source: palm/trunk/SOURCE/poisfft_mod.f90 @ 3421

Last change on this file since 3421 was 3241, checked in by raasch, 3 years ago

various changes to avoid compiler warnings (mainly removal of unused variables)

  • Property svn:keywords set to Id
File size: 45.5 KB
Line 
1!> @file poisfft_mod.f90
2!------------------------------------------------------------------------------!
3! This file is part of the PALM model system.
4!
5! PALM is free software: you can redistribute it and/or modify it under the
6! terms of the GNU General Public License as published by the Free Software
7! Foundation, either version 3 of the License, or (at your option) any later
8! version.
9!
10! PALM is distributed in the hope that it will be useful, but WITHOUT ANY
11! WARRANTY; without even the implied warranty of MERCHANTABILITY or FITNESS FOR
12! A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU General Public License for more details.
13!
14! You should have received a copy of the GNU General Public License along with
15! PALM. If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
16!
17! Copyright 1997-2018 Leibniz Universitaet Hannover
18!------------------------------------------------------------------------------!
19!
20! Current revisions:
21! -----------------
22!
23!
24! Former revisions:
25! -----------------
26! $Id: poisfft_mod.f90 3241 2018-09-12 15:02:00Z gronemeier $
27! unused variables removed,
28! declarations of omp_get_thread_num now as omp-directive
29!
30! 2718 2018-01-02 08:49:38Z maronga
31! Corrected "Former revisions" section
32!
33! 2696 2017-12-14 17:12:51Z kanani
34! Change in file header (GPL part)
35!
36! 2300 2017-06-29 13:31:14Z raasch
37! settings depending on host variable removed or replaced by loop_optimization
38!
39! 2119 2017-01-17 16:51:50Z raasch
40!
41! 2118 2017-01-17 16:38:49Z raasch
42! OpenACC directives and related code removed
43!
44! 2000 2016-08-20 18:09:15Z knoop
45! Forced header and separation lines into 80 columns
46!
47! 1850 2016-04-08 13:29:27Z maronga
48! Module renamed
49!
50!
51! 1804 2016-04-05 16:30:18Z maronga
52! Removed code for parameter file check (__check)
53!
54! 1682 2015-10-07 23:56:08Z knoop
55! Code annotations made doxygen readable
56!
57! 1482 2014-10-18 12:34:45Z raasch
58! use 2d-decomposition, if accelerator boards are used
59!
60! 1406 2014-05-16 13:47:01Z raasch
61! bugfix for pgi 14.4: declare create moved after array declaration
62!
63! 1320 2014-03-20 08:40:49Z raasch
64! ONLY-attribute added to USE-statements,
65! kind-parameters added to all INTEGER and REAL declaration statements,
66! kinds are defined in new module kinds,
67! old module precision_kind is removed,
68! revision history before 2012 removed,
69! comment fields (!:) to be used for variable explanations added to
70! all variable declaration statements
71!
72! 1318 2014-03-17 13:35:16Z raasch
73! module interfaces removed
74!
75! 1306 2014-03-13 14:30:59Z raasch
76! openmp sections removed from the overlap branch,
77! second argument removed from parameter list
78!
79! 1216 2013-08-26 09:31:42Z raasch
80! resorting of arrays moved to separate routines resort_for_...,
81! one argument, used as temporary work array, removed from all transpose
82! routines
83! overlapping fft / transposition implemented
84!
85! 1212 2013-08-15 08:46:27Z raasch
86! tridia routines moved to seperate module tridia_solver
87!
88! 1208 2013-08-13 06:41:49Z raasch
89! acc-update clauses added for "ar" so that ffts other than cufft can also be
90! used (although they are not ported and will give a poor performance)
91!
92! 1111 2013-03-08 23:54:10Z raasch
93! further openACC porting of non-parallel (MPI) branch:
94! tridiagonal routines split into extermal subroutines (instead using CONTAINS),
95! no distinction between parallel/non-parallel in poisfft and tridia any more,
96! tridia routines moved to end of file because of probable bug in PGI compiler 12.5
97! (otherwise "invalid device function" is indicated during runtime),
98! optimization of tridia routines: constant elements and coefficients of tri are
99! stored in seperate arrays ddzuw and tric, last dimension of tri reduced from 5
100! to 2,
101! poisfft_init is now called internally from poisfft, maketri is called from
102! poisfft_init,
103! ibc_p_b = 2 removed
104!
105! 1106 2013-03-04 05:31:38Z raasch
106! routines fftx, ffty, fftxp, fftyp removed, calls replaced by fft_x, fft_y,
107! in the 1D-decomposition routines fft_x, ffty are replaced by fft_x_1d,
108! fft_y_1d
109!
110! 1103 2013-02-20 02:15:53Z raasch
111! tri, ar, and ar1 arguments in tridia-routines (2d) are removed because they
112! sometimes cause segmentation faults with intel 12.1 compiler
113!
114! 1092 2013-02-02 11:24:22Z raasch
115! unused variables removed
116!
117! 1036 2012-10-22 13:43:42Z raasch
118! code put under GPL (PALM 3.9)
119!
120! 2012-09-21 07:03:55Z raasch
121! FLOAT type conversion replaced by REAL
122!
123! 1003 2012-09-14 14:35:53Z raasch
124! indices nxa, nya, etc. replaced by nx, ny, etc.
125!
126! 940 2012-07-09 14:31:00Z raasch
127! special handling of tri-array as an argument in tridia_1dd routines switched
128! off because it caused segmentation faults with intel 12.1 compiler
129!
130! 877 2012-04-03 11:21:44Z suehring
131! Bugfix: Avoid divisions by zero in case of using a 'neumann' bc for the
132! pressure at the top of the model domain.
133!
134! 809 2012-01-30 13:32:58Z maronga
135! Bugfix: replaced .AND. and .NOT. with && and ! in the preprocessor directives
136!
137! 807 2012-01-25 11:53:51Z maronga
138! New cpp directive "__check" implemented which is used by check_namelist_files
139! (most of the code is unneeded by check_namelist_files).
140!
141! Revision 1.1  1997/07/24 11:24:14  raasch
142! Initial revision
143!
144!
145! Description:
146! ------------
147!> Solves the Poisson equation with a 2D spectral method
148!>        d^2 p / dx^2 + d^2 p / dy^2 + d^2 p / dz^2 = s
149!>
150!> Input:
151!> real    ar   contains (nnz,nny,nnx) elements of the velocity divergence,
152!>              starting from (1,nys,nxl)
153!>
154!> Output:
155!> real    ar   contains the solution for perturbation pressure p
156!------------------------------------------------------------------------------!
157 MODULE poisfft_mod
158 
159
160    USE fft_xy,                                                                &
161        ONLY:  fft_init, fft_y, fft_y_1d, fft_y_m, fft_x, fft_x_1d, fft_x_m
162
163    USE indices,                                                               &
164        ONLY:  nnx, nny, nx, nxl, nxr, ny, nys, nyn, nz
165
166    USE transpose_indices,                                                     &
167        ONLY:  nxl_y, nxl_z, nxr_y, nxr_z, nys_x, nys_z, nyn_x, nyn_z, nzb_x,  &
168               nzb_y, nzt_x, nzt_y
169
170    USE tridia_solver,                                                         &
171        ONLY:  tridia_1dd, tridia_init, tridia_substi, tridia_substi_overlap
172
173    IMPLICIT NONE
174
175    LOGICAL, SAVE ::  poisfft_initialized = .FALSE.
176
177    PRIVATE
178
179    PUBLIC  poisfft, poisfft_init
180
181    INTERFACE poisfft
182       MODULE PROCEDURE poisfft
183    END INTERFACE poisfft
184
185    INTERFACE poisfft_init
186       MODULE PROCEDURE poisfft_init
187    END INTERFACE poisfft_init
188
189
190 CONTAINS
191
192!------------------------------------------------------------------------------!
193! Description:
194! ------------
195!> Setup coefficients for FFT and the tridiagonal solver
196!------------------------------------------------------------------------------!
197    SUBROUTINE poisfft_init
198
199       IMPLICIT NONE
200
201
202       CALL fft_init
203
204       CALL tridia_init
205
206       poisfft_initialized = .TRUE.
207
208    END SUBROUTINE poisfft_init
209
210
211
212!------------------------------------------------------------------------------!
213! Description:
214! ------------
215!> Two-dimensional Fourier Transformation in x- and y-direction.
216!------------------------------------------------------------------------------!
217    SUBROUTINE poisfft( ar )
218
219       USE control_parameters,                                                 &
220           ONLY:  transpose_compute_overlap
221
222       USE cpulog,                                                             &
223           ONLY:  cpu_log, cpu_log_nowait, log_point_s
224
225       USE kinds
226
227       USE pegrid
228
229       IMPLICIT NONE
230
231       INTEGER(iwp) ::  ii           !<
232       INTEGER(iwp) ::  iind         !<
233       INTEGER(iwp) ::  inew         !<
234       INTEGER(iwp) ::  jj           !<
235       INTEGER(iwp) ::  jind         !<
236       INTEGER(iwp) ::  jnew         !<
237       INTEGER(iwp) ::  ki           !<
238       INTEGER(iwp) ::  kk           !<
239       INTEGER(iwp) ::  knew         !<
240       INTEGER(iwp) ::  n            !<
241       INTEGER(iwp) ::  nblk         !<
242       INTEGER(iwp) ::  nnx_y        !<
243       INTEGER(iwp) ::  nny_z        !<
244       INTEGER(iwp) ::  nnz_x        !<
245       INTEGER(iwp) ::  nxl_y_bound  !<
246       INTEGER(iwp) ::  nxr_y_bound  !<
247
248       INTEGER(iwp), DIMENSION(4) ::  isave  !<
249
250       REAL(wp), DIMENSION(1:nz,nys:nyn,nxl:nxr) ::  ar      !<
251       REAL(wp), DIMENSION(nys:nyn,nxl:nxr,1:nz) ::  ar_inv  !<
252
253       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:),   ALLOCATABLE ::  ar1      !<
254       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:),   ALLOCATABLE ::  f_in     !<
255       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:),   ALLOCATABLE ::  f_inv    !<
256       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:),   ALLOCATABLE ::  f_out_y  !<
257       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:),   ALLOCATABLE ::  f_out_z  !<
258
259
260       CALL cpu_log( log_point_s(3), 'poisfft', 'start' )
261
262       IF ( .NOT. poisfft_initialized )  CALL poisfft_init
263
264!
265!--    Two-dimensional Fourier Transformation in x- and y-direction.
266       IF ( pdims(2) == 1  .AND.  pdims(1) > 1 )  THEN
267
268!
269!--       1d-domain-decomposition along x:
270!--       FFT along y and transposition y --> x
271          CALL ffty_tr_yx( ar, ar )
272
273!
274!--       FFT along x, solving the tridiagonal system and backward FFT
275          CALL fftx_tri_fftx( ar )
276
277!
278!--       Transposition x --> y and backward FFT along y
279          CALL tr_xy_ffty( ar, ar )
280
281       ELSEIF ( pdims(1) == 1 .AND. pdims(2) > 1 )  THEN
282
283!
284!--       1d-domain-decomposition along y:
285!--       FFT along x and transposition x --> y
286          CALL fftx_tr_xy( ar, ar )
287
288!
289!--       FFT along y, solving the tridiagonal system and backward FFT
290          CALL ffty_tri_ffty( ar )
291
292!
293!--       Transposition y --> x and backward FFT along x
294          CALL tr_yx_fftx( ar, ar )
295
296       ELSEIF ( .NOT. transpose_compute_overlap )  THEN
297
298!
299!--       2d-domain-decomposition or no decomposition (1 PE run)
300!--       Transposition z --> x
301          CALL cpu_log( log_point_s(5), 'transpo forward', 'start' )
302          CALL resort_for_zx( ar, ar_inv )
303          CALL transpose_zx( ar_inv, ar )
304          CALL cpu_log( log_point_s(5), 'transpo forward', 'pause' )
305
306          CALL cpu_log( log_point_s(4), 'fft_x', 'start' )
307          CALL fft_x( ar, 'forward' )
308          CALL cpu_log( log_point_s(4), 'fft_x', 'pause' )
309
310!
311!--       Transposition x --> y
312          CALL cpu_log( log_point_s(5), 'transpo forward', 'continue' )
313          CALL resort_for_xy( ar, ar_inv )
314          CALL transpose_xy( ar_inv, ar )
315          CALL cpu_log( log_point_s(5), 'transpo forward', 'pause' )
316
317          CALL cpu_log( log_point_s(7), 'fft_y', 'start' )
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 )
321          CALL cpu_log( log_point_s(7), 'fft_y', 'pause' )
322
323!
324!--       Transposition y --> z
325          CALL cpu_log( log_point_s(5), 'transpo forward', 'continue' )
326          CALL resort_for_yz( ar, ar_inv )
327          CALL transpose_yz( ar_inv, ar )
328          CALL cpu_log( log_point_s(5), 'transpo forward', 'stop' )
329
330!
331!--       Solve the tridiagonal equation system along z
332          CALL cpu_log( log_point_s(6), 'tridia', 'start' )
333          CALL tridia_substi( ar )
334          CALL cpu_log( log_point_s(6), 'tridia', 'stop' )
335
336!
337!--       Inverse Fourier Transformation
338!--       Transposition z --> y
339          CALL cpu_log( log_point_s(8), 'transpo invers', 'start' )
340          CALL transpose_zy( ar, ar_inv )
341          CALL resort_for_zy( ar_inv, ar )
342          CALL cpu_log( log_point_s(8), 'transpo invers', 'pause' )
343
344          CALL cpu_log( log_point_s(7), 'fft_y', 'continue' )
345          CALL fft_y( ar, 'backward', ar_tr = ar,               &
346                      nxl_y_bound = nxl_y, nxr_y_bound = nxr_y, &
347                      nxl_y_l = nxl_y, nxr_y_l = nxr_y )
348          CALL cpu_log( log_point_s(7), 'fft_y', 'stop' )
349
350!
351!--       Transposition y --> x
352          CALL cpu_log( log_point_s(8), 'transpo invers', 'continue' )
353          CALL transpose_yx( ar, ar_inv )
354          CALL resort_for_yx( ar_inv, ar )
355          CALL cpu_log( log_point_s(8), 'transpo invers', 'pause' )
356
357          CALL cpu_log( log_point_s(4), 'fft_x', 'continue' )
358          CALL fft_x( ar, 'backward' )
359          CALL cpu_log( log_point_s(4), 'fft_x', 'stop' )
360
361!
362!--       Transposition x --> z
363          CALL cpu_log( log_point_s(8), 'transpo invers', 'continue' )
364          CALL transpose_xz( ar, ar_inv )
365          CALL resort_for_xz( ar_inv, ar )
366          CALL cpu_log( log_point_s(8), 'transpo invers', 'stop' )
367
368       ELSE
369
370!
371!--       2d-domain-decomposition or no decomposition (1 PE run) with
372!--       overlapping transposition / fft
373!--       cputime logging must not use barriers, which would prevent overlapping
374          ALLOCATE( f_out_y(0:ny,nxl_y:nxr_y,nzb_y:nzt_y), &
375                    f_out_z(0:nx,nys_x:nyn_x,nzb_x:nzt_x) )
376!
377!--       Transposition z --> x + subsequent fft along x
378          ALLOCATE( f_inv(nys:nyn,nxl:nxr,1:nz) )
379          CALL resort_for_zx( ar, f_inv )
380!
381!--       Save original indices and gridpoint counter
382          isave(1) = nz
383          isave(2) = nzb_x
384          isave(3) = nzt_x
385          isave(4) = sendrecvcount_zx
386!
387!--       Set new indices for transformation
388          nblk  = nz / pdims(1)
389          nz    = pdims(1)
390          nnz_x = 1
391          nzb_x = 1 + myidx * nnz_x
392          nzt_x = ( myidx + 1 ) * nnz_x
393          sendrecvcount_zx = nnx * nny * nnz_x
394
395          ALLOCATE( ar1(0:nx,nys_x:nyn_x,nzb_x:nzt_x) )
396          ALLOCATE( f_in(nys:nyn,nxl:nxr,1:nz) )
397
398          DO  kk = 1, nblk
399
400             IF ( kk == 1 )  THEN
401                CALL cpu_log( log_point_s(5), 'transpo forward', 'start', cpu_log_nowait )
402             ELSE
403                CALL cpu_log( log_point_s(5), 'transpo forward', 'continue', cpu_log_nowait )
404             ENDIF
405
406             DO  knew = 1, nz
407                ki = kk + nblk * ( knew - 1 )
408                f_in(:,:,knew) = f_inv(:,:,ki)
409             ENDDO
410
411             CALL transpose_zx( f_in, ar1(:,:,:))
412             CALL cpu_log( log_point_s(5), 'transpo forward', 'pause' )
413
414             IF ( kk == 1 )  THEN
415                CALL cpu_log( log_point_s(4), 'fft_x', 'start', cpu_log_nowait )
416             ELSE
417                CALL cpu_log( log_point_s(4), 'fft_x', 'continue', cpu_log_nowait )
418             ENDIF
419
420             n = isave(2) + kk - 1
421             CALL fft_x( ar1(:,:,:), 'forward',  ar_2d = f_out_z(:,:,n))
422             CALL cpu_log( log_point_s(4), 'fft_x', 'pause' )
423
424          ENDDO
425!
426!--       Restore original indices/counters
427          nz               = isave(1)
428          nzb_x            = isave(2)
429          nzt_x            = isave(3)
430          sendrecvcount_zx = isave(4)
431
432          DEALLOCATE( ar1, f_in, f_inv )
433
434!
435!--       Transposition x --> y + subsequent fft along y
436          ALLOCATE( f_inv(nys_x:nyn_x,nzb_x:nzt_x,0:nx) )
437          CALL resort_for_xy( f_out_z, f_inv )
438!
439!--       Save original indices and gridpoint counter
440          isave(1) = nx
441          isave(2) = nxl_y
442          isave(3) = nxr_y
443          isave(4) = sendrecvcount_xy
444!
445!--       Set new indices for transformation
446          nblk  = ( ( nx+1 ) / pdims(2) ) - 1
447          nx    = pdims(2)
448          nnx_y = 1
449          nxl_y = myidy * nnx_y
450          nxr_y = ( myidy + 1 ) * nnx_y - 1
451          sendrecvcount_xy = nnx_y * ( nyn_x-nys_x+1 ) * ( nzt_x-nzb_x+1 )
452
453          ALLOCATE( ar1(0:ny,nxl_y:nxr_y,nzb_y:nzt_y) )
454          ALLOCATE( f_in(nys_x:nyn_x,nzb_x:nzt_x,0:nx) )
455
456          DO  ii = 0, nblk
457
458             CALL cpu_log( log_point_s(5), 'transpo forward', 'continue', cpu_log_nowait )
459
460             DO  inew = 0, nx-1
461                iind = ii + ( nblk + 1 ) * inew
462                f_in(:,:,inew) = f_inv(:,:,iind)
463             ENDDO
464
465             CALL transpose_xy( f_in, ar1(:,:,:) )
466
467             CALL cpu_log( log_point_s(5), 'transpo forward', 'pause' )
468
469             IF ( ii == 1 )  THEN
470                CALL cpu_log( log_point_s(7), 'fft_y', 'start', cpu_log_nowait )
471             ELSE
472                CALL cpu_log( log_point_s(7), 'fft_y', 'continue', cpu_log_nowait )
473             ENDIF
474
475             nxl_y_bound = isave(2)
476             nxr_y_bound = isave(3)
477             n           = isave(2) + ii
478             CALL fft_y( ar1(:,:,:), 'forward', ar_tr = f_out_y,               &
479                         nxl_y_bound = nxl_y_bound, nxr_y_bound = nxr_y_bound, &
480                         nxl_y_l = n, nxr_y_l = n )
481
482             CALL cpu_log( log_point_s(7), 'fft_y', 'pause' )
483
484          ENDDO
485!
486!--       Restore original indices/counters
487          nx               = isave(1)
488          nxl_y            = isave(2)
489          nxr_y            = isave(3)
490          sendrecvcount_xy = isave(4)
491
492          DEALLOCATE( ar1, f_in, f_inv )
493
494!
495!--       Transposition y --> z + subsequent tridia + resort for z --> y
496          ALLOCATE( f_inv(nxl_y:nxr_y,nzb_y:nzt_y,0:ny) )
497          CALL resort_for_yz( f_out_y, f_inv )
498!
499!--       Save original indices and gridpoint counter
500          isave(1) = ny
501          isave(2) = nys_z
502          isave(3) = nyn_z
503          isave(4) = sendrecvcount_yz
504!
505!--       Set new indices for transformation
506          nblk             = ( ( ny+1 ) / pdims(1) ) - 1
507          ny               = pdims(1)
508          nny_z            = 1
509          nys_z            = myidx * nny_z
510          nyn_z            = ( myidx + 1 ) * nny_z - 1
511          sendrecvcount_yz = ( nxr_y-nxl_y+1 ) * nny_z * ( nzt_y-nzb_y+1 )
512
513          ALLOCATE( ar1(nxl_z:nxr_z,nys_z:nyn_z,1:nz) )
514          ALLOCATE( f_in(nxl_y:nxr_y,nzb_y:nzt_y,0:ny) )
515
516          DO  jj = 0, nblk
517!
518!--          Forward Fourier Transformation
519!--          Transposition y --> z
520             CALL cpu_log( log_point_s(5), 'transpo forward', 'continue', cpu_log_nowait )
521
522             DO  jnew = 0, ny-1
523                jind = jj + ( nblk + 1 ) * jnew
524                f_in(:,:,jnew) = f_inv(:,:,jind)
525             ENDDO
526
527             CALL transpose_yz( f_in, ar1(:,:,:) )
528
529             IF ( jj == nblk )  THEN
530                CALL cpu_log( log_point_s(5), 'transpo forward', 'stop' )
531             ELSE
532                CALL cpu_log( log_point_s(5), 'transpo forward', 'pause' )
533             ENDIF
534
535!
536!--          Solve the tridiagonal equation system along z
537             CALL cpu_log( log_point_s(6), 'tridia', 'start', cpu_log_nowait )
538
539             n = isave(2) + jj
540             CALL tridia_substi_overlap( ar1(:,:,:), n )
541
542             CALL cpu_log( log_point_s(6), 'tridia', 'stop' )
543
544!
545!--          Inverse Fourier Transformation
546!--          Transposition z --> y
547!--          Only one thread should call MPI routines, therefore forward and
548!--          backward tranpose are in the same section
549             IF ( jj == 0 )  THEN
550                CALL cpu_log( log_point_s(8), 'transpo invers', 'start', cpu_log_nowait )
551             ELSE
552                CALL cpu_log( log_point_s(8), 'transpo invers', 'continue', cpu_log_nowait )
553             ENDIF
554
555             CALL transpose_zy( ar1(:,:,:), f_in )
556
557             DO  jnew = 0, ny-1
558                jind = jj + ( nblk + 1 ) * jnew
559                f_inv(:,:,jind) = f_in(:,:,jnew)
560             ENDDO
561
562             CALL cpu_log( log_point_s(8), 'transpo invers', 'pause' )
563
564          ENDDO
565!
566!--       Restore original indices/counters
567          ny               = isave(1)
568          nys_z            = isave(2)
569          nyn_z            = isave(3)
570          sendrecvcount_yz = isave(4)
571
572          CALL resort_for_zy( f_inv, f_out_y )
573
574          DEALLOCATE( ar1, f_in, f_inv )
575
576!
577!--       fft along y backward + subsequent transposition y --> x
578          ALLOCATE( f_inv(nys_x:nyn_x,nzb_x:nzt_x,0:nx) )
579!
580!--       Save original indices and gridpoint counter
581          isave(1) = nx
582          isave(2) = nxl_y
583          isave(3) = nxr_y
584          isave(4) = sendrecvcount_xy
585!
586!--       Set new indices for transformation
587          nblk             = (( nx+1 ) / pdims(2) ) - 1
588          nx               = pdims(2)
589          nnx_y            = 1
590          nxl_y            = myidy * nnx_y
591          nxr_y            = ( myidy + 1 ) * nnx_y - 1
592          sendrecvcount_xy = nnx_y * ( nyn_x-nys_x+1 ) * ( nzt_x-nzb_x+1 )
593
594          ALLOCATE( ar1(0:ny,nxl_y:nxr_y,nzb_y:nzt_y) )
595          ALLOCATE( f_in(nys_x:nyn_x,nzb_x:nzt_x,0:nx) )
596
597          DO  ii = 0, nblk
598
599             CALL cpu_log( log_point_s(7), 'fft_y', 'continue', cpu_log_nowait )
600
601             n = isave(2) + ii
602             nxl_y_bound = isave(2)
603             nxr_y_bound = isave(3)
604
605             CALL fft_y( ar1(:,:,:), 'backward', ar_tr = f_out_y,              &
606                         nxl_y_bound = nxl_y_bound, nxr_y_bound = nxr_y_bound, &
607                         nxl_y_l = n, nxr_y_l = n )
608
609             IF ( ii == nblk )  THEN
610                CALL cpu_log( log_point_s(7), 'fft_y', 'stop' )
611             ELSE
612                CALL cpu_log( log_point_s(7), 'fft_y', 'pause' )
613             ENDIF
614
615             CALL cpu_log( log_point_s(8), 'transpo invers', 'continue', cpu_log_nowait )
616
617             CALL transpose_yx( ar1(:,:,:), f_in )
618
619             DO  inew = 0, nx-1
620                iind = ii + (nblk+1) * inew
621                f_inv(:,:,iind) = f_in(:,:,inew)
622             ENDDO
623
624             CALL cpu_log( log_point_s(8), 'transpo invers', 'pause' )
625
626          ENDDO
627!
628!--       Restore original indices/counters
629          nx               = isave(1)
630          nxl_y            = isave(2)
631          nxr_y            = isave(3)
632          sendrecvcount_xy = isave(4)
633
634          CALL resort_for_yx( f_inv, f_out_z )
635
636          DEALLOCATE( ar1, f_in, f_inv )
637
638!
639!--       fft along x backward + subsequent final transposition x --> z
640          ALLOCATE( f_inv(nys:nyn,nxl:nxr,1:nz) )
641!
642!--       Save original indices and gridpoint counter
643          isave(1) = nz
644          isave(2) = nzb_x
645          isave(3) = nzt_x
646          isave(4) = sendrecvcount_zx
647!
648!--       Set new indices for transformation
649          nblk             = nz / pdims(1)
650          nz               = pdims(1)
651          nnz_x            = 1
652          nzb_x            = 1 + myidx * nnz_x
653          nzt_x            = ( myidx + 1 ) * nnz_x
654          sendrecvcount_zx = nnx * nny * nnz_x
655
656          ALLOCATE( ar1(0:nx,nys_x:nyn_x,nzb_x:nzt_x) )
657          ALLOCATE( f_in(nys:nyn,nxl:nxr,1:nz) )
658
659          DO  kk = 1, nblk
660
661             CALL cpu_log( log_point_s(4), 'fft_x', 'continue', cpu_log_nowait )
662
663             n = isave(2) + kk - 1
664             CALL fft_x( ar1(:,:,:), 'backward', f_out_z(:,:,n))
665
666             IF ( kk == nblk )  THEN
667                CALL cpu_log( log_point_s(4), 'fft_x', 'stop' )
668             ELSE
669                CALL cpu_log( log_point_s(4), 'fft_x', 'pause' )
670             ENDIF
671
672             CALL cpu_log( log_point_s(8), 'transpo invers', 'continue', cpu_log_nowait )
673
674             CALL transpose_xz( ar1(:,:,:), f_in )
675
676             DO  knew = 1, nz
677                ki = kk + nblk * (knew-1)
678                f_inv(:,:,ki) = f_in(:,:,knew)
679             ENDDO
680
681             IF ( kk == nblk )  THEN
682                CALL cpu_log( log_point_s(8), 'transpo invers', 'stop' )
683             ELSE
684                CALL cpu_log( log_point_s(8), 'transpo invers', 'pause' )
685             ENDIF
686
687          ENDDO
688!
689!--       Restore original indices/counters
690          nz               = isave(1)
691          nzb_x            = isave(2)
692          nzt_x            = isave(3)
693          sendrecvcount_zx = isave(4)
694
695          CALL resort_for_xz( f_inv, ar )
696
697          DEALLOCATE( ar1, f_in, f_inv )
698
699       ENDIF
700
701       CALL cpu_log( log_point_s(3), 'poisfft', 'stop' )
702
703    END SUBROUTINE poisfft
704
705
706!------------------------------------------------------------------------------!
707! Description:
708! ------------
709!> Fourier-transformation along y with subsequent transposition y --> x for
710!> a 1d-decomposition along x.
711!>
712!> @attention The performance of this routine is much faster on the NEC-SX6,
713!>            if the first index of work_ffty_vec is odd. Otherwise
714!>            memory bank conflicts may occur (especially if the index is a
715!>            multiple of 128). That's why work_ffty_vec is dimensioned as
716!>            0:ny+1.
717!>            Of course, this will not work if users are using an odd number
718!>            of gridpoints along y.
719!------------------------------------------------------------------------------!
720    SUBROUTINE ffty_tr_yx( f_in, f_out )
721
722       USE control_parameters,                                                 &
723           ONLY:  loop_optimization
724
725       USE cpulog,                                                             &
726           ONLY:  cpu_log, log_point_s
727
728       USE kinds
729
730       USE pegrid
731
732       IMPLICIT NONE
733
734       INTEGER(iwp)            ::  i            !<
735       INTEGER(iwp)            ::  iend         !<
736       INTEGER(iwp)            ::  iouter       !<
737       INTEGER(iwp)            ::  ir           !<
738       INTEGER(iwp)            ::  j            !<
739       INTEGER(iwp)            ::  k            !<
740
741       INTEGER(iwp), PARAMETER ::  stridex = 4  !<
742
743       REAL(wp), DIMENSION(1:nz,0:ny,nxl:nxr)             ::  f_in   !<
744       REAL(wp), DIMENSION(nnx,1:nz,nys_x:nyn_x,pdims(1)) ::  f_out  !<
745       REAL(wp), DIMENSION(nxl:nxr,1:nz,0:ny)             ::  work   !<
746
747       REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE   ::  work_ffty      !<
748       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  work_ffty_vec  !<
749
750!
751!--    Carry out the FFT along y, where all data are present due to the
752!--    1d-decomposition along x. Resort the data in a way that x becomes
753!--    the first index.
754       CALL cpu_log( log_point_s(7), 'fft_y_1d', 'start' )
755
756       IF ( loop_optimization == 'vector' )  THEN
757
758          ALLOCATE( work_ffty_vec(0:ny+1,1:nz,nxl:nxr) )
759!
760!--       Code optimized for vector processors
761          !$OMP PARALLEL PRIVATE ( i, j, k )
762          !$OMP DO
763          DO  i = nxl, nxr
764
765             DO  j = 0, ny
766                DO  k = 1, nz
767                   work_ffty_vec(j,k,i) = f_in(k,j,i)
768                ENDDO
769             ENDDO
770
771             CALL fft_y_m( work_ffty_vec(:,:,i), ny+1, 'forward' )
772
773          ENDDO
774
775          !$OMP DO
776          DO  k = 1, nz
777             DO  j = 0, ny
778                DO  i = nxl, nxr
779                   work(i,k,j) = work_ffty_vec(j,k,i)
780                ENDDO
781             ENDDO
782          ENDDO
783          !$OMP END PARALLEL
784
785          DEALLOCATE( work_ffty_vec )
786
787       ELSE
788!
789!--       Cache optimized code.
790          ALLOCATE( work_ffty(0:ny,stridex) )
791!
792!--       The i-(x-)direction is split into a strided outer loop and an inner
793!--       loop for better cache performance
794          !$OMP PARALLEL PRIVATE (i,iend,iouter,ir,j,k,work_ffty)
795          !$OMP DO
796          DO  iouter = nxl, nxr, stridex
797
798             iend = MIN( iouter+stridex-1, nxr )  ! Upper bound for inner i loop
799
800             DO  k = 1, nz
801
802                DO  i = iouter, iend
803
804                   ir = i-iouter+1  ! counter within a stride
805                   DO  j = 0, ny
806                      work_ffty(j,ir) = f_in(k,j,i)
807                   ENDDO
808!
809!--                FFT along y
810                   CALL fft_y_1d( work_ffty(:,ir), 'forward' )
811
812                ENDDO
813
814!
815!--             Resort
816                DO  j = 0, ny
817                   DO  i = iouter, iend
818                      work(i,k,j) = work_ffty(j,i-iouter+1)
819                   ENDDO
820                ENDDO
821
822             ENDDO
823
824          ENDDO
825          !$OMP END PARALLEL
826
827          DEALLOCATE( work_ffty )
828
829       ENDIF
830
831       CALL cpu_log( log_point_s(7), 'fft_y_1d', 'pause' )
832
833!
834!--    Transpose array
835#if defined( __parallel )
836       CALL cpu_log( log_point_s(32), 'mpi_alltoall', 'start' )
837       IF ( collective_wait )  CALL MPI_BARRIER( comm2d, ierr )
838       CALL MPI_ALLTOALL( work(nxl,1,0),      sendrecvcount_xy, MPI_REAL, &
839                          f_out(1,1,nys_x,1), sendrecvcount_xy, MPI_REAL, &
840                          comm1dx, ierr )
841       CALL cpu_log( log_point_s(32), 'mpi_alltoall', 'stop' )
842#endif
843
844    END SUBROUTINE ffty_tr_yx
845
846
847!------------------------------------------------------------------------------!
848! Description:
849! ------------
850!>  Transposition x --> y with a subsequent backward Fourier transformation for
851!>  a 1d-decomposition along x
852!------------------------------------------------------------------------------!
853    SUBROUTINE tr_xy_ffty( f_in, f_out )
854
855       USE control_parameters,                                                 &
856           ONLY:  loop_optimization
857
858       USE cpulog,                                                             &
859           ONLY:  cpu_log, log_point_s
860
861       USE kinds
862
863       USE pegrid
864
865       IMPLICIT NONE
866
867       INTEGER(iwp)            ::  i            !<
868       INTEGER(iwp)            ::  iend         !<
869       INTEGER(iwp)            ::  iouter       !<
870       INTEGER(iwp)            ::  ir           !<
871       INTEGER(iwp)            ::  j            !<
872       INTEGER(iwp)            ::  k            !<
873
874       INTEGER(iwp), PARAMETER ::  stridex = 4  !<
875
876       REAL(wp), DIMENSION(nnx,1:nz,nys_x:nyn_x,pdims(1)) ::  f_in   !<
877       REAL(wp), DIMENSION(1:nz,0:ny,nxl:nxr)             ::  f_out  !<
878       REAL(wp), DIMENSION(nxl:nxr,1:nz,0:ny)             ::  work   !<
879
880       REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE   ::  work_ffty         !<
881       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  work_ffty_vec     !<
882
883!
884!--    Transpose array
885#if defined( __parallel )
886       CALL cpu_log( log_point_s(32), 'mpi_alltoall', 'start' )
887       IF ( collective_wait )  CALL MPI_BARRIER( comm2d, ierr )
888       CALL MPI_ALLTOALL( f_in(1,1,nys_x,1), sendrecvcount_xy, MPI_REAL, &
889                          work(nxl,1,0),     sendrecvcount_xy, MPI_REAL, &
890                          comm1dx, ierr )
891       CALL cpu_log( log_point_s(32), 'mpi_alltoall', 'stop' )
892#endif
893
894!
895!--    Resort the data in a way that y becomes the first index and carry out the
896!--    backward fft along y.
897       CALL cpu_log( log_point_s(7), 'fft_y_1d', 'continue' )
898
899       IF ( loop_optimization == 'vector' )  THEN
900
901          ALLOCATE( work_ffty_vec(0:ny+1,1:nz,nxl:nxr) )
902!
903!--       Code optimized for vector processors
904          !$OMP PARALLEL PRIVATE ( i, j, k )
905          !$OMP DO
906          DO  k = 1, nz
907             DO  j = 0, ny
908                DO  i = nxl, nxr
909                   work_ffty_vec(j,k,i) = work(i,k,j)
910                ENDDO
911             ENDDO
912          ENDDO
913
914          !$OMP DO
915          DO  i = nxl, nxr
916
917             CALL fft_y_m( work_ffty_vec(:,:,i), ny+1, 'backward' )
918
919             DO  j = 0, ny
920                DO  k = 1, nz
921                   f_out(k,j,i) = work_ffty_vec(j,k,i)
922                ENDDO
923             ENDDO
924
925          ENDDO
926          !$OMP END PARALLEL
927
928          DEALLOCATE( work_ffty_vec )
929
930       ELSE
931!
932!--       Cache optimized code.
933          ALLOCATE( work_ffty(0:ny,stridex) )
934!
935!--       The i-(x-)direction is split into a strided outer loop and an inner
936!--       loop for better cache performance
937          !$OMP PARALLEL PRIVATE ( i, iend, iouter, ir, j, k, work_ffty )
938          !$OMP DO
939          DO  iouter = nxl, nxr, stridex
940
941             iend = MIN( iouter+stridex-1, nxr )  ! Upper bound for inner i loop
942
943             DO  k = 1, nz
944!
945!--             Resort
946                DO  j = 0, ny
947                   DO  i = iouter, iend
948                      work_ffty(j,i-iouter+1) = work(i,k,j)
949                   ENDDO
950                ENDDO
951
952                DO  i = iouter, iend
953
954!
955!--                FFT along y
956                   ir = i-iouter+1  ! counter within a stride
957                   CALL fft_y_1d( work_ffty(:,ir), 'backward' )
958
959                   DO  j = 0, ny
960                      f_out(k,j,i) = work_ffty(j,ir)
961                   ENDDO
962                ENDDO
963
964             ENDDO
965
966          ENDDO
967          !$OMP END PARALLEL
968
969          DEALLOCATE( work_ffty )
970
971       ENDIF
972
973       CALL cpu_log( log_point_s(7), 'fft_y_1d', 'stop' )
974
975    END SUBROUTINE tr_xy_ffty
976
977
978!------------------------------------------------------------------------------!
979! Description:
980! ------------
981!> FFT along x, solution of the tridiagonal system and backward FFT for
982!> a 1d-decomposition along x
983!>
984!> @warning this subroutine may still not work for hybrid parallelization
985!>          with OpenMP (for possible necessary changes see the original
986!>          routine poisfft_hybrid, developed by Klaus Ketelsen, May 2002)
987!------------------------------------------------------------------------------!
988    SUBROUTINE fftx_tri_fftx( ar )
989
990       USE control_parameters,                                                 &
991           ONLY:  loop_optimization
992
993       USE cpulog,                                                             &
994           ONLY:  cpu_log, log_point_s
995
996       USE grid_variables,                                                     &
997           ONLY:  ddx2, ddy2
998
999       USE kinds
1000
1001       USE pegrid
1002
1003       IMPLICIT NONE
1004
1005       INTEGER(iwp) ::  i                   !<
1006       INTEGER(iwp) ::  j                   !<
1007       INTEGER(iwp) ::  k                   !<
1008       INTEGER(iwp) ::  m                   !<
1009       INTEGER(iwp) ::  n                   !<
1010!$     INTEGER(iwp) ::  omp_get_thread_num  !<
1011       INTEGER(iwp) ::  tn                  !<
1012
1013       REAL(wp), DIMENSION(0:nx)                          ::  work_fftx  !<
1014       REAL(wp), DIMENSION(0:nx,1:nz)                     ::  work_trix  !<
1015       REAL(wp), DIMENSION(nnx,1:nz,nys_x:nyn_x,pdims(1)) ::  ar         !<
1016       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:,:), ALLOCATABLE          ::  tri        !<
1017
1018
1019       CALL cpu_log( log_point_s(33), 'fft_x_1d + tridia', 'start' )
1020
1021       ALLOCATE( tri(5,0:nx,0:nz-1,0:threads_per_task-1) )
1022
1023       tn = 0              ! Default thread number in case of one thread
1024!$OMP  PARALLEL DO PRIVATE ( i, j, k, m, n, tn, work_fftx, work_trix )
1025       DO  j = nys_x, nyn_x
1026
1027!$        tn = omp_get_thread_num()
1028
1029          IF ( loop_optimization == 'vector' )  THEN
1030!
1031!--          Code optimized for vector processors
1032             DO  k = 1, nz
1033
1034                m = 0
1035                DO  n = 1, pdims(1)
1036                   DO  i = 1, nnx
1037                      work_trix(m,k) = ar(i,k,j,n)
1038                      m = m + 1
1039                   ENDDO
1040                ENDDO
1041
1042             ENDDO
1043
1044             CALL fft_x_m( work_trix, 'forward' )
1045
1046          ELSE
1047!
1048!--          Cache optimized code
1049             DO  k = 1, nz
1050
1051                m = 0
1052                DO  n = 1, pdims(1)
1053                   DO  i = 1, nnx
1054                      work_fftx(m) = ar(i,k,j,n)
1055                      m = m + 1
1056                   ENDDO
1057                ENDDO
1058
1059                CALL fft_x_1d( work_fftx, 'forward' )
1060
1061                DO  i = 0, nx
1062                   work_trix(i,k) = work_fftx(i)
1063                ENDDO
1064
1065             ENDDO
1066
1067          ENDIF
1068
1069!
1070!--       Solve the linear equation system
1071          CALL tridia_1dd( ddx2, ddy2, nx, ny, j, work_trix, tri(:,:,:,tn) )
1072
1073          IF ( loop_optimization == 'vector' )  THEN
1074!
1075!--          Code optimized for vector processors
1076             CALL fft_x_m( work_trix, 'backward' )
1077
1078             DO  k = 1, nz
1079
1080                m = 0
1081                DO  n = 1, pdims(1)
1082                   DO  i = 1, nnx
1083                      ar(i,k,j,n) = work_trix(m,k)
1084                      m = m + 1
1085                   ENDDO
1086                ENDDO
1087
1088             ENDDO
1089
1090          ELSE
1091!
1092!--          Cache optimized code
1093             DO  k = 1, nz
1094
1095                DO  i = 0, nx
1096                   work_fftx(i) = work_trix(i,k)
1097                ENDDO
1098
1099                CALL fft_x_1d( work_fftx, 'backward' )
1100
1101                m = 0
1102                DO  n = 1, pdims(1)
1103                   DO  i = 1, nnx
1104                      ar(i,k,j,n) = work_fftx(m)
1105                      m = m + 1
1106                   ENDDO
1107                ENDDO
1108
1109             ENDDO
1110
1111          ENDIF
1112
1113       ENDDO
1114
1115       DEALLOCATE( tri )
1116
1117       CALL cpu_log( log_point_s(33), 'fft_x_1d + tridia', 'stop' )
1118
1119    END SUBROUTINE fftx_tri_fftx
1120
1121
1122!------------------------------------------------------------------------------!
1123! Description:
1124! ------------
1125!> Fourier-transformation along x with subsequent transposition x --> y for
1126!> a 1d-decomposition along y.
1127!>
1128!> @attention NEC-branch of this routine may significantly profit from
1129!>            further optimizations. So far, performance is much worse than
1130!>            for routine ffty_tr_yx (more than three times slower).
1131!------------------------------------------------------------------------------!
1132    SUBROUTINE fftx_tr_xy( f_in, f_out )
1133
1134
1135       USE control_parameters,                                                 &
1136           ONLY:  loop_optimization
1137
1138       USE cpulog,                                                             &
1139           ONLY:  cpu_log, log_point_s
1140
1141       USE kinds
1142
1143       USE pegrid
1144
1145       IMPLICIT NONE
1146
1147       INTEGER(iwp) ::  i  !<
1148       INTEGER(iwp) ::  j  !<
1149       INTEGER(iwp) ::  k  !<
1150
1151       REAL(wp), DIMENSION(0:nx,1:nz,nys:nyn)             ::  work_fftx  !<
1152       REAL(wp), DIMENSION(1:nz,nys:nyn,0:nx)             ::  f_in       !<
1153       REAL(wp), DIMENSION(nny,1:nz,nxl_y:nxr_y,pdims(2)) ::  f_out      !<
1154       REAL(wp), DIMENSION(nys:nyn,1:nz,0:nx)             ::  work       !<
1155
1156!
1157!--    Carry out the FFT along x, where all data are present due to the
1158!--    1d-decomposition along y. Resort the data in a way that y becomes
1159!--    the first index.
1160       CALL cpu_log( log_point_s(4), 'fft_x_1d', 'start' )
1161
1162       IF ( loop_optimization == 'vector' )  THEN
1163!
1164!--       Code for vector processors
1165!$OMP     PARALLEL PRIVATE ( i, j, k )
1166!$OMP     DO
1167          DO  i = 0, nx
1168
1169             DO  j = nys, nyn
1170                DO  k = 1, nz
1171                   work_fftx(i,k,j) = f_in(k,j,i)
1172                ENDDO
1173             ENDDO
1174
1175          ENDDO
1176
1177!$OMP     DO
1178          DO  j = nys, nyn
1179
1180             CALL fft_x_m( work_fftx(:,:,j), 'forward' )
1181
1182             DO  k = 1, nz
1183                DO  i = 0, nx
1184                   work(j,k,i) = work_fftx(i,k,j)
1185                ENDDO
1186             ENDDO
1187
1188          ENDDO
1189!$OMP     END PARALLEL
1190
1191       ELSE
1192
1193!
1194!--       Cache optimized code (there might be still a potential for better
1195!--       optimization).
1196!$OMP     PARALLEL PRIVATE (i,j,k)
1197!$OMP     DO
1198          DO  i = 0, nx
1199
1200             DO  j = nys, nyn
1201                DO  k = 1, nz
1202                   work_fftx(i,k,j) = f_in(k,j,i)
1203                ENDDO
1204             ENDDO
1205
1206          ENDDO
1207
1208!$OMP     DO
1209          DO  j = nys, nyn
1210             DO  k = 1, nz
1211
1212                CALL fft_x_1d( work_fftx(0:nx,k,j), 'forward' )
1213
1214                DO  i = 0, nx
1215                   work(j,k,i) = work_fftx(i,k,j)
1216                ENDDO
1217             ENDDO
1218
1219          ENDDO
1220!$OMP     END PARALLEL
1221
1222       ENDIF
1223       CALL cpu_log( log_point_s(4), 'fft_x_1d', 'pause' )
1224
1225!
1226!--    Transpose array
1227#if defined( __parallel )
1228       CALL cpu_log( log_point_s(32), 'mpi_alltoall', 'start' )
1229       IF ( collective_wait )  CALL MPI_BARRIER( comm2d, ierr )
1230       CALL MPI_ALLTOALL( work(nys,1,0),      sendrecvcount_xy, MPI_REAL, &
1231                          f_out(1,1,nxl_y,1), sendrecvcount_xy, MPI_REAL, &
1232                          comm1dy, ierr )
1233       CALL cpu_log( log_point_s(32), 'mpi_alltoall', 'stop' )
1234#endif
1235
1236    END SUBROUTINE fftx_tr_xy
1237
1238
1239!------------------------------------------------------------------------------!
1240! Description:
1241! ------------
1242!> Transposition y --> x with a subsequent backward Fourier transformation for
1243!> a 1d-decomposition along x.
1244!------------------------------------------------------------------------------!
1245    SUBROUTINE tr_yx_fftx( f_in, f_out )
1246
1247
1248       USE control_parameters,                                                 &
1249           ONLY:  loop_optimization
1250
1251       USE cpulog,                                                             &
1252           ONLY:  cpu_log, log_point_s
1253
1254       USE kinds
1255
1256       USE pegrid
1257
1258       IMPLICIT NONE
1259
1260       INTEGER(iwp) ::  i  !<
1261       INTEGER(iwp) ::  j  !<
1262       INTEGER(iwp) ::  k  !<
1263
1264       REAL(wp), DIMENSION(0:nx,1:nz,nys:nyn)             ::  work_fftx  !<
1265       REAL(wp), DIMENSION(nny,1:nz,nxl_y:nxr_y,pdims(2)) ::  f_in       !<
1266       REAL(wp), DIMENSION(1:nz,nys:nyn,0:nx)             ::  f_out      !<
1267       REAL(wp), DIMENSION(nys:nyn,1:nz,0:nx)             ::  work       !<
1268
1269!
1270!--    Transpose array
1271#if defined( __parallel )
1272       CALL cpu_log( log_point_s(32), 'mpi_alltoall', 'start' )
1273       IF ( collective_wait )  CALL MPI_BARRIER( comm2d, ierr )
1274       CALL MPI_ALLTOALL( f_in(1,1,nxl_y,1), sendrecvcount_xy, MPI_REAL, &
1275                          work(nys,1,0),     sendrecvcount_xy, MPI_REAL, &
1276                          comm1dy, ierr )
1277       CALL cpu_log( log_point_s(32), 'mpi_alltoall', 'stop' )
1278#endif
1279
1280!
1281!--    Carry out the FFT along x, where all data are present due to the
1282!--    1d-decomposition along y. Resort the data in a way that y becomes
1283!--    the first index.
1284       CALL cpu_log( log_point_s(4), 'fft_x_1d', 'continue' )
1285
1286       IF ( loop_optimization == 'vector' )  THEN
1287!
1288!--       Code optimized for vector processors
1289!$OMP     PARALLEL PRIVATE ( i, j, k )
1290!$OMP     DO
1291          DO  j = nys, nyn
1292
1293             DO  k = 1, nz
1294                DO  i = 0, nx
1295                   work_fftx(i,k,j) = work(j,k,i)
1296                ENDDO
1297             ENDDO
1298
1299             CALL fft_x_m( work_fftx(:,:,j), 'backward' )
1300
1301          ENDDO
1302
1303!$OMP     DO
1304          DO  i = 0, nx
1305             DO  j = nys, nyn
1306                DO  k = 1, nz
1307                   f_out(k,j,i) = work_fftx(i,k,j)
1308                ENDDO
1309             ENDDO
1310          ENDDO
1311!$OMP     END PARALLEL
1312
1313       ELSE
1314
1315!
1316!--       Cache optimized code (there might be still a potential for better
1317!--       optimization).
1318!$OMP     PARALLEL PRIVATE (i,j,k)
1319!$OMP     DO
1320          DO  j = nys, nyn
1321             DO  k = 1, nz
1322
1323                DO  i = 0, nx
1324                   work_fftx(i,k,j) = work(j,k,i)
1325                ENDDO
1326
1327                CALL fft_x_1d( work_fftx(0:nx,k,j), 'backward' )
1328
1329             ENDDO
1330          ENDDO
1331
1332!$OMP     DO
1333          DO  i = 0, nx
1334             DO  j = nys, nyn
1335                DO  k = 1, nz
1336                   f_out(k,j,i) = work_fftx(i,k,j)
1337                ENDDO
1338             ENDDO
1339          ENDDO
1340!$OMP     END PARALLEL
1341
1342       ENDIF
1343       CALL cpu_log( log_point_s(4), 'fft_x_1d', 'stop' )
1344
1345    END SUBROUTINE tr_yx_fftx
1346
1347
1348!------------------------------------------------------------------------------!
1349! Description:
1350! ------------
1351!> FFT along y, solution of the tridiagonal system and backward FFT for
1352!> a 1d-decomposition along y.
1353!>
1354!> @warning this subroutine may still not work for hybrid parallelization
1355!>          with OpenMP (for possible necessary changes see the original
1356!>          routine poisfft_hybrid, developed by Klaus Ketelsen, May 2002)
1357!------------------------------------------------------------------------------!
1358    SUBROUTINE ffty_tri_ffty( ar )
1359
1360
1361       USE control_parameters,                                                 &
1362           ONLY:  loop_optimization
1363
1364       USE cpulog,                                                             &
1365           ONLY:  cpu_log, log_point_s
1366
1367       USE grid_variables,                                                     &
1368           ONLY:  ddx2, ddy2
1369
1370       USE kinds
1371
1372       USE pegrid
1373
1374       IMPLICIT NONE
1375
1376       INTEGER(iwp) ::  i                   !<
1377       INTEGER(iwp) ::  j                   !<
1378       INTEGER(iwp) ::  k                   !<
1379       INTEGER(iwp) ::  m                   !<
1380       INTEGER(iwp) ::  n                   !<
1381!$     INTEGER(iwp) ::  omp_get_thread_num  !<
1382       INTEGER(iwp) ::  tn                  !<
1383
1384       REAL(wp), DIMENSION(0:ny)                          ::  work_ffty  !<
1385       REAL(wp), DIMENSION(0:ny,1:nz)                     ::  work_triy  !<
1386       REAL(wp), DIMENSION(nny,1:nz,nxl_y:nxr_y,pdims(2)) ::  ar         !<
1387       REAL(wp), DIMENSION(:,:,:,:), ALLOCATABLE          ::  tri        !<
1388
1389
1390       CALL cpu_log( log_point_s(39), 'fft_y_1d + tridia', 'start' )
1391
1392       ALLOCATE( tri(5,0:ny,0:nz-1,0:threads_per_task-1) )
1393
1394       tn = 0           ! Default thread number in case of one thread
1395!$OMP  PARALLEL DO PRIVATE ( i, j, k, m, n, tn, work_ffty, work_triy )
1396       DO  i = nxl_y, nxr_y
1397
1398!$        tn = omp_get_thread_num()
1399
1400          IF ( loop_optimization == 'vector' )  THEN
1401!
1402!--          Code optimized for vector processors
1403             DO  k = 1, nz
1404
1405                m = 0
1406                DO  n = 1, pdims(2)
1407                   DO  j = 1, nny
1408                      work_triy(m,k) = ar(j,k,i,n)
1409                      m = m + 1
1410                   ENDDO
1411                ENDDO
1412
1413             ENDDO
1414
1415             CALL fft_y_m( work_triy, ny, 'forward' )
1416
1417          ELSE
1418!
1419!--          Cache optimized code
1420             DO  k = 1, nz
1421
1422                m = 0
1423                DO  n = 1, pdims(2)
1424                   DO  j = 1, nny
1425                      work_ffty(m) = ar(j,k,i,n)
1426                      m = m + 1
1427                   ENDDO
1428                ENDDO
1429
1430                CALL fft_y_1d( work_ffty, 'forward' )
1431
1432                DO  j = 0, ny
1433                   work_triy(j,k) = work_ffty(j)
1434                ENDDO
1435
1436             ENDDO
1437
1438          ENDIF
1439
1440!
1441!--       Solve the linear equation system
1442          CALL tridia_1dd( ddy2, ddx2, ny, nx, i, work_triy, tri(:,:,:,tn) )
1443
1444          IF ( loop_optimization == 'vector' )  THEN
1445!
1446!--          Code optimized for vector processors
1447             CALL fft_y_m( work_triy, ny, 'backward' )
1448
1449             DO  k = 1, nz
1450
1451                m = 0
1452                DO  n = 1, pdims(2)
1453                   DO  j = 1, nny
1454                      ar(j,k,i,n) = work_triy(m,k)
1455                      m = m + 1
1456                   ENDDO
1457                ENDDO
1458
1459             ENDDO
1460
1461          ELSE
1462!
1463!--          Cache optimized code
1464             DO  k = 1, nz
1465
1466                DO  j = 0, ny
1467                   work_ffty(j) = work_triy(j,k)
1468                ENDDO
1469
1470                CALL fft_y_1d( work_ffty, 'backward' )
1471
1472                m = 0
1473                DO  n = 1, pdims(2)
1474                   DO  j = 1, nny
1475                      ar(j,k,i,n) = work_ffty(m)
1476                      m = m + 1
1477                   ENDDO
1478                ENDDO
1479
1480             ENDDO
1481
1482          ENDIF
1483
1484       ENDDO
1485
1486       DEALLOCATE( tri )
1487
1488       CALL cpu_log( log_point_s(39), 'fft_y_1d + tridia', 'stop' )
1489
1490    END SUBROUTINE ffty_tri_ffty
1491
1492 END MODULE poisfft_mod
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.