level), ngp_yz(0:maximum_grid_level),     &
1060               type_xz(0:maximum_grid_level), type_yz(0:maximum_grid_level) )
1061
1062    nxl_l = nxl; nxr_l = nxr; nys_l = nys; nyn_l = nyn; nzb_l = nzb; nzt_l = nzt
1063
1064!
1065!-- Discern between the model grid, which needs nbgp ghost points and
1066!-- grid levels for the multigrid scheme. In the latter case only one
1067!-- ghost point is necessary.
1068!-- First definition of MPI-datatypes for exchange of ghost layers on normal
1069!-- grid. The following loop is needed for data exchange in poismg.f90.
1070!
1071!-- Determine number of grid points of yz-layer for exchange
1072    ngp_yz(0) = (nzt - nzb + 2) * (nyn - nys + 1 + 2 * nbgp)
1073
1074!
1075!-- Define an MPI-datatype for the exchange of left/right boundaries.
1076!-- Although data are contiguous in physical memory (which does not
1077!-- necessarily require an MPI-derived datatype), the data exchange between
1078!-- left and right PE's using the MPI-derived type is 10% faster than without.
1079    CALL MPI_TYPE_VECTOR( nxr-nxl+1+2*nbgp, nbgp*(nzt-nzb+2), ngp_yz(0), &
1080                          MPI_REAL, type_xz(0), ierr )
1081    CALL MPI_TYPE_COMMIT( type_xz(0), ierr )
1082
1083    CALL MPI_TYPE_VECTOR( nbgp, ngp_yz(0), ngp_yz(0), MPI_REAL, type_yz(0), &
1084                          ierr ) 
1085    CALL MPI_TYPE_COMMIT( type_yz(0), ierr )
1086
1087!
1088!-- Definition of MPI-datatypes for multigrid method (coarser level grids)
1089    IF ( psolver(1:9) == 'multigrid' )  THEN
1090!   
1091!--    Definition of MPI-datatyoe as above, but only 1 ghost level is used
1092       DO  i = maximum_grid_level, 1 , -1
1093!
1094!--       For 3D-exchange
1095          ngp_xz(i) = (nzt_l - nzb_l + 2) * (nxr_l - nxl_l + 3)
1096          ngp_yz(i) = (nzt_l - nzb_l + 2) * (nyn_l - nys_l + 3)
1097
1098          CALL MPI_TYPE_VECTOR( nxr_l-nxl_l+3, nzt_l-nzb_l+2, ngp_yz(i), &
1099                                MPI_REAL, type_xz(i), ierr )
1100          CALL MPI_TYPE_COMMIT( type_xz(i), ierr )
1101
1102          CALL MPI_TYPE_VECTOR( 1, ngp_yz(i), ngp_yz(i), MPI_REAL, type_yz(i), &
1103                                ierr )
1104          CALL MPI_TYPE_COMMIT( type_yz(i), ierr )
1105
1106
1107!--       For 2D-exchange of INTEGER arrays on coarser grid level, where 2 ghost
1108!--       points need to be exchanged.
1109          CALL MPI_TYPE_VECTOR( nxr_l-nxl_l+5, 2, nyn_l-nys_l+5, MPI_INTEGER,          &
1110                                type_x_int(i), ierr )
1111          CALL MPI_TYPE_COMMIT( type_x_int(i), ierr )
1112
1113
1114          CALL MPI_TYPE_VECTOR( 2, nyn_l-nys_l+5, nyn_l-nys_l+5, MPI_INTEGER,          &
1115                                type_y_int(i), ierr )
1116          CALL MPI_TYPE_COMMIT( type_y_int(i), ierr )
1117
1118
1119
1120          nxl_l = nxl_l / 2
1121          nxr_l = nxr_l / 2
1122          nys_l = nys_l / 2
1123          nyn_l = nyn_l / 2
1124          nzt_l = nzt_l / 2
1125
1126       ENDDO
1127
1128    ENDIF
1129!
1130!-- Define data types for exchange of 3D Integer arrays.
1131    ngp_yz_int = (nzt - nzb + 2) * (nyn - nys + 1 + 2 * nbgp)
1132
1133    CALL MPI_TYPE_VECTOR( nxr-nxl+1+2*nbgp, nbgp*(nzt-nzb+2), ngp_yz_int, &
1134                          MPI_INTEGER, type_xz_int, ierr )
1135    CALL MPI_TYPE_COMMIT( type_xz_int, ierr )
1136
1137    CALL MPI_TYPE_VECTOR( nbgp, ngp_yz_int, ngp_yz_int, MPI_INTEGER, type_yz_int, &
1138                          ierr )
1139    CALL MPI_TYPE_COMMIT( type_yz_int, ierr )
1140
1141#endif
1142
1143#if defined( __parallel )
1144!
1145!-- Setting of flags for inflow/outflow/nesting conditions.
1146    IF ( pleft == MPI_PROC_NULL )  THEN
1147       IF ( bc_lr == 'dirichlet/radiation' )  THEN
1148          inflow_l  = .TRUE.
1149       ELSEIF ( bc_lr == 'radiation/dirichlet' )  THEN
1150          outflow_l = .TRUE.
1151       ELSEIF ( bc_lr == 'nested' )  THEN
1152          nest_bound_l = .TRUE.
1153       ENDIF
1154    ENDIF
1155 
1156    IF ( pright == MPI_PROC_NULL )  THEN
1157       IF ( bc_lr == 'dirichlet/radiation' )  THEN
1158          outflow_r = .TRUE.
1159       ELSEIF ( bc_lr == 'radiation/dirichlet' )  THEN
1160          inflow_r  = .TRUE.
1161       ELSEIF ( bc_lr == 'nested' )  THEN
1162          nest_bound_r = .TRUE.
1163       ENDIF
1164    ENDIF
1165
1166    IF ( psouth == MPI_PROC_NULL )  THEN
1167       IF ( bc_ns == 'dirichlet/radiation' )  THEN
1168          outflow_s = .TRUE.
1169       ELSEIF ( bc_ns == 'radiation/dirichlet' )  THEN
1170          inflow_s  = .TRUE.
1171       ELSEIF ( bc_ns == 'nested' )  THEN
1172          nest_bound_s = .TRUE.
1173       ENDIF
1174    ENDIF
1175
1176    IF ( pnorth == MPI_PROC_NULL )  THEN
1177       IF ( bc_ns == 'dirichlet/radiation' )  THEN
1178          inflow_n  = .TRUE.
1179       ELSEIF ( bc_ns == 'radiation/dirichlet' )  THEN
1180          outflow_n = .TRUE.
1181       ELSEIF ( bc_ns == 'nested' )  THEN
1182          nest_bound_n = .TRUE.
1183       ENDIF
1184    ENDIF
1185
1186!
1187!-- Broadcast the id of the inflow PE
1188    IF ( inflow_l )  THEN
1189       id_inflow_l = myidx
1190    ELSE
1191       id_inflow_l = 0
1192    ENDIF
1193    IF ( collective_wait )  CALL MPI_BARRIER( comm2d, ierr )
1194    CALL MPI_ALLREDUCE( id_inflow_l, id_inflow, 1, MPI_INTEGER, MPI_SUM, &
1195                        comm1dx, ierr )
1196
1197!
1198!-- Broadcast the id of the recycling plane
1199!-- WARNING: needs to be adjusted in case of inflows other than from left side!
1200    IF ( NINT( recycling_width / dx ) >= nxl  .AND. &
1201         NINT( recycling_width / dx ) <= nxr )  THEN
1202       id_recycling_l = myidx
1203    ELSE
1204       id_recycling_l = 0
1205    ENDIF
1206    IF ( collective_wait )  CALL MPI_BARRIER( comm2d, ierr )
1207    CALL MPI_ALLREDUCE( id_recycling_l, id_recycling, 1, MPI_INTEGER, MPI_SUM, &
1208                        comm1dx, ierr )
1209
1210!
1211!-- Broadcast the id of the outflow PE and outflow-source plane
1212    IF ( turbulent_outflow )  THEN
1213
1214       IF ( outflow_r )  THEN
1215          id_outflow_l = myidx
1216       ELSE
1217          id_outflow_l = 0
1218       ENDIF
1219       IF ( collective_wait )  CALL MPI_BARRIER( comm2d, ierr )
1220       CALL MPI_ALLREDUCE( id_outflow_l, id_outflow, 1, MPI_INTEGER, MPI_SUM, &
1221                           comm1dx, ierr )
1222
1223       IF ( NINT( outflow_source_plane / dx ) >= nxl  .AND. &
1224            NINT( outflow_source_plane / dx ) <= nxr )  THEN
1225          id_outflow_source_l = myidx
1226       ELSE
1227          id_outflow_source_l = 0
1228       ENDIF
1229       IF ( collective_wait )  CALL MPI_BARRIER( comm2d, ierr )
1230       CALL MPI_ALLREDUCE( id_outflow_source_l, id_outflow_source, 1, &
1231                           MPI_INTEGER, MPI_SUM, comm1dx, ierr )
1232
1233    ENDIF
1234
1235    CALL location_message( 'finished', .TRUE. )
1236
1237#else
1238    IF ( bc_lr == 'dirichlet/radiation' )  THEN
1239       inflow_l  = .TRUE.
1240       outflow_r = .TRUE.
1241    ELSEIF ( bc_lr == 'radiation/dirichlet' )  THEN
1242       outflow_l = .TRUE.
1243       inflow_r  = .TRUE.
1244    ENDIF
1245
1246    IF ( bc_ns == 'dirichlet/radiation' )  THEN
1247       inflow_n  = .TRUE.
1248       outflow_s = .TRUE.
1249    ELSEIF ( bc_ns == 'radiation/dirichlet' )  THEN
1250       outflow_n = .TRUE.
1251       inflow_s  = .TRUE.
1252    ENDIF
1253#endif
1254
1255!
1256!-- At the inflow or outflow, u or v, respectively, have to be calculated for
1257!-- one more grid point.
1258    IF ( inflow_l .OR. outflow_l .OR. nest_bound_l )  THEN
1259       nxlu = nxl + 1
1260    ELSE
1261       nxlu = nxl
1262    ENDIF
1263    IF ( inflow_s .OR. outflow_s .OR. nest_bound_s )  THEN
1264       nysv = nys + 1
1265    ELSE
1266       nysv = nys
1267    ENDIF
1268
1269!
1270!-- Allocate wall flag arrays used in the multigrid solver
1271    IF ( psolver(1:9) == 'multigrid' )  THEN
1272
1273       DO  i = maximum_grid_level, 1, -1
1274
1275           SELECT CASE ( i )
1276
1277              CASE ( 1 )
1278                 ALLOCATE( wall_flags_1(nzb:nzt_mg(i)+1,         &
1279                                        nys_mg(i)-1:nyn_mg(i)+1, &
1280                                        nxl_mg(i)-1:nxr_mg(i)+1) )
1281
1282              CASE ( 2 )
1283                 ALLOCATE( wall_flags_2(nzb:nzt_mg(i)+1,         &
1284                                        nys_mg(i)-1:nyn_mg(i)+1, &
1285                                        nxl_mg(i)-1:nxr_mg(i)+1) )
1286
1287              CASE ( 3 )
1288                 ALLOCATE( wall_flags_3(nzb:nzt_mg(i)+1,         &
1289                                        nys_mg(i)-1:nyn_mg(i)+1, &
1290                                        nxl_mg(i)-1:nxr_mg(i)+1) )
1291
1292              CASE ( 4 )
1293                 ALLOCATE( wall_flags_4(nzb:nzt_mg(i)+1,         &
1294                                        nys_mg(i)-1:nyn_mg(i)+1, &
1295                                        nxl_mg(i)-1:nxr_mg(i)+1) )
1296
1297              CASE ( 5 )
1298                 ALLOCATE( wall_flags_5(nzb:nzt_mg(i)+1,         &
1299                                        nys_mg(i)-1:nyn_mg(i)+1, &
1300                                        nxl_mg(i)-1:nxr_mg(i)+1) )
1301
1302              CASE ( 6 )
1303                 ALLOCATE( wall_flags_6(nzb:nzt_mg(i)+1,         &
1304                                        nys_mg(i)-1:nyn_mg(i)+1, &
1305                                        nxl_mg(i)-1:nxr_mg(i)+1) )
1306
1307              CASE ( 7 )
1308                 ALLOCATE( wall_flags_7(nzb:nzt_mg(i)+1,         &
1309                                        nys_mg(i)-1:nyn_mg(i)+1, &
1310                                        nxl_mg(i)-1:nxr_mg(i)+1) )
1311
1312              CASE ( 8 )
1313                 ALLOCATE( wall_flags_8(nzb:nzt_mg(i)+1,         &
1314                                        nys_mg(i)-1:nyn_mg(i)+1, &
1315                                        nxl_mg(i)-1:nxr_mg(i)+1) )
1316
1317              CASE ( 9 )
1318                 ALLOCATE( wall_flags_9(nzb:nzt_mg(i)+1,         &
1319                                        nys_mg(i)-1:nyn_mg(i)+1, &
1320                                        nxl_mg(i)-1:nxr_mg(i)+1) )
1321
1322              CASE ( 10 )
1323                 ALLOCATE( wall_flags_10(nzb:nzt_mg(i)+1,        &
1324                                        nys_mg(i)-1:nyn_mg(i)+1, &
1325                                        nxl_mg(i)-1:nxr_mg(i)+1) )
1326
1327              CASE DEFAULT
1328                 message_string = 'more than 10 multigrid levels'
1329                 CALL message( 'init_pegrid', 'PA0238', 1, 2, 0, 6, 0 )
1330
1331          END SELECT
1332
1333       ENDDO
1334
1335    ENDIF
1336
1337!
1338!-- Calculate the number of groups into which parallel I/O is split.
1339!-- The default for files which are opened by all PEs (or where each
1340!-- PE opens his own independent file) is, that all PEs are doing input/output
1341!-- in parallel at the same time. This might cause performance or even more
1342!-- severe problems depending on the configuration of the underlying file
1343!-- system.
1344!-- First, set the default:
1345    IF ( maximum_parallel_io_streams == -1  .OR. &
1346         maximum_parallel_io_streams > numprocs )  THEN
1347       maximum_parallel_io_streams = numprocs
1348    ENDIF
1349
1350!
1351!-- Now calculate the number of io_blocks and the io_group to which the
1352!-- respective PE belongs. I/O of the groups is done in serial, but in parallel
1353!-- for all PEs belonging to the same group. A preliminary setting with myid
1354!-- based on MPI_COMM_WORLD has been done in parin.
1355    io_blocks = numprocs / maximum_parallel_io_streams
1356    io_group  = MOD( myid+1, io_blocks )
1357   
1358
1359 END SUBROUTINE init_pegrid
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.