source: palm/trunk/SOURCE/poisfft_mod.f90 @ 4659

Last change on this file since 4659 was 4649, checked in by raasch, 4 years ago

files re-formatted to follow the PALM coding standard

  • 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 terms of the GNU General
6! Public License as published by the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
7! (at your option) any later version.
8!
9! PALM is distributed in the hope that it will be useful, but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the
10! implied warranty of MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE. See the GNU General
11! Public License for more details.
12!
13! You should have received a copy of the GNU General Public License along with PALM. If not, see
14! <http://www.gnu.org/licenses/>.
15!
16! Copyright 1997-2020 Leibniz Universitaet Hannover
17!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
18!
19!
20! Current revisions:
21! -----------------
22!
23!
24! Former revisions:
25! -----------------
26! $Id: poisfft_mod.f90 4649 2020-08-25 12:11:17Z eckhard $
27! File re-formatted to follow the PALM coding standard
28!
29!
30! 4429 2020-02-27 15:24:30Z raasch
31! Statements added to avoid compile errors due to unused dummy arguments in serial mode
32!
33! 4366 2020-01-09 08:12:43Z raasch
34! Modification concerning NEC vectorizatio
35!
36! 4360 2020-01-07 11:25:50Z suehring
37! Corrected "Former revisions" section
38!
39! 3690 2019-01-22 22:56:42Z knoop
40! OpenACC port for SPEC
41!
42! Revision 1.1  1997/07/24 11:24:14  raasch
43! Initial revision
44!
45!
46!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
47! Description:
48! ------------
49!> Solves the Poisson equation with a 2D spectral method
50!>        d^2 p / dx^2 + d^2 p / dy^2 + d^2 p / dz^2 = s
51!>
52!> Input:
53!> real   ar   contains (nnz,nny,nnx) elements of the velocity divergence, starting from (1,nys,nxl)
54!>
55!> Output:
56!> real   ar   contains the solution for perturbation pressure p
57!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
58 MODULE poisfft_mod
59
60
61    USE fft_xy,                                                                                    &
62        ONLY:  fft_init,                                                                           &
63               fft_y,                                                                              &
64               fft_y_1d,                                                                           &
65               fft_y_m,                                                                            &
66               fft_x,                                                                              &
67               fft_x_1d,                                                                           &
68               fft_x_m,                                                                            &
69               temperton_fft_vec
70
71    USE indices,                                                                                   &
72        ONLY:  nnx,                                                                                &
73               nny,                                                                                &
74               nx,                                                                                 &
75               nxl,                                                                                &
76               nxr,                                                                                &
77               ny,                                                                                 &
78               nys,                                                                                &
79               nyn,                                                                                &
80               nz
81
82    USE transpose_indices,                                                                         &
83        ONLY:  nxl_y,                                                                              &
84               nxl_z,                                                                              &
85               nxr_y,                                                                              &
86               nxr_z,                                                                              &
87               nys_x,                                                                              &
88               nys_z,                                                                              &
89               nyn_x,                                                                              &
90               nyn_z,                                                                              &
91               nzb_x,                                                                              &
92               nzb_y,                                                                              &
93               nzt_x,                                                                              &
94               nzt_y
95
96    USE tridia_solver,                                                                             &
97        ONLY:  tridia_1dd,                                                                         &
98               tridia_init,                                                                        &
99               tridia_substi,                                                                      &
100               tridia_substi_overlap
101
102    IMPLICIT NONE
103
104    LOGICAL, SAVE ::  poisfft_initialized = .FALSE.  !<
105
106    PRIVATE
107
108    PUBLIC  poisfft, poisfft_init
109
110    INTERFACE poisfft
111       MODULE PROCEDURE poisfft
112    END INTERFACE poisfft
113
114    INTERFACE poisfft_init
115       MODULE PROCEDURE poisfft_init
116    END INTERFACE poisfft_init
117
118
119 CONTAINS
120
121!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
122! Description:
123! ------------
124!> Setup coefficients for FFT and the tridiagonal solver
125!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
126 SUBROUTINE poisfft_init
127
128    IMPLICIT NONE
129
130
131    CALL fft_init
132
133    CALL tridia_init
134
135    poisfft_initialized = .TRUE.
136
137 END SUBROUTINE poisfft_init
138
139
140
141!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
142! Description:
143! ------------
144!> Two-dimensional Fourier Transformation in x- and y-direction.
145!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
146 SUBROUTINE poisfft( ar )
147
148    USE control_parameters,                                                                        &
149        ONLY:  transpose_compute_overlap
150
151    USE cpulog,                                                                                    &
152        ONLY:  cpu_log,                                                                            &
153               cpu_log_nowait,                                                                     &
154               log_point_s
155
156    USE kinds
157
158    USE pegrid
159
160    IMPLICIT NONE
161
162    INTEGER(iwp) ::  ii           !<
163    INTEGER(iwp) ::  iind         !<
164    INTEGER(iwp) ::  inew         !<
165    INTEGER(iwp) ::  jj           !<
166    INTEGER(iwp) ::  jind         !<
167    INTEGER(iwp) ::  jnew         !<
168    INTEGER(iwp) ::  ki           !<
169    INTEGER(iwp) ::  kk           !<
170    INTEGER(iwp) ::  knew         !<
171    INTEGER(iwp) ::  n            !<
172    INTEGER(iwp) ::  nblk         !<
173    INTEGER(iwp) ::  nnx_y        !<
174    INTEGER(iwp) ::  nny_z        !<
175    INTEGER(iwp) ::  nnz_x        !<
176    INTEGER(iwp) ::  nxl_y_bound  !<
177    INTEGER(iwp) ::  nxr_y_bound  !<
178
179    INTEGER(iwp), DIMENSION(4) ::  isave  !<
180
181    REAL(wp), DIMENSION(1:nz,nys:nyn,nxl:nxr) ::  ar      !<
182    REAL(wp), DIMENSION(nys:nyn,nxl:nxr,1:nz) ::  ar_inv  !<
183
184#define __acc_fft_device ( defined( _OPENACC ) && ( defined ( __cuda_fft ) ) )
185#if __acc_fft_device
186    !$ACC DECLARE CREATE(ar_inv)
187#endif
188
189    REAL(wp), DIMENSION(:,:,:),   ALLOCATABLE ::  ar1      !<
190    REAL(wp), DIMENSION(:,:,:),   ALLOCATABLE ::  f_in     !<
191    REAL(wp), DIMENSION(:,:,:),   ALLOCATABLE ::  f_inv    !<
192    REAL(wp), DIMENSION(:,:,:),   ALLOCATABLE ::  f_out_y  !<
193    REAL(wp), DIMENSION(:,:,:),   ALLOCATABLE ::  f_out_z  !<
194
195
196    CALL cpu_log( log_point_s(3), 'poisfft', 'start' )
197
198    IF ( .NOT. poisfft_initialized )  CALL poisfft_init
199
200#if !__acc_fft_device
201    !$ACC UPDATE HOST(ar)
202#endif
203
204#ifndef _OPENACC
205!
206!-- Two-dimensional Fourier Transformation in x- and y-direction.
207    IF ( pdims(2) == 1  .AND.  pdims(1) > 1 )  THEN
208
209!
210!--    1d-domain-decomposition along x:
211!--    FFT along y and transposition y --> x
212       CALL ffty_tr_yx( ar, ar )
213
214!
215!--    FFT along x, solving the tridiagonal system and backward FFT
216       CALL fftx_tri_fftx( ar )
217
218!
219!--    Transposition x --> y and backward FFT along y
220       CALL tr_xy_ffty( ar, ar )
221
222    ELSEIF ( pdims(1) == 1 .AND. pdims(2) > 1 )  THEN
223
224!
225!--    1d-domain-decomposition along y:
226!--    FFT along x and transposition x --> y
227       CALL fftx_tr_xy( ar, ar )
228
229!
230!--    FFT along y, solving the tridiagonal system and backward FFT
231       CALL ffty_tri_ffty( ar )
232
233!
234!--    Transposition y --> x and backward FFT along x
235       CALL tr_yx_fftx( ar, ar )
236
237    ELSEIF ( .NOT. transpose_compute_overlap )  THEN
238#endif
239
240!
241!--    2d-domain-decomposition or no decomposition (1 PE run)
242!--    Transposition z --> x
243       CALL cpu_log( log_point_s(5), 'transpo forward', 'start' )
244       CALL resort_for_zx( ar, ar_inv )
245       CALL transpose_zx( ar_inv, ar )
246       CALL cpu_log( log_point_s(5), 'transpo forward', 'pause' )
247
248       CALL cpu_log( log_point_s(4), 'fft_x', 'start' )
249       IF ( temperton_fft_vec )  THEN
250!
251!--       Vector version outputs a transformed array ar_inv that does not require resorting
252!--       (which is done for ar further below)
253          CALL fft_x( ar, 'forward',  ar_inv=ar_inv)
254       ELSE
255          CALL fft_x( ar, 'forward')
256       ENDIF
257       CALL cpu_log( log_point_s(4), 'fft_x', 'pause' )
258
259!
260!--    Transposition x --> y
261       CALL cpu_log( log_point_s(5), 'transpo forward', 'continue' )
262       IF( .NOT. temperton_fft_vec )  CALL resort_for_xy( ar, ar_inv )
263       CALL transpose_xy( ar_inv, ar )
264       CALL cpu_log( log_point_s(5), 'transpo forward', 'pause' )
265
266       CALL cpu_log( log_point_s(7), 'fft_y', 'start' )
267       IF ( temperton_fft_vec )  THEN
268!
269!--       Input array ar_inv from fft_x can be directly used here.
270!--       The output (also in array ar_inv) does not require resorting below.
271          CALL fft_y( ar, 'forward', ar_inv = ar_inv, nxl_y_bound = nxl_y, nxr_y_bound = nxr_y,    &
272                      nxl_y_l = nxl_y, nxr_y_l = nxr_y )
273       ELSE
274          CALL fft_y( ar, 'forward', ar_tr = ar, nxl_y_bound = nxl_y, nxr_y_bound = nxr_y,         &
275                      nxl_y_l = nxl_y, nxr_y_l = nxr_y )
276       ENDIF
277       CALL cpu_log( log_point_s(7), 'fft_y', 'pause' )
278
279!
280!--    Transposition y --> z
281       CALL cpu_log( log_point_s(5), 'transpo forward', 'continue' )
282       IF ( .NOT. temperton_fft_vec )  CALL resort_for_yz( ar, ar_inv )
283       CALL transpose_yz( ar_inv, ar )
284       CALL cpu_log( log_point_s(5), 'transpo forward', 'stop' )
285
286!
287!--    Solve the tridiagonal equation system along z
288       CALL cpu_log( log_point_s(6), 'tridia', 'start' )
289       CALL tridia_substi( ar )
290       CALL cpu_log( log_point_s(6), 'tridia', 'stop' )
291
292!
293!--    Inverse Fourier Transformation
294!--    Transposition z --> y
295       CALL cpu_log( log_point_s(8), 'transpo invers', 'start' )
296       CALL transpose_zy( ar, ar_inv )
297!
298!--    The fft_y below (vector branch) can directly process ar_inv (i.e. does not require a
299!--    resorting)
300       IF ( .NOT. temperton_fft_vec )  CALL resort_for_zy( ar_inv, ar )
301       CALL cpu_log( log_point_s(8), 'transpo invers', 'pause' )
302
303       CALL cpu_log( log_point_s(7), 'fft_y', 'continue' )
304       IF ( temperton_fft_vec )  THEN
305!
306!--       Output array ar_inv can be used as input to the below fft_x routine without resorting
307          CALL fft_y( ar, 'backward', ar_inv = ar_inv, nxl_y_bound = nxl_y, nxr_y_bound = nxr_y,   &
308                      nxl_y_l = nxl_y, nxr_y_l = nxr_y )
309       ELSE
310          CALL fft_y( ar, 'backward', ar_tr = ar, nxl_y_bound = nxl_y, nxr_y_bound = nxr_y,        &
311                      nxl_y_l = nxl_y, nxr_y_l = nxr_y )
312       ENDIF
313
314       CALL cpu_log( log_point_s(7), 'fft_y', 'stop' )
315
316!
317!--    Transposition y --> x
318       CALL cpu_log( log_point_s(8), 'transpo invers', 'continue' )
319       CALL transpose_yx( ar, ar_inv )
320       IF ( .NOT. temperton_fft_vec )  CALL resort_for_yx( ar_inv, ar )
321       CALL cpu_log( log_point_s(8), 'transpo invers', 'pause' )
322
323       CALL cpu_log( log_point_s(4), 'fft_x', 'continue' )
324       IF ( temperton_fft_vec )  THEN
325          CALL fft_x( ar, 'backward',  ar_inv=ar_inv )
326       ELSE
327          CALL fft_x( ar, 'backward' )
328       ENDIF
329       CALL cpu_log( log_point_s(4), 'fft_x', 'stop' )
330
331!
332!--    Transposition x --> z
333       CALL cpu_log( log_point_s(8), 'transpo invers', 'continue' )
334       CALL transpose_xz( ar, ar_inv )
335       CALL resort_for_xz( ar_inv, ar )
336       CALL cpu_log( log_point_s(8), 'transpo invers', 'stop' )
337
338#ifndef _OPENACC
339    ELSE
340
341!
342!--    2d-domain-decomposition or no decomposition (1 PE run) with overlapping transposition / fft
343!--    cputime logging must not use barriers, which would prevent overlapping
344       ALLOCATE( f_out_y(0:ny,nxl_y:nxr_y,nzb_y:nzt_y), &
345                 f_out_z(0:nx,nys_x:nyn_x,nzb_x:nzt_x) )
346!
347!--    Transposition z --> x + subsequent fft along x
348       ALLOCATE( f_inv(nys:nyn,nxl:nxr,1:nz) )
349       CALL resort_for_zx( ar, f_inv )
350!
351!--    Save original indices and gridpoint counter
352       isave(1) = nz
353       isave(2) = nzb_x
354       isave(3) = nzt_x
355       isave(4) = sendrecvcount_zx
356!
357!--    Set new indices for transformation
358       nblk  = nz / pdims(1)
359       nz    = pdims(1)
360       nnz_x = 1
361       nzb_x = 1 + myidx * nnz_x
362       nzt_x = ( myidx + 1 ) * nnz_x
363       sendrecvcount_zx = nnx * nny * nnz_x
364
365       ALLOCATE( ar1(0:nx,nys_x:nyn_x,nzb_x:nzt_x) )
366       ALLOCATE( f_in(nys:nyn,nxl:nxr,1:nz) )
367
368       DO  kk = 1, nblk
369
370          IF ( kk == 1 )  THEN
371             CALL cpu_log( log_point_s(5), 'transpo forward', 'start', cpu_log_nowait )
372          ELSE
373             CALL cpu_log( log_point_s(5), 'transpo forward', 'continue', cpu_log_nowait )
374          ENDIF
375
376          DO  knew = 1, nz
377             ki = kk + nblk * ( knew - 1 )
378             f_in(:,:,knew) = f_inv(:,:,ki)
379          ENDDO
380
381          CALL transpose_zx( f_in, ar1(:,:,:))
382          CALL cpu_log( log_point_s(5), 'transpo forward', 'pause' )
383
384          IF ( kk == 1 )  THEN
385             CALL cpu_log( log_point_s(4), 'fft_x', 'start', cpu_log_nowait )
386          ELSE
387             CALL cpu_log( log_point_s(4), 'fft_x', 'continue', cpu_log_nowait )
388          ENDIF
389
390          n = isave(2) + kk - 1
391          CALL fft_x( ar1(:,:,:), 'forward',  ar_2d = f_out_z(:,:,n) )
392          CALL cpu_log( log_point_s(4), 'fft_x', 'pause' )
393
394       ENDDO
395!
396!--    Restore original indices/counters
397       nz               = isave(1)
398       nzb_x            = isave(2)
399       nzt_x            = isave(3)
400       sendrecvcount_zx = isave(4)
401
402       DEALLOCATE( ar1, f_in, f_inv )
403
404!
405!--    Transposition x --> y + subsequent fft along y
406       ALLOCATE( f_inv(nys_x:nyn_x,nzb_x:nzt_x,0:nx) )
407       CALL resort_for_xy( f_out_z, f_inv )
408!
409!--    Save original indices and gridpoint counter
410       isave(1) = nx
411       isave(2) = nxl_y
412       isave(3) = nxr_y
413       isave(4) = sendrecvcount_xy
414!
415!--    Set new indices for transformation
416       nblk  = ( ( nx+1 ) / pdims(2) ) - 1
417       nx    = pdims(2)
418       nnx_y = 1
419       nxl_y = myidy * nnx_y
420       nxr_y = ( myidy + 1 ) * nnx_y - 1
421       sendrecvcount_xy = nnx_y * ( nyn_x-nys_x+1 ) * ( nzt_x-nzb_x+1 )
422
423       ALLOCATE( ar1(0:ny,nxl_y:nxr_y,nzb_y:nzt_y) )
424       ALLOCATE( f_in(nys_x:nyn_x,nzb_x:nzt_x,0:nx) )
425
426       DO  ii = 0, nblk
427
428          CALL cpu_log( log_point_s(5), 'transpo forward', 'continue', cpu_log_nowait )
429
430          DO  inew = 0, nx-1
431             iind = ii + ( nblk + 1 ) * inew
432             f_in(:,:,inew) = f_inv(:,:,iind)
433          ENDDO
434
435          CALL transpose_xy( f_in, ar1(:,:,:) )
436
437          CALL cpu_log( log_point_s(5), 'transpo forward', 'pause' )
438
439          IF ( ii == 1 )  THEN
440             CALL cpu_log( log_point_s(7), 'fft_y', 'start', cpu_log_nowait )
441          ELSE
442             CALL cpu_log( log_point_s(7), 'fft_y', 'continue', cpu_log_nowait )
443          ENDIF
444
445          nxl_y_bound = isave(2)
446          nxr_y_bound = isave(3)
447          n           = isave(2) + ii
448          CALL fft_y( ar1(:,:,:), 'forward', ar_tr = f_out_y, nxl_y_bound = nxl_y_bound,           &
449                      nxr_y_bound = nxr_y_bound, nxl_y_l = n, nxr_y_l = n )
450
451          CALL cpu_log( log_point_s(7), 'fft_y', 'pause' )
452
453       ENDDO
454!
455!--    Restore original indices/counters
456       nx               = isave(1)
457       nxl_y            = isave(2)
458       nxr_y            = isave(3)
459       sendrecvcount_xy = isave(4)
460
461       DEALLOCATE( ar1, f_in, f_inv )
462
463!
464!--    Transposition y --> z + subsequent tridia + resort for z --> y
465       ALLOCATE( f_inv(nxl_y:nxr_y,nzb_y:nzt_y,0:ny) )
466       CALL resort_for_yz( f_out_y, f_inv )
467!
468!--    Save original indices and gridpoint counter
469       isave(1) = ny
470       isave(2) = nys_z
471       isave(3) = nyn_z
472       isave(4) = sendrecvcount_yz
473!
474!--    Set new indices for transformation
475       nblk             = ( ( ny+1 ) / pdims(1) ) - 1
476       ny               = pdims(1)
477       nny_z            = 1
478       nys_z            = myidx * nny_z
479       nyn_z            = ( myidx + 1 ) * nny_z - 1
480       sendrecvcount_yz = ( nxr_y-nxl_y+1 ) * nny_z * ( nzt_y-nzb_y+1 )
481
482       ALLOCATE( ar1(nxl_z:nxr_z,nys_z:nyn_z,1:nz) )
483       ALLOCATE( f_in(nxl_y:nxr_y,nzb_y:nzt_y,0:ny) )
484
485       DO  jj = 0, nblk
486!
487!--       Forward Fourier Transformation
488!--       Transposition y --> z
489          CALL cpu_log( log_point_s(5), 'transpo forward', 'continue', cpu_log_nowait )
490
491          DO  jnew = 0, ny-1
492             jind = jj + ( nblk + 1 ) * jnew
493             f_in(:,:,jnew) = f_inv(:,:,jind)
494          ENDDO
495
496          CALL transpose_yz( f_in, ar1(:,:,:) )
497
498          IF ( jj == nblk )  THEN
499             CALL cpu_log( log_point_s(5), 'transpo forward', 'stop' )
500          ELSE
501             CALL cpu_log( log_point_s(5), 'transpo forward', 'pause' )
502          ENDIF
503
504!
505!--       Solve the tridiagonal equation system along z
506          CALL cpu_log( log_point_s(6), 'tridia', 'start', cpu_log_nowait )
507
508          n = isave(2) + jj
509          CALL tridia_substi_overlap( ar1(:,:,:), n )
510
511          CALL cpu_log( log_point_s(6), 'tridia', 'stop' )
512
513!
514!--       Inverse Fourier Transformation
515!--       Transposition z --> y
516!--       Only one thread should call MPI routines, therefore forward and backward tranpose are in
517!--       the same section
518          IF ( jj == 0 )  THEN
519             CALL cpu_log( log_point_s(8), 'transpo invers', 'start', cpu_log_nowait )
520          ELSE
521             CALL cpu_log( log_point_s(8), 'transpo invers', 'continue', cpu_log_nowait )
522          ENDIF
523
524          CALL transpose_zy( ar1(:,:,:), f_in )
525
526          DO  jnew = 0, ny-1
527             jind = jj + ( nblk + 1 ) * jnew
528             f_inv(:,:,jind) = f_in(:,:,jnew)
529          ENDDO
530
531          CALL cpu_log( log_point_s(8), 'transpo invers', 'pause' )
532
533       ENDDO
534!
535!--    Restore original indices/counters
536       ny               = isave(1)
537       nys_z            = isave(2)
538       nyn_z            = isave(3)
539       sendrecvcount_yz = isave(4)
540
541       CALL resort_for_zy( f_inv, f_out_y )
542
543       DEALLOCATE( ar1, f_in, f_inv )
544
545!
546!--    fft along y backward + subsequent transposition y --> x
547       ALLOCATE( f_inv(nys_x:nyn_x,nzb_x:nzt_x,0:nx) )
548!
549!--    Save original indices and gridpoint counter
550       isave(1) = nx
551       isave(2) = nxl_y
552       isave(3) = nxr_y
553       isave(4) = sendrecvcount_xy
554!
555!--    Set new indices for transformation
556       nblk             = ( ( nx+1 ) / pdims(2) ) - 1
557       nx               = pdims(2)
558       nnx_y            = 1
559       nxl_y            = myidy * nnx_y
560       nxr_y            = ( myidy + 1 ) * nnx_y - 1
561       sendrecvcount_xy = nnx_y * ( nyn_x-nys_x+1 ) * ( nzt_x-nzb_x+1 )
562
563       ALLOCATE( ar1(0:ny,nxl_y:nxr_y,nzb_y:nzt_y) )
564       ALLOCATE( f_in(nys_x:nyn_x,nzb_x:nzt_x,0:nx) )
565
566       DO  ii = 0, nblk
567
568          CALL cpu_log( log_point_s(7), 'fft_y', 'continue', cpu_log_nowait )
569
570          n = isave(2) + ii
571          nxl_y_bound = isave(2)
572          nxr_y_bound = isave(3)
573
574          CALL fft_y( ar1(:,:,:), 'backward', ar_tr = f_out_y, nxl_y_bound = nxl_y_bound,          &
575                      nxr_y_bound = nxr_y_bound, nxl_y_l = n, nxr_y_l = n )
576
577          IF ( ii == nblk )  THEN
578             CALL cpu_log( log_point_s(7), 'fft_y', 'stop' )
579          ELSE
580             CALL cpu_log( log_point_s(7), 'fft_y', 'pause' )
581          ENDIF
582
583          CALL cpu_log( log_point_s(8), 'transpo invers', 'continue', cpu_log_nowait )
584
585          CALL transpose_yx( ar1(:,:,:), f_in )
586
587          DO  inew = 0, nx-1
588             iind = ii + (nblk+1) * inew
589             f_inv(:,:,iind) = f_in(:,:,inew)
590          ENDDO
591
592          CALL cpu_log( log_point_s(8), 'transpo invers', 'pause' )
593
594       ENDDO
595!
596!--    Restore original indices/counters
597       nx               = isave(1)
598       nxl_y            = isave(2)
599       nxr_y            = isave(3)
600       sendrecvcount_xy = isave(4)
601
602       CALL resort_for_yx( f_inv, f_out_z )
603
604       DEALLOCATE( ar1, f_in, f_inv )
605
606!
607!--    fft along x backward + subsequent final transposition x --> z
608       ALLOCATE( f_inv(nys:nyn,nxl:nxr,1:nz) )
609!
610!--    Save original indices and gridpoint counter
611       isave(1) = nz
612       isave(2) = nzb_x
613       isave(3) = nzt_x
614       isave(4) = sendrecvcount_zx
615!
616!--    Set new indices for transformation
617       nblk             = nz / pdims(1)
618       nz               = pdims(1)
619       nnz_x            = 1
620       nzb_x            = 1 + myidx * nnz_x
621       nzt_x            = ( myidx + 1 ) * nnz_x
622       sendrecvcount_zx = nnx * nny * nnz_x
623
624       ALLOCATE( ar1(0:nx,nys_x:nyn_x,nzb_x:nzt_x) )
625       ALLOCATE( f_in(nys:nyn,nxl:nxr,1:nz) )
626
627       DO  kk = 1, nblk
628
629          CALL cpu_log( log_point_s(4), 'fft_x', 'continue', cpu_log_nowait )
630
631          n = isave(2) + kk - 1
632          CALL fft_x( ar1(:,:,:), 'backward', f_out_z(:,:,n) )
633
634          IF ( kk == nblk )  THEN
635             CALL cpu_log( log_point_s(4), 'fft_x', 'stop' )
636          ELSE
637             CALL cpu_log( log_point_s(4), 'fft_x', 'pause' )
638          ENDIF
639
640          CALL cpu_log( log_point_s(8), 'transpo invers', 'continue', cpu_log_nowait )
641
642          CALL transpose_xz( ar1(:,:,:), f_in )
643
644          DO  knew = 1, nz
645             ki = kk + nblk * ( knew - 1 )
646             f_inv(:,:,ki) = f_in(:,:,knew)
647          ENDDO
648
649          IF ( kk == nblk )  THEN
650             CALL cpu_log( log_point_s(8), 'transpo invers', 'stop' )
651          ELSE
652             CALL cpu_log( log_point_s(8), 'transpo invers', 'pause' )
653          ENDIF
654
655       ENDDO
656!
657!--    Restore original indices/counters
658       nz               = isave(1)
659       nzb_x            = isave(2)
660       nzt_x            = isave(3)
661       sendrecvcount_zx = isave(4)
662
663       CALL resort_for_xz( f_inv, ar )
664
665       DEALLOCATE( ar1, f_in, f_inv )
666
667    ENDIF
668#endif
669
670#if !__acc_fft_device
671    !$ACC UPDATE DEVICE(ar)
672#endif
673
674    CALL cpu_log( log_point_s(3), 'poisfft', 'stop' )
675
676 END SUBROUTINE poisfft
677
678
679!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
680! Description:
681! ------------
682!> Fourier-transformation along y with subsequent transposition y --> x for a 1d-decomposition
683!> along x.
684!>
685!> @attention The performance of this routine is much faster on the NEC-SX6, if the first index of
686!>            work_ffty_vec is odd. Otherwise memory bank conflicts may occur (especially if the
687!>            index is a multiple of 128). That's why work_ffty_vec is dimensioned as 0:ny+1.
688!>            Of course, this will not work if users are using an odd number of gridpoints along y.
689!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
690 SUBROUTINE ffty_tr_yx( f_in, f_out )
691
692    USE control_parameters,                                                                        &
693        ONLY:  loop_optimization
694
695    USE cpulog,                                                                                    &
696        ONLY:  cpu_log,                                                                            &
697               log_point_s
698
699    USE kinds
700
701    USE pegrid
702
703    IMPLICIT NONE
704
705    INTEGER(iwp) ::  i       !<
706    INTEGER(iwp) ::  iend    !<
707    INTEGER(iwp) ::  iouter  !<
708    INTEGER(iwp) ::  ir      !<
709    INTEGER(iwp) ::  j       !<
710    INTEGER(iwp) ::  k       !<
711
712    INTEGER(iwp), PARAMETER ::  stridex = 4  !<
713
714    REAL(wp), DIMENSION(1:nz,0:ny,nxl:nxr)             ::  f_in   !<
715    REAL(wp), DIMENSION(nnx,1:nz,nys_x:nyn_x,pdims(1)) ::  f_out  !<
716    REAL(wp), DIMENSION(nxl:nxr,1:nz,0:ny)             ::  work   !<
717
718    REAL(wp), DIMENSION(:,:), ALLOCATABLE   ::  work_ffty      !<
719    REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  work_ffty_vec  !<
720
721!
722!-- Carry out the FFT along y, where all data are present due to the 1d-decomposition along x.
723!-- Resort the data in a way that x becomes the first index.
724    CALL cpu_log( log_point_s(7), 'fft_y_1d', 'start' )
725
726    IF ( loop_optimization == 'vector' )  THEN
727
728       ALLOCATE( work_ffty_vec(0:ny+1,1:nz,nxl:nxr) )
729!
730!--    Code optimized for vector processors
731       !$OMP PARALLEL PRIVATE ( i, j, k )
732       !$OMP DO
733       DO  i = nxl, nxr
734
735          DO  j = 0, ny
736             DO  k = 1, nz
737                work_ffty_vec(j,k,i) = f_in(k,j,i)
738             ENDDO
739          ENDDO
740
741          CALL fft_y_m( work_ffty_vec(:,:,i), ny+1, 'forward' )
742
743       ENDDO
744
745       !$OMP DO
746       DO  k = 1, nz
747          DO  j = 0, ny
748             DO  i = nxl, nxr
749                work(i,k,j) = work_ffty_vec(j,k,i)
750             ENDDO
751          ENDDO
752       ENDDO
753       !$OMP END PARALLEL
754
755       DEALLOCATE( work_ffty_vec )
756
757    ELSE
758!
759!--    Cache optimized code.
760       ALLOCATE( work_ffty(0:ny,stridex) )
761!
762!--    The i-(x-)direction is split into a strided outer loop and an inner loop for better cache
763!--    performance
764       !$OMP PARALLEL PRIVATE (i,iend,iouter,ir,j,k,work_ffty)
765       !$OMP DO
766       DO  iouter = nxl, nxr, stridex
767
768          iend = MIN( iouter+stridex-1, nxr )  ! Upper bound for inner i loop
769
770          DO  k = 1, nz
771
772             DO  i = iouter, iend
773
774                ir = i-iouter+1  ! Counter within a stride
775                DO  j = 0, ny
776                   work_ffty(j,ir) = f_in(k,j,i)
777                ENDDO
778!
779!--             FFT along y
780                CALL fft_y_1d( work_ffty(:,ir), 'forward' )
781
782             ENDDO
783
784!
785!--          Resort
786             DO  j = 0, ny
787                DO  i = iouter, iend
788                   work(i,k,j) = work_ffty(j,i-iouter+1)
789                ENDDO
790             ENDDO
791
792          ENDDO
793
794       ENDDO
795       !$OMP END PARALLEL
796
797       DEALLOCATE( work_ffty )
798
799    ENDIF
800
801    CALL cpu_log( log_point_s(7), 'fft_y_1d', 'pause' )
802
803!
804!-- Transpose array
805#if defined( __parallel )
806    CALL cpu_log( log_point_s(32), 'mpi_alltoall', 'start' )
807    IF ( collective_wait )  CALL MPI_BARRIER( comm2d, ierr )
808    CALL MPI_ALLTOALL( work(nxl,1,0), sendrecvcount_xy, MPI_REAL, f_out(1,1,nys_x,1),              &
809                       sendrecvcount_xy, MPI_REAL, comm1dx, ierr )
810    CALL cpu_log( log_point_s(32), 'mpi_alltoall', 'stop' )
811#else
812!
813!-- Next line required to avoid compile error about unused dummy argument in serial mode
814    i = SIZE( f_out )
815#endif
816
817 END SUBROUTINE ffty_tr_yx
818
819
820!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
821! Description:
822! ------------
823!> Transposition x --> y with a subsequent backward Fourier transformation for a 1d-decomposition
824!> along x
825!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
826 SUBROUTINE tr_xy_ffty( f_in, f_out )
827
828    USE control_parameters,                                                                        &
829        ONLY:  loop_optimization
830
831    USE cpulog,                                                                                    &
832        ONLY:  cpu_log,                                                                            &
833               log_point_s
834
835    USE kinds
836
837    USE pegrid
838
839    IMPLICIT NONE
840
841    INTEGER(iwp) ::  i       !<
842    INTEGER(iwp) ::  iend    !<
843    INTEGER(iwp) ::  iouter  !<
844    INTEGER(iwp) ::  ir      !<
845    INTEGER(iwp) ::  j       !<
846    INTEGER(iwp) ::  k       !<
847
848    INTEGER(iwp), PARAMETER ::  stridex = 4  !<
849
850    REAL(wp), DIMENSION(nnx,1:nz,nys_x:nyn_x,pdims(1)) ::  f_in   !<
851    REAL(wp), DIMENSION(1:nz,0:ny,nxl:nxr)             ::  f_out  !<
852    REAL(wp), DIMENSION(nxl:nxr,1:nz,0:ny)             ::  work   !<
853
854    REAL(wp), DIMENSION(:,:),   ALLOCATABLE ::  work_ffty      !<
855    REAL(wp), DIMENSION(:,:,:), ALLOCATABLE ::  work_ffty_vec  !<
856
857!
858!-- Transpose array
859#if defined( __parallel )
860    CALL cpu_log( log_point_s(32), 'mpi_alltoall', 'start' )
861    IF ( collective_wait )  CALL MPI_BARRIER( comm2d, ierr )
862    CALL MPI_ALLTOALL( f_in(1,1,nys_x,1), sendrecvcount_xy, MPI_REAL, work(nxl,1,0),               &
863                       sendrecvcount_xy, MPI_REAL, comm1dx, ierr )
864    CALL cpu_log( log_point_s(32), 'mpi_alltoall', 'stop' )
865#else
866!
867!-- Next line required to avoid compile error about unused dummy argument in serial mode
868    i = SIZE( f_in )
869#endif
870
871!
872!-- Resort the data in a way that y becomes the first index and carry out the backward fft along y.
873    CALL cpu_log( log_point_s(7), 'fft_y_1d', 'continue' )
874
875    IF ( loop_optimization == 'vector' )  THEN
876
877       ALLOCATE( work_ffty_vec(0:ny+1,1:nz,nxl:nxr) )
878!
879!--    Code optimized for vector processors
880       !$OMP PARALLEL PRIVATE ( i, j, k )
881       !$OMP DO
882       DO  k = 1, nz
883          DO  j = 0, ny
884             DO  i = nxl, nxr
885                work_ffty_vec(j,k,i) = work(i,k,j)
886             ENDDO
887          ENDDO
888       ENDDO
889
890       !$OMP DO
891       DO  i = nxl, nxr
892
893          CALL fft_y_m( work_ffty_vec(:,:,i), ny+1, 'backward' )
894
895          DO  j = 0, ny
896             DO  k = 1, nz
897                f_out(k,j,i) = work_ffty_vec(j,k,i)
898             ENDDO
899          ENDDO
900
901       ENDDO
902       !$OMP END PARALLEL
903
904       DEALLOCATE( work_ffty_vec )
905
906    ELSE
907!
908!--    Cache optimized code.
909       ALLOCATE( work_ffty(0:ny,stridex) )
910!
911!--    The i-(x-)direction is split into a strided outer loop and an inner loop for better cache
912!--    performance
913       !$OMP PARALLEL PRIVATE ( i, iend, iouter, ir, j, k, work_ffty )
914       !$OMP DO
915       DO  iouter = nxl, nxr, stridex
916
917          iend = MIN( iouter+stridex-1, nxr )  ! Upper bound for inner i loop
918
919          DO  k = 1, nz
920!
921!--          Resort
922             DO  j = 0, ny
923                DO  i = iouter, iend
924                   work_ffty(j,i-iouter+1) = work(i,k,j)
925                ENDDO
926             ENDDO
927
928             DO  i = iouter, iend
929
930!
931!--             FFT along y
932                ir = i-iouter+1  ! Counter within a stride
933                CALL fft_y_1d( work_ffty(:,ir), 'backward' )
934
935                DO  j = 0, ny
936                   f_out(k,j,i) = work_ffty(j,ir)
937                ENDDO
938             ENDDO
939
940          ENDDO
941
942       ENDDO
943       !$OMP END PARALLEL
944
945       DEALLOCATE( work_ffty )
946
947    ENDIF
948
949    CALL cpu_log( log_point_s(7), 'fft_y_1d', 'stop' )
950
951 END SUBROUTINE tr_xy_ffty
952
953
954!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
955! Description:
956! ------------
957!> FFT along x, solution of the tridiagonal system and backward FFT for a 1d-decomposition along x
958!>
959!> @warning This subroutine may still not work for hybrid parallelization with OpenMP (for possible
960!>          necessary changes see the original routine poisfft_hybrid, developed by Klaus Ketelsen,
961!>          May 2002)
962!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
963 SUBROUTINE fftx_tri_fftx( ar )
964
965    USE control_parameters,                                                                        &
966        ONLY:  loop_optimization
967
968    USE cpulog,                                                                                    &
969        ONLY:  cpu_log,                                                                            &
970               log_point_s
971
972    USE grid_variables,                                                                            &
973        ONLY:  ddx2,                                                                               &
974               ddy2
975
976    USE kinds
977
978    USE pegrid
979
980    IMPLICIT NONE
981
982    INTEGER(iwp) ::  i                   !<
983    INTEGER(iwp) ::  j                   !<
984    INTEGER(iwp) ::  k                   !<
985    INTEGER(iwp) ::  m                   !<
986    INTEGER(iwp) ::  n                   !<
987!   INTEGER(iwp) ::  omp_get_thread_num  !<
988    INTEGER(iwp) ::  tn                  !<
989
990    REAL(wp), DIMENSION(0:nx)                          ::  work_fftx  !<
991    REAL(wp), DIMENSION(0:nx,1:nz)                     ::  work_trix  !<
992    REAL(wp), DIMENSION(nnx,1:nz,nys_x:nyn_x,pdims(1)) ::  ar         !<
993    REAL(wp), DIMENSION(:,:,:,:), ALLOCATABLE          ::  tri        !<
994
995
996    CALL cpu_log( log_point_s(33), 'fft_x_1d + tridia', 'start' )
997
998    ALLOCATE( tri(5,0:nx,0:nz-1,0:threads_per_task-1) )
999
1000    tn = 0              ! Default thread number in case of one thread
1001!$OMP  PARALLEL DO PRIVATE ( i, j, k, m, n, tn, work_fftx, work_trix )
1002    DO  j = nys_x, nyn_x
1003
1004!$     tn = omp_get_thread_num()
1005
1006       IF ( loop_optimization == 'vector' )  THEN
1007!
1008!--       Code optimized for vector processors
1009          DO  k = 1, nz
1010
1011             m = 0
1012             DO  n = 1, pdims(1)
1013                DO  i = 1, nnx
1014                   work_trix(m,k) = ar(i,k,j,n)
1015                   m = m + 1
1016                ENDDO
1017             ENDDO
1018
1019          ENDDO
1020
1021          CALL fft_x_m( work_trix, 'forward' )
1022
1023       ELSE
1024!
1025!--       Cache optimized code
1026          DO  k = 1, nz
1027
1028             m = 0
1029             DO  n = 1, pdims(1)
1030                DO  i = 1, nnx
1031                   work_fftx(m) = ar(i,k,j,n)
1032                   m = m + 1
1033                ENDDO
1034             ENDDO
1035
1036             CALL fft_x_1d( work_fftx, 'forward' )
1037
1038             DO  i = 0, nx
1039                work_trix(i,k) = work_fftx(i)
1040             ENDDO
1041
1042          ENDDO
1043
1044       ENDIF
1045
1046!
1047!--    Solve the linear equation system
1048       CALL tridia_1dd( ddx2, ddy2, nx, ny, j, work_trix, tri(:,:,:,tn) )
1049
1050       IF ( loop_optimization == 'vector' )  THEN
1051!
1052!--       Code optimized for vector processors
1053          CALL fft_x_m( work_trix, 'backward' )
1054
1055          DO  k = 1, nz
1056
1057             m = 0
1058             DO  n = 1, pdims(1)
1059                DO  i = 1, nnx
1060                   ar(i,k,j,n) = work_trix(m,k)
1061                   m = m + 1
1062                ENDDO
1063             ENDDO
1064
1065          ENDDO
1066
1067       ELSE
1068!
1069!--       Cache optimized code
1070          DO  k = 1, nz
1071
1072             DO  i = 0, nx
1073                work_fftx(i) = work_trix(i,k)
1074             ENDDO
1075
1076             CALL fft_x_1d( work_fftx, 'backward' )
1077
1078             m = 0
1079             DO  n = 1, pdims(1)
1080                DO  i = 1, nnx
1081                   ar(i,k,j,n) = work_fftx(m)
1082                   m = m + 1
1083                ENDDO
1084             ENDDO
1085
1086          ENDDO
1087
1088       ENDIF
1089
1090    ENDDO
1091
1092    DEALLOCATE( tri )
1093
1094    CALL cpu_log( log_point_s(33), 'fft_x_1d + tridia', 'stop' )
1095
1096 END SUBROUTINE fftx_tri_fftx
1097
1098
1099!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
1100! Description:
1101! ------------
1102!> Fourier-transformation along x with subsequent transposition x --> y for a 1d-decomposition
1103!> along y.
1104!>
1105!> @attention NEC-branch of this routine may significantly profit from further optimizations. So
1106!>            far, performance is much worse than for routine ffty_tr_yx (more than three times
1107!>            slower).
1108!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
1109 SUBROUTINE fftx_tr_xy( f_in, f_out )
1110
1111
1112    USE control_parameters,                                                                        &
1113        ONLY:  loop_optimization
1114
1115    USE cpulog,                                                                                    &
1116        ONLY:  cpu_log,                                                                            &
1117               log_point_s
1118
1119    USE kinds
1120
1121    USE pegrid
1122
1123    IMPLICIT NONE
1124
1125    INTEGER(iwp) ::  i  !<
1126    INTEGER(iwp) ::  j  !<
1127    INTEGER(iwp) ::  k  !<
1128
1129    REAL(wp), DIMENSION(0:nx,1:nz,nys:nyn)             ::  work_fftx  !<
1130    REAL(wp), DIMENSION(1:nz,nys:nyn,0:nx)             ::  f_in       !<
1131    REAL(wp), DIMENSION(nny,1:nz,nxl_y:nxr_y,pdims(2)) ::  f_out      !<
1132    REAL(wp), DIMENSION(nys:nyn,1:nz,0:nx)             ::  work       !<
1133
1134!
1135!--  Carry out the FFT along x, where all data are present due to the 1d-decomposition along y.
1136!--  Resort the data in a way that y becomes the first index.
1137     CALL cpu_log( log_point_s(4), 'fft_x_1d', 'start' )
1138
1139     IF ( loop_optimization == 'vector' )  THEN
1140!
1141!--    Code for vector processors
1142!$OMP  PARALLEL PRIVATE ( i, j, k )
1143!$OMP  DO
1144       DO  i = 0, nx
1145
1146          DO  j = nys, nyn
1147             DO  k = 1, nz
1148                work_fftx(i,k,j) = f_in(k,j,i)
1149             ENDDO
1150          ENDDO
1151
1152       ENDDO
1153
1154!$OMP  DO
1155       DO  j = nys, nyn
1156
1157          CALL fft_x_m( work_fftx(:,:,j), 'forward' )
1158
1159          DO  k = 1, nz
1160             DO  i = 0, nx
1161                work(j,k,i) = work_fftx(i,k,j)
1162             ENDDO
1163          ENDDO
1164
1165       ENDDO
1166!$OMP  END PARALLEL
1167
1168    ELSE
1169
1170!
1171!--    Cache optimized code (there might still be a potential for better optimization).
1172!$OMP  PARALLEL PRIVATE (i,j,k)
1173!$OMP  DO
1174       DO  i = 0, nx
1175
1176          DO  j = nys, nyn
1177             DO  k = 1, nz
1178                work_fftx(i,k,j) = f_in(k,j,i)
1179             ENDDO
1180          ENDDO
1181
1182       ENDDO
1183
1184!$OMP  DO
1185       DO  j = nys, nyn
1186          DO  k = 1, nz
1187
1188             CALL fft_x_1d( work_fftx(0:nx,k,j), 'forward' )
1189
1190             DO  i = 0, nx
1191                work(j,k,i) = work_fftx(i,k,j)
1192             ENDDO
1193          ENDDO
1194
1195       ENDDO
1196!$OMP  END PARALLEL
1197
1198    ENDIF
1199    CALL cpu_log( log_point_s(4), 'fft_x_1d', 'pause' )
1200
1201!
1202!-- Transpose array
1203#if defined( __parallel )
1204    CALL cpu_log( log_point_s(32), 'mpi_alltoall', 'start' )
1205    IF ( collective_wait )  CALL MPI_BARRIER( comm2d, ierr )
1206    CALL MPI_ALLTOALL( work(nys,1,0), sendrecvcount_xy, MPI_REAL, f_out(1,1,nxl_y,1),              &
1207                       sendrecvcount_xy, MPI_REAL, comm1dy, ierr )
1208    CALL cpu_log( log_point_s(32), 'mpi_alltoall', 'stop' )
1209#else
1210!
1211!-- Next line required to avoid compile error about unused dummy argument in serial mode
1212    i = SIZE( f_out )
1213#endif
1214
1215 END SUBROUTINE fftx_tr_xy
1216
1217
1218!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
1219! Description:
1220! ------------
1221!> Transposition y --> x with a subsequent backward Fourier transformation for a 1d-decomposition
1222!> along x.
1223!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
1224 SUBROUTINE tr_yx_fftx( f_in, f_out )
1225
1226
1227    USE control_parameters,                                                                        &
1228        ONLY:  loop_optimization
1229
1230    USE cpulog,                                                                                    &
1231        ONLY:  cpu_log,                                                                            &
1232               log_point_s
1233
1234    USE kinds
1235
1236    USE pegrid
1237
1238    IMPLICIT NONE
1239
1240    INTEGER(iwp) ::  i  !<
1241    INTEGER(iwp) ::  j  !<
1242    INTEGER(iwp) ::  k  !<
1243
1244    REAL(wp), DIMENSION(nny,1:nz,nxl_y:nxr_y,pdims(2)) ::  f_in       !<
1245    REAL(wp), DIMENSION(1:nz,nys:nyn,0:nx)             ::  f_out      !<
1246    REAL(wp), DIMENSION(nys:nyn,1:nz,0:nx)             ::  work       !<
1247    REAL(wp), DIMENSION(0:nx,1:nz,nys:nyn)             ::  work_fftx  !<
1248
1249
1250!
1251!-- Transpose array
1252#if defined( __parallel )
1253    CALL cpu_log( log_point_s(32), 'mpi_alltoall', 'start' )
1254    IF ( collective_wait )  CALL MPI_BARRIER( comm2d, ierr )
1255    CALL MPI_ALLTOALL( f_in(1,1,nxl_y,1), sendrecvcount_xy, MPI_REAL, work(nys,1,0),               &
1256                       sendrecvcount_xy, MPI_REAL, comm1dy, ierr )
1257    CALL cpu_log( log_point_s(32), 'mpi_alltoall', 'stop' )
1258#else
1259!
1260!-- Next line required to avoid compile error about unused dummy argument in serial mode
1261    i = SIZE( f_in )
1262#endif
1263
1264!
1265!-- Carry out the FFT along x, where all data are present due to the 1d-decomposition along y.
1266!-- Resort the data in a way that y becomes the first index.
1267    CALL cpu_log( log_point_s(4), 'fft_x_1d', 'continue' )
1268
1269    IF ( loop_optimization == 'vector' )  THEN
1270!
1271!--    Code optimized for vector processors
1272!$OMP  PARALLEL PRIVATE ( i, j, k )
1273!$OMP  DO
1274       DO  j = nys, nyn
1275
1276          DO  k = 1, nz
1277             DO  i = 0, nx
1278                work_fftx(i,k,j) = work(j,k,i)
1279             ENDDO
1280          ENDDO
1281
1282          CALL fft_x_m( work_fftx(:,:,j), 'backward' )
1283
1284       ENDDO
1285
1286!$OMP  DO
1287       DO  i = 0, nx
1288          DO  j = nys, nyn
1289             DO  k = 1, nz
1290                f_out(k,j,i) = work_fftx(i,k,j)
1291             ENDDO
1292          ENDDO
1293       ENDDO
1294!$OMP  END PARALLEL
1295
1296    ELSE
1297
1298!
1299!--    Cache optimized code (there might be still a potential for better optimization).
1300!$OMP  PARALLEL PRIVATE (i,j,k)
1301!$OMP  DO
1302       DO  j = nys, nyn
1303          DO  k = 1, nz
1304
1305             DO  i = 0, nx
1306                work_fftx(i,k,j) = work(j,k,i)
1307             ENDDO
1308
1309             CALL fft_x_1d( work_fftx(0:nx,k,j), 'backward' )
1310
1311          ENDDO
1312       ENDDO
1313
1314!$OMP  DO
1315       DO  i = 0, nx
1316          DO  j = nys, nyn
1317             DO  k = 1, nz
1318                f_out(k,j,i) = work_fftx(i,k,j)
1319             ENDDO
1320          ENDDO
1321       ENDDO
1322!$OMP  END PARALLEL
1323
1324    ENDIF
1325    CALL cpu_log( log_point_s(4), 'fft_x_1d', 'stop' )
1326
1327 END SUBROUTINE tr_yx_fftx
1328
1329
1330!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
1331! Description:
1332! ------------
1333!> FFT along y, solution of the tridiagonal system and backward FFT for a 1d-decomposition along y.
1334!>
1335!> @warning This subroutine may still not work for hybrid parallelization with OpenMP (for possible
1336!>          necessary changes see the original routine poisfft_hybrid, developed by Klaus Ketelsen,
1337!>          May 2002)
1338!--------------------------------------------------------------------------------------------------!
1339 SUBROUTINE ffty_tri_ffty( ar )
1340
1341
1342    USE control_parameters,                                                                        &
1343        ONLY:  loop_optimization
1344
1345    USE cpulog,                                                                                    &
1346        ONLY:  cpu_log,                                                                            &
1347               log_point_s
1348
1349    USE grid_variables,                                                                            &
1350        ONLY:  ddx2,                                                                               &
1351               ddy2
1352
1353    USE kinds
1354
1355    USE pegrid
1356
1357    IMPLICIT NONE
1358
1359    INTEGER(iwp) ::  i                   !<
1360    INTEGER(iwp) ::  j                   !<
1361    INTEGER(iwp) ::  k                   !<
1362    INTEGER(iwp) ::  m                   !<
1363    INTEGER(iwp) ::  n                   !<
1364!$  INTEGER(iwp) ::  omp_get_thread_num  !<
1365    INTEGER(iwp) ::  tn                  !<
1366
1367    REAL(wp), DIMENSION(0:ny)                          ::  work_ffty  !<
1368    REAL(wp), DIMENSION(0:ny,1:nz)                     ::  work_triy  !<
1369    REAL(wp), DIMENSION(nny,1:nz,nxl_y:nxr_y,pdims(2)) ::  ar         !<
1370    REAL(wp), DIMENSION(:,:,:,:), ALLOCATABLE          ::  tri        !<
1371
1372
1373    CALL cpu_log( log_point_s(39), 'fft_y_1d + tridia', 'start' )
1374
1375    ALLOCATE( tri(5,0:ny,0:nz-1,0:threads_per_task-1) )
1376
1377    tn = 0           ! Default thread number in case of one thread
1378!$OMP PARALLEL DO PRIVATE ( i, j, k, m, n, tn, work_ffty, work_triy )
1379    DO  i = nxl_y, nxr_y
1380
1381!$     tn = omp_get_thread_num()
1382
1383       IF ( loop_optimization == 'vector' )  THEN
1384!
1385!--       Code optimized for vector processors
1386          DO  k = 1, nz
1387
1388             m = 0
1389             DO  n = 1, pdims(2)
1390                DO  j = 1, nny
1391                   work_triy(m,k) = ar(j,k,i,n)
1392                   m = m + 1
1393                ENDDO
1394             ENDDO
1395
1396          ENDDO
1397
1398          CALL fft_y_m( work_triy, ny, 'forward' )
1399
1400       ELSE
1401!
1402!--       Cache optimized code
1403          DO  k = 1, nz
1404
1405             m = 0
1406             DO  n = 1, pdims(2)
1407                DO  j = 1, nny
1408                   work_ffty(m) = ar(j,k,i,n)
1409                   m = m + 1
1410                ENDDO
1411             ENDDO
1412
1413             CALL fft_y_1d( work_ffty, 'forward' )
1414
1415             DO  j = 0, ny
1416                work_triy(j,k) = work_ffty(j)
1417             ENDDO
1418
1419          ENDDO
1420
1421       ENDIF
1422
1423!
1424!--    Solve the linear equation system
1425       CALL tridia_1dd( ddy2, ddx2, ny, nx, i, work_triy, tri(:,:,:,tn) )
1426
1427       IF ( loop_optimization == 'vector' )  THEN
1428!
1429!--       Code optimized for vector processors
1430          CALL fft_y_m( work_triy, ny, 'backward' )
1431
1432          DO  k = 1, nz
1433
1434             m = 0
1435             DO  n = 1, pdims(2)
1436                DO  j = 1, nny
1437                   ar(j,k,i,n) = work_triy(m,k)
1438                   m = m + 1
1439                ENDDO
1440             ENDDO
1441
1442          ENDDO
1443
1444       ELSE
1445!
1446!--       Cache optimized code
1447          DO  k = 1, nz
1448
1449             DO  j = 0, ny
1450                work_ffty(j) = work_triy(j,k)
1451             ENDDO
1452
1453             CALL fft_y_1d( work_ffty, 'backward' )
1454
1455             m = 0
1456             DO  n = 1, pdims(2)
1457                DO  j = 1, nny
1458                   ar(j,k,i,n) = work_ffty(m)
1459                   m = m + 1
1460                ENDDO
1461             ENDDO
1462
1463          ENDDO
1464
1465       ENDIF
1466
1467    ENDDO
1468
1469    DEALLOCATE( tri )
1470
1471    CALL cpu_log( log_point_s(39), 'fft_y_1d + tridia', 'stop' )
1472
1473 END SUBROUTINE ffty_tri_ffty
1474
1475 END MODULE poisfft_mod
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.