source: palm/trunk/SOURCE/init_pegrid.f90 @ 623

Last change on this file since 623 was 623, checked in by raasch, 11 years ago

last commit documented

  • Property svn:keywords set to Id
File size: 34.4 KB
Line 
1 SUBROUTINE init_pegrid
2
3!------------------------------------------------------------------------------!
4! Current revisions:
5! -----------------
6!
7! ATTENTION: nnz_x undefined problem still has to be solved!!!!!!!!
8! TEST OUTPUT (TO BE REMOVED) logging mpi2 ierr values
9!
10! Former revisions:
11! -----------------
12! $Id: init_pegrid.f90 623 2010-12-10 08:52:17Z raasch $
13!
14! 622 2010-12-10 08:08:13Z raasch
15! optional barriers included in order to speed up collective operations
16!
17! 438 2010-02-01 04:32:43Z raasch
18! 2d-decomposition is default for Cray-XT machines
19!
20! 274 2009-03-26 15:11:21Z heinze
21! Output of messages replaced by message handling routine.
22!
23! 206 2008-10-13 14:59:11Z raasch
24! Implementation of a MPI-1 coupling: added __parallel within the __mpi2 part
25! 2d-decomposition is default on SGI-ICE systems
26!
27! 197 2008-09-16 15:29:03Z raasch
28! multigrid levels are limited by subdomains if mg_switch_to_pe0_level = -1,
29! nz is used instead nnz for calculating mg-levels
30! Collect on PE0 horizontal index bounds from all other PEs,
31! broadcast the id of the inflow PE (using the respective communicator)
32!
33! 114 2007-10-10 00:03:15Z raasch
34! Allocation of wall flag arrays for multigrid solver
35!
36! 108 2007-08-24 15:10:38Z letzel
37! Intercommunicator (comm_inter) and derived data type (type_xy) for
38! coupled model runs created, assign coupling_mode_remote,
39! indices nxlu and nysv are calculated (needed for non-cyclic boundary
40! conditions)
41!
42! 82 2007-04-16 15:40:52Z raasch
43! Cpp-directive lcmuk changed to intel_openmp_bug, setting of host on lcmuk by
44! cpp-directive removed
45!
46! 75 2007-03-22 09:54:05Z raasch
47! uxrp, vynp eliminated,
48! dirichlet/neumann changed to dirichlet/radiation, etc.,
49! poisfft_init is only called if fft-solver is switched on
50!
51! RCS Log replace by Id keyword, revision history cleaned up
52!
53! Revision 1.28  2006/04/26 13:23:32  raasch
54! lcmuk does not understand the !$ comment so a cpp-directive is required
55!
56! Revision 1.1  1997/07/24 11:15:09  raasch
57! Initial revision
58!
59!
60! Description:
61! ------------
62! Determination of the virtual processor topology (if not prescribed by the
63! user)and computation of the grid point number and array bounds of the local
64! domains.
65!------------------------------------------------------------------------------!
66
67    USE control_parameters
68    USE fft_xy
69    USE grid_variables
70    USE indices
71    USE pegrid
72    USE poisfft_mod
73    USE poisfft_hybrid_mod
74    USE statistics
75    USE transpose_indices
76
77
78    IMPLICIT NONE
79
80    INTEGER ::  gathered_size, i, id_inflow_l, id_recycling_l, ind(5), j, k, &
81                maximum_grid_level_l, mg_switch_to_pe0_level_l, mg_levels_x, &
82                mg_levels_y, mg_levels_z, nnx_y, nnx_z, nny_x, nny_z, nnz_x, &
83                nnz_y, numproc_sqr, nx_total, nxl_l, nxr_l, nyn_l, nys_l,    &
84                nzb_l, nzt_l, omp_get_num_threads, subdomain_size
85
86    INTEGER, DIMENSION(:), ALLOCATABLE ::  ind_all, nxlf, nxrf, nynf, nysf
87
88    LOGICAL ::  found
89
90!
91!-- Get the number of OpenMP threads
92    !$OMP PARALLEL
93#if defined( __intel_openmp_bug )
94    threads_per_task = omp_get_num_threads()
95#else
96!$  threads_per_task = omp_get_num_threads()
97#endif
98    !$OMP END PARALLEL
99
100
101#if defined( __parallel )
102!
103!-- Determine the processor topology or check it, if prescribed by the user
104    IF ( npex == -1  .AND.  npey == -1 )  THEN
105
106!
107!--    Automatic determination of the topology
108!--    The default on SMP- and cluster-hosts is a 1d-decomposition along x
109       IF ( host(1:3) == 'ibm'  .OR.  host(1:3) == 'nec'      .OR. &
110            ( host(1:2) == 'lc'  .AND.  host(3:5) /= 'sgi'  .AND.  &
111              host(3:4) /= 'xt' )                             .OR. &
112             host(1:3) == 'dec' )  THEN
113
114          pdims(1) = numprocs
115          pdims(2) = 1
116
117       ELSE
118
119          numproc_sqr = SQRT( REAL( numprocs ) )
120          pdims(1)    = MAX( numproc_sqr , 1 )
121          DO  WHILE ( MOD( numprocs , pdims(1) ) /= 0 )
122             pdims(1) = pdims(1) - 1
123          ENDDO
124          pdims(2) = numprocs / pdims(1)
125
126       ENDIF
127
128    ELSEIF ( npex /= -1  .AND.  npey /= -1 )  THEN
129
130!
131!--    Prescribed by user. Number of processors on the prescribed topology
132!--    must be equal to the number of PEs available to the job
133       IF ( ( npex * npey ) /= numprocs )  THEN
134          WRITE( message_string, * ) 'number of PEs of the prescribed ',      & 
135                 'topology (', npex*npey,') does not match & the number of ', & 
136                 'PEs available to the job (', numprocs, ')'
137          CALL message( 'init_pegrid', 'PA0221', 1, 2, 0, 6, 0 )
138       ENDIF
139       pdims(1) = npex
140       pdims(2) = npey
141
142    ELSE
143!
144!--    If the processor topology is prescribed by the user, the number of
145!--    PEs must be given in both directions
146       message_string = 'if the processor topology is prescribed by the, ' //  &
147                   ' user& both values of "npex" and "npey" must be given ' // &
148                   'in the &NAMELIST-parameter file'
149       CALL message( 'init_pegrid', 'PA0222', 1, 2, 0, 6, 0 )
150
151    ENDIF
152
153!
154!-- The hybrid solver can only be used in case of a 1d-decomposition along x
155    IF ( pdims(2) /= 1  .AND.  psolver == 'poisfft_hybrid' )  THEN
156       message_string = 'psolver = "poisfft_hybrid" can only be' // &
157                        '& used in case of a 1d-decomposition along x'
158       CALL message( 'init_pegrid', 'PA0223', 1, 2, 0, 6, 0 )
159    ENDIF
160
161!
162!-- For communication speedup, set barriers in front of collective
163!-- communications by default on SGI-type systems
164    IF ( host(3:5) == 'sgi' )  collective_wait = .TRUE.
165
166!
167!-- If necessary, set horizontal boundary conditions to non-cyclic
168    IF ( bc_lr /= 'cyclic' )  cyclic(1) = .FALSE.
169    IF ( bc_ns /= 'cyclic' )  cyclic(2) = .FALSE.
170
171!
172!-- Create the virtual processor grid
173    CALL MPI_CART_CREATE( comm_palm, ndim, pdims, cyclic, reorder, &
174                          comm2d, ierr )
175    CALL MPI_COMM_RANK( comm2d, myid, ierr )
176    WRITE (myid_char,'(''_'',I4.4)')  myid
177
178    CALL MPI_CART_COORDS( comm2d, myid, ndim, pcoord, ierr )
179    CALL MPI_CART_SHIFT( comm2d, 0, 1, pleft, pright, ierr )
180    CALL MPI_CART_SHIFT( comm2d, 1, 1, psouth, pnorth, ierr )
181
182!
183!-- Determine sub-topologies for transpositions
184!-- Transposition from z to x:
185    remain_dims(1) = .TRUE.
186    remain_dims(2) = .FALSE.
187    CALL MPI_CART_SUB( comm2d, remain_dims, comm1dx, ierr )
188    CALL MPI_COMM_RANK( comm1dx, myidx, ierr )
189!
190!-- Transposition from x to y
191    remain_dims(1) = .FALSE.
192    remain_dims(2) = .TRUE.
193    CALL MPI_CART_SUB( comm2d, remain_dims, comm1dy, ierr )
194    CALL MPI_COMM_RANK( comm1dy, myidy, ierr )
195
196
197!
198!-- Find a grid (used for array d) which will match the transposition demands
199    IF ( grid_matching == 'strict' )  THEN
200
201       nxa = nx;  nya = ny;  nza = nz
202
203    ELSE
204
205       found = .FALSE.
206   xn: DO  nxa = nx, 2*nx
207!
208!--       Meet conditions for nx
209          IF ( MOD( nxa+1, pdims(1) ) /= 0 .OR. &
210               MOD( nxa+1, pdims(2) ) /= 0 )  CYCLE xn
211
212      yn: DO  nya = ny, 2*ny
213!
214!--          Meet conditions for ny
215             IF ( MOD( nya+1, pdims(2) ) /= 0 .OR. &
216                  MOD( nya+1, pdims(1) ) /= 0 )  CYCLE yn
217
218
219         zn: DO  nza = nz, 2*nz
220!
221!--             Meet conditions for nz
222                IF ( ( MOD( nza, pdims(1) ) /= 0  .AND.  pdims(1) /= 1  .AND. &
223                       pdims(2) /= 1 )  .OR.                                  &
224                     ( MOD( nza, pdims(2) ) /= 0  .AND.  dt_dosp /= 9999999.9 &
225                     ) )  THEN
226                   CYCLE zn
227                ELSE
228                   found = .TRUE.
229                   EXIT xn
230                ENDIF
231
232             ENDDO zn
233
234          ENDDO yn
235
236       ENDDO xn
237
238       IF ( .NOT. found )  THEN
239          message_string = 'no matching grid for transpositions found'
240          CALL message( 'init_pegrid', 'PA0224', 1, 2, 0, 6, 0 )
241       ENDIF
242
243    ENDIF
244
245!
246!-- Calculate array bounds in x-direction for every PE.
247!-- The last PE along x may get less grid points than the others
248    ALLOCATE( nxlf(0:pdims(1)-1), nxrf(0:pdims(1)-1), nynf(0:pdims(2)-1), &
249              nysf(0:pdims(2)-1), nnx_pe(0:pdims(1)-1), nny_pe(0:pdims(2)-1) )
250
251    IF ( MOD( nxa+1 , pdims(1) ) /= 0 )  THEN
252       WRITE( message_string, * ) 'x-direction: gridpoint number (',nx+1,') ',&
253                               'is not an& integral divisor of the number ',  &
254                               'processors (', pdims(1),')'
255       CALL message( 'init_pegrid', 'PA0225', 1, 2, 0, 6, 0 )
256    ELSE
257       nnx  = ( nxa + 1 ) / pdims(1)
258       IF ( nnx*pdims(1) - ( nx + 1) > nnx )  THEN
259          WRITE( message_string, * ) 'x-direction: nx does not match the',    & 
260                       'requirements given by the number of PEs &used',       &
261                       '& please use nx = ', nx - ( pdims(1) - ( nnx*pdims(1) &
262                                   - ( nx + 1 ) ) ), ' instead of nx =', nx
263          CALL message( 'init_pegrid', 'PA0226', 1, 2, 0, 6, 0 )
264       ENDIF
265    ENDIF   
266
267!
268!-- Left and right array bounds, number of gridpoints
269    DO  i = 0, pdims(1)-1
270       nxlf(i)   = i * nnx
271       nxrf(i)   = ( i + 1 ) * nnx - 1
272       nnx_pe(i) = MIN( nx, nxrf(i) ) - nxlf(i) + 1
273    ENDDO
274
275!
276!-- Calculate array bounds in y-direction for every PE.
277    IF ( MOD( nya+1 , pdims(2) ) /= 0 )  THEN
278       WRITE( message_string, * ) 'y-direction: gridpoint number (',ny+1,') ', &
279                           'is not an& integral divisor of the number of',     &
280                           'processors (', pdims(2),')'
281       CALL message( 'init_pegrid', 'PA0227', 1, 2, 0, 6, 0 )
282    ELSE
283       nny  = ( nya + 1 ) / pdims(2)
284       IF ( nny*pdims(2) - ( ny + 1) > nny )  THEN
285          WRITE( message_string, * ) 'y-direction: ny does not match the',    &
286                       'requirements given by the number of PEs &used ',      &
287                       '& please use ny = ', ny - ( pdims(2) - ( nnx*pdims(2) &
288                                     - ( ny + 1 ) ) ), ' instead of ny =', ny
289          CALL message( 'init_pegrid', 'PA0228', 1, 2, 0, 6, 0 )
290       ENDIF
291    ENDIF   
292
293!
294!-- South and north array bounds
295    DO  j = 0, pdims(2)-1
296       nysf(j)   = j * nny
297       nynf(j)   = ( j + 1 ) * nny - 1
298       nny_pe(j) = MIN( ny, nynf(j) ) - nysf(j) + 1
299    ENDDO
300
301!
302!-- Local array bounds of the respective PEs
303    nxl  = nxlf(pcoord(1))
304    nxra = nxrf(pcoord(1))
305    nxr  = MIN( nx, nxra )
306    nys  = nysf(pcoord(2))
307    nyna = nynf(pcoord(2))
308    nyn  = MIN( ny, nyna )
309    nzb  = 0
310    nzta = nza
311    nzt  = MIN( nz, nzta )
312    nnz  = nza
313
314!
315!-- Calculate array bounds and gridpoint numbers for the transposed arrays
316!-- (needed in the pressure solver)
317!-- For the transposed arrays, cyclic boundaries as well as top and bottom
318!-- boundaries are omitted, because they are obstructive to the transposition
319
320!
321!-- 1. transposition  z --> x
322!-- This transposition is not neccessary in case of a 1d-decomposition along x,
323!-- except that the uptream-spline method is switched on
324    IF ( pdims(2) /= 1  .OR.  momentum_advec == 'ups-scheme'  .OR. &
325         scalar_advec == 'ups-scheme' )  THEN
326
327       IF ( pdims(2) == 1  .AND. ( momentum_advec == 'ups-scheme'  .OR. &
328            scalar_advec == 'ups-scheme' ) )  THEN
329          message_string = '1d-decomposition along x ' // &
330                           'chosen but nz restrictions may occur' // &
331                           '& since ups-scheme is activated'
332          CALL message( 'init_pegrid', 'PA0229', 0, 1, 0, 6, 0 )
333       ENDIF
334       nys_x  = nys
335       nyn_xa = nyna
336       nyn_x  = nyn
337       nny_x  = nny
338       IF ( MOD( nza , pdims(1) ) /= 0 )  THEN
339          WRITE( message_string, * ) 'transposition z --> x:',                &
340                       '&nz=',nz,' is not an integral divisior of pdims(1)=', &
341                                                                   pdims(1)
342          CALL message( 'init_pegrid', 'PA0230', 1, 2, 0, 6, 0 )
343       ENDIF
344       nnz_x  = nza / pdims(1)
345       nzb_x  = 1 + myidx * nnz_x
346       nzt_xa = ( myidx + 1 ) * nnz_x
347       nzt_x  = MIN( nzt, nzt_xa )
348
349       sendrecvcount_zx = nnx * nny * nnz_x
350
351    ELSE
352!
353!---   Setting of dummy values because otherwise variables are undefined in
354!---   the next step  x --> y
355!---   WARNING: This case has still to be clarified!!!!!!!!!!!!
356       nnz_x  = 1
357       nzb_x  = 1
358       nzt_xa = 1
359       nzt_x  = 1
360       nny_x  = nny
361
362    ENDIF
363
364!
365!-- 2. transposition  x --> y
366    nnz_y  = nnz_x
367    nzb_y  = nzb_x
368    nzt_ya = nzt_xa
369    nzt_y  = nzt_x
370    IF ( MOD( nxa+1 , pdims(2) ) /= 0 )  THEN
371       WRITE( message_string, * ) 'transposition x --> y:',                &
372                         '&nx+1=',nx+1,' is not an integral divisor of ',&
373                         'pdims(2)=',pdims(2)
374       CALL message( 'init_pegrid', 'PA0231', 1, 2, 0, 6, 0 )
375    ENDIF
376    nnx_y = (nxa+1) / pdims(2)
377    nxl_y = myidy * nnx_y
378    nxr_ya = ( myidy + 1 ) * nnx_y - 1
379    nxr_y  = MIN( nx, nxr_ya )
380
381    sendrecvcount_xy = nnx_y * nny_x * nnz_y
382
383!
384!-- 3. transposition  y --> z  (ELSE:  x --> y  in case of 1D-decomposition
385!-- along x)
386    IF ( pdims(2) /= 1  .OR.  momentum_advec == 'ups-scheme'  .OR. &
387         scalar_advec == 'ups-scheme' )  THEN
388!
389!--    y --> z
390!--    This transposition is not neccessary in case of a 1d-decomposition
391!--    along x, except that the uptream-spline method is switched on
392       nnx_z  = nnx_y
393       nxl_z  = nxl_y
394       nxr_za = nxr_ya
395       nxr_z  = nxr_y
396       IF ( MOD( nya+1 , pdims(1) ) /= 0 )  THEN
397          WRITE( message_string, * ) 'transposition y --> z:',            &
398                            '& ny+1=',ny+1,' is not an integral divisor of ',&
399                            'pdims(1)=',pdims(1)
400          CALL message( 'init_pegrid', 'PA0232', 1, 2, 0, 6, 0 )
401       ENDIF
402       nny_z  = (nya+1) / pdims(1)
403       nys_z  = myidx * nny_z
404       nyn_za = ( myidx + 1 ) * nny_z - 1
405       nyn_z  = MIN( ny, nyn_za )
406
407       sendrecvcount_yz = nnx_y * nny_z * nnz_y
408
409    ELSE
410!
411!--    x --> y. This condition must be fulfilled for a 1D-decomposition along x
412       IF ( MOD( nya+1 , pdims(1) ) /= 0 )  THEN
413          WRITE( message_string, * ) 'transposition x --> y:',               &
414                            '& ny+1=',ny+1,' is not an integral divisor of ',&
415                            'pdims(1)=',pdims(1)
416          CALL message( 'init_pegrid', 'PA0233', 1, 2, 0, 6, 0 )
417       ENDIF
418
419    ENDIF
420
421!
422!-- Indices for direct transpositions z --> y (used for calculating spectra)
423    IF ( dt_dosp /= 9999999.9 )  THEN
424       IF ( MOD( nza, pdims(2) ) /= 0 )  THEN
425          WRITE( message_string, * ) 'direct transposition z --> y (needed ', &
426                    'for spectra):& nz=',nz,' is not an integral divisor of ',&
427                    'pdims(2)=',pdims(2)
428          CALL message( 'init_pegrid', 'PA0234', 1, 2, 0, 6, 0 )
429       ELSE
430          nxl_yd  = nxl
431          nxr_yda = nxra
432          nxr_yd  = nxr
433          nzb_yd  = 1 + myidy * ( nza / pdims(2) )
434          nzt_yda = ( myidy + 1 ) * ( nza / pdims(2) )
435          nzt_yd  = MIN( nzt, nzt_yda )
436
437          sendrecvcount_zyd = nnx * nny * ( nza / pdims(2) )
438       ENDIF
439    ENDIF
440
441!
442!-- Indices for direct transpositions y --> x (they are only possible in case
443!-- of a 1d-decomposition along x)
444    IF ( pdims(2) == 1 )  THEN
445       nny_x  = nny / pdims(1)
446       nys_x  = myid * nny_x
447       nyn_xa = ( myid + 1 ) * nny_x - 1
448       nyn_x  = MIN( ny, nyn_xa )
449       nzb_x  = 1
450       nzt_xa = nza
451       nzt_x  = nz
452       sendrecvcount_xy = nnx * nny_x * nza
453    ENDIF
454
455!
456!-- Indices for direct transpositions x --> y (they are only possible in case
457!-- of a 1d-decomposition along y)
458    IF ( pdims(1) == 1 )  THEN
459       nnx_y  = nnx / pdims(2)
460       nxl_y  = myid * nnx_y
461       nxr_ya = ( myid + 1 ) * nnx_y - 1
462       nxr_y  = MIN( nx, nxr_ya )
463       nzb_y  = 1
464       nzt_ya = nza
465       nzt_y  = nz
466       sendrecvcount_xy = nnx_y * nny * nza
467    ENDIF
468
469!
470!-- Arrays for storing the array bounds are needed any more
471    DEALLOCATE( nxlf , nxrf , nynf , nysf )
472
473!
474!-- Collect index bounds from other PEs (to be written to restart file later)
475    ALLOCATE( hor_index_bounds(4,0:numprocs-1) )
476
477    IF ( myid == 0 )  THEN
478
479       hor_index_bounds(1,0) = nxl
480       hor_index_bounds(2,0) = nxr
481       hor_index_bounds(3,0) = nys
482       hor_index_bounds(4,0) = nyn
483
484!
485!--    Receive data from all other PEs
486       DO  i = 1, numprocs-1
487          CALL MPI_RECV( ibuf, 4, MPI_INTEGER, i, MPI_ANY_TAG, comm2d, status, &
488                         ierr )
489          hor_index_bounds(:,i) = ibuf(1:4)
490       ENDDO
491
492    ELSE
493!
494!--    Send index bounds to PE0
495       ibuf(1) = nxl
496       ibuf(2) = nxr
497       ibuf(3) = nys
498       ibuf(4) = nyn
499       CALL MPI_SEND( ibuf, 4, MPI_INTEGER, 0, myid, comm2d, ierr )
500
501    ENDIF
502
503#if defined( __print )
504!
505!-- Control output
506    IF ( myid == 0 )  THEN
507       PRINT*, '*** processor topology ***'
508       PRINT*, ' '
509       PRINT*, 'myid   pcoord    left right  south north  idx idy   nxl: nxr',&
510               &'   nys: nyn'
511       PRINT*, '------------------------------------------------------------',&
512               &'-----------'
513       WRITE (*,1000)  0, pcoord(1), pcoord(2), pleft, pright, psouth, pnorth, &
514                       myidx, myidy, nxl, nxr, nys, nyn
5151000   FORMAT (I4,2X,'(',I3,',',I3,')',3X,I4,2X,I4,3X,I4,2X,I4,2X,I3,1X,I3, &
516               2(2X,I4,':',I4))
517
518!
519!--    Receive data from the other PEs
520       DO  i = 1,numprocs-1
521          CALL MPI_RECV( ibuf, 12, MPI_INTEGER, i, MPI_ANY_TAG, comm2d, status, &
522                         ierr )
523          WRITE (*,1000)  i, ( ibuf(j) , j = 1,12 )
524       ENDDO
525    ELSE
526
527!
528!--    Send data to PE0
529       ibuf(1) = pcoord(1); ibuf(2) = pcoord(2); ibuf(3) = pleft
530       ibuf(4) = pright; ibuf(5) = psouth; ibuf(6) = pnorth; ibuf(7) = myidx
531       ibuf(8) = myidy; ibuf(9) = nxl; ibuf(10) = nxr; ibuf(11) = nys
532       ibuf(12) = nyn
533       CALL MPI_SEND( ibuf, 12, MPI_INTEGER, 0, myid, comm2d, ierr )       
534    ENDIF
535#endif
536
537#if defined( __parallel )
538#if defined( __mpi2 )
539!
540!-- In case of coupled runs, get the port name on PE0 of the atmosphere model
541!-- and pass it to PE0 of the ocean model
542    IF ( myid == 0 )  THEN
543
544       IF ( coupling_mode == 'atmosphere_to_ocean' )  THEN
545
546          CALL MPI_OPEN_PORT( MPI_INFO_NULL, port_name, ierr )
547!
548!--       TEST OUTPUT (TO BE REMOVED)
549          WRITE(9,*)  TRIM( coupling_mode ),  &
550               ', ierr after MPI_OPEN_PORT: ', ierr
551          CALL LOCAL_FLUSH( 9 )
552
553          CALL MPI_PUBLISH_NAME( 'palm_coupler', MPI_INFO_NULL, port_name, &
554                                 ierr )
555!
556!--       TEST OUTPUT (TO BE REMOVED)
557          WRITE(9,*)  TRIM( coupling_mode ),  &
558               ', ierr after MPI_PUBLISH_NAME: ', ierr
559          CALL LOCAL_FLUSH( 9 )
560
561!
562!--       Write a flag file for the ocean model and the other atmosphere
563!--       processes.
564!--       There seems to be a bug in MPICH2 which causes hanging processes
565!--       in case that execution of LOOKUP_NAME is continued too early
566!--       (i.e. before the port has been created)
567          OPEN( 90, FILE='COUPLING_PORT_OPENED', FORM='FORMATTED' )
568          WRITE ( 90, '(''TRUE'')' )
569          CLOSE ( 90 )
570
571       ELSEIF ( coupling_mode == 'ocean_to_atmosphere' )  THEN
572
573!
574!--       Continue only if the atmosphere model has created the port.
575!--       There seems to be a bug in MPICH2 which causes hanging processes
576!--       in case that execution of LOOKUP_NAME is continued too early
577!--       (i.e. before the port has been created)
578          INQUIRE( FILE='COUPLING_PORT_OPENED', EXIST=found )
579          DO WHILE ( .NOT. found )
580             INQUIRE( FILE='COUPLING_PORT_OPENED', EXIST=found )
581          ENDDO
582
583          CALL MPI_LOOKUP_NAME( 'palm_coupler', MPI_INFO_NULL, port_name, ierr )
584!
585!--       TEST OUTPUT (TO BE REMOVED)
586          WRITE(9,*)  TRIM( coupling_mode ),  &
587               ', ierr after MPI_LOOKUP_NAME: ', ierr
588          CALL LOCAL_FLUSH( 9 )
589
590
591       ENDIF
592
593    ENDIF
594
595!
596!-- In case of coupled runs, establish the connection between the atmosphere
597!-- and the ocean model and define the intercommunicator (comm_inter)
598    CALL MPI_BARRIER( comm2d, ierr )
599    IF ( coupling_mode == 'atmosphere_to_ocean' )  THEN
600
601       PRINT*, '... before COMM_ACCEPT'
602       CALL MPI_COMM_ACCEPT( port_name, MPI_INFO_NULL, 0, MPI_COMM_WORLD, &
603                             comm_inter, ierr )
604       PRINT*, '--- ierr = ', ierr
605       PRINT*, '--- comm_inter atmosphere = ', comm_inter
606
607       coupling_mode_remote = 'ocean_to_atmosphere'
608
609    ELSEIF ( coupling_mode == 'ocean_to_atmosphere' )  THEN
610
611       IF ( myid == 0 )  PRINT*, '*** read: ', port_name, '  ierr = ', ierr
612       PRINT*, '... before COMM_CONNECT'
613       CALL MPI_COMM_CONNECT( port_name, MPI_INFO_NULL, 0, MPI_COMM_WORLD, &
614                              comm_inter, ierr )
615       PRINT*, '--- ierr = ', ierr
616       PRINT*, '--- comm_inter ocean      = ', comm_inter
617
618       coupling_mode_remote = 'atmosphere_to_ocean'
619
620    ENDIF
621#endif
622
623!
624!-- In case of coupled runs, create a new MPI derived datatype for the
625!-- exchange of surface (xy) data .
626!-- Gridpoint number for the exchange of ghost points (xy-plane)
627    ngp_xy  = ( nxr - nxl + 3 ) * ( nyn - nys + 3 )
628
629!
630!-- Define a new MPI derived datatype for the exchange of ghost points in
631!-- y-direction for 2D-arrays (line)
632    CALL MPI_TYPE_VECTOR( ngp_xy, 1, nzt-nzb+2, MPI_REAL, type_xy, ierr )
633    CALL MPI_TYPE_COMMIT( type_xy, ierr )
634#endif
635
636#else
637
638!
639!-- Array bounds when running on a single PE (respectively a non-parallel
640!-- machine)
641    nxl  = 0
642    nxr  = nx
643    nxra = nx
644    nnx  = nxr - nxl + 1
645    nys  = 0
646    nyn  = ny
647    nyna = ny
648    nny  = nyn - nys + 1
649    nzb  = 0
650    nzt  = nz
651    nzta = nz
652    nnz  = nz
653
654    ALLOCATE( hor_index_bounds(4,0:0) )
655    hor_index_bounds(1,0) = nxl
656    hor_index_bounds(2,0) = nxr
657    hor_index_bounds(3,0) = nys
658    hor_index_bounds(4,0) = nyn
659
660!
661!-- Array bounds for the pressure solver (in the parallel code, these bounds
662!-- are the ones for the transposed arrays)
663    nys_x  = nys
664    nyn_x  = nyn
665    nyn_xa = nyn
666    nzb_x  = nzb + 1
667    nzt_x  = nzt
668    nzt_xa = nzt
669
670    nxl_y  = nxl
671    nxr_y  = nxr
672    nxr_ya = nxr
673    nzb_y  = nzb + 1
674    nzt_y  = nzt
675    nzt_ya = nzt
676
677    nxl_z  = nxl
678    nxr_z  = nxr
679    nxr_za = nxr
680    nys_z  = nys
681    nyn_z  = nyn
682    nyn_za = nyn
683
684#endif
685
686!
687!-- Calculate number of grid levels necessary for the multigrid poisson solver
688!-- as well as the gridpoint indices on each level
689    IF ( psolver == 'multigrid' )  THEN
690
691!
692!--    First calculate number of possible grid levels for the subdomains
693       mg_levels_x = 1
694       mg_levels_y = 1
695       mg_levels_z = 1
696
697       i = nnx
698       DO WHILE ( MOD( i, 2 ) == 0  .AND.  i /= 2 )
699          i = i / 2
700          mg_levels_x = mg_levels_x + 1
701       ENDDO
702
703       j = nny
704       DO WHILE ( MOD( j, 2 ) == 0  .AND.  j /= 2 )
705          j = j / 2
706          mg_levels_y = mg_levels_y + 1
707       ENDDO
708
709       k = nz    ! do not use nnz because it might be > nz due to transposition
710                 ! requirements
711       DO WHILE ( MOD( k, 2 ) == 0  .AND.  k /= 2 )
712          k = k / 2
713          mg_levels_z = mg_levels_z + 1
714       ENDDO
715
716       maximum_grid_level = MIN( mg_levels_x, mg_levels_y, mg_levels_z )
717
718!
719!--    Find out, if the total domain allows more levels. These additional
720!--    levels are processed on PE0 only.
721       IF ( numprocs > 1  .AND.  mg_switch_to_pe0_level /= -1 )  THEN
722          IF ( mg_levels_z > MIN( mg_levels_x, mg_levels_y ) )  THEN
723             mg_switch_to_pe0_level_l = maximum_grid_level
724
725             mg_levels_x = 1
726             mg_levels_y = 1
727
728             i = nx+1
729             DO WHILE ( MOD( i, 2 ) == 0  .AND.  i /= 2 )
730                i = i / 2
731                mg_levels_x = mg_levels_x + 1
732             ENDDO
733
734             j = ny+1
735             DO WHILE ( MOD( j, 2 ) == 0  .AND.  j /= 2 )
736                j = j / 2
737                mg_levels_y = mg_levels_y + 1
738             ENDDO
739
740             maximum_grid_level_l = MIN( mg_levels_x, mg_levels_y, mg_levels_z )
741
742             IF ( maximum_grid_level_l > mg_switch_to_pe0_level_l )  THEN
743                mg_switch_to_pe0_level_l = maximum_grid_level_l - &
744                                           mg_switch_to_pe0_level_l + 1
745             ELSE
746                mg_switch_to_pe0_level_l = 0
747             ENDIF
748          ELSE
749             mg_switch_to_pe0_level_l = 0
750             maximum_grid_level_l = maximum_grid_level
751          ENDIF
752
753!
754!--       Use switch level calculated above only if it is not pre-defined
755!--       by user
756          IF ( mg_switch_to_pe0_level == 0 )  THEN
757
758             IF ( mg_switch_to_pe0_level_l /= 0 )  THEN
759                mg_switch_to_pe0_level = mg_switch_to_pe0_level_l
760                maximum_grid_level     = maximum_grid_level_l
761             ENDIF
762
763          ELSE
764!
765!--          Check pre-defined value and reset to default, if neccessary
766             IF ( mg_switch_to_pe0_level < mg_switch_to_pe0_level_l  .OR.  &
767                  mg_switch_to_pe0_level >= maximum_grid_level_l )  THEN
768                message_string = 'mg_switch_to_pe0_level ' // &
769                                 'out of range and reset to default (=0)'
770                CALL message( 'init_pegrid', 'PA0235', 0, 1, 0, 6, 0 )
771                mg_switch_to_pe0_level = 0
772             ELSE
773!
774!--             Use the largest number of possible levels anyway and recalculate
775!--             the switch level to this largest number of possible values
776                maximum_grid_level = maximum_grid_level_l
777
778             ENDIF
779          ENDIF
780
781       ENDIF
782
783       ALLOCATE( grid_level_count(maximum_grid_level),                   &
784                 nxl_mg(maximum_grid_level), nxr_mg(maximum_grid_level), &
785                 nyn_mg(maximum_grid_level), nys_mg(maximum_grid_level), &
786                 nzt_mg(maximum_grid_level) )
787
788       grid_level_count = 0
789       nxl_l = nxl; nxr_l = nxr; nys_l = nys; nyn_l = nyn; nzt_l = nzt
790
791       DO  i = maximum_grid_level, 1 , -1
792
793          IF ( i == mg_switch_to_pe0_level )  THEN
794#if defined( __parallel )
795!
796!--          Save the grid size of the subdomain at the switch level, because
797!--          it is needed in poismg.
798!--          Array bounds of the local subdomain grids are gathered on PE0
799             ind(1) = nxl_l; ind(2) = nxr_l
800             ind(3) = nys_l; ind(4) = nyn_l
801             ind(5) = nzt_l
802             ALLOCATE( ind_all(5*numprocs), mg_loc_ind(5,0:numprocs-1) )
803             CALL MPI_ALLGATHER( ind, 5, MPI_INTEGER, ind_all, 5, &
804                                 MPI_INTEGER, comm2d, ierr )
805             DO  j = 0, numprocs-1
806                DO  k = 1, 5
807                   mg_loc_ind(k,j) = ind_all(k+j*5)
808                ENDDO
809             ENDDO
810             DEALLOCATE( ind_all )
811!
812!--          Calculate the grid size of the total domain gathered on PE0
813             nxr_l = ( nxr_l-nxl_l+1 ) * pdims(1) - 1
814             nxl_l = 0
815             nyn_l = ( nyn_l-nys_l+1 ) * pdims(2) - 1
816             nys_l = 0
817!
818!--          The size of this gathered array must not be larger than the
819!--          array tend, which is used in the multigrid scheme as a temporary
820!--          array
821             subdomain_size = ( nxr - nxl + 3 )     * ( nyn - nys + 3 )     * &
822                              ( nzt - nzb + 2 )
823             gathered_size  = ( nxr_l - nxl_l + 3 ) * ( nyn_l - nys_l + 3 ) * &
824                              ( nzt_l - nzb + 2 )
825
826             IF ( gathered_size > subdomain_size )  THEN
827                message_string = 'not enough memory for storing ' // &
828                                 'gathered multigrid data on PE0'
829                CALL message( 'init_pegrid', 'PA0236', 1, 2, 0, 6, 0 )
830             ENDIF
831#else
832             message_string = 'multigrid gather/scatter impossible ' // &
833                          'in non parallel mode'
834             CALL message( 'init_pegrid', 'PA0237', 1, 2, 0, 6, 0 )
835#endif
836          ENDIF
837
838          nxl_mg(i) = nxl_l
839          nxr_mg(i) = nxr_l
840          nys_mg(i) = nys_l
841          nyn_mg(i) = nyn_l
842          nzt_mg(i) = nzt_l
843
844          nxl_l = nxl_l / 2 
845          nxr_l = nxr_l / 2
846          nys_l = nys_l / 2 
847          nyn_l = nyn_l / 2 
848          nzt_l = nzt_l / 2 
849       ENDDO
850
851    ELSE
852
853       maximum_grid_level = 1
854
855    ENDIF
856
857    grid_level = maximum_grid_level
858
859#if defined( __parallel )
860!
861!-- Gridpoint number for the exchange of ghost points (y-line for 2D-arrays)
862    ngp_y  = nyn - nys + 1
863
864!
865!-- Define a new MPI derived datatype for the exchange of ghost points in
866!-- y-direction for 2D-arrays (line)
867    CALL MPI_TYPE_VECTOR( nxr-nxl+3, 1, ngp_y+2, MPI_REAL, type_x, ierr )
868    CALL MPI_TYPE_COMMIT( type_x, ierr )
869    CALL MPI_TYPE_VECTOR( nxr-nxl+3, 1, ngp_y+2, MPI_INTEGER, type_x_int, ierr )
870    CALL MPI_TYPE_COMMIT( type_x_int, ierr )
871
872!
873!-- Calculate gridpoint numbers for the exchange of ghost points along x
874!-- (yz-plane for 3D-arrays) and define MPI derived data type(s) for the
875!-- exchange of ghost points in y-direction (xz-plane).
876!-- Do these calculations for the model grid and (if necessary) also
877!-- for the coarser grid levels used in the multigrid method
878    ALLOCATE ( ngp_yz(maximum_grid_level), type_xz(maximum_grid_level) )
879
880    nxl_l = nxl; nxr_l = nxr; nys_l = nys; nyn_l = nyn; nzb_l = nzb; nzt_l = nzt
881         
882    DO i = maximum_grid_level, 1 , -1
883       ngp_yz(i) = (nzt_l - nzb_l + 2) * (nyn_l - nys_l + 3)
884
885       CALL MPI_TYPE_VECTOR( nxr_l-nxl_l+3, nzt_l-nzb_l+2, ngp_yz(i), &
886                             MPI_REAL, type_xz(i), ierr )
887       CALL MPI_TYPE_COMMIT( type_xz(i), ierr )
888
889       nxl_l = nxl_l / 2 
890       nxr_l = nxr_l / 2
891       nys_l = nys_l / 2 
892       nyn_l = nyn_l / 2 
893       nzt_l = nzt_l / 2 
894    ENDDO
895#endif
896
897#if defined( __parallel )
898!
899!-- Setting of flags for inflow/outflow conditions in case of non-cyclic
900!-- horizontal boundary conditions.
901    IF ( pleft == MPI_PROC_NULL )  THEN
902       IF ( bc_lr == 'dirichlet/radiation' )  THEN
903          inflow_l  = .TRUE.
904       ELSEIF ( bc_lr == 'radiation/dirichlet' )  THEN
905          outflow_l = .TRUE.
906       ENDIF
907    ENDIF
908
909    IF ( pright == MPI_PROC_NULL )  THEN
910       IF ( bc_lr == 'dirichlet/radiation' )  THEN
911          outflow_r = .TRUE.
912       ELSEIF ( bc_lr == 'radiation/dirichlet' )  THEN
913          inflow_r  = .TRUE.
914       ENDIF
915    ENDIF
916
917    IF ( psouth == MPI_PROC_NULL )  THEN
918       IF ( bc_ns == 'dirichlet/radiation' )  THEN
919          outflow_s = .TRUE.
920       ELSEIF ( bc_ns == 'radiation/dirichlet' )  THEN
921          inflow_s  = .TRUE.
922       ENDIF
923    ENDIF
924
925    IF ( pnorth == MPI_PROC_NULL )  THEN
926       IF ( bc_ns == 'dirichlet/radiation' )  THEN
927          inflow_n  = .TRUE.
928       ELSEIF ( bc_ns == 'radiation/dirichlet' )  THEN
929          outflow_n = .TRUE.
930       ENDIF
931    ENDIF
932
933!
934!-- Broadcast the id of the inflow PE
935    IF ( inflow_l )  THEN
936       id_inflow_l = myidx
937    ELSE
938       id_inflow_l = 0
939    ENDIF
940    IF ( collective_wait )  CALL MPI_BARRIER( comm2d, ierr )
941    CALL MPI_ALLREDUCE( id_inflow_l, id_inflow, 1, MPI_INTEGER, MPI_SUM, &
942                        comm1dx, ierr )
943
944!
945!-- Broadcast the id of the recycling plane
946!-- WARNING: needs to be adjusted in case of inflows other than from left side!
947    IF ( ( recycling_width / dx ) >= nxl  .AND. &
948         ( recycling_width / dx ) <= nxr )  THEN
949       id_recycling_l = myidx
950    ELSE
951       id_recycling_l = 0
952    ENDIF
953    IF ( collective_wait )  CALL MPI_BARRIER( comm2d, ierr )
954    CALL MPI_ALLREDUCE( id_recycling_l, id_recycling, 1, MPI_INTEGER, MPI_SUM, &
955                        comm1dx, ierr )
956
957#else
958    IF ( bc_lr == 'dirichlet/radiation' )  THEN
959       inflow_l  = .TRUE.
960       outflow_r = .TRUE.
961    ELSEIF ( bc_lr == 'radiation/dirichlet' )  THEN
962       outflow_l = .TRUE.
963       inflow_r  = .TRUE.
964    ENDIF
965
966    IF ( bc_ns == 'dirichlet/radiation' )  THEN
967       inflow_n  = .TRUE.
968       outflow_s = .TRUE.
969    ELSEIF ( bc_ns == 'radiation/dirichlet' )  THEN
970       outflow_n = .TRUE.
971       inflow_s  = .TRUE.
972    ENDIF
973#endif
974!
975!-- At the outflow, u or v, respectively, have to be calculated for one more
976!-- grid point.
977    IF ( outflow_l )  THEN
978       nxlu = nxl + 1
979    ELSE
980       nxlu = nxl
981    ENDIF
982    IF ( outflow_s )  THEN
983       nysv = nys + 1
984    ELSE
985       nysv = nys
986    ENDIF
987
988    IF ( psolver == 'poisfft_hybrid' )  THEN
989       CALL poisfft_hybrid_ini
990    ELSEIF ( psolver == 'poisfft' )  THEN
991       CALL poisfft_init
992    ENDIF
993
994!
995!-- Allocate wall flag arrays used in the multigrid solver
996    IF ( psolver == 'multigrid' )  THEN
997
998       DO  i = maximum_grid_level, 1, -1
999
1000           SELECT CASE ( i )
1001
1002              CASE ( 1 )
1003                 ALLOCATE( wall_flags_1(nzb:nzt_mg(i)+1,         &
1004                                        nys_mg(i)-1:nyn_mg(i)+1, &
1005                                        nxl_mg(i)-1:nxr_mg(i)+1) )
1006
1007              CASE ( 2 )
1008                 ALLOCATE( wall_flags_2(nzb:nzt_mg(i)+1,         &
1009                                        nys_mg(i)-1:nyn_mg(i)+1, &
1010                                        nxl_mg(i)-1:nxr_mg(i)+1) )
1011
1012              CASE ( 3 )
1013                 ALLOCATE( wall_flags_3(nzb:nzt_mg(i)+1,         &
1014                                        nys_mg(i)-1:nyn_mg(i)+1, &
1015                                        nxl_mg(i)-1:nxr_mg(i)+1) )
1016
1017              CASE ( 4 )
1018                 ALLOCATE( wall_flags_4(nzb:nzt_mg(i)+1,         &
1019                                        nys_mg(i)-1:nyn_mg(i)+1, &
1020                                        nxl_mg(i)-1:nxr_mg(i)+1) )
1021
1022              CASE ( 5 )
1023                 ALLOCATE( wall_flags_5(nzb:nzt_mg(i)+1,         &
1024                                        nys_mg(i)-1:nyn_mg(i)+1, &
1025                                        nxl_mg(i)-1:nxr_mg(i)+1) )
1026
1027              CASE ( 6 )
1028                 ALLOCATE( wall_flags_6(nzb:nzt_mg(i)+1,         &
1029                                        nys_mg(i)-1:nyn_mg(i)+1, &
1030                                        nxl_mg(i)-1:nxr_mg(i)+1) )
1031
1032              CASE ( 7 )
1033                 ALLOCATE( wall_flags_7(nzb:nzt_mg(i)+1,         &
1034                                        nys_mg(i)-1:nyn_mg(i)+1, &
1035                                        nxl_mg(i)-1:nxr_mg(i)+1) )
1036
1037              CASE ( 8 )
1038                 ALLOCATE( wall_flags_8(nzb:nzt_mg(i)+1,         &
1039                                        nys_mg(i)-1:nyn_mg(i)+1, &
1040                                        nxl_mg(i)-1:nxr_mg(i)+1) )
1041
1042              CASE ( 9 )
1043                 ALLOCATE( wall_flags_9(nzb:nzt_mg(i)+1,         &
1044                                        nys_mg(i)-1:nyn_mg(i)+1, &
1045                                        nxl_mg(i)-1:nxr_mg(i)+1) )
1046
1047              CASE ( 10 )
1048                 ALLOCATE( wall_flags_10(nzb:nzt_mg(i)+1,        &
1049                                        nys_mg(i)-1:nyn_mg(i)+1, &
1050                                        nxl_mg(i)-1:nxr_mg(i)+1) )
1051
1052              CASE DEFAULT
1053                 message_string = 'more than 10 multigrid levels'
1054                 CALL message( 'init_pegrid', 'PA0238', 1, 2, 0, 6, 0 )
1055
1056          END SELECT
1057
1058       ENDDO
1059
1060    ENDIF
1061
1062 END SUBROUTINE init_pegrid
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.