source: palm/trunk/SOURCE/poisfft.f90 @ 1822

Last change on this file since 1822 was 1805, checked in by maronga, 8 years ago

last commit documented

  • Property svn:keywords set to Id
File size: 45.5 KB
RevLine 
[1682]1!> @file poisfft.f90
[1036]2!--------------------------------------------------------------------------------!
3! This file is part of PALM.
4!
5! PALM is free software: you can redistribute it and/or modify it under the terms
6! of the GNU General Public License as published by the Free Software Foundation,
7! either version 3 of the License, or (at your option) any later version.
8!
9! PALM is distributed in the hope that it will be useful, but WITHOUT ANY
10! WARRANTY; without even the implied warranty of MERCHANTABILITY or FITNESS FOR
11! A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU General Public License for more details.
12!
13! You should have received a copy of the GNU General Public License along with
14! PALM. If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
15!
[1310]16! Copyright 1997-2014  Leibniz Universitaet Hannover
[1036]17!--------------------------------------------------------------------------------!
18!
[484]19! Current revisions:
[1]20! -----------------
[1683]21!
[1805]22!
[1321]23! Former revisions:
24! -----------------
25! $Id: poisfft.f90 1805 2016-04-05 16:32:34Z hoffmann $
26!
[1805]27! 1804 2016-04-05 16:30:18Z maronga
28! Removed code for parameter file check (__check)
29!
[1683]30! 1682 2015-10-07 23:56:08Z knoop
31! Code annotations made doxygen readable
32!
[1483]33! 1482 2014-10-18 12:34:45Z raasch
34! use 2d-decomposition, if accelerator boards are used
35!
[1407]36! 1406 2014-05-16 13:47:01Z raasch
37! bugfix for pgi 14.4: declare create moved after array declaration
38!
[1321]39! 1320 2014-03-20 08:40:49Z raasch
[1320]40! ONLY-attribute added to USE-statements,
41! kind-parameters added to all INTEGER and REAL declaration statements,
42! kinds are defined in new module kinds,
43! old module precision_kind is removed,
44! revision history before 2012 removed,
45! comment fields (!:) to be used for variable explanations added to
46! all variable declaration statements
[1217]47!
[1319]48! 1318 2014-03-17 13:35:16Z raasch
49! module interfaces removed
50!
[1307]51! 1306 2014-03-13 14:30:59Z raasch
52! openmp sections removed from the overlap branch,
53! second argument removed from parameter list
54!
[1217]55! 1216 2013-08-26 09:31:42Z raasch
[1216]56! resorting of arrays moved to separate routines resort_for_...,
57! one argument, used as temporary work array, removed from all transpose
58! routines
59! overlapping fft / transposition implemented
[1112]60!
[1213]61! 1212 2013-08-15 08:46:27Z raasch
62! tridia routines moved to seperate module tridia_solver
63!
[1209]64! 1208 2013-08-13 06:41:49Z raasch
65! acc-update clauses added for "ar" so that ffts other than cufft can also be
66! used (although they are not ported and will give a poor performance)
67!
[1112]68! 1111 2013-03-08 23:54:10Z raasch
[1111]69! further openACC porting of non-parallel (MPI) branch:
70! tridiagonal routines split into extermal subroutines (instead using CONTAINS),
71! no distinction between parallel/non-parallel in poisfft and tridia any more,
[1112]72! tridia routines moved to end of file because of probable bug in PGI compiler 12.5
[1111]73! (otherwise "invalid device function" is indicated during runtime),
74! optimization of tridia routines: constant elements and coefficients of tri are
75! stored in seperate arrays ddzuw and tric, last dimension of tri reduced from 5
76! to 2,
77! poisfft_init is now called internally from poisfft, maketri is called from
78! poisfft_init,
79! ibc_p_b = 2 removed
[1]80!
[1107]81! 1106 2013-03-04 05:31:38Z raasch
82! routines fftx, ffty, fftxp, fftyp removed, calls replaced by fft_x, fft_y,
83! in the 1D-decomposition routines fft_x, ffty are replaced by fft_x_1d,
84! fft_y_1d
85!
[1104]86! 1103 2013-02-20 02:15:53Z raasch
87! tri, ar, and ar1 arguments in tridia-routines (2d) are removed because they
88! sometimes cause segmentation faults with intel 12.1 compiler
89!
[1093]90! 1092 2013-02-02 11:24:22Z raasch
91! unused variables removed
92!
[1037]93! 1036 2012-10-22 13:43:42Z raasch
94! code put under GPL (PALM 3.9)
95!
[1014]96! 2012-09-21 07:03:55Z raasch
97! FLOAT type conversion replaced by REAL
98!
[1004]99! 1003 2012-09-14 14:35:53Z raasch
100! indices nxa, nya, etc. replaced by nx, ny, etc.
101!
[941]102! 940 2012-07-09 14:31:00Z raasch
103! special handling of tri-array as an argument in tridia_1dd routines switched
104! off because it caused segmentation faults with intel 12.1 compiler
105!
[878]106! 877 2012-04-03 11:21:44Z suehring
107! Bugfix: Avoid divisions by zero in case of using a 'neumann' bc for the
108! pressure at the top of the model domain.
109!
[810]110! 809 2012-01-30 13:32:58Z maronga
111! Bugfix: replaced .AND. and .NOT. with && and ! in the preprocessor directives
112!
[808]113! 807 2012-01-25 11:53:51Z maronga
114! New cpp directive "__check" implemented which is used by check_namelist_files
115! (most of the code is unneeded by check_namelist_files).
116!
[1]117! Revision 1.1  1997/07/24 11:24:14  raasch
118! Initial revision
119!
120!
121! Description:
122! ------------
[1682]123!> Solves the Poisson equation with a 2D spectral method
124!>        d^2 p / dx^2 + d^2 p / dy^2 + d^2 p / dz^2 = s
125!>
126!> Input:
127!> real    ar   contains (nnz,nny,nnx) elements of the velocity divergence,
128!>              starting from (1,nys,nxl)
129!>
130!> Output:
131!> real    ar   contains the solution for perturbation pressure p
[1]132!------------------------------------------------------------------------------!
[1682]133 MODULE poisfft_mod
134 
[1]135
[1320]136    USE fft_xy,                                                                &
137        ONLY:  fft_init, fft_y, fft_y_1d, fft_y_m, fft_x, fft_x_1d, fft_x_m
[1]138
[1320]139    USE indices,                                                               &
140        ONLY:  nnx, nny, nx, nxl, nxr, ny, nys, nyn, nz
141
142    USE transpose_indices,                                                     &
143        ONLY:  nxl_y, nxl_z, nxr_y, nxr_z, nys_x, nys_z, nyn_x, nyn_z, nzb_x,  &
144               nzb_y, nzt_x, nzt_y
145
146    USE tridia_solver,                                                         &
147        ONLY:  tridia_1dd, tridia_init, tridia_substi, tridia_substi_overlap
148
[1]149    IMPLICIT NONE
150
[1111]151    LOGICAL, SAVE ::  poisfft_initialized = .FALSE.
152
[1]153    PRIVATE
[807]154
[1]155    PUBLIC  poisfft, poisfft_init
156
157    INTERFACE poisfft
158       MODULE PROCEDURE poisfft
159    END INTERFACE poisfft
160
161    INTERFACE poisfft_init
162       MODULE PROCEDURE poisfft_init
163    END INTERFACE poisfft_init
164
[807]165
[1]166 CONTAINS
167
[1682]168!------------------------------------------------------------------------------!
169! Description:
170! ------------
171!> @todo Missing subroutine description.
172!------------------------------------------------------------------------------!
[1]173    SUBROUTINE poisfft_init
174
[1320]175       USE arrays_3d,                                                          &
176           ONLY:  ddzu_pres, ddzw
[1111]177
[1320]178       USE kinds
179
[1111]180       IMPLICIT NONE
181
[1682]182       INTEGER(iwp) ::  k  !<
[1111]183
184
[1]185       CALL fft_init
186
[1212]187       CALL tridia_init
[1111]188
189       poisfft_initialized = .TRUE.
190
[1]191    END SUBROUTINE poisfft_init
192
[1111]193
[1804]194
[1682]195!------------------------------------------------------------------------------!
196! Description:
197! ------------
198!> Two-dimensional Fourier Transformation in x- and y-direction.
199!------------------------------------------------------------------------------!
[1306]200    SUBROUTINE poisfft( ar )
[1]201
[1320]202       USE control_parameters,                                                 &
203           ONLY:  fft_method, transpose_compute_overlap
204
205       USE cpulog,                                                             &
206           ONLY:  cpu_log, cpu_log_nowait, log_point_s
207
208       USE kinds
209
[1]210       USE pegrid
211
212       IMPLICIT NONE
213
[1682]214       INTEGER(iwp) ::  ii           !<
215       INTEGER(iwp) ::  iind         !<
216       INTEGER(iwp) ::  inew         !<
217       INTEGER(iwp) ::  jj           !<
218       INTEGER(iwp) ::  jind         !<
219       INTEGER(iwp) ::  jnew         !<
220       INTEGER(iwp) ::  ki           !<
221       INTEGER(iwp) ::  kk           !<
222       INTEGER(iwp) ::  knew         !<
223       INTEGER(iwp) ::  n            !<
224       INTEGER(iwp) ::  nblk         !<
225       INTEGER(iwp) ::  nnx_y        !<
226       INTEGER(iwp) ::  nny_z        !<
227       INTEGER(iwp) ::  nnz_t        !<
228       INTEGER(iwp) ::  nnz_x        !<
229       INTEGER(iwp) ::  nxl_y_bound  !<
230       INTEGER(iwp) ::  nxr_y_bound  !<
[1]231
[1682]232       INTEGER(iwp), DIMENSION(4) ::  isave  !<
[1320]233
[1682]234       REAL(wp), DIMENSION(1:nz,nys:nyn,nxl:nxr) ::  ar      !<
235       REAL(wp), DIMENSION(nys:nyn,nxl:nxr,1:nz) ::  ar_inv  !<
[1216]236       !$acc declare create( ar_inv )
[1]237
[1682]238       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:),   ALLOCATABLE ::  ar1      !<
239       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:),   ALLOCATABLE ::  f_in     !<
240       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:),   ALLOCATABLE ::  f_inv    !<
241       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:),   ALLOCATABLE ::  f_out_y  !<
242       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:),   ALLOCATABLE ::  f_out_z  !<
[1216]243
244
[1]245       CALL cpu_log( log_point_s(3), 'poisfft', 'start' )
246
[1111]247       IF ( .NOT. poisfft_initialized )  CALL poisfft_init
248
[1]249!
250!--    Two-dimensional Fourier Transformation in x- and y-direction.
[1482]251       IF ( pdims(2) == 1  .AND.  pdims(1) > 1  .AND.  num_acc_per_node == 0 ) &
252       THEN
[1]253
254!
255!--       1d-domain-decomposition along x:
256!--       FFT along y and transposition y --> x
[1216]257          CALL ffty_tr_yx( ar, ar )
[1]258
259!
260!--       FFT along x, solving the tridiagonal system and backward FFT
261          CALL fftx_tri_fftx( ar )
262
263!
264!--       Transposition x --> y and backward FFT along y
[1216]265          CALL tr_xy_ffty( ar, ar )
[1]266
[1482]267       ELSEIF ( pdims(1) == 1 .AND. pdims(2) > 1 .AND. num_acc_per_node == 0 ) &
268       THEN
[1]269
270!
271!--       1d-domain-decomposition along y:
272!--       FFT along x and transposition x --> y
[1216]273          CALL fftx_tr_xy( ar, ar )
[1]274
275!
276!--       FFT along y, solving the tridiagonal system and backward FFT
277          CALL ffty_tri_ffty( ar )
278
279!
280!--       Transposition y --> x and backward FFT along x
[1216]281          CALL tr_yx_fftx( ar, ar )
[1]282
[1216]283       ELSEIF ( .NOT. transpose_compute_overlap )  THEN
[1]284
285!
[1111]286!--       2d-domain-decomposition or no decomposition (1 PE run)
[1]287!--       Transposition z --> x
288          CALL cpu_log( log_point_s(5), 'transpo forward', 'start' )
[1216]289          CALL resort_for_zx( ar, ar_inv )
290          CALL transpose_zx( ar_inv, ar )
[1]291          CALL cpu_log( log_point_s(5), 'transpo forward', 'pause' )
292
293          CALL cpu_log( log_point_s(4), 'fft_x', 'start' )
[1208]294          IF ( fft_method /= 'system-specific' )  THEN
295             !$acc update host( ar )
296          ENDIF
[1106]297          CALL fft_x( ar, 'forward' )
[1208]298          IF ( fft_method /= 'system-specific' )  THEN
299             !$acc update device( ar )
300          ENDIF
[1]301          CALL cpu_log( log_point_s(4), 'fft_x', 'pause' )
302
303!
304!--       Transposition x --> y
305          CALL cpu_log( log_point_s(5), 'transpo forward', 'continue' )
[1216]306          CALL resort_for_xy( ar, ar_inv )
307          CALL transpose_xy( ar_inv, ar )
[1]308          CALL cpu_log( log_point_s(5), 'transpo forward', 'pause' )
309
310          CALL cpu_log( log_point_s(7), 'fft_y', 'start' )
[1208]311          IF ( fft_method /= 'system-specific' )  THEN
312             !$acc update host( ar )
313          ENDIF
[1216]314          CALL fft_y( ar, 'forward', ar_tr = ar,                &
315                      nxl_y_bound = nxl_y, nxr_y_bound = nxr_y, &
316                      nxl_y_l = nxl_y, nxr_y_l = nxr_y )
[1208]317          IF ( fft_method /= 'system-specific' )  THEN
318             !$acc update device( ar )
319          ENDIF
[1]320          CALL cpu_log( log_point_s(7), 'fft_y', 'pause' )
321
322!
323!--       Transposition y --> z
324          CALL cpu_log( log_point_s(5), 'transpo forward', 'continue' )
[1216]325          CALL resort_for_yz( ar, ar_inv )
326          CALL transpose_yz( ar_inv, ar )
[1]327          CALL cpu_log( log_point_s(5), 'transpo forward', 'stop' )
328
329!
[1106]330!--       Solve the tridiagonal equation system along z
[1]331          CALL cpu_log( log_point_s(6), 'tridia', 'start' )
[1212]332          CALL tridia_substi( ar )
[1]333          CALL cpu_log( log_point_s(6), 'tridia', 'stop' )
334
335!
336!--       Inverse Fourier Transformation
337!--       Transposition z --> y
338          CALL cpu_log( log_point_s(8), 'transpo invers', 'start' )
[1216]339          CALL transpose_zy( ar, ar_inv )
340          CALL resort_for_zy( ar_inv, ar )
[1]341          CALL cpu_log( log_point_s(8), 'transpo invers', 'pause' )
342
343          CALL cpu_log( log_point_s(7), 'fft_y', 'continue' )
[1208]344          IF ( fft_method /= 'system-specific' )  THEN
345             !$acc update host( ar )
346          ENDIF
[1216]347          CALL fft_y( ar, 'backward', ar_tr = ar,               &
348                      nxl_y_bound = nxl_y, nxr_y_bound = nxr_y, &
349                      nxl_y_l = nxl_y, nxr_y_l = nxr_y )
[1208]350          IF ( fft_method /= 'system-specific' )  THEN
351             !$acc update device( ar )
352          ENDIF
[1]353          CALL cpu_log( log_point_s(7), 'fft_y', 'stop' )
354
355!
356!--       Transposition y --> x
357          CALL cpu_log( log_point_s(8), 'transpo invers', 'continue' )
[1216]358          CALL transpose_yx( ar, ar_inv )
359          CALL resort_for_yx( ar_inv, ar )
[1]360          CALL cpu_log( log_point_s(8), 'transpo invers', 'pause' )
361
362          CALL cpu_log( log_point_s(4), 'fft_x', 'continue' )
[1208]363          IF ( fft_method /= 'system-specific' )  THEN
364             !$acc update host( ar )
365          ENDIF
[1106]366          CALL fft_x( ar, 'backward' )
[1208]367          IF ( fft_method /= 'system-specific' )  THEN
368             !$acc update device( ar )
369          ENDIF
[1]370          CALL cpu_log( log_point_s(4), 'fft_x', 'stop' )
371
372!
373!--       Transposition x --> z
374          CALL cpu_log( log_point_s(8), 'transpo invers', 'continue' )
[1216]375          CALL transpose_xz( ar, ar_inv )
376          CALL resort_for_xz( ar_inv, ar )
[1]377          CALL cpu_log( log_point_s(8), 'transpo invers', 'stop' )
378
[1216]379       ELSE
380
381!
382!--       2d-domain-decomposition or no decomposition (1 PE run) with
383!--       overlapping transposition / fft
[1318]384!--       cputime logging must not use barriers, which would prevent overlapping
[1216]385          ALLOCATE( f_out_y(0:ny,nxl_y:nxr_y,nzb_y:nzt_y), &
386                    f_out_z(0:nx,nys_x:nyn_x,nzb_x:nzt_x) )
387!
388!--       Transposition z --> x + subsequent fft along x
389          ALLOCATE( f_inv(nys:nyn,nxl:nxr,1:nz) )
390          CALL resort_for_zx( ar, f_inv )
391!
392!--       Save original indices and gridpoint counter
393          isave(1) = nz
394          isave(2) = nzb_x
395          isave(3) = nzt_x
396          isave(4) = sendrecvcount_zx
397!
398!--       Set new indices for transformation
399          nblk  = nz / pdims(1)
400          nz    = pdims(1)
401          nnz_x = 1
402          nzb_x = 1 + myidx * nnz_x
403          nzt_x = ( myidx + 1 ) * nnz_x
404          sendrecvcount_zx = nnx * nny * nnz_x
405
[1306]406          ALLOCATE( ar1(0:nx,nys_x:nyn_x,nzb_x:nzt_x) )
[1216]407          ALLOCATE( f_in(nys:nyn,nxl:nxr,1:nz) )
408
[1306]409          DO  kk = 1, nblk
[1216]410
[1306]411             IF ( kk == 1 )  THEN
[1318]412                CALL cpu_log( log_point_s(5), 'transpo forward', 'start', cpu_log_nowait )
[1306]413             ELSE
[1318]414                CALL cpu_log( log_point_s(5), 'transpo forward', 'continue', cpu_log_nowait )
[1306]415             ENDIF
[1216]416
[1306]417             DO  knew = 1, nz
418                ki = kk + nblk * ( knew - 1 )
419                f_in(:,:,knew) = f_inv(:,:,ki)
420             ENDDO
[1216]421
[1306]422             CALL transpose_zx( f_in, ar1(:,:,:))
423             CALL cpu_log( log_point_s(5), 'transpo forward', 'pause' )
[1216]424
[1306]425             IF ( kk == 1 )  THEN
[1318]426                CALL cpu_log( log_point_s(4), 'fft_x', 'start', cpu_log_nowait )
[1306]427             ELSE
[1318]428                CALL cpu_log( log_point_s(4), 'fft_x', 'continue', cpu_log_nowait )
[1216]429             ENDIF
430
[1306]431             n = isave(2) + kk - 1
432             CALL fft_x( ar1(:,:,:), 'forward',  ar_2d = f_out_z(:,:,n))
433             CALL cpu_log( log_point_s(4), 'fft_x', 'pause' )
[1216]434
435          ENDDO
436!
437!--       Restore original indices/counters
438          nz               = isave(1)
439          nzb_x            = isave(2)
440          nzt_x            = isave(3)
441          sendrecvcount_zx = isave(4)
442
443          DEALLOCATE( ar1, f_in, f_inv )
444
445!
446!--       Transposition x --> y + subsequent fft along y
447          ALLOCATE( f_inv(nys_x:nyn_x,nzb_x:nzt_x,0:nx) )
448          CALL resort_for_xy( f_out_z, f_inv )
449!
450!--       Save original indices and gridpoint counter
451          isave(1) = nx
452          isave(2) = nxl_y
453          isave(3) = nxr_y
454          isave(4) = sendrecvcount_xy
455!
456!--       Set new indices for transformation
457          nblk  = ( ( nx+1 ) / pdims(2) ) - 1
458          nx    = pdims(2)
459          nnx_y = 1
460          nxl_y = myidy * nnx_y
461          nxr_y = ( myidy + 1 ) * nnx_y - 1
462          sendrecvcount_xy = nnx_y * ( nyn_x-nys_x+1 ) * ( nzt_x-nzb_x+1 )
463
[1306]464          ALLOCATE( ar1(0:ny,nxl_y:nxr_y,nzb_y:nzt_y) )
[1216]465          ALLOCATE( f_in(nys_x:nyn_x,nzb_x:nzt_x,0:nx) )
466
[1306]467          DO  ii = 0, nblk
[1216]468
[1318]469             CALL cpu_log( log_point_s(5), 'transpo forward', 'continue', cpu_log_nowait )
[1216]470
[1306]471             DO  inew = 0, nx-1
472                iind = ii + ( nblk + 1 ) * inew
473                f_in(:,:,inew) = f_inv(:,:,iind)
474             ENDDO
[1216]475
[1306]476             CALL transpose_xy( f_in, ar1(:,:,:) )
[1216]477
[1306]478             CALL cpu_log( log_point_s(5), 'transpo forward', 'pause' )
[1216]479
[1306]480             IF ( ii == 1 )  THEN
[1318]481                CALL cpu_log( log_point_s(7), 'fft_y', 'start', cpu_log_nowait )
[1306]482             ELSE
[1318]483                CALL cpu_log( log_point_s(7), 'fft_y', 'continue', cpu_log_nowait )
[1216]484             ENDIF
485
[1306]486             nxl_y_bound = isave(2)
487             nxr_y_bound = isave(3)
488             n           = isave(2) + ii
489             CALL fft_y( ar1(:,:,:), 'forward', ar_tr = f_out_y,               &
490                         nxl_y_bound = nxl_y_bound, nxr_y_bound = nxr_y_bound, &
491                         nxl_y_l = n, nxr_y_l = n )
[1216]492
[1306]493             CALL cpu_log( log_point_s(7), 'fft_y', 'pause' )
[1216]494
495          ENDDO
496!
497!--       Restore original indices/counters
498          nx               = isave(1)
499          nxl_y            = isave(2)
500          nxr_y            = isave(3)
501          sendrecvcount_xy = isave(4)
502
503          DEALLOCATE( ar1, f_in, f_inv )
504
505!
506!--       Transposition y --> z + subsequent tridia + resort for z --> y
507          ALLOCATE( f_inv(nxl_y:nxr_y,nzb_y:nzt_y,0:ny) )
508          CALL resort_for_yz( f_out_y, f_inv )
509!
510!--       Save original indices and gridpoint counter
511          isave(1) = ny
512          isave(2) = nys_z
513          isave(3) = nyn_z
514          isave(4) = sendrecvcount_yz
515!
516!--       Set new indices for transformation
517          nblk             = ( ( ny+1 ) / pdims(1) ) - 1
518          ny               = pdims(1)
519          nny_z            = 1
520          nys_z            = myidx * nny_z
521          nyn_z            = ( myidx + 1 ) * nny_z - 1
522          sendrecvcount_yz = ( nxr_y-nxl_y+1 ) * nny_z * ( nzt_y-nzb_y+1 )
523
[1306]524          ALLOCATE( ar1(nxl_z:nxr_z,nys_z:nyn_z,1:nz) )
[1216]525          ALLOCATE( f_in(nxl_y:nxr_y,nzb_y:nzt_y,0:ny) )
526
[1306]527          DO  jj = 0, nblk
[1216]528!
[1306]529!--          Forward Fourier Transformation
530!--          Transposition y --> z
[1318]531             CALL cpu_log( log_point_s(5), 'transpo forward', 'continue', cpu_log_nowait )
[1216]532
[1306]533             DO  jnew = 0, ny-1
534                jind = jj + ( nblk + 1 ) * jnew
535                f_in(:,:,jnew) = f_inv(:,:,jind)
536             ENDDO
[1216]537
[1306]538             CALL transpose_yz( f_in, ar1(:,:,:) )
[1216]539
[1306]540             IF ( jj == nblk )  THEN
541                CALL cpu_log( log_point_s(5), 'transpo forward', 'stop' )
542             ELSE
543                CALL cpu_log( log_point_s(5), 'transpo forward', 'pause' )
[1216]544             ENDIF
545
546!
[1306]547!--          Solve the tridiagonal equation system along z
[1318]548             CALL cpu_log( log_point_s(6), 'tridia', 'start', cpu_log_nowait )
[1216]549
[1306]550             n = isave(2) + jj
551             CALL tridia_substi_overlap( ar1(:,:,:), n )
[1216]552
[1306]553             CALL cpu_log( log_point_s(6), 'tridia', 'stop' )
[1216]554
[1306]555!
556!--          Inverse Fourier Transformation
557!--          Transposition z --> y
558!--          Only one thread should call MPI routines, therefore forward and
559!--          backward tranpose are in the same section
560             IF ( jj == 0 )  THEN
[1318]561                CALL cpu_log( log_point_s(8), 'transpo invers', 'start', cpu_log_nowait )
[1306]562             ELSE
[1318]563                CALL cpu_log( log_point_s(8), 'transpo invers', 'continue', cpu_log_nowait )
[1216]564             ENDIF
565
[1306]566             CALL transpose_zy( ar1(:,:,:), f_in )
[1216]567
[1306]568             DO  jnew = 0, ny-1
569                jind = jj + ( nblk + 1 ) * jnew
570                f_inv(:,:,jind) = f_in(:,:,jnew)
571             ENDDO
[1216]572
[1306]573             CALL cpu_log( log_point_s(8), 'transpo invers', 'pause' )
[1216]574
575          ENDDO
576!
577!--       Restore original indices/counters
578          ny               = isave(1)
579          nys_z            = isave(2)
580          nyn_z            = isave(3)
581          sendrecvcount_yz = isave(4)
582
583          CALL resort_for_zy( f_inv, f_out_y )
584
585          DEALLOCATE( ar1, f_in, f_inv )
586
587!
588!--       fft along y backward + subsequent transposition y --> x
589          ALLOCATE( f_inv(nys_x:nyn_x,nzb_x:nzt_x,0:nx) )
590!
591!--       Save original indices and gridpoint counter
592          isave(1) = nx
593          isave(2) = nxl_y
594          isave(3) = nxr_y
595          isave(4) = sendrecvcount_xy
596!
597!--       Set new indices for transformation
598          nblk             = (( nx+1 ) / pdims(2) ) - 1
599          nx               = pdims(2)
600          nnx_y            = 1
601          nxl_y            = myidy * nnx_y
602          nxr_y            = ( myidy + 1 ) * nnx_y - 1
603          sendrecvcount_xy = nnx_y * ( nyn_x-nys_x+1 ) * ( nzt_x-nzb_x+1 )
604
[1306]605          ALLOCATE( ar1(0:ny,nxl_y:nxr_y,nzb_y:nzt_y) )
[1216]606          ALLOCATE( f_in(nys_x:nyn_x,nzb_x:nzt_x,0:nx) )
607
[1306]608          DO  ii = 0, nblk
[1216]609
[1318]610             CALL cpu_log( log_point_s(7), 'fft_y', 'continue', cpu_log_nowait )
[1216]611
[1306]612             n = isave(2) + ii
613             nxl_y_bound = isave(2)
614             nxr_y_bound = isave(3)
[1216]615
[1306]616             CALL fft_y( ar1(:,:,:), 'backward', ar_tr = f_out_y,              &
617                         nxl_y_bound = nxl_y_bound, nxr_y_bound = nxr_y_bound, &
618                         nxl_y_l = n, nxr_y_l = n )
[1216]619
[1306]620             IF ( ii == nblk )  THEN
621                CALL cpu_log( log_point_s(7), 'fft_y', 'stop' )
622             ELSE
623                CALL cpu_log( log_point_s(7), 'fft_y', 'pause' )
[1216]624             ENDIF
625
[1318]626             CALL cpu_log( log_point_s(8), 'transpo invers', 'continue', cpu_log_nowait )
[1216]627
[1306]628             CALL transpose_yx( ar1(:,:,:), f_in )
[1216]629
[1306]630             DO  inew = 0, nx-1
631                iind = ii + (nblk+1) * inew
632                f_inv(:,:,iind) = f_in(:,:,inew)
633             ENDDO
[1216]634
[1306]635             CALL cpu_log( log_point_s(8), 'transpo invers', 'pause' )
[1216]636
637          ENDDO
638!
639!--       Restore original indices/counters
640          nx               = isave(1)
641          nxl_y            = isave(2)
642          nxr_y            = isave(3)
643          sendrecvcount_xy = isave(4)
644
645          CALL resort_for_yx( f_inv, f_out_z )
646
647          DEALLOCATE( ar1, f_in, f_inv )
648
649!
650!--       fft along x backward + subsequent final transposition x --> z
651          ALLOCATE( f_inv(nys:nyn,nxl:nxr,1:nz) )
652!
653!--       Save original indices and gridpoint counter
654          isave(1) = nz
655          isave(2) = nzb_x
656          isave(3) = nzt_x
657          isave(4) = sendrecvcount_zx
658!
659!--       Set new indices for transformation
660          nblk             = nz / pdims(1)
661          nz               = pdims(1)
662          nnz_x            = 1
663          nzb_x            = 1 + myidx * nnz_x
664          nzt_x            = ( myidx + 1 ) * nnz_x
665          sendrecvcount_zx = nnx * nny * nnz_x
666
[1306]667          ALLOCATE( ar1(0:nx,nys_x:nyn_x,nzb_x:nzt_x) )
[1216]668          ALLOCATE( f_in(nys:nyn,nxl:nxr,1:nz) )
669
[1306]670          DO  kk = 1, nblk
[1216]671
[1318]672             CALL cpu_log( log_point_s(4), 'fft_x', 'continue', cpu_log_nowait )
[1216]673
[1306]674             n = isave(2) + kk - 1
675             CALL fft_x( ar1(:,:,:), 'backward', f_out_z(:,:,n))
[1216]676
[1306]677             IF ( kk == nblk )  THEN
678                CALL cpu_log( log_point_s(4), 'fft_x', 'stop' )
679             ELSE
680                CALL cpu_log( log_point_s(4), 'fft_x', 'pause' )
[1216]681             ENDIF
682
[1318]683             CALL cpu_log( log_point_s(8), 'transpo invers', 'continue', cpu_log_nowait )
[1216]684
[1306]685             CALL transpose_xz( ar1(:,:,:), f_in )
[1216]686
[1306]687             DO  knew = 1, nz
688                ki = kk + nblk * (knew-1)
689                f_inv(:,:,ki) = f_in(:,:,knew)
690             ENDDO
[1216]691
[1306]692             IF ( kk == nblk )  THEN
693                CALL cpu_log( log_point_s(8), 'transpo invers', 'stop' )
694             ELSE
695                CALL cpu_log( log_point_s(8), 'transpo invers', 'pause' )
[1216]696             ENDIF
697
698          ENDDO
699!
700!--       Restore original indices/counters
701          nz               = isave(1)
702          nzb_x            = isave(2)
703          nzt_x            = isave(3)
704          sendrecvcount_zx = isave(4)
705
706          CALL resort_for_xz( f_inv, ar )
707
708          DEALLOCATE( ar1, f_in, f_inv )
709
[1]710       ENDIF
711
712       CALL cpu_log( log_point_s(3), 'poisfft', 'stop' )
713
714    END SUBROUTINE poisfft
715
716
717!------------------------------------------------------------------------------!
[1682]718! Description:
719! ------------
720!> Fourier-transformation along y with subsequent transposition y --> x for
721!> a 1d-decomposition along x.
722!>
723!> @attention The performance of this routine is much faster on the NEC-SX6,
724!>            if the first index of work_ffty_vec is odd. Otherwise
725!>            memory bank conflicts may occur (especially if the index is a
726!>            multiple of 128). That's why work_ffty_vec is dimensioned as
727!>            0:ny+1.
728!>            Of course, this will not work if users are using an odd number
729!>            of gridpoints along y.
[1]730!------------------------------------------------------------------------------!
[1682]731    SUBROUTINE ffty_tr_yx( f_in, f_out )
[1]732
[1682]733
[1320]734       USE control_parameters,                                                 &
735           ONLY:  host
736
737       USE cpulog,                                                             &
738           ONLY:  cpu_log, log_point_s
739
740       USE kinds
741
[1]742       USE pegrid
743
744       IMPLICIT NONE
745
[1682]746       INTEGER(iwp)            ::  i            !<
747       INTEGER(iwp)            ::  iend         !<
748       INTEGER(iwp)            ::  iouter       !<
749       INTEGER(iwp)            ::  ir           !<
750       INTEGER(iwp)            ::  j            !<
751       INTEGER(iwp)            ::  k            !<
[1]752
[1682]753       INTEGER(iwp), PARAMETER ::  stridex = 4  !<
[1320]754
[1682]755       REAL(wp), DIMENSION(0:ny,stridex)        ::  work_ffty      !<
[1]756#if defined( __nec )
[1682]757       REAL(wp), DIMENSION(0:ny+1,1:nz,nxl:nxr) ::  work_ffty_vec  !<
[1]758#endif
[1682]759       REAL(wp), DIMENSION(1:nz,0:ny,nxl:nxr)             ::  f_in   !<
760       REAL(wp), DIMENSION(nnx,1:nz,nys_x:nyn_x,pdims(1)) ::  f_out  !<
761       REAL(wp), DIMENSION(nxl:nxr,1:nz,0:ny)             ::  work   !<
[1]762
763!
764!--    Carry out the FFT along y, where all data are present due to the
765!--    1d-decomposition along x. Resort the data in a way that x becomes
766!--    the first index.
[1106]767       CALL cpu_log( log_point_s(7), 'fft_y_1d', 'start' )
[1]768
769       IF ( host(1:3) == 'nec' )  THEN
770#if defined( __nec )
771!
772!--       Code optimized for vector processors
[85]773!$OMP     PARALLEL PRIVATE ( i, j, k )
[1]774!$OMP     DO
775          DO  i = nxl, nxr
776
777             DO  j = 0, ny
778                DO  k = 1, nz
779                   work_ffty_vec(j,k,i) = f_in(k,j,i)
780                ENDDO
781             ENDDO
782
783             CALL fft_y_m( work_ffty_vec(:,:,i), ny+1, 'forward' )
784
785          ENDDO
786
787!$OMP     DO
788          DO  k = 1, nz
789             DO  j = 0, ny
790                DO  i = nxl, nxr
791                   work(i,k,j) = work_ffty_vec(j,k,i)
792                ENDDO
793             ENDDO
794          ENDDO
795!$OMP     END PARALLEL
796#endif
797
798       ELSE
799
800!
801!--       Cache optimized code.
802!--       The i-(x-)direction is split into a strided outer loop and an inner
803!--       loop for better cache performance
804!$OMP     PARALLEL PRIVATE (i,iend,iouter,ir,j,k,work_ffty)
805!$OMP     DO
806          DO  iouter = nxl, nxr, stridex
807
808             iend = MIN( iouter+stridex-1, nxr )  ! Upper bound for inner i loop
809
810             DO  k = 1, nz
811
812                DO  i = iouter, iend
813
814                   ir = i-iouter+1  ! counter within a stride
815                   DO  j = 0, ny
816                      work_ffty(j,ir) = f_in(k,j,i)
817                   ENDDO
818!
819!--                FFT along y
[1106]820                   CALL fft_y_1d( work_ffty(:,ir), 'forward' )
[1]821
822                ENDDO
823
824!
825!--             Resort
826                DO  j = 0, ny
827                   DO  i = iouter, iend
828                      work(i,k,j) = work_ffty(j,i-iouter+1)
829                   ENDDO
830                ENDDO
831
832             ENDDO
833
834          ENDDO
835!$OMP     END PARALLEL
836
837       ENDIF
[1106]838       CALL cpu_log( log_point_s(7), 'fft_y_1d', 'pause' )
[1]839
840!
841!--    Transpose array
[1111]842#if defined( __parallel )
[1]843       CALL cpu_log( log_point_s(32), 'mpi_alltoall', 'start' )
[622]844       IF ( collective_wait )  CALL MPI_BARRIER( comm2d, ierr )
[1]845       CALL MPI_ALLTOALL( work(nxl,1,0),      sendrecvcount_xy, MPI_REAL, &
846                          f_out(1,1,nys_x,1), sendrecvcount_xy, MPI_REAL, &
847                          comm1dx, ierr )
848       CALL cpu_log( log_point_s(32), 'mpi_alltoall', 'stop' )
[1111]849#endif
[1]850
851    END SUBROUTINE ffty_tr_yx
852
853
854!------------------------------------------------------------------------------!
[1682]855! Description:
856! ------------
857!>  Transposition x --> y with a subsequent backward Fourier transformation for
858!>  a 1d-decomposition along x
[1]859!------------------------------------------------------------------------------!
[1682]860    SUBROUTINE tr_xy_ffty( f_in, f_out )
[1]861
[1682]862
[1320]863       USE control_parameters,                                                 &
864           ONLY:  host
865
866       USE cpulog,                                                             &
867           ONLY:  cpu_log, log_point_s
868
869       USE kinds
870
[1]871       USE pegrid
872
873       IMPLICIT NONE
874
[1682]875       INTEGER(iwp)            ::  i            !<
876       INTEGER(iwp)            ::  iend         !<
877       INTEGER(iwp)            ::  iouter       !<
878       INTEGER(iwp)            ::  ir           !<
879       INTEGER(iwp)            ::  j            !<
880       INTEGER(iwp)            ::  k            !<
[1]881
[1682]882       INTEGER(iwp), PARAMETER ::  stridex = 4  !<
[1320]883
[1682]884       REAL(wp), DIMENSION(0:ny,stridex)        ::  work_ffty      !<
[1]885#if defined( __nec )
[1682]886       REAL(wp), DIMENSION(0:ny+1,1:nz,nxl:nxr) ::  work_ffty_vec  !<
[1]887#endif
[1682]888       REAL(wp), DIMENSION(nnx,1:nz,nys_x:nyn_x,pdims(1)) ::  f_in   !<
889       REAL(wp), DIMENSION(1:nz,0:ny,nxl:nxr)             ::  f_out  !<
890       REAL(wp), DIMENSION(nxl:nxr,1:nz,0:ny)             ::  work   !<
[1]891
892!
893!--    Transpose array
[1111]894#if defined( __parallel )
[1]895       CALL cpu_log( log_point_s(32), 'mpi_alltoall', 'start' )
[622]896       IF ( collective_wait )  CALL MPI_BARRIER( comm2d, ierr )
[1]897       CALL MPI_ALLTOALL( f_in(1,1,nys_x,1), sendrecvcount_xy, MPI_REAL, &
898                          work(nxl,1,0),     sendrecvcount_xy, MPI_REAL, &
899                          comm1dx, ierr )
900       CALL cpu_log( log_point_s(32), 'mpi_alltoall', 'stop' )
[1111]901#endif
[1]902
903!
904!--    Resort the data in a way that y becomes the first index and carry out the
905!--    backward fft along y.
[1106]906       CALL cpu_log( log_point_s(7), 'fft_y_1d', 'continue' )
[1]907
908       IF ( host(1:3) == 'nec' )  THEN
909#if defined( __nec )
910!
911!--       Code optimized for vector processors
[85]912!$OMP     PARALLEL PRIVATE ( i, j, k )
[1]913!$OMP     DO
914          DO  k = 1, nz
915             DO  j = 0, ny
916                DO  i = nxl, nxr
917                   work_ffty_vec(j,k,i) = work(i,k,j)
918                ENDDO
919             ENDDO
920          ENDDO
921
922!$OMP     DO
923          DO  i = nxl, nxr
924
925             CALL fft_y_m( work_ffty_vec(:,:,i), ny+1, 'backward' )
926
927             DO  j = 0, ny
928                DO  k = 1, nz
929                   f_out(k,j,i) = work_ffty_vec(j,k,i)
930                ENDDO
931             ENDDO
932
933          ENDDO
934!$OMP     END PARALLEL
935#endif
936
937       ELSE
938
939!
940!--       Cache optimized code.
941!--       The i-(x-)direction is split into a strided outer loop and an inner
942!--       loop for better cache performance
943!$OMP     PARALLEL PRIVATE ( i, iend, iouter, ir, j, k, work_ffty )
944!$OMP     DO
945          DO  iouter = nxl, nxr, stridex
946
947             iend = MIN( iouter+stridex-1, nxr )  ! Upper bound for inner i loop
948
949             DO  k = 1, nz
950!
951!--             Resort
952                DO  j = 0, ny
953                   DO  i = iouter, iend
954                      work_ffty(j,i-iouter+1) = work(i,k,j)
955                   ENDDO
956                ENDDO
957
958                DO  i = iouter, iend
959
960!
961!--                FFT along y
962                   ir = i-iouter+1  ! counter within a stride
[1106]963                   CALL fft_y_1d( work_ffty(:,ir), 'backward' )
[1]964
965                   DO  j = 0, ny
966                      f_out(k,j,i) = work_ffty(j,ir)
967                   ENDDO
968                ENDDO
969
970             ENDDO
971
972          ENDDO
973!$OMP     END PARALLEL
974
975       ENDIF
976
[1106]977       CALL cpu_log( log_point_s(7), 'fft_y_1d', 'stop' )
[1]978
979    END SUBROUTINE tr_xy_ffty
980
981
982!------------------------------------------------------------------------------!
[1682]983! Description:
984! ------------
985!> FFT along x, solution of the tridiagonal system and backward FFT for
986!> a 1d-decomposition along x
987!>
988!> @warning this subroutine may still not work for hybrid parallelization
989!>          with OpenMP (for possible necessary changes see the original
990!>          routine poisfft_hybrid, developed by Klaus Ketelsen, May 2002)
[1]991!------------------------------------------------------------------------------!
[1682]992    SUBROUTINE fftx_tri_fftx( ar )
[1]993
[1682]994
[1320]995       USE control_parameters,                                                 &
996           ONLY:  host
997
998       USE cpulog,                                                             &
999           ONLY:  cpu_log, log_point_s
1000
1001       USE grid_variables,                                                     &
1002           ONLY:  ddx2, ddy2
1003
1004       USE kinds
1005
[1]1006       USE pegrid
1007
1008       IMPLICIT NONE
1009
[1682]1010       INTEGER(iwp) ::  i                   !<
1011       INTEGER(iwp) ::  j                   !<
1012       INTEGER(iwp) ::  k                   !<
1013       INTEGER(iwp) ::  m                   !<
1014       INTEGER(iwp) ::  n                   !<
1015       INTEGER(iwp) ::  omp_get_thread_num  !<
1016       INTEGER(iwp) ::  tn                  !<
[1]1017
[1682]1018       REAL(wp), DIMENSION(0:nx)                          ::  work_fftx  !<
1019       REAL(wp), DIMENSION(0:nx,1:nz)                     ::  work_trix  !<
1020       REAL(wp), DIMENSION(nnx,1:nz,nys_x:nyn_x,pdims(1)) ::  ar         !<
1021       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:,:), ALLOCATABLE          ::  tri        !<
[1]1022
1023
[1106]1024       CALL cpu_log( log_point_s(33), 'fft_x_1d + tridia', 'start' )
[1]1025
1026       ALLOCATE( tri(5,0:nx,0:nz-1,0:threads_per_task-1) )
1027
1028       tn = 0              ! Default thread number in case of one thread
1029!$OMP  PARALLEL DO PRIVATE ( i, j, k, m, n, tn, work_fftx, work_trix )
1030       DO  j = nys_x, nyn_x
1031
1032!$        tn = omp_get_thread_num()
1033
1034          IF ( host(1:3) == 'nec' )  THEN
1035!
1036!--          Code optimized for vector processors
1037             DO  k = 1, nz
1038
1039                m = 0
1040                DO  n = 1, pdims(1)
[1003]1041                   DO  i = 1, nnx
[1]1042                      work_trix(m,k) = ar(i,k,j,n)
1043                      m = m + 1
1044                   ENDDO
1045                ENDDO
1046
1047             ENDDO
1048
1049             CALL fft_x_m( work_trix, 'forward' )
1050
1051          ELSE
1052!
1053!--          Cache optimized code
1054             DO  k = 1, nz
1055
1056                m = 0
1057                DO  n = 1, pdims(1)
[1003]1058                   DO  i = 1, nnx
[1]1059                      work_fftx(m) = ar(i,k,j,n)
1060                      m = m + 1
1061                   ENDDO
1062                ENDDO
1063
[1106]1064                CALL fft_x_1d( work_fftx, 'forward' )
[1]1065
1066                DO  i = 0, nx
1067                   work_trix(i,k) = work_fftx(i)
1068                ENDDO
1069
1070             ENDDO
1071
1072          ENDIF
1073
1074!
1075!--       Solve the linear equation system
1076          CALL tridia_1dd( ddx2, ddy2, nx, ny, j, work_trix, tri(:,:,:,tn) )
1077
1078          IF ( host(1:3) == 'nec' )  THEN
1079!
1080!--          Code optimized for vector processors
1081             CALL fft_x_m( work_trix, 'backward' )
1082
1083             DO  k = 1, nz
1084
1085                m = 0
1086                DO  n = 1, pdims(1)
[1003]1087                   DO  i = 1, nnx
[1]1088                      ar(i,k,j,n) = work_trix(m,k)
1089                      m = m + 1
1090                   ENDDO
1091                ENDDO
1092
1093             ENDDO
1094
1095          ELSE
1096!
1097!--          Cache optimized code
1098             DO  k = 1, nz
1099
1100                DO  i = 0, nx
1101                   work_fftx(i) = work_trix(i,k)
1102                ENDDO
1103
[1106]1104                CALL fft_x_1d( work_fftx, 'backward' )
[1]1105
1106                m = 0
1107                DO  n = 1, pdims(1)
[1003]1108                   DO  i = 1, nnx
[1]1109                      ar(i,k,j,n) = work_fftx(m)
1110                      m = m + 1
1111                   ENDDO
1112                ENDDO
1113
1114             ENDDO
1115
1116          ENDIF
1117
1118       ENDDO
1119
1120       DEALLOCATE( tri )
1121
[1106]1122       CALL cpu_log( log_point_s(33), 'fft_x_1d + tridia', 'stop' )
[1]1123
1124    END SUBROUTINE fftx_tri_fftx
1125
1126
1127!------------------------------------------------------------------------------!
[1682]1128! Description:
1129! ------------
1130!> Fourier-transformation along x with subsequent transposition x --> y for
1131!> a 1d-decomposition along y.
1132!>
1133!> @attention NEC-branch of this routine may significantly profit from
1134!>            further optimizations. So far, performance is much worse than
1135!>            for routine ffty_tr_yx (more than three times slower).
[1]1136!------------------------------------------------------------------------------!
[1682]1137    SUBROUTINE fftx_tr_xy( f_in, f_out )
[1]1138
[1682]1139
[1320]1140       USE control_parameters,                                                 &
1141           ONLY:  host
1142
1143       USE cpulog,                                                             &
1144           ONLY:  cpu_log, log_point_s
1145
1146       USE kinds
1147
[1]1148       USE pegrid
1149
1150       IMPLICIT NONE
1151
[1682]1152       INTEGER(iwp) ::  i  !<
1153       INTEGER(iwp) ::  j  !<
1154       INTEGER(iwp) ::  k  !<
[1]1155
[1682]1156       REAL(wp), DIMENSION(0:nx,1:nz,nys:nyn)             ::  work_fftx  !<
1157       REAL(wp), DIMENSION(1:nz,nys:nyn,0:nx)             ::  f_in       !<
1158       REAL(wp), DIMENSION(nny,1:nz,nxl_y:nxr_y,pdims(2)) ::  f_out      !<
1159       REAL(wp), DIMENSION(nys:nyn,1:nz,0:nx)             ::  work       !<
[1]1160
1161!
1162!--    Carry out the FFT along x, where all data are present due to the
1163!--    1d-decomposition along y. Resort the data in a way that y becomes
1164!--    the first index.
[1106]1165       CALL cpu_log( log_point_s(4), 'fft_x_1d', 'start' )
[1]1166
1167       IF ( host(1:3) == 'nec' )  THEN
1168!
1169!--       Code for vector processors
[85]1170!$OMP     PARALLEL PRIVATE ( i, j, k )
[1]1171!$OMP     DO
1172          DO  i = 0, nx
1173
1174             DO  j = nys, nyn
1175                DO  k = 1, nz
1176                   work_fftx(i,k,j) = f_in(k,j,i)
1177                ENDDO
1178             ENDDO
1179
1180          ENDDO
1181
1182!$OMP     DO
1183          DO  j = nys, nyn
1184
1185             CALL fft_x_m( work_fftx(:,:,j), 'forward' )
1186
1187             DO  k = 1, nz
1188                DO  i = 0, nx
1189                   work(j,k,i) = work_fftx(i,k,j)
1190                ENDDO
1191             ENDDO
1192
1193          ENDDO
1194!$OMP     END PARALLEL
1195
1196       ELSE
1197
1198!
1199!--       Cache optimized code (there might be still a potential for better
1200!--       optimization).
[696]1201!$OMP     PARALLEL PRIVATE (i,j,k)
[1]1202!$OMP     DO
1203          DO  i = 0, nx
1204
1205             DO  j = nys, nyn
1206                DO  k = 1, nz
1207                   work_fftx(i,k,j) = f_in(k,j,i)
1208                ENDDO
1209             ENDDO
1210
1211          ENDDO
1212
1213!$OMP     DO
1214          DO  j = nys, nyn
1215             DO  k = 1, nz
1216
[1106]1217                CALL fft_x_1d( work_fftx(0:nx,k,j), 'forward' )
[1]1218
1219                DO  i = 0, nx
1220                   work(j,k,i) = work_fftx(i,k,j)
1221                ENDDO
1222             ENDDO
1223
1224          ENDDO
1225!$OMP     END PARALLEL
1226
1227       ENDIF
[1106]1228       CALL cpu_log( log_point_s(4), 'fft_x_1d', 'pause' )
[1]1229
1230!
1231!--    Transpose array
[1111]1232#if defined( __parallel )
[1]1233       CALL cpu_log( log_point_s(32), 'mpi_alltoall', 'start' )
[622]1234       IF ( collective_wait )  CALL MPI_BARRIER( comm2d, ierr )
[1]1235       CALL MPI_ALLTOALL( work(nys,1,0),      sendrecvcount_xy, MPI_REAL, &
1236                          f_out(1,1,nxl_y,1), sendrecvcount_xy, MPI_REAL, &
1237                          comm1dy, ierr )
1238       CALL cpu_log( log_point_s(32), 'mpi_alltoall', 'stop' )
[1111]1239#endif
[1]1240
1241    END SUBROUTINE fftx_tr_xy
1242
1243
1244!------------------------------------------------------------------------------!
[1682]1245! Description:
1246! ------------
1247!> Transposition y --> x with a subsequent backward Fourier transformation for
1248!> a 1d-decomposition along x.
[1]1249!------------------------------------------------------------------------------!
[1682]1250    SUBROUTINE tr_yx_fftx( f_in, f_out )
[1]1251
[1682]1252
[1320]1253       USE control_parameters,                                                 &
1254           ONLY:  host
1255
1256       USE cpulog,                                                             &
1257           ONLY:  cpu_log, log_point_s
1258
1259       USE kinds
1260
[1]1261       USE pegrid
1262
1263       IMPLICIT NONE
1264
[1682]1265       INTEGER(iwp) ::  i  !<
1266       INTEGER(iwp) ::  j  !<
1267       INTEGER(iwp) ::  k  !<
[1]1268
[1682]1269       REAL(wp), DIMENSION(0:nx,1:nz,nys:nyn)             ::  work_fftx  !<
1270       REAL(wp), DIMENSION(nny,1:nz,nxl_y:nxr_y,pdims(2)) ::  f_in       !<
1271       REAL(wp), DIMENSION(1:nz,nys:nyn,0:nx)             ::  f_out      !<
1272       REAL(wp), DIMENSION(nys:nyn,1:nz,0:nx)             ::  work       !<
[1]1273
1274!
1275!--    Transpose array
[1111]1276#if defined( __parallel )
[1]1277       CALL cpu_log( log_point_s(32), 'mpi_alltoall', 'start' )
[622]1278       IF ( collective_wait )  CALL MPI_BARRIER( comm2d, ierr )
[1]1279       CALL MPI_ALLTOALL( f_in(1,1,nxl_y,1), sendrecvcount_xy, MPI_REAL, &
1280                          work(nys,1,0),     sendrecvcount_xy, MPI_REAL, &
1281                          comm1dy, ierr )
1282       CALL cpu_log( log_point_s(32), 'mpi_alltoall', 'stop' )
[1111]1283#endif
[1]1284
1285!
1286!--    Carry out the FFT along x, where all data are present due to the
1287!--    1d-decomposition along y. Resort the data in a way that y becomes
1288!--    the first index.
[1106]1289       CALL cpu_log( log_point_s(4), 'fft_x_1d', 'continue' )
[1]1290
1291       IF ( host(1:3) == 'nec' )  THEN
1292!
1293!--       Code optimized for vector processors
[85]1294!$OMP     PARALLEL PRIVATE ( i, j, k )
[1]1295!$OMP     DO
1296          DO  j = nys, nyn
1297
1298             DO  k = 1, nz
1299                DO  i = 0, nx
1300                   work_fftx(i,k,j) = work(j,k,i)
1301                ENDDO
1302             ENDDO
1303
1304             CALL fft_x_m( work_fftx(:,:,j), 'backward' )
1305
1306          ENDDO
1307
1308!$OMP     DO
1309          DO  i = 0, nx
1310             DO  j = nys, nyn
1311                DO  k = 1, nz
1312                   f_out(k,j,i) = work_fftx(i,k,j)
1313                ENDDO
1314             ENDDO
1315          ENDDO
1316!$OMP     END PARALLEL
1317
1318       ELSE
1319
1320!
1321!--       Cache optimized code (there might be still a potential for better
1322!--       optimization).
[696]1323!$OMP     PARALLEL PRIVATE (i,j,k)
[1]1324!$OMP     DO
1325          DO  j = nys, nyn
1326             DO  k = 1, nz
1327
1328                DO  i = 0, nx
1329                   work_fftx(i,k,j) = work(j,k,i)
1330                ENDDO
1331
[1106]1332                CALL fft_x_1d( work_fftx(0:nx,k,j), 'backward' )
[1]1333
1334             ENDDO
1335          ENDDO
1336
1337!$OMP     DO
1338          DO  i = 0, nx
1339             DO  j = nys, nyn
1340                DO  k = 1, nz
1341                   f_out(k,j,i) = work_fftx(i,k,j)
1342                ENDDO
1343             ENDDO
1344          ENDDO
1345!$OMP     END PARALLEL
1346
1347       ENDIF
[1106]1348       CALL cpu_log( log_point_s(4), 'fft_x_1d', 'stop' )
[1]1349
1350    END SUBROUTINE tr_yx_fftx
1351
1352
1353!------------------------------------------------------------------------------!
[1682]1354! Description:
1355! ------------
1356!> FFT along y, solution of the tridiagonal system and backward FFT for
1357!> a 1d-decomposition along y.
1358!>
1359!> @warning this subroutine may still not work for hybrid parallelization
1360!>          with OpenMP (for possible necessary changes see the original
1361!>          routine poisfft_hybrid, developed by Klaus Ketelsen, May 2002)
[1]1362!------------------------------------------------------------------------------!
[1682]1363    SUBROUTINE ffty_tri_ffty( ar )
[1]1364
[1682]1365
[1320]1366       USE control_parameters,                                                 &
1367           ONLY:  host
1368
1369       USE cpulog,                                                             &
1370           ONLY:  cpu_log, log_point_s
1371
1372       USE grid_variables,                                                     &
1373           ONLY:  ddx2, ddy2
1374
1375       USE kinds
1376
[1]1377       USE pegrid
1378
1379       IMPLICIT NONE
1380
[1682]1381       INTEGER(iwp) ::  i                   !<
1382       INTEGER(iwp) ::  j                   !<
1383       INTEGER(iwp) ::  k                   !<
1384       INTEGER(iwp) ::  m                   !<
1385       INTEGER(iwp) ::  n                   !<
1386       INTEGER(iwp) ::  omp_get_thread_num  !<
1387       INTEGER(iwp) ::  tn                  !<
[1]1388
[1682]1389       REAL(wp), DIMENSION(0:ny)                          ::  work_ffty  !<
1390       REAL(wp), DIMENSION(0:ny,1:nz)                     ::  work_triy  !<
1391       REAL(wp), DIMENSION(nny,1:nz,nxl_y:nxr_y,pdims(2)) ::  ar         !<
1392       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:,:), ALLOCATABLE          ::  tri        !<
[1]1393
1394
[1106]1395       CALL cpu_log( log_point_s(39), 'fft_y_1d + tridia', 'start' )
[1]1396
1397       ALLOCATE( tri(5,0:ny,0:nz-1,0:threads_per_task-1) )
1398
1399       tn = 0           ! Default thread number in case of one thread
[696]1400!$OMP  PARALLEL DO PRIVATE ( i, j, k, m, n, tn, work_ffty, work_triy )
[1]1401       DO  i = nxl_y, nxr_y
1402
1403!$        tn = omp_get_thread_num()
1404
1405          IF ( host(1:3) == 'nec' )  THEN
1406!
1407!--          Code optimized for vector processors
1408             DO  k = 1, nz
1409
1410                m = 0
1411                DO  n = 1, pdims(2)
[1003]1412                   DO  j = 1, nny
[1]1413                      work_triy(m,k) = ar(j,k,i,n)
1414                      m = m + 1
1415                   ENDDO
1416                ENDDO
1417
1418             ENDDO
1419
1420             CALL fft_y_m( work_triy, ny, 'forward' )
1421
1422          ELSE
1423!
1424!--          Cache optimized code
1425             DO  k = 1, nz
1426
1427                m = 0
1428                DO  n = 1, pdims(2)
[1003]1429                   DO  j = 1, nny
[1]1430                      work_ffty(m) = ar(j,k,i,n)
1431                      m = m + 1
1432                   ENDDO
1433                ENDDO
1434
[1106]1435                CALL fft_y_1d( work_ffty, 'forward' )
[1]1436
1437                DO  j = 0, ny
1438                   work_triy(j,k) = work_ffty(j)
1439                ENDDO
1440
1441             ENDDO
1442
1443          ENDIF
1444
1445!
1446!--       Solve the linear equation system
1447          CALL tridia_1dd( ddy2, ddx2, ny, nx, i, work_triy, tri(:,:,:,tn) )
1448
1449          IF ( host(1:3) == 'nec' )  THEN
1450!
1451!--          Code optimized for vector processors
1452             CALL fft_y_m( work_triy, ny, 'backward' )
1453
1454             DO  k = 1, nz
1455
1456                m = 0
1457                DO  n = 1, pdims(2)
[1003]1458                   DO  j = 1, nny
[1]1459                      ar(j,k,i,n) = work_triy(m,k)
1460                      m = m + 1
1461                   ENDDO
1462                ENDDO
1463
1464             ENDDO
1465
1466          ELSE
1467!
1468!--          Cache optimized code
1469             DO  k = 1, nz
1470
1471                DO  j = 0, ny
1472                   work_ffty(j) = work_triy(j,k)
1473                ENDDO
1474
[1106]1475                CALL fft_y_1d( work_ffty, 'backward' )
[1]1476
1477                m = 0
1478                DO  n = 1, pdims(2)
[1003]1479                   DO  j = 1, nny
[1]1480                      ar(j,k,i,n) = work_ffty(m)
1481                      m = m + 1
1482                   ENDDO
1483                ENDDO
1484
1485             ENDDO
1486
1487          ENDIF
1488
1489       ENDDO
1490
1491       DEALLOCATE( tri )
1492
[1106]1493       CALL cpu_log( log_point_s(39), 'fft_y_1d + tridia', 'stop' )
[1]1494
1495    END SUBROUTINE ffty_tri_ffty
1496
1497 END MODULE poisfft_mod
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.