source: palm/trunk/SOURCE/poisfft_mod.f90 @ 1859

Last change on this file since 1859 was 1851, checked in by maronga, 9 years ago

last commit documented

  • Property svn:keywords set to Id
File size: 45.6 KB
RevLine 
[1850]1!> @file poisfft_mod.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_mod.f90 1851 2016-04-08 13:32:50Z hoffmann $
26!
[1851]27! 1850 2016-04-08 13:29:27Z maronga
28! Module renamed
29!
30!
[1805]31! 1804 2016-04-05 16:30:18Z maronga
32! Removed code for parameter file check (__check)
33!
[1683]34! 1682 2015-10-07 23:56:08Z knoop
35! Code annotations made doxygen readable
36!
[1483]37! 1482 2014-10-18 12:34:45Z raasch
38! use 2d-decomposition, if accelerator boards are used
39!
[1407]40! 1406 2014-05-16 13:47:01Z raasch
41! bugfix for pgi 14.4: declare create moved after array declaration
42!
[1321]43! 1320 2014-03-20 08:40:49Z raasch
[1320]44! ONLY-attribute added to USE-statements,
45! kind-parameters added to all INTEGER and REAL declaration statements,
46! kinds are defined in new module kinds,
47! old module precision_kind is removed,
48! revision history before 2012 removed,
49! comment fields (!:) to be used for variable explanations added to
50! all variable declaration statements
[1217]51!
[1319]52! 1318 2014-03-17 13:35:16Z raasch
53! module interfaces removed
54!
[1307]55! 1306 2014-03-13 14:30:59Z raasch
56! openmp sections removed from the overlap branch,
57! second argument removed from parameter list
58!
[1217]59! 1216 2013-08-26 09:31:42Z raasch
[1216]60! resorting of arrays moved to separate routines resort_for_...,
61! one argument, used as temporary work array, removed from all transpose
62! routines
63! overlapping fft / transposition implemented
[1112]64!
[1213]65! 1212 2013-08-15 08:46:27Z raasch
66! tridia routines moved to seperate module tridia_solver
67!
[1209]68! 1208 2013-08-13 06:41:49Z raasch
69! acc-update clauses added for "ar" so that ffts other than cufft can also be
70! used (although they are not ported and will give a poor performance)
71!
[1112]72! 1111 2013-03-08 23:54:10Z raasch
[1111]73! further openACC porting of non-parallel (MPI) branch:
74! tridiagonal routines split into extermal subroutines (instead using CONTAINS),
75! no distinction between parallel/non-parallel in poisfft and tridia any more,
[1112]76! tridia routines moved to end of file because of probable bug in PGI compiler 12.5
[1111]77! (otherwise "invalid device function" is indicated during runtime),
78! optimization of tridia routines: constant elements and coefficients of tri are
79! stored in seperate arrays ddzuw and tric, last dimension of tri reduced from 5
80! to 2,
81! poisfft_init is now called internally from poisfft, maketri is called from
82! poisfft_init,
83! ibc_p_b = 2 removed
[1]84!
[1107]85! 1106 2013-03-04 05:31:38Z raasch
86! routines fftx, ffty, fftxp, fftyp removed, calls replaced by fft_x, fft_y,
87! in the 1D-decomposition routines fft_x, ffty are replaced by fft_x_1d,
88! fft_y_1d
89!
[1104]90! 1103 2013-02-20 02:15:53Z raasch
91! tri, ar, and ar1 arguments in tridia-routines (2d) are removed because they
92! sometimes cause segmentation faults with intel 12.1 compiler
93!
[1093]94! 1092 2013-02-02 11:24:22Z raasch
95! unused variables removed
96!
[1037]97! 1036 2012-10-22 13:43:42Z raasch
98! code put under GPL (PALM 3.9)
99!
[1014]100! 2012-09-21 07:03:55Z raasch
101! FLOAT type conversion replaced by REAL
102!
[1004]103! 1003 2012-09-14 14:35:53Z raasch
104! indices nxa, nya, etc. replaced by nx, ny, etc.
105!
[941]106! 940 2012-07-09 14:31:00Z raasch
107! special handling of tri-array as an argument in tridia_1dd routines switched
108! off because it caused segmentation faults with intel 12.1 compiler
109!
[878]110! 877 2012-04-03 11:21:44Z suehring
111! Bugfix: Avoid divisions by zero in case of using a 'neumann' bc for the
112! pressure at the top of the model domain.
113!
[810]114! 809 2012-01-30 13:32:58Z maronga
115! Bugfix: replaced .AND. and .NOT. with && and ! in the preprocessor directives
116!
[808]117! 807 2012-01-25 11:53:51Z maronga
118! New cpp directive "__check" implemented which is used by check_namelist_files
119! (most of the code is unneeded by check_namelist_files).
120!
[1]121! Revision 1.1  1997/07/24 11:24:14  raasch
122! Initial revision
123!
124!
125! Description:
126! ------------
[1682]127!> Solves the Poisson equation with a 2D spectral method
128!>        d^2 p / dx^2 + d^2 p / dy^2 + d^2 p / dz^2 = s
129!>
130!> Input:
131!> real    ar   contains (nnz,nny,nnx) elements of the velocity divergence,
132!>              starting from (1,nys,nxl)
133!>
134!> Output:
135!> real    ar   contains the solution for perturbation pressure p
[1]136!------------------------------------------------------------------------------!
[1682]137 MODULE poisfft_mod
138 
[1]139
[1320]140    USE fft_xy,                                                                &
141        ONLY:  fft_init, fft_y, fft_y_1d, fft_y_m, fft_x, fft_x_1d, fft_x_m
[1]142
[1320]143    USE indices,                                                               &
144        ONLY:  nnx, nny, nx, nxl, nxr, ny, nys, nyn, nz
145
146    USE transpose_indices,                                                     &
147        ONLY:  nxl_y, nxl_z, nxr_y, nxr_z, nys_x, nys_z, nyn_x, nyn_z, nzb_x,  &
148               nzb_y, nzt_x, nzt_y
149
150    USE tridia_solver,                                                         &
151        ONLY:  tridia_1dd, tridia_init, tridia_substi, tridia_substi_overlap
152
[1]153    IMPLICIT NONE
154
[1111]155    LOGICAL, SAVE ::  poisfft_initialized = .FALSE.
156
[1]157    PRIVATE
[807]158
[1]159    PUBLIC  poisfft, poisfft_init
160
161    INTERFACE poisfft
162       MODULE PROCEDURE poisfft
163    END INTERFACE poisfft
164
165    INTERFACE poisfft_init
166       MODULE PROCEDURE poisfft_init
167    END INTERFACE poisfft_init
168
[807]169
[1]170 CONTAINS
171
[1682]172!------------------------------------------------------------------------------!
173! Description:
174! ------------
175!> @todo Missing subroutine description.
176!------------------------------------------------------------------------------!
[1]177    SUBROUTINE poisfft_init
178
[1320]179       USE arrays_3d,                                                          &
180           ONLY:  ddzu_pres, ddzw
[1111]181
[1320]182       USE kinds
183
[1111]184       IMPLICIT NONE
185
[1682]186       INTEGER(iwp) ::  k  !<
[1111]187
188
[1]189       CALL fft_init
190
[1212]191       CALL tridia_init
[1111]192
193       poisfft_initialized = .TRUE.
194
[1]195    END SUBROUTINE poisfft_init
196
[1111]197
[1804]198
[1682]199!------------------------------------------------------------------------------!
200! Description:
201! ------------
202!> Two-dimensional Fourier Transformation in x- and y-direction.
203!------------------------------------------------------------------------------!
[1306]204    SUBROUTINE poisfft( ar )
[1]205
[1320]206       USE control_parameters,                                                 &
207           ONLY:  fft_method, transpose_compute_overlap
208
209       USE cpulog,                                                             &
210           ONLY:  cpu_log, cpu_log_nowait, log_point_s
211
212       USE kinds
213
[1]214       USE pegrid
215
216       IMPLICIT NONE
217
[1682]218       INTEGER(iwp) ::  ii           !<
219       INTEGER(iwp) ::  iind         !<
220       INTEGER(iwp) ::  inew         !<
221       INTEGER(iwp) ::  jj           !<
222       INTEGER(iwp) ::  jind         !<
223       INTEGER(iwp) ::  jnew         !<
224       INTEGER(iwp) ::  ki           !<
225       INTEGER(iwp) ::  kk           !<
226       INTEGER(iwp) ::  knew         !<
227       INTEGER(iwp) ::  n            !<
228       INTEGER(iwp) ::  nblk         !<
229       INTEGER(iwp) ::  nnx_y        !<
230       INTEGER(iwp) ::  nny_z        !<
231       INTEGER(iwp) ::  nnz_t        !<
232       INTEGER(iwp) ::  nnz_x        !<
233       INTEGER(iwp) ::  nxl_y_bound  !<
234       INTEGER(iwp) ::  nxr_y_bound  !<
[1]235
[1682]236       INTEGER(iwp), DIMENSION(4) ::  isave  !<
[1320]237
[1682]238       REAL(wp), DIMENSION(1:nz,nys:nyn,nxl:nxr) ::  ar      !<
239       REAL(wp), DIMENSION(nys:nyn,nxl:nxr,1:nz) ::  ar_inv  !<
[1216]240       !$acc declare create( ar_inv )
[1]241
[1682]242       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:),   ALLOCATABLE ::  ar1      !<
243       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:),   ALLOCATABLE ::  f_in     !<
244       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:),   ALLOCATABLE ::  f_inv    !<
245       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:),   ALLOCATABLE ::  f_out_y  !<
246       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:),   ALLOCATABLE ::  f_out_z  !<
[1216]247
248
[1]249       CALL cpu_log( log_point_s(3), 'poisfft', 'start' )
250
[1111]251       IF ( .NOT. poisfft_initialized )  CALL poisfft_init
252
[1]253!
254!--    Two-dimensional Fourier Transformation in x- and y-direction.
[1482]255       IF ( pdims(2) == 1  .AND.  pdims(1) > 1  .AND.  num_acc_per_node == 0 ) &
256       THEN
[1]257
258!
259!--       1d-domain-decomposition along x:
260!--       FFT along y and transposition y --> x
[1216]261          CALL ffty_tr_yx( ar, ar )
[1]262
263!
264!--       FFT along x, solving the tridiagonal system and backward FFT
265          CALL fftx_tri_fftx( ar )
266
267!
268!--       Transposition x --> y and backward FFT along y
[1216]269          CALL tr_xy_ffty( ar, ar )
[1]270
[1482]271       ELSEIF ( pdims(1) == 1 .AND. pdims(2) > 1 .AND. num_acc_per_node == 0 ) &
272       THEN
[1]273
274!
275!--       1d-domain-decomposition along y:
276!--       FFT along x and transposition x --> y
[1216]277          CALL fftx_tr_xy( ar, ar )
[1]278
279!
280!--       FFT along y, solving the tridiagonal system and backward FFT
281          CALL ffty_tri_ffty( ar )
282
283!
284!--       Transposition y --> x and backward FFT along x
[1216]285          CALL tr_yx_fftx( ar, ar )
[1]286
[1216]287       ELSEIF ( .NOT. transpose_compute_overlap )  THEN
[1]288
289!
[1111]290!--       2d-domain-decomposition or no decomposition (1 PE run)
[1]291!--       Transposition z --> x
292          CALL cpu_log( log_point_s(5), 'transpo forward', 'start' )
[1216]293          CALL resort_for_zx( ar, ar_inv )
294          CALL transpose_zx( ar_inv, ar )
[1]295          CALL cpu_log( log_point_s(5), 'transpo forward', 'pause' )
296
297          CALL cpu_log( log_point_s(4), 'fft_x', 'start' )
[1208]298          IF ( fft_method /= 'system-specific' )  THEN
299             !$acc update host( ar )
300          ENDIF
[1106]301          CALL fft_x( ar, 'forward' )
[1208]302          IF ( fft_method /= 'system-specific' )  THEN
303             !$acc update device( ar )
304          ENDIF
[1]305          CALL cpu_log( log_point_s(4), 'fft_x', 'pause' )
306
307!
308!--       Transposition x --> y
309          CALL cpu_log( log_point_s(5), 'transpo forward', 'continue' )
[1216]310          CALL resort_for_xy( ar, ar_inv )
311          CALL transpose_xy( ar_inv, ar )
[1]312          CALL cpu_log( log_point_s(5), 'transpo forward', 'pause' )
313
314          CALL cpu_log( log_point_s(7), 'fft_y', 'start' )
[1208]315          IF ( fft_method /= 'system-specific' )  THEN
316             !$acc update host( ar )
317          ENDIF
[1216]318          CALL fft_y( ar, 'forward', ar_tr = ar,                &
319                      nxl_y_bound = nxl_y, nxr_y_bound = nxr_y, &
320                      nxl_y_l = nxl_y, nxr_y_l = nxr_y )
[1208]321          IF ( fft_method /= 'system-specific' )  THEN
322             !$acc update device( ar )
323          ENDIF
[1]324          CALL cpu_log( log_point_s(7), 'fft_y', 'pause' )
325
326!
327!--       Transposition y --> z
328          CALL cpu_log( log_point_s(5), 'transpo forward', 'continue' )
[1216]329          CALL resort_for_yz( ar, ar_inv )
330          CALL transpose_yz( ar_inv, ar )
[1]331          CALL cpu_log( log_point_s(5), 'transpo forward', 'stop' )
332
333!
[1106]334!--       Solve the tridiagonal equation system along z
[1]335          CALL cpu_log( log_point_s(6), 'tridia', 'start' )
[1212]336          CALL tridia_substi( ar )
[1]337          CALL cpu_log( log_point_s(6), 'tridia', 'stop' )
338
339!
340!--       Inverse Fourier Transformation
341!--       Transposition z --> y
342          CALL cpu_log( log_point_s(8), 'transpo invers', 'start' )
[1216]343          CALL transpose_zy( ar, ar_inv )
344          CALL resort_for_zy( ar_inv, ar )
[1]345          CALL cpu_log( log_point_s(8), 'transpo invers', 'pause' )
346
347          CALL cpu_log( log_point_s(7), 'fft_y', 'continue' )
[1208]348          IF ( fft_method /= 'system-specific' )  THEN
349             !$acc update host( ar )
350          ENDIF
[1216]351          CALL fft_y( ar, 'backward', ar_tr = ar,               &
352                      nxl_y_bound = nxl_y, nxr_y_bound = nxr_y, &
353                      nxl_y_l = nxl_y, nxr_y_l = nxr_y )
[1208]354          IF ( fft_method /= 'system-specific' )  THEN
355             !$acc update device( ar )
356          ENDIF
[1]357          CALL cpu_log( log_point_s(7), 'fft_y', 'stop' )
358
359!
360!--       Transposition y --> x
361          CALL cpu_log( log_point_s(8), 'transpo invers', 'continue' )
[1216]362          CALL transpose_yx( ar, ar_inv )
363          CALL resort_for_yx( ar_inv, ar )
[1]364          CALL cpu_log( log_point_s(8), 'transpo invers', 'pause' )
365
366          CALL cpu_log( log_point_s(4), 'fft_x', 'continue' )
[1208]367          IF ( fft_method /= 'system-specific' )  THEN
368             !$acc update host( ar )
369          ENDIF
[1106]370          CALL fft_x( ar, 'backward' )
[1208]371          IF ( fft_method /= 'system-specific' )  THEN
372             !$acc update device( ar )
373          ENDIF
[1]374          CALL cpu_log( log_point_s(4), 'fft_x', 'stop' )
375
376!
377!--       Transposition x --> z
378          CALL cpu_log( log_point_s(8), 'transpo invers', 'continue' )
[1216]379          CALL transpose_xz( ar, ar_inv )
380          CALL resort_for_xz( ar_inv, ar )
[1]381          CALL cpu_log( log_point_s(8), 'transpo invers', 'stop' )
382
[1216]383       ELSE
384
385!
386!--       2d-domain-decomposition or no decomposition (1 PE run) with
387!--       overlapping transposition / fft
[1318]388!--       cputime logging must not use barriers, which would prevent overlapping
[1216]389          ALLOCATE( f_out_y(0:ny,nxl_y:nxr_y,nzb_y:nzt_y), &
390                    f_out_z(0:nx,nys_x:nyn_x,nzb_x:nzt_x) )
391!
392!--       Transposition z --> x + subsequent fft along x
393          ALLOCATE( f_inv(nys:nyn,nxl:nxr,1:nz) )
394          CALL resort_for_zx( ar, f_inv )
395!
396!--       Save original indices and gridpoint counter
397          isave(1) = nz
398          isave(2) = nzb_x
399          isave(3) = nzt_x
400          isave(4) = sendrecvcount_zx
401!
402!--       Set new indices for transformation
403          nblk  = nz / pdims(1)
404          nz    = pdims(1)
405          nnz_x = 1
406          nzb_x = 1 + myidx * nnz_x
407          nzt_x = ( myidx + 1 ) * nnz_x
408          sendrecvcount_zx = nnx * nny * nnz_x
409
[1306]410          ALLOCATE( ar1(0:nx,nys_x:nyn_x,nzb_x:nzt_x) )
[1216]411          ALLOCATE( f_in(nys:nyn,nxl:nxr,1:nz) )
412
[1306]413          DO  kk = 1, nblk
[1216]414
[1306]415             IF ( kk == 1 )  THEN
[1318]416                CALL cpu_log( log_point_s(5), 'transpo forward', 'start', cpu_log_nowait )
[1306]417             ELSE
[1318]418                CALL cpu_log( log_point_s(5), 'transpo forward', 'continue', cpu_log_nowait )
[1306]419             ENDIF
[1216]420
[1306]421             DO  knew = 1, nz
422                ki = kk + nblk * ( knew - 1 )
423                f_in(:,:,knew) = f_inv(:,:,ki)
424             ENDDO
[1216]425
[1306]426             CALL transpose_zx( f_in, ar1(:,:,:))
427             CALL cpu_log( log_point_s(5), 'transpo forward', 'pause' )
[1216]428
[1306]429             IF ( kk == 1 )  THEN
[1318]430                CALL cpu_log( log_point_s(4), 'fft_x', 'start', cpu_log_nowait )
[1306]431             ELSE
[1318]432                CALL cpu_log( log_point_s(4), 'fft_x', 'continue', cpu_log_nowait )
[1216]433             ENDIF
434
[1306]435             n = isave(2) + kk - 1
436             CALL fft_x( ar1(:,:,:), 'forward',  ar_2d = f_out_z(:,:,n))
437             CALL cpu_log( log_point_s(4), 'fft_x', 'pause' )
[1216]438
439          ENDDO
440!
441!--       Restore original indices/counters
442          nz               = isave(1)
443          nzb_x            = isave(2)
444          nzt_x            = isave(3)
445          sendrecvcount_zx = isave(4)
446
447          DEALLOCATE( ar1, f_in, f_inv )
448
449!
450!--       Transposition x --> y + subsequent fft along y
451          ALLOCATE( f_inv(nys_x:nyn_x,nzb_x:nzt_x,0:nx) )
452          CALL resort_for_xy( f_out_z, f_inv )
453!
454!--       Save original indices and gridpoint counter
455          isave(1) = nx
456          isave(2) = nxl_y
457          isave(3) = nxr_y
458          isave(4) = sendrecvcount_xy
459!
460!--       Set new indices for transformation
461          nblk  = ( ( nx+1 ) / pdims(2) ) - 1
462          nx    = pdims(2)
463          nnx_y = 1
464          nxl_y = myidy * nnx_y
465          nxr_y = ( myidy + 1 ) * nnx_y - 1
466          sendrecvcount_xy = nnx_y * ( nyn_x-nys_x+1 ) * ( nzt_x-nzb_x+1 )
467
[1306]468          ALLOCATE( ar1(0:ny,nxl_y:nxr_y,nzb_y:nzt_y) )
[1216]469          ALLOCATE( f_in(nys_x:nyn_x,nzb_x:nzt_x,0:nx) )
470
[1306]471          DO  ii = 0, nblk
[1216]472
[1318]473             CALL cpu_log( log_point_s(5), 'transpo forward', 'continue', cpu_log_nowait )
[1216]474
[1306]475             DO  inew = 0, nx-1
476                iind = ii + ( nblk + 1 ) * inew
477                f_in(:,:,inew) = f_inv(:,:,iind)
478             ENDDO
[1216]479
[1306]480             CALL transpose_xy( f_in, ar1(:,:,:) )
[1216]481
[1306]482             CALL cpu_log( log_point_s(5), 'transpo forward', 'pause' )
[1216]483
[1306]484             IF ( ii == 1 )  THEN
[1318]485                CALL cpu_log( log_point_s(7), 'fft_y', 'start', cpu_log_nowait )
[1306]486             ELSE
[1318]487                CALL cpu_log( log_point_s(7), 'fft_y', 'continue', cpu_log_nowait )
[1216]488             ENDIF
489
[1306]490             nxl_y_bound = isave(2)
491             nxr_y_bound = isave(3)
492             n           = isave(2) + ii
493             CALL fft_y( ar1(:,:,:), 'forward', ar_tr = f_out_y,               &
494                         nxl_y_bound = nxl_y_bound, nxr_y_bound = nxr_y_bound, &
495                         nxl_y_l = n, nxr_y_l = n )
[1216]496
[1306]497             CALL cpu_log( log_point_s(7), 'fft_y', 'pause' )
[1216]498
499          ENDDO
500!
501!--       Restore original indices/counters
502          nx               = isave(1)
503          nxl_y            = isave(2)
504          nxr_y            = isave(3)
505          sendrecvcount_xy = isave(4)
506
507          DEALLOCATE( ar1, f_in, f_inv )
508
509!
510!--       Transposition y --> z + subsequent tridia + resort for z --> y
511          ALLOCATE( f_inv(nxl_y:nxr_y,nzb_y:nzt_y,0:ny) )
512          CALL resort_for_yz( f_out_y, f_inv )
513!
514!--       Save original indices and gridpoint counter
515          isave(1) = ny
516          isave(2) = nys_z
517          isave(3) = nyn_z
518          isave(4) = sendrecvcount_yz
519!
520!--       Set new indices for transformation
521          nblk             = ( ( ny+1 ) / pdims(1) ) - 1
522          ny               = pdims(1)
523          nny_z            = 1
524          nys_z            = myidx * nny_z
525          nyn_z            = ( myidx + 1 ) * nny_z - 1
526          sendrecvcount_yz = ( nxr_y-nxl_y+1 ) * nny_z * ( nzt_y-nzb_y+1 )
527
[1306]528          ALLOCATE( ar1(nxl_z:nxr_z,nys_z:nyn_z,1:nz) )
[1216]529          ALLOCATE( f_in(nxl_y:nxr_y,nzb_y:nzt_y,0:ny) )
530
[1306]531          DO  jj = 0, nblk
[1216]532!
[1306]533!--          Forward Fourier Transformation
534!--          Transposition y --> z
[1318]535             CALL cpu_log( log_point_s(5), 'transpo forward', 'continue', cpu_log_nowait )
[1216]536
[1306]537             DO  jnew = 0, ny-1
538                jind = jj + ( nblk + 1 ) * jnew
539                f_in(:,:,jnew) = f_inv(:,:,jind)
540             ENDDO
[1216]541
[1306]542             CALL transpose_yz( f_in, ar1(:,:,:) )
[1216]543
[1306]544             IF ( jj == nblk )  THEN
545                CALL cpu_log( log_point_s(5), 'transpo forward', 'stop' )
546             ELSE
547                CALL cpu_log( log_point_s(5), 'transpo forward', 'pause' )
[1216]548             ENDIF
549
550!
[1306]551!--          Solve the tridiagonal equation system along z
[1318]552             CALL cpu_log( log_point_s(6), 'tridia', 'start', cpu_log_nowait )
[1216]553
[1306]554             n = isave(2) + jj
555             CALL tridia_substi_overlap( ar1(:,:,:), n )
[1216]556
[1306]557             CALL cpu_log( log_point_s(6), 'tridia', 'stop' )
[1216]558
[1306]559!
560!--          Inverse Fourier Transformation
561!--          Transposition z --> y
562!--          Only one thread should call MPI routines, therefore forward and
563!--          backward tranpose are in the same section
564             IF ( jj == 0 )  THEN
[1318]565                CALL cpu_log( log_point_s(8), 'transpo invers', 'start', cpu_log_nowait )
[1306]566             ELSE
[1318]567                CALL cpu_log( log_point_s(8), 'transpo invers', 'continue', cpu_log_nowait )
[1216]568             ENDIF
569
[1306]570             CALL transpose_zy( ar1(:,:,:), f_in )
[1216]571
[1306]572             DO  jnew = 0, ny-1
573                jind = jj + ( nblk + 1 ) * jnew
574                f_inv(:,:,jind) = f_in(:,:,jnew)
575             ENDDO
[1216]576
[1306]577             CALL cpu_log( log_point_s(8), 'transpo invers', 'pause' )
[1216]578
579          ENDDO
580!
581!--       Restore original indices/counters
582          ny               = isave(1)
583          nys_z            = isave(2)
584          nyn_z            = isave(3)
585          sendrecvcount_yz = isave(4)
586
587          CALL resort_for_zy( f_inv, f_out_y )
588
589          DEALLOCATE( ar1, f_in, f_inv )
590
591!
592!--       fft along y backward + subsequent transposition y --> x
593          ALLOCATE( f_inv(nys_x:nyn_x,nzb_x:nzt_x,0:nx) )
594!
595!--       Save original indices and gridpoint counter
596          isave(1) = nx
597          isave(2) = nxl_y
598          isave(3) = nxr_y
599          isave(4) = sendrecvcount_xy
600!
601!--       Set new indices for transformation
602          nblk             = (( nx+1 ) / pdims(2) ) - 1
603          nx               = pdims(2)
604          nnx_y            = 1
605          nxl_y            = myidy * nnx_y
606          nxr_y            = ( myidy + 1 ) * nnx_y - 1
607          sendrecvcount_xy = nnx_y * ( nyn_x-nys_x+1 ) * ( nzt_x-nzb_x+1 )
608
[1306]609          ALLOCATE( ar1(0:ny,nxl_y:nxr_y,nzb_y:nzt_y) )
[1216]610          ALLOCATE( f_in(nys_x:nyn_x,nzb_x:nzt_x,0:nx) )
611
[1306]612          DO  ii = 0, nblk
[1216]613
[1318]614             CALL cpu_log( log_point_s(7), 'fft_y', 'continue', cpu_log_nowait )
[1216]615
[1306]616             n = isave(2) + ii
617             nxl_y_bound = isave(2)
618             nxr_y_bound = isave(3)
[1216]619
[1306]620             CALL fft_y( ar1(:,:,:), 'backward', ar_tr = f_out_y,              &
621                         nxl_y_bound = nxl_y_bound, nxr_y_bound = nxr_y_bound, &
622                         nxl_y_l = n, nxr_y_l = n )
[1216]623
[1306]624             IF ( ii == nblk )  THEN
625                CALL cpu_log( log_point_s(7), 'fft_y', 'stop' )
626             ELSE
627                CALL cpu_log( log_point_s(7), 'fft_y', 'pause' )
[1216]628             ENDIF
629
[1318]630             CALL cpu_log( log_point_s(8), 'transpo invers', 'continue', cpu_log_nowait )
[1216]631
[1306]632             CALL transpose_yx( ar1(:,:,:), f_in )
[1216]633
[1306]634             DO  inew = 0, nx-1
635                iind = ii + (nblk+1) * inew
636                f_inv(:,:,iind) = f_in(:,:,inew)
637             ENDDO
[1216]638
[1306]639             CALL cpu_log( log_point_s(8), 'transpo invers', 'pause' )
[1216]640
641          ENDDO
642!
643!--       Restore original indices/counters
644          nx               = isave(1)
645          nxl_y            = isave(2)
646          nxr_y            = isave(3)
647          sendrecvcount_xy = isave(4)
648
649          CALL resort_for_yx( f_inv, f_out_z )
650
651          DEALLOCATE( ar1, f_in, f_inv )
652
653!
654!--       fft along x backward + subsequent final transposition x --> z
655          ALLOCATE( f_inv(nys:nyn,nxl:nxr,1:nz) )
656!
657!--       Save original indices and gridpoint counter
658          isave(1) = nz
659          isave(2) = nzb_x
660          isave(3) = nzt_x
661          isave(4) = sendrecvcount_zx
662!
663!--       Set new indices for transformation
664          nblk             = nz / pdims(1)
665          nz               = pdims(1)
666          nnz_x            = 1
667          nzb_x            = 1 + myidx * nnz_x
668          nzt_x            = ( myidx + 1 ) * nnz_x
669          sendrecvcount_zx = nnx * nny * nnz_x
670
[1306]671          ALLOCATE( ar1(0:nx,nys_x:nyn_x,nzb_x:nzt_x) )
[1216]672          ALLOCATE( f_in(nys:nyn,nxl:nxr,1:nz) )
673
[1306]674          DO  kk = 1, nblk
[1216]675
[1318]676             CALL cpu_log( log_point_s(4), 'fft_x', 'continue', cpu_log_nowait )
[1216]677
[1306]678             n = isave(2) + kk - 1
679             CALL fft_x( ar1(:,:,:), 'backward', f_out_z(:,:,n))
[1216]680
[1306]681             IF ( kk == nblk )  THEN
682                CALL cpu_log( log_point_s(4), 'fft_x', 'stop' )
683             ELSE
684                CALL cpu_log( log_point_s(4), 'fft_x', 'pause' )
[1216]685             ENDIF
686
[1318]687             CALL cpu_log( log_point_s(8), 'transpo invers', 'continue', cpu_log_nowait )
[1216]688
[1306]689             CALL transpose_xz( ar1(:,:,:), f_in )
[1216]690
[1306]691             DO  knew = 1, nz
692                ki = kk + nblk * (knew-1)
693                f_inv(:,:,ki) = f_in(:,:,knew)
694             ENDDO
[1216]695
[1306]696             IF ( kk == nblk )  THEN
697                CALL cpu_log( log_point_s(8), 'transpo invers', 'stop' )
698             ELSE
699                CALL cpu_log( log_point_s(8), 'transpo invers', 'pause' )
[1216]700             ENDIF
701
702          ENDDO
703!
704!--       Restore original indices/counters
705          nz               = isave(1)
706          nzb_x            = isave(2)
707          nzt_x            = isave(3)
708          sendrecvcount_zx = isave(4)
709
710          CALL resort_for_xz( f_inv, ar )
711
712          DEALLOCATE( ar1, f_in, f_inv )
713
[1]714       ENDIF
715
716       CALL cpu_log( log_point_s(3), 'poisfft', 'stop' )
717
718    END SUBROUTINE poisfft
719
720
721!------------------------------------------------------------------------------!
[1682]722! Description:
723! ------------
724!> Fourier-transformation along y with subsequent transposition y --> x for
725!> a 1d-decomposition along x.
726!>
727!> @attention The performance of this routine is much faster on the NEC-SX6,
728!>            if the first index of work_ffty_vec is odd. Otherwise
729!>            memory bank conflicts may occur (especially if the index is a
730!>            multiple of 128). That's why work_ffty_vec is dimensioned as
731!>            0:ny+1.
732!>            Of course, this will not work if users are using an odd number
733!>            of gridpoints along y.
[1]734!------------------------------------------------------------------------------!
[1682]735    SUBROUTINE ffty_tr_yx( f_in, f_out )
[1]736
[1682]737
[1320]738       USE control_parameters,                                                 &
739           ONLY:  host
740
741       USE cpulog,                                                             &
742           ONLY:  cpu_log, log_point_s
743
744       USE kinds
745
[1]746       USE pegrid
747
748       IMPLICIT NONE
749
[1682]750       INTEGER(iwp)            ::  i            !<
751       INTEGER(iwp)            ::  iend         !<
752       INTEGER(iwp)            ::  iouter       !<
753       INTEGER(iwp)            ::  ir           !<
754       INTEGER(iwp)            ::  j            !<
755       INTEGER(iwp)            ::  k            !<
[1]756
[1682]757       INTEGER(iwp), PARAMETER ::  stridex = 4  !<
[1320]758
[1682]759       REAL(wp), DIMENSION(0:ny,stridex)        ::  work_ffty      !<
[1]760#if defined( __nec )
[1682]761       REAL(wp), DIMENSION(0:ny+1,1:nz,nxl:nxr) ::  work_ffty_vec  !<
[1]762#endif
[1682]763       REAL(wp), DIMENSION(1:nz,0:ny,nxl:nxr)             ::  f_in   !<
764       REAL(wp), DIMENSION(nnx,1:nz,nys_x:nyn_x,pdims(1)) ::  f_out  !<
765       REAL(wp), DIMENSION(nxl:nxr,1:nz,0:ny)             ::  work   !<
[1]766
767!
768!--    Carry out the FFT along y, where all data are present due to the
769!--    1d-decomposition along x. Resort the data in a way that x becomes
770!--    the first index.
[1106]771       CALL cpu_log( log_point_s(7), 'fft_y_1d', 'start' )
[1]772
773       IF ( host(1:3) == 'nec' )  THEN
774#if defined( __nec )
775!
776!--       Code optimized for vector processors
[85]777!$OMP     PARALLEL PRIVATE ( i, j, k )
[1]778!$OMP     DO
779          DO  i = nxl, nxr
780
781             DO  j = 0, ny
782                DO  k = 1, nz
783                   work_ffty_vec(j,k,i) = f_in(k,j,i)
784                ENDDO
785             ENDDO
786
787             CALL fft_y_m( work_ffty_vec(:,:,i), ny+1, 'forward' )
788
789          ENDDO
790
791!$OMP     DO
792          DO  k = 1, nz
793             DO  j = 0, ny
794                DO  i = nxl, nxr
795                   work(i,k,j) = work_ffty_vec(j,k,i)
796                ENDDO
797             ENDDO
798          ENDDO
799!$OMP     END PARALLEL
800#endif
801
802       ELSE
803
804!
805!--       Cache optimized code.
806!--       The i-(x-)direction is split into a strided outer loop and an inner
807!--       loop for better cache performance
808!$OMP     PARALLEL PRIVATE (i,iend,iouter,ir,j,k,work_ffty)
809!$OMP     DO
810          DO  iouter = nxl, nxr, stridex
811
812             iend = MIN( iouter+stridex-1, nxr )  ! Upper bound for inner i loop
813
814             DO  k = 1, nz
815
816                DO  i = iouter, iend
817
818                   ir = i-iouter+1  ! counter within a stride
819                   DO  j = 0, ny
820                      work_ffty(j,ir) = f_in(k,j,i)
821                   ENDDO
822!
823!--                FFT along y
[1106]824                   CALL fft_y_1d( work_ffty(:,ir), 'forward' )
[1]825
826                ENDDO
827
828!
829!--             Resort
830                DO  j = 0, ny
831                   DO  i = iouter, iend
832                      work(i,k,j) = work_ffty(j,i-iouter+1)
833                   ENDDO
834                ENDDO
835
836             ENDDO
837
838          ENDDO
839!$OMP     END PARALLEL
840
841       ENDIF
[1106]842       CALL cpu_log( log_point_s(7), 'fft_y_1d', 'pause' )
[1]843
844!
845!--    Transpose array
[1111]846#if defined( __parallel )
[1]847       CALL cpu_log( log_point_s(32), 'mpi_alltoall', 'start' )
[622]848       IF ( collective_wait )  CALL MPI_BARRIER( comm2d, ierr )
[1]849       CALL MPI_ALLTOALL( work(nxl,1,0),      sendrecvcount_xy, MPI_REAL, &
850                          f_out(1,1,nys_x,1), sendrecvcount_xy, MPI_REAL, &
851                          comm1dx, ierr )
852       CALL cpu_log( log_point_s(32), 'mpi_alltoall', 'stop' )
[1111]853#endif
[1]854
855    END SUBROUTINE ffty_tr_yx
856
857
858!------------------------------------------------------------------------------!
[1682]859! Description:
860! ------------
861!>  Transposition x --> y with a subsequent backward Fourier transformation for
862!>  a 1d-decomposition along x
[1]863!------------------------------------------------------------------------------!
[1682]864    SUBROUTINE tr_xy_ffty( f_in, f_out )
[1]865
[1682]866
[1320]867       USE control_parameters,                                                 &
868           ONLY:  host
869
870       USE cpulog,                                                             &
871           ONLY:  cpu_log, log_point_s
872
873       USE kinds
874
[1]875       USE pegrid
876
877       IMPLICIT NONE
878
[1682]879       INTEGER(iwp)            ::  i            !<
880       INTEGER(iwp)            ::  iend         !<
881       INTEGER(iwp)            ::  iouter       !<
882       INTEGER(iwp)            ::  ir           !<
883       INTEGER(iwp)            ::  j            !<
884       INTEGER(iwp)            ::  k            !<
[1]885
[1682]886       INTEGER(iwp), PARAMETER ::  stridex = 4  !<
[1320]887
[1682]888       REAL(wp), DIMENSION(0:ny,stridex)        ::  work_ffty      !<
[1]889#if defined( __nec )
[1682]890       REAL(wp), DIMENSION(0:ny+1,1:nz,nxl:nxr) ::  work_ffty_vec  !<
[1]891#endif
[1682]892       REAL(wp), DIMENSION(nnx,1:nz,nys_x:nyn_x,pdims(1)) ::  f_in   !<
893       REAL(wp), DIMENSION(1:nz,0:ny,nxl:nxr)             ::  f_out  !<
894       REAL(wp), DIMENSION(nxl:nxr,1:nz,0:ny)             ::  work   !<
[1]895
896!
897!--    Transpose array
[1111]898#if defined( __parallel )
[1]899       CALL cpu_log( log_point_s(32), 'mpi_alltoall', 'start' )
[622]900       IF ( collective_wait )  CALL MPI_BARRIER( comm2d, ierr )
[1]901       CALL MPI_ALLTOALL( f_in(1,1,nys_x,1), sendrecvcount_xy, MPI_REAL, &
902                          work(nxl,1,0),     sendrecvcount_xy, MPI_REAL, &
903                          comm1dx, ierr )
904       CALL cpu_log( log_point_s(32), 'mpi_alltoall', 'stop' )
[1111]905#endif
[1]906
907!
908!--    Resort the data in a way that y becomes the first index and carry out the
909!--    backward fft along y.
[1106]910       CALL cpu_log( log_point_s(7), 'fft_y_1d', 'continue' )
[1]911
912       IF ( host(1:3) == 'nec' )  THEN
913#if defined( __nec )
914!
915!--       Code optimized for vector processors
[85]916!$OMP     PARALLEL PRIVATE ( i, j, k )
[1]917!$OMP     DO
918          DO  k = 1, nz
919             DO  j = 0, ny
920                DO  i = nxl, nxr
921                   work_ffty_vec(j,k,i) = work(i,k,j)
922                ENDDO
923             ENDDO
924          ENDDO
925
926!$OMP     DO
927          DO  i = nxl, nxr
928
929             CALL fft_y_m( work_ffty_vec(:,:,i), ny+1, 'backward' )
930
931             DO  j = 0, ny
932                DO  k = 1, nz
933                   f_out(k,j,i) = work_ffty_vec(j,k,i)
934                ENDDO
935             ENDDO
936
937          ENDDO
938!$OMP     END PARALLEL
939#endif
940
941       ELSE
942
943!
944!--       Cache optimized code.
945!--       The i-(x-)direction is split into a strided outer loop and an inner
946!--       loop for better cache performance
947!$OMP     PARALLEL PRIVATE ( i, iend, iouter, ir, j, k, work_ffty )
948!$OMP     DO
949          DO  iouter = nxl, nxr, stridex
950
951             iend = MIN( iouter+stridex-1, nxr )  ! Upper bound for inner i loop
952
953             DO  k = 1, nz
954!
955!--             Resort
956                DO  j = 0, ny
957                   DO  i = iouter, iend
958                      work_ffty(j,i-iouter+1) = work(i,k,j)
959                   ENDDO
960                ENDDO
961
962                DO  i = iouter, iend
963
964!
965!--                FFT along y
966                   ir = i-iouter+1  ! counter within a stride
[1106]967                   CALL fft_y_1d( work_ffty(:,ir), 'backward' )
[1]968
969                   DO  j = 0, ny
970                      f_out(k,j,i) = work_ffty(j,ir)
971                   ENDDO
972                ENDDO
973
974             ENDDO
975
976          ENDDO
977!$OMP     END PARALLEL
978
979       ENDIF
980
[1106]981       CALL cpu_log( log_point_s(7), 'fft_y_1d', 'stop' )
[1]982
983    END SUBROUTINE tr_xy_ffty
984
985
986!------------------------------------------------------------------------------!
[1682]987! Description:
988! ------------
989!> FFT along x, solution of the tridiagonal system and backward FFT for
990!> a 1d-decomposition along x
991!>
992!> @warning this subroutine may still not work for hybrid parallelization
993!>          with OpenMP (for possible necessary changes see the original
994!>          routine poisfft_hybrid, developed by Klaus Ketelsen, May 2002)
[1]995!------------------------------------------------------------------------------!
[1682]996    SUBROUTINE fftx_tri_fftx( ar )
[1]997
[1682]998
[1320]999       USE control_parameters,                                                 &
1000           ONLY:  host
1001
1002       USE cpulog,                                                             &
1003           ONLY:  cpu_log, log_point_s
1004
1005       USE grid_variables,                                                     &
1006           ONLY:  ddx2, ddy2
1007
1008       USE kinds
1009
[1]1010       USE pegrid
1011
1012       IMPLICIT NONE
1013
[1682]1014       INTEGER(iwp) ::  i                   !<
1015       INTEGER(iwp) ::  j                   !<
1016       INTEGER(iwp) ::  k                   !<
1017       INTEGER(iwp) ::  m                   !<
1018       INTEGER(iwp) ::  n                   !<
1019       INTEGER(iwp) ::  omp_get_thread_num  !<
1020       INTEGER(iwp) ::  tn                  !<
[1]1021
[1682]1022       REAL(wp), DIMENSION(0:nx)                          ::  work_fftx  !<
1023       REAL(wp), DIMENSION(0:nx,1:nz)                     ::  work_trix  !<
1024       REAL(wp), DIMENSION(nnx,1:nz,nys_x:nyn_x,pdims(1)) ::  ar         !<
1025       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:,:), ALLOCATABLE          ::  tri        !<
[1]1026
1027
[1106]1028       CALL cpu_log( log_point_s(33), 'fft_x_1d + tridia', 'start' )
[1]1029
1030       ALLOCATE( tri(5,0:nx,0:nz-1,0:threads_per_task-1) )
1031
1032       tn = 0              ! Default thread number in case of one thread
1033!$OMP  PARALLEL DO PRIVATE ( i, j, k, m, n, tn, work_fftx, work_trix )
1034       DO  j = nys_x, nyn_x
1035
1036!$        tn = omp_get_thread_num()
1037
1038          IF ( host(1:3) == 'nec' )  THEN
1039!
1040!--          Code optimized for vector processors
1041             DO  k = 1, nz
1042
1043                m = 0
1044                DO  n = 1, pdims(1)
[1003]1045                   DO  i = 1, nnx
[1]1046                      work_trix(m,k) = ar(i,k,j,n)
1047                      m = m + 1
1048                   ENDDO
1049                ENDDO
1050
1051             ENDDO
1052
1053             CALL fft_x_m( work_trix, 'forward' )
1054
1055          ELSE
1056!
1057!--          Cache optimized code
1058             DO  k = 1, nz
1059
1060                m = 0
1061                DO  n = 1, pdims(1)
[1003]1062                   DO  i = 1, nnx
[1]1063                      work_fftx(m) = ar(i,k,j,n)
1064                      m = m + 1
1065                   ENDDO
1066                ENDDO
1067
[1106]1068                CALL fft_x_1d( work_fftx, 'forward' )
[1]1069
1070                DO  i = 0, nx
1071                   work_trix(i,k) = work_fftx(i)
1072                ENDDO
1073
1074             ENDDO
1075
1076          ENDIF
1077
1078!
1079!--       Solve the linear equation system
1080          CALL tridia_1dd( ddx2, ddy2, nx, ny, j, work_trix, tri(:,:,:,tn) )
1081
1082          IF ( host(1:3) == 'nec' )  THEN
1083!
1084!--          Code optimized for vector processors
1085             CALL fft_x_m( work_trix, 'backward' )
1086
1087             DO  k = 1, nz
1088
1089                m = 0
1090                DO  n = 1, pdims(1)
[1003]1091                   DO  i = 1, nnx
[1]1092                      ar(i,k,j,n) = work_trix(m,k)
1093                      m = m + 1
1094                   ENDDO
1095                ENDDO
1096
1097             ENDDO
1098
1099          ELSE
1100!
1101!--          Cache optimized code
1102             DO  k = 1, nz
1103
1104                DO  i = 0, nx
1105                   work_fftx(i) = work_trix(i,k)
1106                ENDDO
1107
[1106]1108                CALL fft_x_1d( work_fftx, 'backward' )
[1]1109
1110                m = 0
1111                DO  n = 1, pdims(1)
[1003]1112                   DO  i = 1, nnx
[1]1113                      ar(i,k,j,n) = work_fftx(m)
1114                      m = m + 1
1115                   ENDDO
1116                ENDDO
1117
1118             ENDDO
1119
1120          ENDIF
1121
1122       ENDDO
1123
1124       DEALLOCATE( tri )
1125
[1106]1126       CALL cpu_log( log_point_s(33), 'fft_x_1d + tridia', 'stop' )
[1]1127
1128    END SUBROUTINE fftx_tri_fftx
1129
1130
1131!------------------------------------------------------------------------------!
[1682]1132! Description:
1133! ------------
1134!> Fourier-transformation along x with subsequent transposition x --> y for
1135!> a 1d-decomposition along y.
1136!>
1137!> @attention NEC-branch of this routine may significantly profit from
1138!>            further optimizations. So far, performance is much worse than
1139!>            for routine ffty_tr_yx (more than three times slower).
[1]1140!------------------------------------------------------------------------------!
[1682]1141    SUBROUTINE fftx_tr_xy( f_in, f_out )
[1]1142
[1682]1143
[1320]1144       USE control_parameters,                                                 &
1145           ONLY:  host
1146
1147       USE cpulog,                                                             &
1148           ONLY:  cpu_log, log_point_s
1149
1150       USE kinds
1151
[1]1152       USE pegrid
1153
1154       IMPLICIT NONE
1155
[1682]1156       INTEGER(iwp) ::  i  !<
1157       INTEGER(iwp) ::  j  !<
1158       INTEGER(iwp) ::  k  !<
[1]1159
[1682]1160       REAL(wp), DIMENSION(0:nx,1:nz,nys:nyn)             ::  work_fftx  !<
1161       REAL(wp), DIMENSION(1:nz,nys:nyn,0:nx)             ::  f_in       !<
1162       REAL(wp), DIMENSION(nny,1:nz,nxl_y:nxr_y,pdims(2)) ::  f_out      !<
1163       REAL(wp), DIMENSION(nys:nyn,1:nz,0:nx)             ::  work       !<
[1]1164
1165!
1166!--    Carry out the FFT along x, where all data are present due to the
1167!--    1d-decomposition along y. Resort the data in a way that y becomes
1168!--    the first index.
[1106]1169       CALL cpu_log( log_point_s(4), 'fft_x_1d', 'start' )
[1]1170
1171       IF ( host(1:3) == 'nec' )  THEN
1172!
1173!--       Code for vector processors
[85]1174!$OMP     PARALLEL PRIVATE ( i, j, k )
[1]1175!$OMP     DO
1176          DO  i = 0, nx
1177
1178             DO  j = nys, nyn
1179                DO  k = 1, nz
1180                   work_fftx(i,k,j) = f_in(k,j,i)
1181                ENDDO
1182             ENDDO
1183
1184          ENDDO
1185
1186!$OMP     DO
1187          DO  j = nys, nyn
1188
1189             CALL fft_x_m( work_fftx(:,:,j), 'forward' )
1190
1191             DO  k = 1, nz
1192                DO  i = 0, nx
1193                   work(j,k,i) = work_fftx(i,k,j)
1194                ENDDO
1195             ENDDO
1196
1197          ENDDO
1198!$OMP     END PARALLEL
1199
1200       ELSE
1201
1202!
1203!--       Cache optimized code (there might be still a potential for better
1204!--       optimization).
[696]1205!$OMP     PARALLEL PRIVATE (i,j,k)
[1]1206!$OMP     DO
1207          DO  i = 0, nx
1208
1209             DO  j = nys, nyn
1210                DO  k = 1, nz
1211                   work_fftx(i,k,j) = f_in(k,j,i)
1212                ENDDO
1213             ENDDO
1214
1215          ENDDO
1216
1217!$OMP     DO
1218          DO  j = nys, nyn
1219             DO  k = 1, nz
1220
[1106]1221                CALL fft_x_1d( work_fftx(0:nx,k,j), 'forward' )
[1]1222
1223                DO  i = 0, nx
1224                   work(j,k,i) = work_fftx(i,k,j)
1225                ENDDO
1226             ENDDO
1227
1228          ENDDO
1229!$OMP     END PARALLEL
1230
1231       ENDIF
[1106]1232       CALL cpu_log( log_point_s(4), 'fft_x_1d', 'pause' )
[1]1233
1234!
1235!--    Transpose array
[1111]1236#if defined( __parallel )
[1]1237       CALL cpu_log( log_point_s(32), 'mpi_alltoall', 'start' )
[622]1238       IF ( collective_wait )  CALL MPI_BARRIER( comm2d, ierr )
[1]1239       CALL MPI_ALLTOALL( work(nys,1,0),      sendrecvcount_xy, MPI_REAL, &
1240                          f_out(1,1,nxl_y,1), sendrecvcount_xy, MPI_REAL, &
1241                          comm1dy, ierr )
1242       CALL cpu_log( log_point_s(32), 'mpi_alltoall', 'stop' )
[1111]1243#endif
[1]1244
1245    END SUBROUTINE fftx_tr_xy
1246
1247
1248!------------------------------------------------------------------------------!
[1682]1249! Description:
1250! ------------
1251!> Transposition y --> x with a subsequent backward Fourier transformation for
1252!> a 1d-decomposition along x.
[1]1253!------------------------------------------------------------------------------!
[1682]1254    SUBROUTINE tr_yx_fftx( f_in, f_out )
[1]1255
[1682]1256
[1320]1257       USE control_parameters,                                                 &
1258           ONLY:  host
1259
1260       USE cpulog,                                                             &
1261           ONLY:  cpu_log, log_point_s
1262
1263       USE kinds
1264
[1]1265       USE pegrid
1266
1267       IMPLICIT NONE
1268
[1682]1269       INTEGER(iwp) ::  i  !<
1270       INTEGER(iwp) ::  j  !<
1271       INTEGER(iwp) ::  k  !<
[1]1272
[1682]1273       REAL(wp), DIMENSION(0:nx,1:nz,nys:nyn)             ::  work_fftx  !<
1274       REAL(wp), DIMENSION(nny,1:nz,nxl_y:nxr_y,pdims(2)) ::  f_in       !<
1275       REAL(wp), DIMENSION(1:nz,nys:nyn,0:nx)             ::  f_out      !<
1276       REAL(wp), DIMENSION(nys:nyn,1:nz,0:nx)             ::  work       !<
[1]1277
1278!
1279!--    Transpose array
[1111]1280#if defined( __parallel )
[1]1281       CALL cpu_log( log_point_s(32), 'mpi_alltoall', 'start' )
[622]1282       IF ( collective_wait )  CALL MPI_BARRIER( comm2d, ierr )
[1]1283       CALL MPI_ALLTOALL( f_in(1,1,nxl_y,1), sendrecvcount_xy, MPI_REAL, &
1284                          work(nys,1,0),     sendrecvcount_xy, MPI_REAL, &
1285                          comm1dy, ierr )
1286       CALL cpu_log( log_point_s(32), 'mpi_alltoall', 'stop' )
[1111]1287#endif
[1]1288
1289!
1290!--    Carry out the FFT along x, where all data are present due to the
1291!--    1d-decomposition along y. Resort the data in a way that y becomes
1292!--    the first index.
[1106]1293       CALL cpu_log( log_point_s(4), 'fft_x_1d', 'continue' )
[1]1294
1295       IF ( host(1:3) == 'nec' )  THEN
1296!
1297!--       Code optimized for vector processors
[85]1298!$OMP     PARALLEL PRIVATE ( i, j, k )
[1]1299!$OMP     DO
1300          DO  j = nys, nyn
1301
1302             DO  k = 1, nz
1303                DO  i = 0, nx
1304                   work_fftx(i,k,j) = work(j,k,i)
1305                ENDDO
1306             ENDDO
1307
1308             CALL fft_x_m( work_fftx(:,:,j), 'backward' )
1309
1310          ENDDO
1311
1312!$OMP     DO
1313          DO  i = 0, nx
1314             DO  j = nys, nyn
1315                DO  k = 1, nz
1316                   f_out(k,j,i) = work_fftx(i,k,j)
1317                ENDDO
1318             ENDDO
1319          ENDDO
1320!$OMP     END PARALLEL
1321
1322       ELSE
1323
1324!
1325!--       Cache optimized code (there might be still a potential for better
1326!--       optimization).
[696]1327!$OMP     PARALLEL PRIVATE (i,j,k)
[1]1328!$OMP     DO
1329          DO  j = nys, nyn
1330             DO  k = 1, nz
1331
1332                DO  i = 0, nx
1333                   work_fftx(i,k,j) = work(j,k,i)
1334                ENDDO
1335
[1106]1336                CALL fft_x_1d( work_fftx(0:nx,k,j), 'backward' )
[1]1337
1338             ENDDO
1339          ENDDO
1340
1341!$OMP     DO
1342          DO  i = 0, nx
1343             DO  j = nys, nyn
1344                DO  k = 1, nz
1345                   f_out(k,j,i) = work_fftx(i,k,j)
1346                ENDDO
1347             ENDDO
1348          ENDDO
1349!$OMP     END PARALLEL
1350
1351       ENDIF
[1106]1352       CALL cpu_log( log_point_s(4), 'fft_x_1d', 'stop' )
[1]1353
1354    END SUBROUTINE tr_yx_fftx
1355
1356
1357!------------------------------------------------------------------------------!
[1682]1358! Description:
1359! ------------
1360!> FFT along y, solution of the tridiagonal system and backward FFT for
1361!> a 1d-decomposition along y.
1362!>
1363!> @warning this subroutine may still not work for hybrid parallelization
1364!>          with OpenMP (for possible necessary changes see the original
1365!>          routine poisfft_hybrid, developed by Klaus Ketelsen, May 2002)
[1]1366!------------------------------------------------------------------------------!
[1682]1367    SUBROUTINE ffty_tri_ffty( ar )
[1]1368
[1682]1369
[1320]1370       USE control_parameters,                                                 &
1371           ONLY:  host
1372
1373       USE cpulog,                                                             &
1374           ONLY:  cpu_log, log_point_s
1375
1376       USE grid_variables,                                                     &
1377           ONLY:  ddx2, ddy2
1378
1379       USE kinds
1380
[1]1381       USE pegrid
1382
1383       IMPLICIT NONE
1384
[1682]1385       INTEGER(iwp) ::  i                   !<
1386       INTEGER(iwp) ::  j                   !<
1387       INTEGER(iwp) ::  k                   !<
1388       INTEGER(iwp) ::  m                   !<
1389       INTEGER(iwp) ::  n                   !<
1390       INTEGER(iwp) ::  omp_get_thread_num  !<
1391       INTEGER(iwp) ::  tn                  !<
[1]1392
[1682]1393       REAL(wp), DIMENSION(0:ny)                          ::  work_ffty  !<
1394       REAL(wp), DIMENSION(0:ny,1:nz)                     ::  work_triy  !<
1395       REAL(wp), DIMENSION(nny,1:nz,nxl_y:nxr_y,pdims(2)) ::  ar         !<
1396       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:,:), ALLOCATABLE          ::  tri        !<
[1]1397
1398
[1106]1399       CALL cpu_log( log_point_s(39), 'fft_y_1d + tridia', 'start' )
[1]1400
1401       ALLOCATE( tri(5,0:ny,0:nz-1,0:threads_per_task-1) )
1402
1403       tn = 0           ! Default thread number in case of one thread
[696]1404!$OMP  PARALLEL DO PRIVATE ( i, j, k, m, n, tn, work_ffty, work_triy )
[1]1405       DO  i = nxl_y, nxr_y
1406
1407!$        tn = omp_get_thread_num()
1408
1409          IF ( host(1:3) == 'nec' )  THEN
1410!
1411!--          Code optimized for vector processors
1412             DO  k = 1, nz
1413
1414                m = 0
1415                DO  n = 1, pdims(2)
[1003]1416                   DO  j = 1, nny
[1]1417                      work_triy(m,k) = ar(j,k,i,n)
1418                      m = m + 1
1419                   ENDDO
1420                ENDDO
1421
1422             ENDDO
1423
1424             CALL fft_y_m( work_triy, ny, 'forward' )
1425
1426          ELSE
1427!
1428!--          Cache optimized code
1429             DO  k = 1, nz
1430
1431                m = 0
1432                DO  n = 1, pdims(2)
[1003]1433                   DO  j = 1, nny
[1]1434                      work_ffty(m) = ar(j,k,i,n)
1435                      m = m + 1
1436                   ENDDO
1437                ENDDO
1438
[1106]1439                CALL fft_y_1d( work_ffty, 'forward' )
[1]1440
1441                DO  j = 0, ny
1442                   work_triy(j,k) = work_ffty(j)
1443                ENDDO
1444
1445             ENDDO
1446
1447          ENDIF
1448
1449!
1450!--       Solve the linear equation system
1451          CALL tridia_1dd( ddy2, ddx2, ny, nx, i, work_triy, tri(:,:,:,tn) )
1452
1453          IF ( host(1:3) == 'nec' )  THEN
1454!
1455!--          Code optimized for vector processors
1456             CALL fft_y_m( work_triy, ny, 'backward' )
1457
1458             DO  k = 1, nz
1459
1460                m = 0
1461                DO  n = 1, pdims(2)
[1003]1462                   DO  j = 1, nny
[1]1463                      ar(j,k,i,n) = work_triy(m,k)
1464                      m = m + 1
1465                   ENDDO
1466                ENDDO
1467
1468             ENDDO
1469
1470          ELSE
1471!
1472!--          Cache optimized code
1473             DO  k = 1, nz
1474
1475                DO  j = 0, ny
1476                   work_ffty(j) = work_triy(j,k)
1477                ENDDO
1478
[1106]1479                CALL fft_y_1d( work_ffty, 'backward' )
[1]1480
1481                m = 0
1482                DO  n = 1, pdims(2)
[1003]1483                   DO  j = 1, nny
[1]1484                      ar(j,k,i,n) = work_ffty(m)
1485                      m = m + 1
1486                   ENDDO
1487                ENDDO
1488
1489             ENDDO
1490
1491          ENDIF
1492
1493       ENDDO
1494
1495       DEALLOCATE( tri )
1496
[1106]1497       CALL cpu_log( log_point_s(39), 'fft_y_1d + tridia', 'stop' )
[1]1498
1499    END SUBROUTINE ffty_tri_ffty
1500
1501 END MODULE poisfft_mod
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.