source: palm/trunk/SOURCE/poisfft.f90 @ 1433

Last change on this file since 1433 was 1407, checked in by raasch, 11 years ago

last commit documented

  • Property svn:keywords set to Id
File size: 44.9 KB
RevLine 
[1]1 MODULE poisfft_mod
2
[1036]3!--------------------------------------------------------------------------------!
4! This file is part of PALM.
5!
6! PALM is free software: you can redistribute it and/or modify it under the terms
7! of the GNU General Public License as published by the Free Software Foundation,
8! either version 3 of the License, or (at your option) any later 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!
[1310]17! Copyright 1997-2014  Leibniz Universitaet Hannover
[1036]18!--------------------------------------------------------------------------------!
19!
[484]20! Current revisions:
[1]21! -----------------
[1407]22!
23!
[1321]24! Former revisions:
25! -----------------
26! $Id: poisfft.f90 1407 2014-05-16 14:06:08Z keck $
27!
[1407]28! 1406 2014-05-16 13:47:01Z raasch
29! bugfix for pgi 14.4: declare create moved after array declaration
30!
[1321]31! 1320 2014-03-20 08:40:49Z raasch
[1320]32! ONLY-attribute added to USE-statements,
33! kind-parameters added to all INTEGER and REAL declaration statements,
34! kinds are defined in new module kinds,
35! old module precision_kind is removed,
36! revision history before 2012 removed,
37! comment fields (!:) to be used for variable explanations added to
38! all variable declaration statements
[1217]39!
[1319]40! 1318 2014-03-17 13:35:16Z raasch
41! module interfaces removed
42!
[1307]43! 1306 2014-03-13 14:30:59Z raasch
44! openmp sections removed from the overlap branch,
45! second argument removed from parameter list
46!
[1217]47! 1216 2013-08-26 09:31:42Z raasch
[1216]48! resorting of arrays moved to separate routines resort_for_...,
49! one argument, used as temporary work array, removed from all transpose
50! routines
51! overlapping fft / transposition implemented
[1112]52!
[1213]53! 1212 2013-08-15 08:46:27Z raasch
54! tridia routines moved to seperate module tridia_solver
55!
[1209]56! 1208 2013-08-13 06:41:49Z raasch
57! acc-update clauses added for "ar" so that ffts other than cufft can also be
58! used (although they are not ported and will give a poor performance)
59!
[1112]60! 1111 2013-03-08 23:54:10Z raasch
[1111]61! further openACC porting of non-parallel (MPI) branch:
62! tridiagonal routines split into extermal subroutines (instead using CONTAINS),
63! no distinction between parallel/non-parallel in poisfft and tridia any more,
[1112]64! tridia routines moved to end of file because of probable bug in PGI compiler 12.5
[1111]65! (otherwise "invalid device function" is indicated during runtime),
66! optimization of tridia routines: constant elements and coefficients of tri are
67! stored in seperate arrays ddzuw and tric, last dimension of tri reduced from 5
68! to 2,
69! poisfft_init is now called internally from poisfft, maketri is called from
70! poisfft_init,
71! ibc_p_b = 2 removed
[1]72!
[1107]73! 1106 2013-03-04 05:31:38Z raasch
74! routines fftx, ffty, fftxp, fftyp removed, calls replaced by fft_x, fft_y,
75! in the 1D-decomposition routines fft_x, ffty are replaced by fft_x_1d,
76! fft_y_1d
77!
[1104]78! 1103 2013-02-20 02:15:53Z raasch
79! tri, ar, and ar1 arguments in tridia-routines (2d) are removed because they
80! sometimes cause segmentation faults with intel 12.1 compiler
81!
[1093]82! 1092 2013-02-02 11:24:22Z raasch
83! unused variables removed
84!
[1037]85! 1036 2012-10-22 13:43:42Z raasch
86! code put under GPL (PALM 3.9)
87!
[1014]88! 2012-09-21 07:03:55Z raasch
89! FLOAT type conversion replaced by REAL
90!
[1004]91! 1003 2012-09-14 14:35:53Z raasch
92! indices nxa, nya, etc. replaced by nx, ny, etc.
93!
[941]94! 940 2012-07-09 14:31:00Z raasch
95! special handling of tri-array as an argument in tridia_1dd routines switched
96! off because it caused segmentation faults with intel 12.1 compiler
97!
[878]98! 877 2012-04-03 11:21:44Z suehring
99! Bugfix: Avoid divisions by zero in case of using a 'neumann' bc for the
100! pressure at the top of the model domain.
101!
[810]102! 809 2012-01-30 13:32:58Z maronga
103! Bugfix: replaced .AND. and .NOT. with && and ! in the preprocessor directives
104!
[808]105! 807 2012-01-25 11:53:51Z maronga
106! New cpp directive "__check" implemented which is used by check_namelist_files
107! (most of the code is unneeded by check_namelist_files).
108!
[1]109! Revision 1.1  1997/07/24 11:24:14  raasch
110! Initial revision
111!
112!
113! Description:
114! ------------
[1306]115! Original version by Stephan Siano (pois3d), as of July 23, 1996
116! Adapted for 2D-domain-decomposition by Siegfried Raasch, July 3, 1997
117!
118! Solves the Poisson equation with a 2D spectral method
119!        d^2 p / dx^2 + d^2 p / dy^2 + d^2 p / dz^2 = s
120!
121! Input:
122! real    ar   contains (nnz,nny,nnx) elements of the velocity divergence,
123!              starting from (1,nys,nxl)
124!
125! Output:
126! real    ar   contains the solution for perturbation pressure p
[1]127!------------------------------------------------------------------------------!
128
[1320]129    USE fft_xy,                                                                &
130        ONLY:  fft_init, fft_y, fft_y_1d, fft_y_m, fft_x, fft_x_1d, fft_x_m
[1]131
[1320]132    USE indices,                                                               &
133        ONLY:  nnx, nny, nx, nxl, nxr, ny, nys, nyn, nz
134
135    USE transpose_indices,                                                     &
136        ONLY:  nxl_y, nxl_z, nxr_y, nxr_z, nys_x, nys_z, nyn_x, nyn_z, nzb_x,  &
137               nzb_y, nzt_x, nzt_y
138
139    USE tridia_solver,                                                         &
140        ONLY:  tridia_1dd, tridia_init, tridia_substi, tridia_substi_overlap
141
[1]142    IMPLICIT NONE
143
[1111]144    LOGICAL, SAVE ::  poisfft_initialized = .FALSE.
145
[1]146    PRIVATE
[807]147
[809]148#if ! defined ( __check )
[1]149    PUBLIC  poisfft, poisfft_init
150
151    INTERFACE poisfft
152       MODULE PROCEDURE poisfft
153    END INTERFACE poisfft
154
155    INTERFACE poisfft_init
156       MODULE PROCEDURE poisfft_init
157    END INTERFACE poisfft_init
[807]158#else
159    PUBLIC  poisfft_init
[1]160
[807]161    INTERFACE poisfft_init
162       MODULE PROCEDURE poisfft_init
163    END INTERFACE poisfft_init
164#endif
165
[1]166 CONTAINS
167
168    SUBROUTINE poisfft_init
169
[1320]170       USE arrays_3d,                                                          &
171           ONLY:  ddzu_pres, ddzw
[1111]172
[1320]173       USE kinds
174
[1111]175       IMPLICIT NONE
176
[1320]177       INTEGER(iwp) ::  k  !:
[1111]178
179
[1]180       CALL fft_init
181
[1212]182       CALL tridia_init
[1111]183
184       poisfft_initialized = .TRUE.
185
[1]186    END SUBROUTINE poisfft_init
187
[1111]188
[809]189#if ! defined ( __check )
[1306]190    SUBROUTINE poisfft( ar )
[1]191
[1320]192       USE control_parameters,                                                 &
193           ONLY:  fft_method, transpose_compute_overlap
194
195       USE cpulog,                                                             &
196           ONLY:  cpu_log, cpu_log_nowait, log_point_s
197
198       USE kinds
199
[1]200       USE pegrid
201
202       IMPLICIT NONE
203
[1320]204       INTEGER(iwp) ::  ii           !:
205       INTEGER(iwp) ::  iind         !:
206       INTEGER(iwp) ::  inew         !:
207       INTEGER(iwp) ::  jj           !:
208       INTEGER(iwp) ::  jind         !:
209       INTEGER(iwp) ::  jnew         !:
210       INTEGER(iwp) ::  ki           !:
211       INTEGER(iwp) ::  kk           !:
212       INTEGER(iwp) ::  knew         !:
213       INTEGER(iwp) ::  n            !:
214       INTEGER(iwp) ::  nblk         !:
215       INTEGER(iwp) ::  nnx_y        !:
216       INTEGER(iwp) ::  nny_z        !:
217       INTEGER(iwp) ::  nnz_t        !:
218       INTEGER(iwp) ::  nnz_x        !:
219       INTEGER(iwp) ::  nxl_y_bound  !:
220       INTEGER(iwp) ::  nxr_y_bound  !:
[1]221
[1320]222       INTEGER(iwp), DIMENSION(4) ::  isave  !:
223
224       REAL(wp), DIMENSION(1:nz,nys:nyn,nxl:nxr) ::  ar      !:
[1406]225       REAL(wp), DIMENSION(nys:nyn,nxl:nxr,1:nz) ::  ar_inv  !:
[1216]226       !$acc declare create( ar_inv )
[1]227
[1320]228       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:),   ALLOCATABLE ::  ar1      !:
229       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:),   ALLOCATABLE ::  f_in     !:
230       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:),   ALLOCATABLE ::  f_inv    !:
231       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:),   ALLOCATABLE ::  f_out_y  !:
232       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:),   ALLOCATABLE ::  f_out_z  !:
[1216]233
234
[1]235       CALL cpu_log( log_point_s(3), 'poisfft', 'start' )
236
[1111]237       IF ( .NOT. poisfft_initialized )  CALL poisfft_init
238
[1]239!
240!--    Two-dimensional Fourier Transformation in x- and y-direction.
[1111]241       IF ( pdims(2) == 1  .AND.  pdims(1) > 1 )  THEN
[1]242
243!
244!--       1d-domain-decomposition along x:
245!--       FFT along y and transposition y --> x
[1216]246          CALL ffty_tr_yx( ar, ar )
[1]247
248!
249!--       FFT along x, solving the tridiagonal system and backward FFT
250          CALL fftx_tri_fftx( ar )
251
252!
253!--       Transposition x --> y and backward FFT along y
[1216]254          CALL tr_xy_ffty( ar, ar )
[1]255
[1111]256       ELSEIF ( pdims(1) == 1  .AND.  pdims(2) > 1 )  THEN
[1]257
258!
259!--       1d-domain-decomposition along y:
260!--       FFT along x and transposition x --> y
[1216]261          CALL fftx_tr_xy( ar, ar )
[1]262
263!
264!--       FFT along y, solving the tridiagonal system and backward FFT
265          CALL ffty_tri_ffty( ar )
266
267!
268!--       Transposition y --> x and backward FFT along x
[1216]269          CALL tr_yx_fftx( ar, ar )
[1]270
[1216]271       ELSEIF ( .NOT. transpose_compute_overlap )  THEN
[1]272
273!
[1111]274!--       2d-domain-decomposition or no decomposition (1 PE run)
[1]275!--       Transposition z --> x
276          CALL cpu_log( log_point_s(5), 'transpo forward', 'start' )
[1216]277          CALL resort_for_zx( ar, ar_inv )
278          CALL transpose_zx( ar_inv, ar )
[1]279          CALL cpu_log( log_point_s(5), 'transpo forward', 'pause' )
280
281          CALL cpu_log( log_point_s(4), 'fft_x', 'start' )
[1208]282          IF ( fft_method /= 'system-specific' )  THEN
283             !$acc update host( ar )
284          ENDIF
[1106]285          CALL fft_x( ar, 'forward' )
[1208]286          IF ( fft_method /= 'system-specific' )  THEN
287             !$acc update device( ar )
288          ENDIF
[1]289          CALL cpu_log( log_point_s(4), 'fft_x', 'pause' )
290
291!
292!--       Transposition x --> y
293          CALL cpu_log( log_point_s(5), 'transpo forward', 'continue' )
[1216]294          CALL resort_for_xy( ar, ar_inv )
295          CALL transpose_xy( ar_inv, ar )
[1]296          CALL cpu_log( log_point_s(5), 'transpo forward', 'pause' )
297
298          CALL cpu_log( log_point_s(7), 'fft_y', 'start' )
[1208]299          IF ( fft_method /= 'system-specific' )  THEN
300             !$acc update host( ar )
301          ENDIF
[1216]302          CALL fft_y( ar, 'forward', ar_tr = ar,                &
303                      nxl_y_bound = nxl_y, nxr_y_bound = nxr_y, &
304                      nxl_y_l = nxl_y, nxr_y_l = nxr_y )
[1208]305          IF ( fft_method /= 'system-specific' )  THEN
306             !$acc update device( ar )
307          ENDIF
[1]308          CALL cpu_log( log_point_s(7), 'fft_y', 'pause' )
309
310!
311!--       Transposition y --> z
312          CALL cpu_log( log_point_s(5), 'transpo forward', 'continue' )
[1216]313          CALL resort_for_yz( ar, ar_inv )
314          CALL transpose_yz( ar_inv, ar )
[1]315          CALL cpu_log( log_point_s(5), 'transpo forward', 'stop' )
316
317!
[1106]318!--       Solve the tridiagonal equation system along z
[1]319          CALL cpu_log( log_point_s(6), 'tridia', 'start' )
[1212]320          CALL tridia_substi( ar )
[1]321          CALL cpu_log( log_point_s(6), 'tridia', 'stop' )
322
323!
324!--       Inverse Fourier Transformation
325!--       Transposition z --> y
326          CALL cpu_log( log_point_s(8), 'transpo invers', 'start' )
[1216]327          CALL transpose_zy( ar, ar_inv )
328          CALL resort_for_zy( ar_inv, ar )
[1]329          CALL cpu_log( log_point_s(8), 'transpo invers', 'pause' )
330
331          CALL cpu_log( log_point_s(7), 'fft_y', 'continue' )
[1208]332          IF ( fft_method /= 'system-specific' )  THEN
333             !$acc update host( ar )
334          ENDIF
[1216]335          CALL fft_y( ar, 'backward', ar_tr = ar,               &
336                      nxl_y_bound = nxl_y, nxr_y_bound = nxr_y, &
337                      nxl_y_l = nxl_y, nxr_y_l = nxr_y )
[1208]338          IF ( fft_method /= 'system-specific' )  THEN
339             !$acc update device( ar )
340          ENDIF
[1]341          CALL cpu_log( log_point_s(7), 'fft_y', 'stop' )
342
343!
344!--       Transposition y --> x
345          CALL cpu_log( log_point_s(8), 'transpo invers', 'continue' )
[1216]346          CALL transpose_yx( ar, ar_inv )
347          CALL resort_for_yx( ar_inv, ar )
[1]348          CALL cpu_log( log_point_s(8), 'transpo invers', 'pause' )
349
350          CALL cpu_log( log_point_s(4), 'fft_x', 'continue' )
[1208]351          IF ( fft_method /= 'system-specific' )  THEN
352             !$acc update host( ar )
353          ENDIF
[1106]354          CALL fft_x( ar, 'backward' )
[1208]355          IF ( fft_method /= 'system-specific' )  THEN
356             !$acc update device( ar )
357          ENDIF
[1]358          CALL cpu_log( log_point_s(4), 'fft_x', 'stop' )
359
360!
361!--       Transposition x --> z
362          CALL cpu_log( log_point_s(8), 'transpo invers', 'continue' )
[1216]363          CALL transpose_xz( ar, ar_inv )
364          CALL resort_for_xz( ar_inv, ar )
[1]365          CALL cpu_log( log_point_s(8), 'transpo invers', 'stop' )
366
[1216]367       ELSE
368
369!
370!--       2d-domain-decomposition or no decomposition (1 PE run) with
371!--       overlapping transposition / fft
[1318]372!--       cputime logging must not use barriers, which would prevent overlapping
[1216]373          ALLOCATE( f_out_y(0:ny,nxl_y:nxr_y,nzb_y:nzt_y), &
374                    f_out_z(0:nx,nys_x:nyn_x,nzb_x:nzt_x) )
375!
376!--       Transposition z --> x + subsequent fft along x
377          ALLOCATE( f_inv(nys:nyn,nxl:nxr,1:nz) )
378          CALL resort_for_zx( ar, f_inv )
379!
380!--       Save original indices and gridpoint counter
381          isave(1) = nz
382          isave(2) = nzb_x
383          isave(3) = nzt_x
384          isave(4) = sendrecvcount_zx
385!
386!--       Set new indices for transformation
387          nblk  = nz / pdims(1)
388          nz    = pdims(1)
389          nnz_x = 1
390          nzb_x = 1 + myidx * nnz_x
391          nzt_x = ( myidx + 1 ) * nnz_x
392          sendrecvcount_zx = nnx * nny * nnz_x
393
[1306]394          ALLOCATE( ar1(0:nx,nys_x:nyn_x,nzb_x:nzt_x) )
[1216]395          ALLOCATE( f_in(nys:nyn,nxl:nxr,1:nz) )
396
[1306]397          DO  kk = 1, nblk
[1216]398
[1306]399             IF ( kk == 1 )  THEN
[1318]400                CALL cpu_log( log_point_s(5), 'transpo forward', 'start', cpu_log_nowait )
[1306]401             ELSE
[1318]402                CALL cpu_log( log_point_s(5), 'transpo forward', 'continue', cpu_log_nowait )
[1306]403             ENDIF
[1216]404
[1306]405             DO  knew = 1, nz
406                ki = kk + nblk * ( knew - 1 )
407                f_in(:,:,knew) = f_inv(:,:,ki)
408             ENDDO
[1216]409
[1306]410             CALL transpose_zx( f_in, ar1(:,:,:))
411             CALL cpu_log( log_point_s(5), 'transpo forward', 'pause' )
[1216]412
[1306]413             IF ( kk == 1 )  THEN
[1318]414                CALL cpu_log( log_point_s(4), 'fft_x', 'start', cpu_log_nowait )
[1306]415             ELSE
[1318]416                CALL cpu_log( log_point_s(4), 'fft_x', 'continue', cpu_log_nowait )
[1216]417             ENDIF
418
[1306]419             n = isave(2) + kk - 1
420             CALL fft_x( ar1(:,:,:), 'forward',  ar_2d = f_out_z(:,:,n))
421             CALL cpu_log( log_point_s(4), 'fft_x', 'pause' )
[1216]422
423          ENDDO
424!
425!--       Restore original indices/counters
426          nz               = isave(1)
427          nzb_x            = isave(2)
428          nzt_x            = isave(3)
429          sendrecvcount_zx = isave(4)
430
431          DEALLOCATE( ar1, f_in, f_inv )
432
433!
434!--       Transposition x --> y + subsequent fft along y
435          ALLOCATE( f_inv(nys_x:nyn_x,nzb_x:nzt_x,0:nx) )
436          CALL resort_for_xy( f_out_z, f_inv )
437!
438!--       Save original indices and gridpoint counter
439          isave(1) = nx
440          isave(2) = nxl_y
441          isave(3) = nxr_y
442          isave(4) = sendrecvcount_xy
443!
444!--       Set new indices for transformation
445          nblk  = ( ( nx+1 ) / pdims(2) ) - 1
446          nx    = pdims(2)
447          nnx_y = 1
448          nxl_y = myidy * nnx_y
449          nxr_y = ( myidy + 1 ) * nnx_y - 1
450          sendrecvcount_xy = nnx_y * ( nyn_x-nys_x+1 ) * ( nzt_x-nzb_x+1 )
451
[1306]452          ALLOCATE( ar1(0:ny,nxl_y:nxr_y,nzb_y:nzt_y) )
[1216]453          ALLOCATE( f_in(nys_x:nyn_x,nzb_x:nzt_x,0:nx) )
454
[1306]455          DO  ii = 0, nblk
[1216]456
[1318]457             CALL cpu_log( log_point_s(5), 'transpo forward', 'continue', cpu_log_nowait )
[1216]458
[1306]459             DO  inew = 0, nx-1
460                iind = ii + ( nblk + 1 ) * inew
461                f_in(:,:,inew) = f_inv(:,:,iind)
462             ENDDO
[1216]463
[1306]464             CALL transpose_xy( f_in, ar1(:,:,:) )
[1216]465
[1306]466             CALL cpu_log( log_point_s(5), 'transpo forward', 'pause' )
[1216]467
[1306]468             IF ( ii == 1 )  THEN
[1318]469                CALL cpu_log( log_point_s(7), 'fft_y', 'start', cpu_log_nowait )
[1306]470             ELSE
[1318]471                CALL cpu_log( log_point_s(7), 'fft_y', 'continue', cpu_log_nowait )
[1216]472             ENDIF
473
[1306]474             nxl_y_bound = isave(2)
475             nxr_y_bound = isave(3)
476             n           = isave(2) + ii
477             CALL fft_y( ar1(:,:,:), 'forward', ar_tr = f_out_y,               &
478                         nxl_y_bound = nxl_y_bound, nxr_y_bound = nxr_y_bound, &
479                         nxl_y_l = n, nxr_y_l = n )
[1216]480
[1306]481             CALL cpu_log( log_point_s(7), 'fft_y', 'pause' )
[1216]482
483          ENDDO
484!
485!--       Restore original indices/counters
486          nx               = isave(1)
487          nxl_y            = isave(2)
488          nxr_y            = isave(3)
489          sendrecvcount_xy = isave(4)
490
491          DEALLOCATE( ar1, f_in, f_inv )
492
493!
494!--       Transposition y --> z + subsequent tridia + resort for z --> y
495          ALLOCATE( f_inv(nxl_y:nxr_y,nzb_y:nzt_y,0:ny) )
496          CALL resort_for_yz( f_out_y, f_inv )
497!
498!--       Save original indices and gridpoint counter
499          isave(1) = ny
500          isave(2) = nys_z
501          isave(3) = nyn_z
502          isave(4) = sendrecvcount_yz
503!
504!--       Set new indices for transformation
505          nblk             = ( ( ny+1 ) / pdims(1) ) - 1
506          ny               = pdims(1)
507          nny_z            = 1
508          nys_z            = myidx * nny_z
509          nyn_z            = ( myidx + 1 ) * nny_z - 1
510          sendrecvcount_yz = ( nxr_y-nxl_y+1 ) * nny_z * ( nzt_y-nzb_y+1 )
511
[1306]512          ALLOCATE( ar1(nxl_z:nxr_z,nys_z:nyn_z,1:nz) )
[1216]513          ALLOCATE( f_in(nxl_y:nxr_y,nzb_y:nzt_y,0:ny) )
514
[1306]515          DO  jj = 0, nblk
[1216]516!
[1306]517!--          Forward Fourier Transformation
518!--          Transposition y --> z
[1318]519             CALL cpu_log( log_point_s(5), 'transpo forward', 'continue', cpu_log_nowait )
[1216]520
[1306]521             DO  jnew = 0, ny-1
522                jind = jj + ( nblk + 1 ) * jnew
523                f_in(:,:,jnew) = f_inv(:,:,jind)
524             ENDDO
[1216]525
[1306]526             CALL transpose_yz( f_in, ar1(:,:,:) )
[1216]527
[1306]528             IF ( jj == nblk )  THEN
529                CALL cpu_log( log_point_s(5), 'transpo forward', 'stop' )
530             ELSE
531                CALL cpu_log( log_point_s(5), 'transpo forward', 'pause' )
[1216]532             ENDIF
533
534!
[1306]535!--          Solve the tridiagonal equation system along z
[1318]536             CALL cpu_log( log_point_s(6), 'tridia', 'start', cpu_log_nowait )
[1216]537
[1306]538             n = isave(2) + jj
539             CALL tridia_substi_overlap( ar1(:,:,:), n )
[1216]540
[1306]541             CALL cpu_log( log_point_s(6), 'tridia', 'stop' )
[1216]542
[1306]543!
544!--          Inverse Fourier Transformation
545!--          Transposition z --> y
546!--          Only one thread should call MPI routines, therefore forward and
547!--          backward tranpose are in the same section
548             IF ( jj == 0 )  THEN
[1318]549                CALL cpu_log( log_point_s(8), 'transpo invers', 'start', cpu_log_nowait )
[1306]550             ELSE
[1318]551                CALL cpu_log( log_point_s(8), 'transpo invers', 'continue', cpu_log_nowait )
[1216]552             ENDIF
553
[1306]554             CALL transpose_zy( ar1(:,:,:), f_in )
[1216]555
[1306]556             DO  jnew = 0, ny-1
557                jind = jj + ( nblk + 1 ) * jnew
558                f_inv(:,:,jind) = f_in(:,:,jnew)
559             ENDDO
[1216]560
[1306]561             CALL cpu_log( log_point_s(8), 'transpo invers', 'pause' )
[1216]562
563          ENDDO
564!
565!--       Restore original indices/counters
566          ny               = isave(1)
567          nys_z            = isave(2)
568          nyn_z            = isave(3)
569          sendrecvcount_yz = isave(4)
570
571          CALL resort_for_zy( f_inv, f_out_y )
572
573          DEALLOCATE( ar1, f_in, f_inv )
574
575!
576!--       fft along y backward + subsequent transposition y --> x
577          ALLOCATE( f_inv(nys_x:nyn_x,nzb_x:nzt_x,0:nx) )
578!
579!--       Save original indices and gridpoint counter
580          isave(1) = nx
581          isave(2) = nxl_y
582          isave(3) = nxr_y
583          isave(4) = sendrecvcount_xy
584!
585!--       Set new indices for transformation
586          nblk             = (( nx+1 ) / pdims(2) ) - 1
587          nx               = pdims(2)
588          nnx_y            = 1
589          nxl_y            = myidy * nnx_y
590          nxr_y            = ( myidy + 1 ) * nnx_y - 1
591          sendrecvcount_xy = nnx_y * ( nyn_x-nys_x+1 ) * ( nzt_x-nzb_x+1 )
592
[1306]593          ALLOCATE( ar1(0:ny,nxl_y:nxr_y,nzb_y:nzt_y) )
[1216]594          ALLOCATE( f_in(nys_x:nyn_x,nzb_x:nzt_x,0:nx) )
595
[1306]596          DO  ii = 0, nblk
[1216]597
[1318]598             CALL cpu_log( log_point_s(7), 'fft_y', 'continue', cpu_log_nowait )
[1216]599
[1306]600             n = isave(2) + ii
601             nxl_y_bound = isave(2)
602             nxr_y_bound = isave(3)
[1216]603
[1306]604             CALL fft_y( ar1(:,:,:), 'backward', ar_tr = f_out_y,              &
605                         nxl_y_bound = nxl_y_bound, nxr_y_bound = nxr_y_bound, &
606                         nxl_y_l = n, nxr_y_l = n )
[1216]607
[1306]608             IF ( ii == nblk )  THEN
609                CALL cpu_log( log_point_s(7), 'fft_y', 'stop' )
610             ELSE
611                CALL cpu_log( log_point_s(7), 'fft_y', 'pause' )
[1216]612             ENDIF
613
[1318]614             CALL cpu_log( log_point_s(8), 'transpo invers', 'continue', cpu_log_nowait )
[1216]615
[1306]616             CALL transpose_yx( ar1(:,:,:), f_in )
[1216]617
[1306]618             DO  inew = 0, nx-1
619                iind = ii + (nblk+1) * inew
620                f_inv(:,:,iind) = f_in(:,:,inew)
621             ENDDO
[1216]622
[1306]623             CALL cpu_log( log_point_s(8), 'transpo invers', 'pause' )
[1216]624
625          ENDDO
626!
627!--       Restore original indices/counters
628          nx               = isave(1)
629          nxl_y            = isave(2)
630          nxr_y            = isave(3)
631          sendrecvcount_xy = isave(4)
632
633          CALL resort_for_yx( f_inv, f_out_z )
634
635          DEALLOCATE( ar1, f_in, f_inv )
636
637!
638!--       fft along x backward + subsequent final transposition x --> z
639          ALLOCATE( f_inv(nys:nyn,nxl:nxr,1:nz) )
640!
641!--       Save original indices and gridpoint counter
642          isave(1) = nz
643          isave(2) = nzb_x
644          isave(3) = nzt_x
645          isave(4) = sendrecvcount_zx
646!
647!--       Set new indices for transformation
648          nblk             = nz / pdims(1)
649          nz               = pdims(1)
650          nnz_x            = 1
651          nzb_x            = 1 + myidx * nnz_x
652          nzt_x            = ( myidx + 1 ) * nnz_x
653          sendrecvcount_zx = nnx * nny * nnz_x
654
[1306]655          ALLOCATE( ar1(0:nx,nys_x:nyn_x,nzb_x:nzt_x) )
[1216]656          ALLOCATE( f_in(nys:nyn,nxl:nxr,1:nz) )
657
[1306]658          DO  kk = 1, nblk
[1216]659
[1318]660             CALL cpu_log( log_point_s(4), 'fft_x', 'continue', cpu_log_nowait )
[1216]661
[1306]662             n = isave(2) + kk - 1
663             CALL fft_x( ar1(:,:,:), 'backward', f_out_z(:,:,n))
[1216]664
[1306]665             IF ( kk == nblk )  THEN
666                CALL cpu_log( log_point_s(4), 'fft_x', 'stop' )
667             ELSE
668                CALL cpu_log( log_point_s(4), 'fft_x', 'pause' )
[1216]669             ENDIF
670
[1318]671             CALL cpu_log( log_point_s(8), 'transpo invers', 'continue', cpu_log_nowait )
[1216]672
[1306]673             CALL transpose_xz( ar1(:,:,:), f_in )
[1216]674
[1306]675             DO  knew = 1, nz
676                ki = kk + nblk * (knew-1)
677                f_inv(:,:,ki) = f_in(:,:,knew)
678             ENDDO
[1216]679
[1306]680             IF ( kk == nblk )  THEN
681                CALL cpu_log( log_point_s(8), 'transpo invers', 'stop' )
682             ELSE
683                CALL cpu_log( log_point_s(8), 'transpo invers', 'pause' )
[1216]684             ENDIF
685
686          ENDDO
687!
688!--       Restore original indices/counters
689          nz               = isave(1)
690          nzb_x            = isave(2)
691          nzt_x            = isave(3)
692          sendrecvcount_zx = isave(4)
693
694          CALL resort_for_xz( f_inv, ar )
695
696          DEALLOCATE( ar1, f_in, f_inv )
697
[1]698       ENDIF
699
700       CALL cpu_log( log_point_s(3), 'poisfft', 'stop' )
701
702    END SUBROUTINE poisfft
703
704
705
[1216]706    SUBROUTINE ffty_tr_yx( f_in, f_out )
[1]707
708!------------------------------------------------------------------------------!
709!  Fourier-transformation along y with subsequent transposition y --> x for
710!  a 1d-decomposition along x
711!
712!  ATTENTION: The performance of this routine is much faster on the NEC-SX6,
713!             if the first index of work_ffty_vec is odd. Otherwise
714!             memory bank conflicts may occur (especially if the index is a
715!             multiple of 128). That's why work_ffty_vec is dimensioned as
716!             0:ny+1.
717!             Of course, this will not work if users are using an odd number
718!             of gridpoints along y.
719!------------------------------------------------------------------------------!
720
[1320]721       USE control_parameters,                                                 &
722           ONLY:  host
723
724       USE cpulog,                                                             &
725           ONLY:  cpu_log, log_point_s
726
727       USE kinds
728
[1]729       USE pegrid
730
731       IMPLICIT NONE
732
[1320]733       INTEGER(iwp)            ::  i            !:
734       INTEGER(iwp)            ::  iend         !:
735       INTEGER(iwp)            ::  iouter       !:
736       INTEGER(iwp)            ::  ir           !:
737       INTEGER(iwp)            ::  j            !:
738       INTEGER(iwp)            ::  k            !:
[1]739
[1320]740       INTEGER(iwp), PARAMETER ::  stridex = 4  !:
741
742       REAL(wp), DIMENSION(0:ny,stridex)        ::  work_ffty      !:
[1]743#if defined( __nec )
[1320]744       REAL(wp), DIMENSION(0:ny+1,1:nz,nxl:nxr) ::  work_ffty_vec  !:
[1]745#endif
[1320]746       REAL(wp), DIMENSION(1:nz,0:ny,nxl:nxr)             ::  f_in   !:
747       REAL(wp), DIMENSION(nnx,1:nz,nys_x:nyn_x,pdims(1)) ::  f_out  !:
748       REAL(wp), DIMENSION(nxl:nxr,1:nz,0:ny)             ::  work   !:
[1]749
750!
751!--    Carry out the FFT along y, where all data are present due to the
752!--    1d-decomposition along x. Resort the data in a way that x becomes
753!--    the first index.
[1106]754       CALL cpu_log( log_point_s(7), 'fft_y_1d', 'start' )
[1]755
756       IF ( host(1:3) == 'nec' )  THEN
757#if defined( __nec )
758!
759!--       Code optimized for vector processors
[85]760!$OMP     PARALLEL PRIVATE ( i, j, k )
[1]761!$OMP     DO
762          DO  i = nxl, nxr
763
764             DO  j = 0, ny
765                DO  k = 1, nz
766                   work_ffty_vec(j,k,i) = f_in(k,j,i)
767                ENDDO
768             ENDDO
769
770             CALL fft_y_m( work_ffty_vec(:,:,i), ny+1, 'forward' )
771
772          ENDDO
773
774!$OMP     DO
775          DO  k = 1, nz
776             DO  j = 0, ny
777                DO  i = nxl, nxr
778                   work(i,k,j) = work_ffty_vec(j,k,i)
779                ENDDO
780             ENDDO
781          ENDDO
782!$OMP     END PARALLEL
783#endif
784
785       ELSE
786
787!
788!--       Cache optimized code.
789!--       The i-(x-)direction is split into a strided outer loop and an inner
790!--       loop for better cache performance
791!$OMP     PARALLEL PRIVATE (i,iend,iouter,ir,j,k,work_ffty)
792!$OMP     DO
793          DO  iouter = nxl, nxr, stridex
794
795             iend = MIN( iouter+stridex-1, nxr )  ! Upper bound for inner i loop
796
797             DO  k = 1, nz
798
799                DO  i = iouter, iend
800
801                   ir = i-iouter+1  ! counter within a stride
802                   DO  j = 0, ny
803                      work_ffty(j,ir) = f_in(k,j,i)
804                   ENDDO
805!
806!--                FFT along y
[1106]807                   CALL fft_y_1d( work_ffty(:,ir), 'forward' )
[1]808
809                ENDDO
810
811!
812!--             Resort
813                DO  j = 0, ny
814                   DO  i = iouter, iend
815                      work(i,k,j) = work_ffty(j,i-iouter+1)
816                   ENDDO
817                ENDDO
818
819             ENDDO
820
821          ENDDO
822!$OMP     END PARALLEL
823
824       ENDIF
[1106]825       CALL cpu_log( log_point_s(7), 'fft_y_1d', 'pause' )
[1]826
827!
828!--    Transpose array
[1111]829#if defined( __parallel )
[1]830       CALL cpu_log( log_point_s(32), 'mpi_alltoall', 'start' )
[622]831       IF ( collective_wait )  CALL MPI_BARRIER( comm2d, ierr )
[1]832       CALL MPI_ALLTOALL( work(nxl,1,0),      sendrecvcount_xy, MPI_REAL, &
833                          f_out(1,1,nys_x,1), sendrecvcount_xy, MPI_REAL, &
834                          comm1dx, ierr )
835       CALL cpu_log( log_point_s(32), 'mpi_alltoall', 'stop' )
[1111]836#endif
[1]837
838    END SUBROUTINE ffty_tr_yx
839
840
[1216]841    SUBROUTINE tr_xy_ffty( f_in, f_out )
[1]842
843!------------------------------------------------------------------------------!
844!  Transposition x --> y with a subsequent backward Fourier transformation for
845!  a 1d-decomposition along x
846!------------------------------------------------------------------------------!
847
[1320]848       USE control_parameters,                                                 &
849           ONLY:  host
850
851       USE cpulog,                                                             &
852           ONLY:  cpu_log, log_point_s
853
854       USE kinds
855
[1]856       USE pegrid
857
858       IMPLICIT NONE
859
[1320]860       INTEGER(iwp)            ::  i            !:
861       INTEGER(iwp)            ::  iend         !:
862       INTEGER(iwp)            ::  iouter       !:
863       INTEGER(iwp)            ::  ir           !:
864       INTEGER(iwp)            ::  j            !:
865       INTEGER(iwp)            ::  k            !:
[1]866
[1320]867       INTEGER(iwp), PARAMETER ::  stridex = 4  !:
868
869       REAL(wp), DIMENSION(0:ny,stridex)        ::  work_ffty      !:
[1]870#if defined( __nec )
[1320]871       REAL(wp), DIMENSION(0:ny+1,1:nz,nxl:nxr) ::  work_ffty_vec  !:
[1]872#endif
[1320]873       REAL(wp), DIMENSION(nnx,1:nz,nys_x:nyn_x,pdims(1)) ::  f_in   !:
874       REAL(wp), DIMENSION(1:nz,0:ny,nxl:nxr)             ::  f_out  !:
875       REAL(wp), DIMENSION(nxl:nxr,1:nz,0:ny)             ::  work   !:
[1]876
877!
878!--    Transpose array
[1111]879#if defined( __parallel )
[1]880       CALL cpu_log( log_point_s(32), 'mpi_alltoall', 'start' )
[622]881       IF ( collective_wait )  CALL MPI_BARRIER( comm2d, ierr )
[1]882       CALL MPI_ALLTOALL( f_in(1,1,nys_x,1), sendrecvcount_xy, MPI_REAL, &
883                          work(nxl,1,0),     sendrecvcount_xy, MPI_REAL, &
884                          comm1dx, ierr )
885       CALL cpu_log( log_point_s(32), 'mpi_alltoall', 'stop' )
[1111]886#endif
[1]887
888!
889!--    Resort the data in a way that y becomes the first index and carry out the
890!--    backward fft along y.
[1106]891       CALL cpu_log( log_point_s(7), 'fft_y_1d', 'continue' )
[1]892
893       IF ( host(1:3) == 'nec' )  THEN
894#if defined( __nec )
895!
896!--       Code optimized for vector processors
[85]897!$OMP     PARALLEL PRIVATE ( i, j, k )
[1]898!$OMP     DO
899          DO  k = 1, nz
900             DO  j = 0, ny
901                DO  i = nxl, nxr
902                   work_ffty_vec(j,k,i) = work(i,k,j)
903                ENDDO
904             ENDDO
905          ENDDO
906
907!$OMP     DO
908          DO  i = nxl, nxr
909
910             CALL fft_y_m( work_ffty_vec(:,:,i), ny+1, 'backward' )
911
912             DO  j = 0, ny
913                DO  k = 1, nz
914                   f_out(k,j,i) = work_ffty_vec(j,k,i)
915                ENDDO
916             ENDDO
917
918          ENDDO
919!$OMP     END PARALLEL
920#endif
921
922       ELSE
923
924!
925!--       Cache optimized code.
926!--       The i-(x-)direction is split into a strided outer loop and an inner
927!--       loop for better cache performance
928!$OMP     PARALLEL PRIVATE ( i, iend, iouter, ir, j, k, work_ffty )
929!$OMP     DO
930          DO  iouter = nxl, nxr, stridex
931
932             iend = MIN( iouter+stridex-1, nxr )  ! Upper bound for inner i loop
933
934             DO  k = 1, nz
935!
936!--             Resort
937                DO  j = 0, ny
938                   DO  i = iouter, iend
939                      work_ffty(j,i-iouter+1) = work(i,k,j)
940                   ENDDO
941                ENDDO
942
943                DO  i = iouter, iend
944
945!
946!--                FFT along y
947                   ir = i-iouter+1  ! counter within a stride
[1106]948                   CALL fft_y_1d( work_ffty(:,ir), 'backward' )
[1]949
950                   DO  j = 0, ny
951                      f_out(k,j,i) = work_ffty(j,ir)
952                   ENDDO
953                ENDDO
954
955             ENDDO
956
957          ENDDO
958!$OMP     END PARALLEL
959
960       ENDIF
961
[1106]962       CALL cpu_log( log_point_s(7), 'fft_y_1d', 'stop' )
[1]963
964    END SUBROUTINE tr_xy_ffty
965
966
967    SUBROUTINE fftx_tri_fftx( ar )
968
969!------------------------------------------------------------------------------!
970!  FFT along x, solution of the tridiagonal system and backward FFT for
971!  a 1d-decomposition along x
972!
973!  WARNING: this subroutine may still not work for hybrid parallelization
974!           with OpenMP (for possible necessary changes see the original
975!           routine poisfft_hybrid, developed by Klaus Ketelsen, May 2002)
976!------------------------------------------------------------------------------!
977
[1320]978       USE control_parameters,                                                 &
979           ONLY:  host
980
981       USE cpulog,                                                             &
982           ONLY:  cpu_log, log_point_s
983
984       USE grid_variables,                                                     &
985           ONLY:  ddx2, ddy2
986
987       USE kinds
988
[1]989       USE pegrid
990
991       IMPLICIT NONE
992
[1320]993       INTEGER(iwp) ::  i                   !:
994       INTEGER(iwp) ::  j                   !:
995       INTEGER(iwp) ::  k                   !:
996       INTEGER(iwp) ::  m                   !:
997       INTEGER(iwp) ::  n                   !:
998       INTEGER(iwp) ::  omp_get_thread_num  !:
999       INTEGER(iwp) ::  tn                  !:
[1]1000
[1320]1001       REAL(wp), DIMENSION(0:nx)                          ::  work_fftx  !:
1002       REAL(wp), DIMENSION(0:nx,1:nz)                     ::  work_trix  !:
1003       REAL(wp), DIMENSION(nnx,1:nz,nys_x:nyn_x,pdims(1)) ::  ar         !:
1004       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:,:), ALLOCATABLE          ::  tri        !:
[1]1005
1006
[1106]1007       CALL cpu_log( log_point_s(33), 'fft_x_1d + tridia', 'start' )
[1]1008
1009       ALLOCATE( tri(5,0:nx,0:nz-1,0:threads_per_task-1) )
1010
1011       tn = 0              ! Default thread number in case of one thread
1012!$OMP  PARALLEL DO PRIVATE ( i, j, k, m, n, tn, work_fftx, work_trix )
1013       DO  j = nys_x, nyn_x
1014
1015!$        tn = omp_get_thread_num()
1016
1017          IF ( host(1:3) == 'nec' )  THEN
1018!
1019!--          Code optimized for vector processors
1020             DO  k = 1, nz
1021
1022                m = 0
1023                DO  n = 1, pdims(1)
[1003]1024                   DO  i = 1, nnx
[1]1025                      work_trix(m,k) = ar(i,k,j,n)
1026                      m = m + 1
1027                   ENDDO
1028                ENDDO
1029
1030             ENDDO
1031
1032             CALL fft_x_m( work_trix, 'forward' )
1033
1034          ELSE
1035!
1036!--          Cache optimized code
1037             DO  k = 1, nz
1038
1039                m = 0
1040                DO  n = 1, pdims(1)
[1003]1041                   DO  i = 1, nnx
[1]1042                      work_fftx(m) = ar(i,k,j,n)
1043                      m = m + 1
1044                   ENDDO
1045                ENDDO
1046
[1106]1047                CALL fft_x_1d( work_fftx, 'forward' )
[1]1048
1049                DO  i = 0, nx
1050                   work_trix(i,k) = work_fftx(i)
1051                ENDDO
1052
1053             ENDDO
1054
1055          ENDIF
1056
1057!
1058!--       Solve the linear equation system
1059          CALL tridia_1dd( ddx2, ddy2, nx, ny, j, work_trix, tri(:,:,:,tn) )
1060
1061          IF ( host(1:3) == 'nec' )  THEN
1062!
1063!--          Code optimized for vector processors
1064             CALL fft_x_m( work_trix, 'backward' )
1065
1066             DO  k = 1, nz
1067
1068                m = 0
1069                DO  n = 1, pdims(1)
[1003]1070                   DO  i = 1, nnx
[1]1071                      ar(i,k,j,n) = work_trix(m,k)
1072                      m = m + 1
1073                   ENDDO
1074                ENDDO
1075
1076             ENDDO
1077
1078          ELSE
1079!
1080!--          Cache optimized code
1081             DO  k = 1, nz
1082
1083                DO  i = 0, nx
1084                   work_fftx(i) = work_trix(i,k)
1085                ENDDO
1086
[1106]1087                CALL fft_x_1d( work_fftx, 'backward' )
[1]1088
1089                m = 0
1090                DO  n = 1, pdims(1)
[1003]1091                   DO  i = 1, nnx
[1]1092                      ar(i,k,j,n) = work_fftx(m)
1093                      m = m + 1
1094                   ENDDO
1095                ENDDO
1096
1097             ENDDO
1098
1099          ENDIF
1100
1101       ENDDO
1102
1103       DEALLOCATE( tri )
1104
[1106]1105       CALL cpu_log( log_point_s(33), 'fft_x_1d + tridia', 'stop' )
[1]1106
1107    END SUBROUTINE fftx_tri_fftx
1108
1109
[1216]1110    SUBROUTINE fftx_tr_xy( f_in, f_out )
[1]1111
1112!------------------------------------------------------------------------------!
1113!  Fourier-transformation along x with subsequent transposition x --> y for
1114!  a 1d-decomposition along y
1115!
1116!  ATTENTION: The NEC-branch of this routine may significantly profit from
1117!             further optimizations. So far, performance is much worse than
1118!             for routine ffty_tr_yx (more than three times slower).
1119!------------------------------------------------------------------------------!
1120
[1320]1121       USE control_parameters,                                                 &
1122           ONLY:  host
1123
1124       USE cpulog,                                                             &
1125           ONLY:  cpu_log, log_point_s
1126
1127       USE kinds
1128
[1]1129       USE pegrid
1130
1131       IMPLICIT NONE
1132
[1320]1133       INTEGER(iwp) ::  i  !:
1134       INTEGER(iwp) ::  j  !:
1135       INTEGER(iwp) ::  k  !:
[1]1136
[1320]1137       REAL(wp), DIMENSION(0:nx,1:nz,nys:nyn)             ::  work_fftx  !:
1138       REAL(wp), DIMENSION(1:nz,nys:nyn,0:nx)             ::  f_in       !:
1139       REAL(wp), DIMENSION(nny,1:nz,nxl_y:nxr_y,pdims(2)) ::  f_out      !:
1140       REAL(wp), DIMENSION(nys:nyn,1:nz,0:nx)             ::  work       !:
[1]1141
1142!
1143!--    Carry out the FFT along x, where all data are present due to the
1144!--    1d-decomposition along y. Resort the data in a way that y becomes
1145!--    the first index.
[1106]1146       CALL cpu_log( log_point_s(4), 'fft_x_1d', 'start' )
[1]1147
1148       IF ( host(1:3) == 'nec' )  THEN
1149!
1150!--       Code for vector processors
[85]1151!$OMP     PARALLEL PRIVATE ( i, j, k )
[1]1152!$OMP     DO
1153          DO  i = 0, nx
1154
1155             DO  j = nys, nyn
1156                DO  k = 1, nz
1157                   work_fftx(i,k,j) = f_in(k,j,i)
1158                ENDDO
1159             ENDDO
1160
1161          ENDDO
1162
1163!$OMP     DO
1164          DO  j = nys, nyn
1165
1166             CALL fft_x_m( work_fftx(:,:,j), 'forward' )
1167
1168             DO  k = 1, nz
1169                DO  i = 0, nx
1170                   work(j,k,i) = work_fftx(i,k,j)
1171                ENDDO
1172             ENDDO
1173
1174          ENDDO
1175!$OMP     END PARALLEL
1176
1177       ELSE
1178
1179!
1180!--       Cache optimized code (there might be still a potential for better
1181!--       optimization).
[696]1182!$OMP     PARALLEL PRIVATE (i,j,k)
[1]1183!$OMP     DO
1184          DO  i = 0, nx
1185
1186             DO  j = nys, nyn
1187                DO  k = 1, nz
1188                   work_fftx(i,k,j) = f_in(k,j,i)
1189                ENDDO
1190             ENDDO
1191
1192          ENDDO
1193
1194!$OMP     DO
1195          DO  j = nys, nyn
1196             DO  k = 1, nz
1197
[1106]1198                CALL fft_x_1d( work_fftx(0:nx,k,j), 'forward' )
[1]1199
1200                DO  i = 0, nx
1201                   work(j,k,i) = work_fftx(i,k,j)
1202                ENDDO
1203             ENDDO
1204
1205          ENDDO
1206!$OMP     END PARALLEL
1207
1208       ENDIF
[1106]1209       CALL cpu_log( log_point_s(4), 'fft_x_1d', 'pause' )
[1]1210
1211!
1212!--    Transpose array
[1111]1213#if defined( __parallel )
[1]1214       CALL cpu_log( log_point_s(32), 'mpi_alltoall', 'start' )
[622]1215       IF ( collective_wait )  CALL MPI_BARRIER( comm2d, ierr )
[1]1216       CALL MPI_ALLTOALL( work(nys,1,0),      sendrecvcount_xy, MPI_REAL, &
1217                          f_out(1,1,nxl_y,1), sendrecvcount_xy, MPI_REAL, &
1218                          comm1dy, ierr )
1219       CALL cpu_log( log_point_s(32), 'mpi_alltoall', 'stop' )
[1111]1220#endif
[1]1221
1222    END SUBROUTINE fftx_tr_xy
1223
1224
[1216]1225    SUBROUTINE tr_yx_fftx( f_in, f_out )
[1]1226
1227!------------------------------------------------------------------------------!
1228!  Transposition y --> x with a subsequent backward Fourier transformation for
1229!  a 1d-decomposition along x
1230!------------------------------------------------------------------------------!
1231
[1320]1232       USE control_parameters,                                                 &
1233           ONLY:  host
1234
1235       USE cpulog,                                                             &
1236           ONLY:  cpu_log, log_point_s
1237
1238       USE kinds
1239
[1]1240       USE pegrid
1241
1242       IMPLICIT NONE
1243
[1320]1244       INTEGER(iwp) ::  i  !:
1245       INTEGER(iwp) ::  j  !:
1246       INTEGER(iwp) ::  k  !:
[1]1247
[1320]1248       REAL(wp), DIMENSION(0:nx,1:nz,nys:nyn)             ::  work_fftx  !:
1249       REAL(wp), DIMENSION(nny,1:nz,nxl_y:nxr_y,pdims(2)) ::  f_in       !:
1250       REAL(wp), DIMENSION(1:nz,nys:nyn,0:nx)             ::  f_out      !:
1251       REAL(wp), DIMENSION(nys:nyn,1:nz,0:nx)             ::  work       !:
[1]1252
1253!
1254!--    Transpose array
[1111]1255#if defined( __parallel )
[1]1256       CALL cpu_log( log_point_s(32), 'mpi_alltoall', 'start' )
[622]1257       IF ( collective_wait )  CALL MPI_BARRIER( comm2d, ierr )
[1]1258       CALL MPI_ALLTOALL( f_in(1,1,nxl_y,1), sendrecvcount_xy, MPI_REAL, &
1259                          work(nys,1,0),     sendrecvcount_xy, MPI_REAL, &
1260                          comm1dy, ierr )
1261       CALL cpu_log( log_point_s(32), 'mpi_alltoall', 'stop' )
[1111]1262#endif
[1]1263
1264!
1265!--    Carry out the FFT along x, where all data are present due to the
1266!--    1d-decomposition along y. Resort the data in a way that y becomes
1267!--    the first index.
[1106]1268       CALL cpu_log( log_point_s(4), 'fft_x_1d', 'continue' )
[1]1269
1270       IF ( host(1:3) == 'nec' )  THEN
1271!
1272!--       Code optimized for vector processors
[85]1273!$OMP     PARALLEL PRIVATE ( i, j, k )
[1]1274!$OMP     DO
1275          DO  j = nys, nyn
1276
1277             DO  k = 1, nz
1278                DO  i = 0, nx
1279                   work_fftx(i,k,j) = work(j,k,i)
1280                ENDDO
1281             ENDDO
1282
1283             CALL fft_x_m( work_fftx(:,:,j), 'backward' )
1284
1285          ENDDO
1286
1287!$OMP     DO
1288          DO  i = 0, nx
1289             DO  j = nys, nyn
1290                DO  k = 1, nz
1291                   f_out(k,j,i) = work_fftx(i,k,j)
1292                ENDDO
1293             ENDDO
1294          ENDDO
1295!$OMP     END PARALLEL
1296
1297       ELSE
1298
1299!
1300!--       Cache optimized code (there might be still a potential for better
1301!--       optimization).
[696]1302!$OMP     PARALLEL PRIVATE (i,j,k)
[1]1303!$OMP     DO
1304          DO  j = nys, nyn
1305             DO  k = 1, nz
1306
1307                DO  i = 0, nx
1308                   work_fftx(i,k,j) = work(j,k,i)
1309                ENDDO
1310
[1106]1311                CALL fft_x_1d( work_fftx(0:nx,k,j), 'backward' )
[1]1312
1313             ENDDO
1314          ENDDO
1315
1316!$OMP     DO
1317          DO  i = 0, nx
1318             DO  j = nys, nyn
1319                DO  k = 1, nz
1320                   f_out(k,j,i) = work_fftx(i,k,j)
1321                ENDDO
1322             ENDDO
1323          ENDDO
1324!$OMP     END PARALLEL
1325
1326       ENDIF
[1106]1327       CALL cpu_log( log_point_s(4), 'fft_x_1d', 'stop' )
[1]1328
1329    END SUBROUTINE tr_yx_fftx
1330
1331
1332    SUBROUTINE ffty_tri_ffty( ar )
1333
1334!------------------------------------------------------------------------------!
1335!  FFT along y, solution of the tridiagonal system and backward FFT for
1336!  a 1d-decomposition along y
1337!
1338!  WARNING: this subroutine may still not work for hybrid parallelization
1339!           with OpenMP (for possible necessary changes see the original
1340!           routine poisfft_hybrid, developed by Klaus Ketelsen, May 2002)
1341!------------------------------------------------------------------------------!
1342
[1320]1343       USE control_parameters,                                                 &
1344           ONLY:  host
1345
1346       USE cpulog,                                                             &
1347           ONLY:  cpu_log, log_point_s
1348
1349       USE grid_variables,                                                     &
1350           ONLY:  ddx2, ddy2
1351
1352       USE kinds
1353
[1]1354       USE pegrid
1355
1356       IMPLICIT NONE
1357
[1320]1358       INTEGER(iwp) ::  i                   !:
1359       INTEGER(iwp) ::  j                   !:
1360       INTEGER(iwp) ::  k                   !:
1361       INTEGER(iwp) ::  m                   !:
1362       INTEGER(iwp) ::  n                   !:
1363       INTEGER(iwp) ::  omp_get_thread_num  !:
1364       INTEGER(iwp) ::  tn                  !:
[1]1365
[1320]1366       REAL(wp), DIMENSION(0:ny)                          ::  work_ffty  !:
1367       REAL(wp), DIMENSION(0:ny,1:nz)                     ::  work_triy  !:
1368       REAL(wp), DIMENSION(nny,1:nz,nxl_y:nxr_y,pdims(2)) ::  ar         !:
1369       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:,:), ALLOCATABLE          ::  tri        !:
[1]1370
1371
[1106]1372       CALL cpu_log( log_point_s(39), 'fft_y_1d + tridia', 'start' )
[1]1373
1374       ALLOCATE( tri(5,0:ny,0:nz-1,0:threads_per_task-1) )
1375
1376       tn = 0           ! Default thread number in case of one thread
[696]1377!$OMP  PARALLEL DO PRIVATE ( i, j, k, m, n, tn, work_ffty, work_triy )
[1]1378       DO  i = nxl_y, nxr_y
1379
1380!$        tn = omp_get_thread_num()
1381
1382          IF ( host(1:3) == 'nec' )  THEN
1383!
1384!--          Code optimized for vector processors
1385             DO  k = 1, nz
1386
1387                m = 0
1388                DO  n = 1, pdims(2)
[1003]1389                   DO  j = 1, nny
[1]1390                      work_triy(m,k) = ar(j,k,i,n)
1391                      m = m + 1
1392                   ENDDO
1393                ENDDO
1394
1395             ENDDO
1396
1397             CALL fft_y_m( work_triy, ny, 'forward' )
1398
1399          ELSE
1400!
1401!--          Cache optimized code
1402             DO  k = 1, nz
1403
1404                m = 0
1405                DO  n = 1, pdims(2)
[1003]1406                   DO  j = 1, nny
[1]1407                      work_ffty(m) = ar(j,k,i,n)
1408                      m = m + 1
1409                   ENDDO
1410                ENDDO
1411
[1106]1412                CALL fft_y_1d( work_ffty, 'forward' )
[1]1413
1414                DO  j = 0, ny
1415                   work_triy(j,k) = work_ffty(j)
1416                ENDDO
1417
1418             ENDDO
1419
1420          ENDIF
1421
1422!
1423!--       Solve the linear equation system
1424          CALL tridia_1dd( ddy2, ddx2, ny, nx, i, work_triy, tri(:,:,:,tn) )
1425
1426          IF ( host(1:3) == 'nec' )  THEN
1427!
1428!--          Code optimized for vector processors
1429             CALL fft_y_m( work_triy, ny, 'backward' )
1430
1431             DO  k = 1, nz
1432
1433                m = 0
1434                DO  n = 1, pdims(2)
[1003]1435                   DO  j = 1, nny
[1]1436                      ar(j,k,i,n) = work_triy(m,k)
1437                      m = m + 1
1438                   ENDDO
1439                ENDDO
1440
1441             ENDDO
1442
1443          ELSE
1444!
1445!--          Cache optimized code
1446             DO  k = 1, nz
1447
1448                DO  j = 0, ny
1449                   work_ffty(j) = work_triy(j,k)
1450                ENDDO
1451
[1106]1452                CALL fft_y_1d( work_ffty, 'backward' )
[1]1453
1454                m = 0
1455                DO  n = 1, pdims(2)
[1003]1456                   DO  j = 1, nny
[1]1457                      ar(j,k,i,n) = work_ffty(m)
1458                      m = m + 1
1459                   ENDDO
1460                ENDDO
1461
1462             ENDDO
1463
1464          ENDIF
1465
1466       ENDDO
1467
1468       DEALLOCATE( tri )
1469
[1106]1470       CALL cpu_log( log_point_s(39), 'fft_y_1d + tridia', 'stop' )
[1]1471
1472    END SUBROUTINE ffty_tri_ffty
1473
1474#endif
1475
1476 END MODULE poisfft_mod
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.