/[escript]/branches/diaplayground/ripley/src/Brick.cpp
ViewVC logotype

Diff of /branches/diaplayground/ripley/src/Brick.cpp

Parent Directory Parent Directory | Revision Log Revision Log | View Patch Patch

branches/ripleygmg_from_3668/ripley/src/Brick.cpp revision 3702 by caltinay, Fri Dec 2 06:12:32 2011 UTC branches/diaplayground/ripley/src/Brick.cpp revision 5136 by caltinay, Tue Sep 9 07:13:55 2014 UTC
# Line 1  Line 1 
1    
2  /*******************************************************  /*****************************************************************************
3  *  *
4  * Copyright (c) 2003-2011 by University of Queensland  * Copyright (c) 2003-2014 by University of Queensland
5  * Earth Systems Science Computational Center (ESSCC)  * http://www.uq.edu.au
 * http://www.uq.edu.au/esscc  
6  *  *
7  * Primary Business: Queensland, Australia  * Primary Business: Queensland, Australia
8  * Licensed under the Open Software License version 3.0  * Licensed under the Open Software License version 3.0
9  * http://www.opensource.org/licenses/osl-3.0.php  * http://www.opensource.org/licenses/osl-3.0.php
10  *  *
11  *******************************************************/  * Development until 2012 by Earth Systems Science Computational Center (ESSCC)
12    * Development 2012-2013 by School of Earth Sciences
13    * Development from 2014 by Centre for Geoscience Computing (GeoComp)
14    *
15    *****************************************************************************/
16    
17  #include <ripley/Brick.h>  #include <ripley/Brick.h>
18  extern "C" {  #include <ripley/DefaultAssembler3D.h>
19  #include "paso/SystemMatrixPattern.h"  #include <ripley/LameAssembler3D.h>
20  }  #include <ripley/WaveAssembler3D.h>
21    #include <ripley/blocktools.h>
22    #include <ripley/domainhelpers.h>
23    #include <esysUtils/esysFileWriter.h>
24    #include <esysUtils/EsysRandom.h>
25    #include <paso/SystemMatrix.h>
26    
27    #include <boost/scoped_array.hpp>
28    
29    #ifdef USE_NETCDF
30    #include <netcdfcpp.h>
31    #endif
32    
33  #if USE_SILO  #if USE_SILO
34  #include <silo.h>  #include <silo.h>
# Line 24  extern "C" { Line 38  extern "C" {
38  #endif  #endif
39    
40  #include <iomanip>  #include <iomanip>
41    #include <limits>
42    
43    namespace bp = boost::python;
44  using namespace std;  using namespace std;
45    using esysUtils::FileWriter;
46    using escript::AbstractSystemMatrix;
47    
48  namespace ripley {  namespace ripley {
49    
50  Brick::Brick(int n0, int n1, int n2, double l0, double l1, double l2, int d0,  inline int indexOfMax(dim_t a, dim_t b, dim_t c)
51               int d1, int d2) :  {
52      RipleyDomain(3),      if (a > b) {
53      m_gNE0(n0),          if (c > a) {
54      m_gNE1(n1),              return 2;
55      m_gNE2(n2),          }
56      m_l0(l0),          return 0;
57      m_l1(l1),      } else if (b > c) {
58      m_l2(l2),          return 1;
59      m_NX(d0),      }
60      m_NY(d1),      return 2;
61      m_NZ(d2)  }
62    
63    Brick::Brick(dim_t n0, dim_t n1, dim_t n2, double x0, double y0, double z0,
64                 double x1, double y1, double z1, int d0, int d1, int d2,
65                 const vector<double>& points, const vector<int>& tags,
66                 const TagMap& tagnamestonums,
67                 escript::SubWorld_ptr w) :
68        RipleyDomain(3, w)
69  {  {
70        if (static_cast<long>(n0 + 1) * static_cast<long>(n1 + 1)
71                * static_cast<long>(n2 + 1) > numeric_limits<int>::max())
72            throw RipleyException("The number of elements has overflowed, this "
73                    "limit may be raised in future releases.");
74    
75        if (n0 <= 0 || n1 <= 0 || n2 <= 0)
76            throw RipleyException("Number of elements in each spatial dimension "
77                    "must be positive");
78    
79        // ignore subdivision parameters for serial run
80        if (m_mpiInfo->size == 1) {
81            d0=1;
82            d1=1;
83            d2=1;
84        }
85        bool warn=false;
86    
87        vector<int> factors;
88        int ranks = m_mpiInfo->size;
89        dim_t epr[3] = {n0,n1,n2};
90        int d[3] = {d0,d1,d2};
91        if (d0<=0 || d1<=0 || d2<=0) {
92            for (int i = 0; i < 3; i++) {
93                if (d[i] < 1) {
94                    d[i] = 1;
95                    continue;
96                }
97                epr[i] = -1; // can no longer be max
98                if (ranks % d[i] != 0) {
99                    throw RipleyException("Invalid number of spatial subdivisions");
100                }
101                //remove
102                ranks /= d[i];
103            }
104            factorise(factors, ranks);
105            if (factors.size() != 0) {
106                warn = true;
107            }
108        }
109        while (factors.size() > 0) {
110            int i = indexOfMax(epr[0],epr[1],epr[2]);
111            int f = factors.back();
112            factors.pop_back();
113            d[i] *= f;
114            epr[i] /= f;
115        }
116        d0 = d[0]; d1 = d[1]; d2 = d[2];
117    
118      // ensure number of subdivisions is valid and nodes can be distributed      // ensure number of subdivisions is valid and nodes can be distributed
119      // among number of ranks      // among number of ranks
120      if (m_NX*m_NY*m_NZ != m_mpiInfo->size)      if (d0*d1*d2 != m_mpiInfo->size){
121          throw RipleyException("Invalid number of spatial subdivisions");          throw RipleyException("Invalid number of spatial subdivisions");
122        }
123        if (warn) {
124            cout << "Warning: Automatic domain subdivision (d0=" << d0 << ", d1="
125                << d1 << ", d2=" << d2 << "). This may not be optimal!" << endl;
126        }
127    
128      if (n0%m_NX > 0 || n1%m_NY > 0 || n2%m_NZ > 0)      double l0 = x1-x0;
129          throw RipleyException("Number of elements must be separable into number of ranks in each dimension");      double l1 = y1-y0;
130        double l2 = z1-z0;
131        m_dx[0] = l0/n0;
132        m_dx[1] = l1/n1;
133        m_dx[2] = l2/n2;
134    
135        if ((n0+1)%d0 > 0) {
136            n0=(dim_t)round((float)(n0+1)/d0+0.5)*d0-1;
137            l0=m_dx[0]*n0;
138            cout << "Warning: Adjusted number of elements and length. N0="
139                << n0 << ", l0=" << l0 << endl;
140        }
141        if ((n1+1)%d1 > 0) {
142            n1=(dim_t)round((float)(n1+1)/d1+0.5)*d1-1;
143            l1=m_dx[1]*n1;
144            cout << "Warning: Adjusted number of elements and length. N1="
145                << n1 << ", l1=" << l1 << endl;
146        }
147        if ((n2+1)%d2 > 0) {
148            n2=(dim_t)round((float)(n2+1)/d2+0.5)*d2-1;
149            l2=m_dx[2]*n2;
150            cout << "Warning: Adjusted number of elements and length. N2="
151                << n2 << ", l2=" << l2 << endl;
152        }
153    
154        if ((d0 > 1 && (n0+1)/d0<2) || (d1 > 1 && (n1+1)/d1<2) || (d2 > 1 && (n2+1)/d2<2))
155            throw RipleyException("Too few elements for the number of ranks");
156    
157        m_gNE[0] = n0;
158        m_gNE[1] = n1;
159        m_gNE[2] = n2;
160        m_origin[0] = x0;
161        m_origin[1] = y0;
162        m_origin[2] = z0;
163        m_length[0] = l0;
164        m_length[1] = l1;
165        m_length[2] = l2;
166        m_NX[0] = d0;
167        m_NX[1] = d1;
168        m_NX[2] = d2;
169    
170        // local number of elements (including overlap)
171        m_NE[0] = m_ownNE[0] = (d0>1 ? (n0+1)/d0 : n0);
172        if (m_mpiInfo->rank%d0>0 && m_mpiInfo->rank%d0<d0-1)
173            m_NE[0]++;
174        else if (d0>1 && m_mpiInfo->rank%d0==d0-1)
175            m_ownNE[0]--;
176    
177        m_NE[1] = m_ownNE[1] = (d1>1 ? (n1+1)/d1 : n1);
178        if (m_mpiInfo->rank%(d0*d1)/d0>0 && m_mpiInfo->rank%(d0*d1)/d0<d1-1)
179            m_NE[1]++;
180        else if (d1>1 && m_mpiInfo->rank%(d0*d1)/d0==d1-1)
181            m_ownNE[1]--;
182    
183        m_NE[2] = m_ownNE[2] = (d2>1 ? (n2+1)/d2 : n2);
184        if (m_mpiInfo->rank/(d0*d1)>0 && m_mpiInfo->rank/(d0*d1)<d2-1)
185            m_NE[2]++;
186        else if (d2>1 && m_mpiInfo->rank/(d0*d1)==d2-1)
187            m_ownNE[2]--;
188    
189        // local number of nodes
190        m_NN[0] = m_NE[0]+1;
191        m_NN[1] = m_NE[1]+1;
192        m_NN[2] = m_NE[2]+1;
193    
     // local number of elements  
     m_NE0 = n0/m_NX;  
     m_NE1 = n1/m_NY;  
     m_NE2 = n2/m_NZ;  
     // local number of nodes (not necessarily owned)  
     m_N0 = m_NE0+1;  
     m_N1 = m_NE1+1;  
     m_N2 = m_NE2+1;  
194      // bottom-left-front node is at (offset0,offset1,offset2) in global mesh      // bottom-left-front node is at (offset0,offset1,offset2) in global mesh
195      m_offset0 = m_NE0*(m_mpiInfo->rank%m_NX);      m_offset[0] = (n0+1)/d0*(m_mpiInfo->rank%d0);
196      m_offset1 = m_NE1*(m_mpiInfo->rank%(m_NX*m_NY)/m_NX);      if (m_offset[0] > 0)
197      m_offset2 = m_NE2*(m_mpiInfo->rank/(m_NX*m_NY));          m_offset[0]--;
198        m_offset[1] = (n1+1)/d1*(m_mpiInfo->rank%(d0*d1)/d0);
199        if (m_offset[1] > 0)
200            m_offset[1]--;
201        m_offset[2] = (n2+1)/d2*(m_mpiInfo->rank/(d0*d1));
202        if (m_offset[2] > 0)
203            m_offset[2]--;
204    
205      populateSampleIds();      populateSampleIds();
 }  
206    
207        for (TagMap::const_iterator i = tagnamestonums.begin();
208                i != tagnamestonums.end(); i++) {
209            setTagMap(i->first, i->second);
210        }
211        addPoints(points, tags);
212    }
213    
214  Brick::~Brick()  Brick::~Brick()
215  {  {
# Line 77  string Brick::getDescription() const Line 222  string Brick::getDescription() const
222    
223  bool Brick::operator==(const AbstractDomain& other) const  bool Brick::operator==(const AbstractDomain& other) const
224  {  {
225      if (dynamic_cast<const Brick*>(&other))      const Brick* o=dynamic_cast<const Brick*>(&other);
226          return this==&other;      if (o) {
227            return (RipleyDomain::operator==(other) &&
228                    m_gNE[0]==o->m_gNE[0] && m_gNE[1]==o->m_gNE[1] && m_gNE[2]==o->m_gNE[2]
229                    && m_origin[0]==o->m_origin[0] && m_origin[1]==o->m_origin[1] && m_origin[2]==o->m_origin[2]
230                    && m_length[0]==o->m_length[0] && m_length[1]==o->m_length[1] && m_length[2]==o->m_length[2]
231                    && m_NX[0]==o->m_NX[0] && m_NX[1]==o->m_NX[1] && m_NX[2]==o->m_NX[2]);
232        }
233    
234      return false;      return false;
235  }  }
236    
237    void Brick::readNcGrid(escript::Data& out, string filename, string varname,
238                const ReaderParameters& params) const
239    {
240    #ifdef USE_NETCDF
241        // check destination function space
242        dim_t myN0, myN1, myN2;
243        if (out.getFunctionSpace().getTypeCode() == Nodes) {
244            myN0 = m_NN[0];
245            myN1 = m_NN[1];
246            myN2 = m_NN[2];
247        } else if (out.getFunctionSpace().getTypeCode() == Elements ||
248                    out.getFunctionSpace().getTypeCode() == ReducedElements) {
249            myN0 = m_NE[0];
250            myN1 = m_NE[1];
251            myN2 = m_NE[2];
252        } else
253            throw RipleyException("readNcGrid(): invalid function space for output data object");
254    
255        if (params.first.size() != 3)
256            throw RipleyException("readNcGrid(): argument 'first' must have 3 entries");
257    
258        if (params.numValues.size() != 3)
259            throw RipleyException("readNcGrid(): argument 'numValues' must have 3 entries");
260    
261        if (params.multiplier.size() != 3)
262            throw RipleyException("readNcGrid(): argument 'multiplier' must have 3 entries");
263        for (size_t i=0; i<params.multiplier.size(); i++)
264            if (params.multiplier[i]<1)
265                throw RipleyException("readNcGrid(): all multipliers must be positive");
266    
267        // check file existence and size
268        NcFile f(filename.c_str(), NcFile::ReadOnly);
269        if (!f.is_valid())
270            throw RipleyException("readNcGrid(): cannot open file");
271    
272        NcVar* var = f.get_var(varname.c_str());
273        if (!var)
274            throw RipleyException("readNcGrid(): invalid variable name");
275    
276        // TODO: rank>0 data support
277        const int numComp = out.getDataPointSize();
278        if (numComp > 1)
279            throw RipleyException("readNcGrid(): only scalar data supported");
280    
281        const int dims = var->num_dims();
282        boost::scoped_array<long> edges(var->edges());
283    
284        // is this a slice of the data object (dims!=3)?
285        // note the expected ordering of edges (as in numpy: z,y,x)
286        if ( (dims==3 && (params.numValues[2] > edges[0] ||
287                          params.numValues[1] > edges[1] ||
288                          params.numValues[0] > edges[2]))
289                || (dims==2 && params.numValues[2]>1)
290                || (dims==1 && (params.numValues[2]>1 || params.numValues[1]>1)) ) {
291            throw RipleyException("readNcGrid(): not enough data in file");
292        }
293    
294        // check if this rank contributes anything
295        if (params.first[0] >= m_offset[0]+myN0 ||
296                params.first[0]+params.numValues[0]*params.multiplier[0] <= m_offset[0] ||
297                params.first[1] >= m_offset[1]+myN1 ||
298                params.first[1]+params.numValues[1]*params.multiplier[1] <= m_offset[1] ||
299                params.first[2] >= m_offset[2]+myN2 ||
300                params.first[2]+params.numValues[2]*params.multiplier[2] <= m_offset[2]) {
301            return;
302        }
303    
304        // now determine how much this rank has to write
305    
306        // first coordinates in data object to write to
307        const dim_t first0 = max(0, params.first[0]-m_offset[0]);
308        const dim_t first1 = max(0, params.first[1]-m_offset[1]);
309        const dim_t first2 = max(0, params.first[2]-m_offset[2]);
310        // indices to first value in file (not accounting for reverse yet)
311        dim_t idx0 = max(0, m_offset[0]-params.first[0]);
312        dim_t idx1 = max(0, m_offset[1]-params.first[1]);
313        dim_t idx2 = max(0, m_offset[2]-params.first[2]);
314        // number of values to read
315        const dim_t num0 = min(params.numValues[0]-idx0, myN0-first0);
316        const dim_t num1 = min(params.numValues[1]-idx1, myN1-first1);
317        const dim_t num2 = min(params.numValues[2]-idx2, myN2-first2);
318    
319        // make sure we read the right block if going backwards through file
320        if (params.reverse[0])
321            idx0 = edges[dims-1]-num0-idx0;
322        if (dims>1 && params.reverse[1])
323            idx1 = edges[dims-2]-num1-idx1;
324        if (dims>2 && params.reverse[2])
325            idx2 = edges[dims-3]-num2-idx2;
326    
327    
328        vector<double> values(num0*num1*num2);
329        if (dims==3) {
330            var->set_cur(idx2, idx1, idx0);
331            var->get(&values[0], num2, num1, num0);
332        } else if (dims==2) {
333            var->set_cur(idx1, idx0);
334            var->get(&values[0], num1, num0);
335        } else {
336            var->set_cur(idx0);
337            var->get(&values[0], num0);
338        }
339    
340        const int dpp = out.getNumDataPointsPerSample();
341        out.requireWrite();
342    
343        // helpers for reversing
344        const dim_t x0 = (params.reverse[0] ? num0-1 : 0);
345        const int x_mult = (params.reverse[0] ? -1 : 1);
346        const dim_t y0 = (params.reverse[1] ? num1-1 : 0);
347        const int y_mult = (params.reverse[1] ? -1 : 1);
348        const dim_t z0 = (params.reverse[2] ? num2-1 : 0);
349        const int z_mult = (params.reverse[2] ? -1 : 1);
350    
351        for (index_t z=0; z<num2; z++) {
352            for (index_t y=0; y<num1; y++) {
353    #pragma omp parallel for
354                for (index_t x=0; x<num0; x++) {
355                    const dim_t baseIndex = first0+x*params.multiplier[0]
356                                         +(first1+y*params.multiplier[1])*myN0
357                                         +(first2+z*params.multiplier[2])*myN0*myN1;
358                    const dim_t srcIndex=(z0+z_mult*z)*num1*num0
359                                      +(y0+y_mult*y)*num0
360                                      +(x0+x_mult*x);
361                    if (!isnan(values[srcIndex])) {
362                        for (index_t m2=0; m2<params.multiplier[2]; m2++) {
363                            for (index_t m1=0; m1<params.multiplier[1]; m1++) {
364                                for (index_t m0=0; m0<params.multiplier[0]; m0++) {
365                                    const dim_t dataIndex = baseIndex+m0
366                                                   +m1*myN0
367                                                   +m2*myN0*myN1;
368                                    double* dest = out.getSampleDataRW(dataIndex);
369                                    for (index_t q=0; q<dpp; q++) {
370                                        *dest++ = values[srcIndex];
371                                    }
372                                }
373                            }
374                        }
375                    }
376                }
377            }
378        }
379    #else
380        throw RipleyException("readNcGrid(): not compiled with netCDF support");
381    #endif
382    }
383    
384    #ifdef USE_BOOSTIO
385    void Brick::readBinaryGridFromZipped(escript::Data& out, string filename,
386                               const ReaderParameters& params) const
387    {
388        // the mapping is not universally correct but should work on our
389        // supported platforms
390        switch (params.dataType) {
391            case DATATYPE_INT32:
392                readBinaryGridZippedImpl<int>(out, filename, params);
393                break;
394            case DATATYPE_FLOAT32:
395                readBinaryGridZippedImpl<float>(out, filename, params);
396                break;
397            case DATATYPE_FLOAT64:
398                readBinaryGridZippedImpl<double>(out, filename, params);
399                break;
400            default:
401                throw RipleyException("readBinaryGrid(): invalid or unsupported datatype");
402        }
403    }
404    #endif
405    
406    void Brick::readBinaryGrid(escript::Data& out, string filename,
407                               const ReaderParameters& params) const
408    {
409        // the mapping is not universally correct but should work on our
410        // supported platforms
411        switch (params.dataType) {
412            case DATATYPE_INT32:
413                readBinaryGridImpl<int>(out, filename, params);
414                break;
415            case DATATYPE_FLOAT32:
416                readBinaryGridImpl<float>(out, filename, params);
417                break;
418            case DATATYPE_FLOAT64:
419                readBinaryGridImpl<double>(out, filename, params);
420                break;
421            default:
422                throw RipleyException("readBinaryGrid(): invalid or unsupported datatype");
423        }
424    }
425    
426    template<typename ValueType>
427    void Brick::readBinaryGridImpl(escript::Data& out, const string& filename,
428                                   const ReaderParameters& params) const
429    {
430        // check destination function space
431        dim_t myN0, myN1, myN2;
432        if (out.getFunctionSpace().getTypeCode() == Nodes) {
433            myN0 = m_NN[0];
434            myN1 = m_NN[1];
435            myN2 = m_NN[2];
436        } else if (out.getFunctionSpace().getTypeCode() == Elements ||
437                    out.getFunctionSpace().getTypeCode() == ReducedElements) {
438            myN0 = m_NE[0];
439            myN1 = m_NE[1];
440            myN2 = m_NE[2];
441        } else
442            throw RipleyException("readBinaryGrid(): invalid function space for output data object");
443    
444        if (params.first.size() != 3)
445            throw RipleyException("readBinaryGrid(): argument 'first' must have 3 entries");
446    
447        if (params.numValues.size() != 3)
448            throw RipleyException("readBinaryGrid(): argument 'numValues' must have 3 entries");
449    
450        if (params.multiplier.size() != 3)
451            throw RipleyException("readBinaryGrid(): argument 'multiplier' must have 3 entries");
452        for (size_t i=0; i<params.multiplier.size(); i++)
453            if (params.multiplier[i]<1)
454                throw RipleyException("readBinaryGrid(): all multipliers must be positive");
455        if (params.reverse[0] != 0 || params.reverse[1] != 0)
456            throw RipleyException("readBinaryGrid(): reversing only supported in Z-direction currently");
457    
458        // check file existence and size
459        ifstream f(filename.c_str(), ifstream::binary);
460        if (f.fail()) {
461            throw RipleyException("readBinaryGrid(): cannot open file");
462        }
463        f.seekg(0, ios::end);
464        const int numComp = out.getDataPointSize();
465        const dim_t filesize = f.tellg();
466        const dim_t reqsize = params.numValues[0]*params.numValues[1]*params.numValues[2]*numComp*sizeof(ValueType);
467        if (filesize < reqsize) {
468            f.close();
469            throw RipleyException("readBinaryGrid(): not enough data in file");
470        }
471    
472        // check if this rank contributes anything
473        if (params.first[0] >= m_offset[0]+myN0 ||
474                params.first[0]+params.numValues[0]*params.multiplier[0] <= m_offset[0] ||
475                params.first[1] >= m_offset[1]+myN1 ||
476                params.first[1]+params.numValues[1]*params.multiplier[1] <= m_offset[1] ||
477                params.first[2] >= m_offset[2]+myN2 ||
478                params.first[2]+params.numValues[2]*params.multiplier[2] <= m_offset[2]) {
479            f.close();
480            return;
481        }
482    
483        // now determine how much this rank has to write
484    
485        // first coordinates in data object to write to
486        const dim_t first0 = max(0, params.first[0]-m_offset[0]);
487        const dim_t first1 = max(0, params.first[1]-m_offset[1]);
488        const dim_t first2 = max(0, params.first[2]-m_offset[2]);
489        // indices to first value in file (not accounting for reverse yet)
490        dim_t idx0 = max(0, (m_offset[0]/params.multiplier[0])-params.first[0]);
491        dim_t idx1 = max(0, (m_offset[1]/params.multiplier[1])-params.first[1]);
492        dim_t idx2 = max(0, (m_offset[2]/params.multiplier[2])-params.first[2]);
493        // if restX > 0 the first value in the respective dimension has been
494        // written restX times already in a previous rank so this rank only
495        // contributes (multiplier-rank) copies of that value
496        const dim_t rest0 = m_offset[0]%params.multiplier[0];
497        const dim_t rest1 = m_offset[1]%params.multiplier[1];
498        const dim_t rest2 = m_offset[2]%params.multiplier[2];
499    
500        // number of values to read
501        const dim_t num0 = min(params.numValues[0]-idx0, myN0-first0);
502        const dim_t num1 = min(params.numValues[1]-idx1, myN1-first1);
503        const dim_t num2 = min(params.numValues[2]-idx2, myN2-first2);
504    
505        // make sure we read the right block if going backwards through file
506        if (params.reverse[2])
507            idx2 = params.numValues[2]-idx2-1;
508    
509        // helpers for reversing
510        const int z_mult = (params.reverse[2] ? -1 : 1);
511    
512        out.requireWrite();
513        vector<ValueType> values(num0*numComp);
514        const int dpp = out.getNumDataPointsPerSample();
515    
516        for (dim_t z=0; z<num2; z++) {
517            const dim_t m2limit = (z==0 ? params.multiplier[2]-rest2 : params.multiplier[2]);
518            dim_t dataZbase = first2 + z*params.multiplier[2];
519            if (z>0)
520                dataZbase -= rest2;
521    
522            for (dim_t y=0; y<num1; y++) {
523                const dim_t fileofs = numComp*(idx0 +
524                                    (idx1+y)*params.numValues[0] +
525                                    (idx2+z_mult*z)*params.numValues[0]*params.numValues[1]);
526                f.seekg(fileofs*sizeof(ValueType));
527                f.read((char*)&values[0], num0*numComp*sizeof(ValueType));
528                const dim_t m1limit = (y==0 ? params.multiplier[1]-rest1 : params.multiplier[1]);
529                dim_t dataYbase = first1 + y*params.multiplier[1];
530                if (y>0)
531                    dataYbase -= rest1;
532    
533                for (dim_t x=0; x<num0; x++) {
534                    const dim_t m0limit = (x==0 ? params.multiplier[0]-rest0 : params.multiplier[0]);
535                    dim_t dataXbase = first0 + x*params.multiplier[0];
536                    if (x>0)
537                        dataXbase -= rest0;
538                    // write a block of mult0 x mult1 x mult2 identical values into
539                    // Data object
540                    for (dim_t m2=0; m2 < m2limit; m2++) {
541                        const dim_t dataZ = dataZbase + m2;
542                        if (dataZ >= myN2)
543                            break;
544                        for (dim_t m1=0; m1 < m1limit; m1++) {
545                            const dim_t dataY = dataYbase + m1;
546                            if (dataY >= myN1)
547                                break;
548                            for (dim_t m0=0; m0 < m0limit; m0++) {
549                                const dim_t dataX = dataXbase + m0;
550                                if (dataX >= myN0)
551                                    break;
552                                const dim_t dataIndex = dataX + dataY*myN0 + dataZ*myN0*myN1;
553                                double* dest = out.getSampleDataRW(dataIndex);
554                                for (int c=0; c<numComp; c++) {
555                                    ValueType val = values[x*numComp+c];
556    
557                                    if (params.byteOrder != BYTEORDER_NATIVE) {
558                                        char* cval = reinterpret_cast<char*>(&val);
559                                        // this will alter val!!
560                                        if (sizeof(ValueType)>4) {
561                                            byte_swap64(cval);
562                                        } else {
563                                            byte_swap32(cval);
564                                        }
565                                    }
566                                    if (!isnan(val)) {
567                                        for (int q=0; q<dpp; q++) {
568                                            *dest++ = static_cast<double>(val);
569                                        }
570                                    }
571                                }
572                            }
573                        }
574                    }
575                }
576            }
577        }
578    
579        f.close();
580    }
581    
582    #ifdef USE_BOOSTIO
583    template<typename ValueType>
584    void Brick::readBinaryGridZippedImpl(escript::Data& out, const string& filename,
585                                   const ReaderParameters& params) const
586    {
587        // check destination function space
588        dim_t myN0, myN1, myN2;
589        if (out.getFunctionSpace().getTypeCode() == Nodes) {
590            myN0 = m_NN[0];
591            myN1 = m_NN[1];
592            myN2 = m_NN[2];
593        } else if (out.getFunctionSpace().getTypeCode() == Elements ||
594                    out.getFunctionSpace().getTypeCode() == ReducedElements) {
595            myN0 = m_NE[0];
596            myN1 = m_NE[1];
597            myN2 = m_NE[2];
598        } else
599            throw RipleyException("readBinaryGridFromZipped(): invalid function space for output data object");
600    
601        if (params.first.size() != 3)
602            throw RipleyException("readBinaryGridFromZipped(): argument 'first' must have 3 entries");
603    
604        if (params.numValues.size() != 3)
605            throw RipleyException("readBinaryGridFromZipped(): argument 'numValues' must have 3 entries");
606    
607        if (params.multiplier.size() != 3)
608            throw RipleyException("readBinaryGridFromZipped(): argument 'multiplier' must have 3 entries");
609        for (size_t i=0; i<params.multiplier.size(); i++)
610            if (params.multiplier[i]<1)
611                throw RipleyException("readBinaryGridFromZipped(): all multipliers must be positive");
612    
613        // check file existence and size
614        ifstream f(filename.c_str(), ifstream::binary);
615        if (f.fail()) {
616            throw RipleyException("readBinaryGridFromZipped(): cannot open file");
617        }
618        f.seekg(0, ios::end);
619        const int numComp = out.getDataPointSize();
620        dim_t filesize = f.tellg();
621        f.seekg(0, ios::beg);
622        vector<char> compressed(filesize);
623        f.read((char*)&compressed[0], filesize);
624        f.close();
625        vector<char> decompressed = unzip(compressed);
626        filesize = decompressed.size();
627        const dim_t reqsize = params.numValues[0]*params.numValues[1]*params.numValues[2]*numComp*sizeof(ValueType);
628        if (filesize < reqsize) {
629            throw RipleyException("readBinaryGridFromZipped(): not enough data in file");
630        }
631    
632        // check if this rank contributes anything
633        if (params.first[0] >= m_offset[0]+myN0 ||
634                params.first[0]+params.numValues[0]*params.multiplier[0] <= m_offset[0] ||
635                params.first[1] >= m_offset[1]+myN1 ||
636                params.first[1]+params.numValues[1]*params.multiplier[1] <= m_offset[1] ||
637                params.first[2] >= m_offset[2]+myN2 ||
638                params.first[2]+params.numValues[2]*params.multiplier[2] <= m_offset[2]) {
639            return;
640        }
641    
642        // now determine how much this rank has to write
643    
644        // first coordinates in data object to write to
645        const dim_t first0 = max(0, params.first[0]-m_offset[0]);
646        const dim_t first1 = max(0, params.first[1]-m_offset[1]);
647        const dim_t first2 = max(0, params.first[2]-m_offset[2]);
648        // indices to first value in file
649        const dim_t idx0 = max(0, m_offset[0]-params.first[0]);
650        const dim_t idx1 = max(0, m_offset[1]-params.first[1]);
651        const dim_t idx2 = max(0, m_offset[2]-params.first[2]);
652        // number of values to read
653        const dim_t num0 = min(params.numValues[0]-idx0, myN0-first0);
654        const dim_t num1 = min(params.numValues[1]-idx1, myN1-first1);
655        const dim_t num2 = min(params.numValues[2]-idx2, myN2-first2);
656    
657        out.requireWrite();
658        vector<ValueType> values(num0*numComp);
659        const int dpp = out.getNumDataPointsPerSample();
660    
661        for (dim_t z=0; z<num2; z++) {
662            for (dim_t y=0; y<num1; y++) {
663                const dim_t fileofs = numComp*(idx0+(idx1+y)*params.numValues[0]
664                                 +(idx2+z)*params.numValues[0]*params.numValues[1]);
665                memcpy((char*)&values[0], (char*)&decompressed[fileofs*sizeof(ValueType)], num0*numComp*sizeof(ValueType));
666    
667                for (dim_t x=0; x<num0; x++) {
668                    const dim_t baseIndex = first0+x*params.multiplier[0]
669                                         +(first1+y*params.multiplier[1])*myN0
670                                         +(first2+z*params.multiplier[2])*myN0*myN1;
671                    for (dim_t m2=0; m2<params.multiplier[2]; m2++) {
672                        for (dim_t m1=0; m1<params.multiplier[1]; m1++) {
673                            for (dim_t m0=0; m0<params.multiplier[0]; m0++) {
674                                const dim_t dataIndex = baseIndex+m0
675                                               +m1*myN0
676                                               +m2*myN0*myN1;
677                                double* dest = out.getSampleDataRW(dataIndex);
678                                for (int c=0; c<numComp; c++) {
679                                    ValueType val = values[x*numComp+c];
680    
681                                    if (params.byteOrder != BYTEORDER_NATIVE) {
682                                        char* cval = reinterpret_cast<char*>(&val);
683                                        // this will alter val!!
684                                        byte_swap32(cval);
685                                    }
686                                    if (!isnan(val)) {
687                                        for (int q=0; q<dpp; q++) {
688                                            *dest++ = static_cast<double>(val);
689                                        }
690                                    }
691                                }
692                            }
693                        }
694                    }
695                }
696            }
697        }
698    }
699    #endif
700    
701    void Brick::writeBinaryGrid(const escript::Data& in, string filename,
702                                int byteOrder, int dataType) const
703    {
704        // the mapping is not universally correct but should work on our
705        // supported platforms
706        switch (dataType) {
707            case DATATYPE_INT32:
708                writeBinaryGridImpl<int>(in, filename, byteOrder);
709                break;
710            case DATATYPE_FLOAT32:
711                writeBinaryGridImpl<float>(in, filename, byteOrder);
712                break;
713            case DATATYPE_FLOAT64:
714                writeBinaryGridImpl<double>(in, filename, byteOrder);
715                break;
716            default:
717                throw RipleyException("writeBinaryGrid(): invalid or unsupported datatype");
718        }
719    }
720    
721    template<typename ValueType>
722    void Brick::writeBinaryGridImpl(const escript::Data& in,
723                                    const string& filename, int byteOrder) const
724    {
725        // check function space and determine number of points
726        dim_t myN0, myN1, myN2;
727        dim_t totalN0, totalN1, totalN2;
728        if (in.getFunctionSpace().getTypeCode() == Nodes) {
729            myN0 = m_NN[0];
730            myN1 = m_NN[1];
731            myN2 = m_NN[2];
732            totalN0 = m_gNE[0]+1;
733            totalN1 = m_gNE[1]+1;
734            totalN2 = m_gNE[2]+1;
735        } else if (in.getFunctionSpace().getTypeCode() == Elements ||
736                    in.getFunctionSpace().getTypeCode() == ReducedElements) {
737            myN0 = m_NE[0];
738            myN1 = m_NE[1];
739            myN2 = m_NE[2];
740            totalN0 = m_gNE[0];
741            totalN1 = m_gNE[1];
742            totalN2 = m_gNE[2];
743        } else
744            throw RipleyException("writeBinaryGrid(): invalid function space of data object");
745    
746        const int numComp = in.getDataPointSize();
747        const int dpp = in.getNumDataPointsPerSample();
748        const dim_t fileSize = sizeof(ValueType)*numComp*dpp*totalN0*totalN1*totalN2;
749    
750        if (numComp > 1 || dpp > 1)
751            throw RipleyException("writeBinaryGrid(): only scalar, single-value data supported");
752    
753        // from here on we know that each sample consists of one value
754        FileWriter fw;
755        fw.openFile(filename, fileSize);
756        MPIBarrier();
757    
758        for (index_t z=0; z<myN2; z++) {
759            for (index_t y=0; y<myN1; y++) {
760                const dim_t fileofs = (m_offset[0]+(m_offset[1]+y)*totalN0
761                                    +(m_offset[2]+z)*totalN0*totalN1)*sizeof(ValueType);
762                ostringstream oss;
763    
764                for (index_t x=0; x<myN0; x++) {
765                    const double* sample = in.getSampleDataRO(z*myN0*myN1+y*myN0+x);
766                    ValueType fvalue = static_cast<ValueType>(*sample);
767                    if (byteOrder == BYTEORDER_NATIVE) {
768                        oss.write((char*)&fvalue, sizeof(fvalue));
769                    } else {
770                        char* value = reinterpret_cast<char*>(&fvalue);
771                        if (sizeof(fvalue)>4) {
772                            byte_swap64(value);
773                        } else {
774                            byte_swap32(value);
775                        }
776                        oss.write(value, sizeof(fvalue));
777                    }
778                }
779                fw.writeAt(oss, fileofs);
780            }
781        }
782        fw.close();
783    }
784    
785    void Brick::write(const std::string& filename) const
786    {
787        throw RipleyException("write: not supported");
788    }
789    
790  void Brick::dump(const string& fileName) const  void Brick::dump(const string& fileName) const
791  {  {
792  #if USE_SILO  #if USE_SILO
# Line 91  void Brick::dump(const string& fileName) Line 795  void Brick::dump(const string& fileName)
795          fn+=".silo";          fn+=".silo";
796      }      }
797    
798      const int NUM_SILO_FILES = 1;      int driver=DB_HDF5;
     const char* blockDirFmt = "/block%04d";  
     int driver=DB_HDF5;      
799      string siloPath;      string siloPath;
800      DBfile* dbfile = NULL;      DBfile* dbfile = NULL;
801    
802  #ifdef ESYS_MPI  #ifdef ESYS_MPI
803      PMPIO_baton_t* baton = NULL;      PMPIO_baton_t* baton = NULL;
804        const int NUM_SILO_FILES = 1;
805        const char* blockDirFmt = "/block%04d";
806  #endif  #endif
807    
808      if (m_mpiInfo->size > 1) {      if (m_mpiInfo->size > 1) {
# Line 143  void Brick::dump(const string& fileName) Line 847  void Brick::dump(const string& fileName)
847      }      }
848      */      */
849    
850      boost::scoped_ptr<double> x(new double[m_N0]);      boost::scoped_ptr<double> x(new double[m_NN[0]]);
851      boost::scoped_ptr<double> y(new double[m_N1]);      boost::scoped_ptr<double> y(new double[m_NN[1]]);
852      boost::scoped_ptr<double> z(new double[m_N2]);      boost::scoped_ptr<double> z(new double[m_NN[2]]);
853      double* coords[3] = { x.get(), y.get(), z.get() };      double* coords[3] = { x.get(), y.get(), z.get() };
854      pair<double,double> xdx = getFirstCoordAndSpacing(0);      const dim_t NN0 = m_NN[0];
855      pair<double,double> ydy = getFirstCoordAndSpacing(1);      const dim_t NN1 = m_NN[1];
856      pair<double,double> zdz = getFirstCoordAndSpacing(2);      const dim_t NN2 = m_NN[2];
857    
858  #pragma omp parallel  #pragma omp parallel
859      {      {
860  #pragma omp for  #pragma omp for
861          for (dim_t i0 = 0; i0 < m_N0; i0++) {          for (dim_t i0 = 0; i0 < NN0; i0++) {
862              coords[0][i0]=xdx.first+i0*xdx.second;              coords[0][i0]=getLocalCoordinate(i0, 0);
863          }          }
864  #pragma omp for  #pragma omp for
865          for (dim_t i1 = 0; i1 < m_N1; i1++) {          for (dim_t i1 = 0; i1 < NN1; i1++) {
866              coords[1][i1]=ydy.first+i1*ydy.second;              coords[1][i1]=getLocalCoordinate(i1, 1);
867          }          }
868  #pragma omp for  #pragma omp for
869          for (dim_t i2 = 0; i2 < m_N2; i2++) {          for (dim_t i2 = 0; i2 < NN2; i2++) {
870              coords[2][i2]=zdz.first+i2*zdz.second;              coords[2][i2]=getLocalCoordinate(i2, 2);
871          }          }
872      }      }
873      IndexVector dims = getNumNodesPerDim();      dim_t* dims = const_cast<dim_t*>(getNumNodesPerDim());
874      DBPutQuadmesh(dbfile, "mesh", NULL, coords, &dims[0], 3, DB_DOUBLE,  
875        // write mesh
876        DBPutQuadmesh(dbfile, "mesh", NULL, coords, dims, 3, DB_DOUBLE,
877              DB_COLLINEAR, NULL);              DB_COLLINEAR, NULL);
878    
879      DBPutQuadvar1(dbfile, "nodeId", "mesh", (void*)&m_nodeId[0], &dims[0], 3,      // write node ids
880        DBPutQuadvar1(dbfile, "nodeId", "mesh", (void*)&m_nodeId[0], dims, 3,
881              NULL, 0, DB_INT, DB_NODECENT, NULL);              NULL, 0, DB_INT, DB_NODECENT, NULL);
882    
883      // write element ids      // write element ids
884      dims = getNumElementsPerDim();      dims = const_cast<dim_t*>(getNumElementsPerDim());
885      DBPutQuadvar1(dbfile, "elementId", "mesh", (void*)&m_elementId[0],      DBPutQuadvar1(dbfile, "elementId", "mesh", (void*)&m_elementId[0],
886              &dims[0], 3, NULL, 0, DB_INT, DB_ZONECENT, NULL);              dims, 3, NULL, 0, DB_INT, DB_ZONECENT, NULL);
887    
888      // rank 0 writes multimesh and multivar      // rank 0 writes multimesh and multivar
889      if (m_mpiInfo->rank == 0) {      if (m_mpiInfo->rank == 0) {
# Line 224  void Brick::dump(const string& fileName) Line 932  void Brick::dump(const string& fileName)
932      }      }
933    
934  #else // USE_SILO  #else // USE_SILO
935      throw RipleyException("dump(): no Silo support");      throw RipleyException("dump: no Silo support");
936  #endif  #endif
937  }  }
938    
939  const int* Brick::borrowSampleReferenceIDs(int fsType) const  const dim_t* Brick::borrowSampleReferenceIDs(int fsType) const
940  {  {
941      switch (fsType) {      switch (fsType) {
942          case Nodes:          case Nodes:
943            case ReducedNodes: //FIXME: reduced
944              return &m_nodeId[0];              return &m_nodeId[0];
945            case DegreesOfFreedom:
946            case ReducedDegreesOfFreedom: //FIXME: reduced
947                return &m_dofId[0];
948          case Elements:          case Elements:
949            case ReducedElements:
950              return &m_elementId[0];              return &m_elementId[0];
951          case FaceElements:          case FaceElements:
952            case ReducedFaceElements:
953              return &m_faceId[0];              return &m_faceId[0];
954            case Points:
955                return &m_diracPointNodeIDs[0];
956          default:          default:
957              break;              break;
958      }      }
959    
960      stringstream msg;      stringstream msg;
961      msg << "borrowSampleReferenceIDs() not implemented for function space type "      msg << "borrowSampleReferenceIDs: invalid function space type "<<fsType;
         << fsType;  
962      throw RipleyException(msg.str());      throw RipleyException(msg.str());
963  }  }
964    
965  bool Brick::ownSample(int fsCode, index_t id) const  bool Brick::ownSample(int fsType, index_t id) const
966  {  {
967  #ifdef ESYS_MPI      if (getMPISize()==1)
968      if (fsCode == Nodes) {          return true;
969          const index_t myFirst=m_nodeDistribution[m_mpiInfo->rank];  
970          const index_t myLast=m_nodeDistribution[m_mpiInfo->rank+1]-1;      switch (fsType) {
971          return (m_nodeId[id]>=myFirst && m_nodeId[id]<=myLast);          case Nodes:
972      } else          case ReducedNodes: //FIXME: reduced
973          throw RipleyException("ownSample() only implemented for Nodes");              return (m_dofMap[id] < getNumDOF());
974  #else          case DegreesOfFreedom:
975      return true;          case ReducedDegreesOfFreedom:
976  #endif              return true;
977            case Elements:
978            case ReducedElements:
979                {
980                    // check ownership of element's _last_ node
981                    const index_t x=id%m_NE[0] + 1;
982                    const index_t y=id%(m_NE[0]*m_NE[1])/m_NE[0] + 1;
983                    const index_t z=id/(m_NE[0]*m_NE[1]) + 1;
984                    return (m_dofMap[x + m_NN[0]*y + m_NN[0]*m_NN[1]*z] < getNumDOF());
985                }
986            case FaceElements:
987            case ReducedFaceElements:
988                {
989                    // check ownership of face element's last node
990                    dim_t n=0;
991                    for (size_t i=0; i<6; i++) {
992                        n+=m_faceCount[i];
993                        if (id<n) {
994                            const index_t j=id-n+m_faceCount[i];
995                            if (i>=4) { // front or back
996                                const index_t first=(i==4 ? 0 : m_NN[0]*m_NN[1]*(m_NN[2]-1));
997                                return (m_dofMap[first+j%m_NE[0]+1+(j/m_NE[0]+1)*m_NN[0]] < getNumDOF());
998                            } else if (i>=2) { // bottom or top
999                                const index_t first=(i==2 ? 0 : m_NN[0]*(m_NN[1]-1));
1000                                return (m_dofMap[first+j%m_NE[0]+1+(j/m_NE[0]+1)*m_NN[0]*m_NN[1]] < getNumDOF());
1001                            } else { // left or right
1002                                const index_t first=(i==0 ? 0 : m_NN[0]-1);
1003                                return (m_dofMap[first+(j%m_NE[1]+1)*m_NN[0]+(j/m_NE[1]+1)*m_NN[0]*m_NN[1]] < getNumDOF());
1004                            }
1005                        }
1006                    }
1007                    return false;
1008                }
1009            default:
1010                break;
1011        }
1012    
1013        stringstream msg;
1014        msg << "ownSample: invalid function space type " << fsType;
1015        throw RipleyException(msg.str());
1016    }
1017    
1018    void Brick::setToNormal(escript::Data& out) const
1019    {
1020        const dim_t NE0 = m_NE[0];
1021        const dim_t NE1 = m_NE[1];
1022        const dim_t NE2 = m_NE[2];
1023    
1024        if (out.getFunctionSpace().getTypeCode() == FaceElements) {
1025            out.requireWrite();
1026    #pragma omp parallel
1027            {
1028                if (m_faceOffset[0] > -1) {
1029    #pragma omp for nowait
1030                    for (index_t k2 = 0; k2 < NE2; ++k2) {
1031                        for (index_t k1 = 0; k1 < NE1; ++k1) {
1032                            double* o = out.getSampleDataRW(m_faceOffset[0]+INDEX2(k1,k2,m_NE[1]));
1033                            // set vector at four quadrature points
1034                            *o++ = -1.; *o++ = 0.; *o++ = 0.;
1035                            *o++ = -1.; *o++ = 0.; *o++ = 0.;
1036                            *o++ = -1.; *o++ = 0.; *o++ = 0.;
1037                            *o++ = -1.; *o++ = 0.; *o = 0.;
1038                        }
1039                    }
1040                }
1041    
1042                if (m_faceOffset[1] > -1) {
1043    #pragma omp for nowait
1044                    for (index_t k2 = 0; k2 < NE2; ++k2) {
1045                        for (index_t k1 = 0; k1 < NE1; ++k1) {
1046                            double* o = out.getSampleDataRW(m_faceOffset[1]+INDEX2(k1,k2,m_NE[1]));
1047                            // set vector at four quadrature points
1048                            *o++ = 1.; *o++ = 0.; *o++ = 0.;
1049                            *o++ = 1.; *o++ = 0.; *o++ = 0.;
1050                            *o++ = 1.; *o++ = 0.; *o++ = 0.;
1051                            *o++ = 1.; *o++ = 0.; *o = 0.;
1052                        }
1053                    }
1054                }
1055    
1056                if (m_faceOffset[2] > -1) {
1057    #pragma omp for nowait
1058                    for (index_t k2 = 0; k2 < NE2; ++k2) {
1059                        for (index_t k0 = 0; k0 < NE0; ++k0) {
1060                            double* o = out.getSampleDataRW(m_faceOffset[2]+INDEX2(k0,k2,m_NE[0]));
1061                            // set vector at four quadrature points
1062                            *o++ = 0.; *o++ = -1.; *o++ = 0.;
1063                            *o++ = 0.; *o++ = -1.; *o++ = 0.;
1064                            *o++ = 0.; *o++ = -1.; *o++ = 0.;
1065                            *o++ = 0.; *o++ = -1.; *o = 0.;
1066                        }
1067                    }
1068                }
1069    
1070                if (m_faceOffset[3] > -1) {
1071    #pragma omp for nowait
1072                    for (index_t k2 = 0; k2 < NE2; ++k2) {
1073                        for (index_t k0 = 0; k0 < NE0; ++k0) {
1074                            double* o = out.getSampleDataRW(m_faceOffset[3]+INDEX2(k0,k2,m_NE[0]));
1075                            // set vector at four quadrature points
1076                            *o++ = 0.; *o++ = 1.; *o++ = 0.;
1077                            *o++ = 0.; *o++ = 1.; *o++ = 0.;
1078                            *o++ = 0.; *o++ = 1.; *o++ = 0.;
1079                            *o++ = 0.; *o++ = 1.; *o = 0.;
1080                        }
1081                    }
1082                }
1083    
1084                if (m_faceOffset[4] > -1) {
1085    #pragma omp for nowait
1086                    for (index_t k1 = 0; k1 < NE1; ++k1) {
1087                        for (index_t k0 = 0; k0 < NE0; ++k0) {
1088                            double* o = out.getSampleDataRW(m_faceOffset[4]+INDEX2(k0,k1,m_NE[0]));
1089                            // set vector at four quadrature points
1090                            *o++ = 0.; *o++ = 0.; *o++ = -1.;
1091                            *o++ = 0.; *o++ = 0.; *o++ = -1.;
1092                            *o++ = 0.; *o++ = 0.; *o++ = -1.;
1093                            *o++ = 0.; *o++ = 0.; *o = -1.;
1094                        }
1095                    }
1096                }
1097    
1098                if (m_faceOffset[5] > -1) {
1099    #pragma omp for nowait
1100                    for (index_t k1 = 0; k1 < NE1; ++k1) {
1101                        for (index_t k0 = 0; k0 < NE0; ++k0) {
1102                            double* o = out.getSampleDataRW(m_faceOffset[5]+INDEX2(k0,k1,m_NE[0]));
1103                            // set vector at four quadrature points
1104                            *o++ = 0.; *o++ = 0.; *o++ = 1.;
1105                            *o++ = 0.; *o++ = 0.; *o++ = 1.;
1106                            *o++ = 0.; *o++ = 0.; *o++ = 1.;
1107                            *o++ = 0.; *o++ = 0.; *o = 1.;
1108                        }
1109                    }
1110                }
1111            } // end of parallel section
1112        } else if (out.getFunctionSpace().getTypeCode() == ReducedFaceElements) {
1113            out.requireWrite();
1114    #pragma omp parallel
1115            {
1116                if (m_faceOffset[0] > -1) {
1117    #pragma omp for nowait
1118                    for (index_t k2 = 0; k2 < NE2; ++k2) {
1119                        for (index_t k1 = 0; k1 < NE1; ++k1) {
1120                            double* o = out.getSampleDataRW(m_faceOffset[0]+INDEX2(k1,k2,m_NE[1]));
1121                            *o++ = -1.;
1122                            *o++ = 0.;
1123                            *o = 0.;
1124                        }
1125                    }
1126                }
1127    
1128                if (m_faceOffset[1] > -1) {
1129    #pragma omp for nowait
1130                    for (index_t k2 = 0; k2 < NE2; ++k2) {
1131                        for (index_t k1 = 0; k1 < NE1; ++k1) {
1132                            double* o = out.getSampleDataRW(m_faceOffset[1]+INDEX2(k1,k2,m_NE[1]));
1133                            *o++ = 1.;
1134                            *o++ = 0.;
1135                            *o = 0.;
1136                        }
1137                    }
1138                }
1139    
1140                if (m_faceOffset[2] > -1) {
1141    #pragma omp for nowait
1142                    for (index_t k2 = 0; k2 < NE2; ++k2) {
1143                        for (index_t k0 = 0; k0 < NE0; ++k0) {
1144                            double* o = out.getSampleDataRW(m_faceOffset[2]+INDEX2(k0,k2,m_NE[0]));
1145                            *o++ = 0.;
1146                            *o++ = -1.;
1147                            *o = 0.;
1148                        }
1149                    }
1150                }
1151    
1152                if (m_faceOffset[3] > -1) {
1153    #pragma omp for nowait
1154                    for (index_t k2 = 0; k2 < NE2; ++k2) {
1155                        for (index_t k0 = 0; k0 < NE0; ++k0) {
1156                            double* o = out.getSampleDataRW(m_faceOffset[3]+INDEX2(k0,k2,m_NE[0]));
1157                            *o++ = 0.;
1158                            *o++ = 1.;
1159                            *o = 0.;
1160                        }
1161                    }
1162                }
1163    
1164                if (m_faceOffset[4] > -1) {
1165    #pragma omp for nowait
1166                    for (index_t k1 = 0; k1 < NE1; ++k1) {
1167                        for (index_t k0 = 0; k0 < NE0; ++k0) {
1168                            double* o = out.getSampleDataRW(m_faceOffset[4]+INDEX2(k0,k1,m_NE[0]));
1169                            *o++ = 0.;
1170                            *o++ = 0.;
1171                            *o = -1.;
1172                        }
1173                    }
1174                }
1175    
1176                if (m_faceOffset[5] > -1) {
1177    #pragma omp for nowait
1178                    for (index_t k1 = 0; k1 < NE1; ++k1) {
1179                        for (index_t k0 = 0; k0 < NE0; ++k0) {
1180                            double* o = out.getSampleDataRW(m_faceOffset[5]+INDEX2(k0,k1,m_NE[0]));
1181                            *o++ = 0.;
1182                            *o++ = 0.;
1183                            *o = 1.;
1184                        }
1185                    }
1186                }
1187            } // end of parallel section
1188    
1189        } else {
1190            stringstream msg;
1191            msg << "setToNormal: invalid function space type "
1192                << out.getFunctionSpace().getTypeCode();
1193            throw RipleyException(msg.str());
1194        }
1195  }  }
1196    
1197  Paso_SystemMatrixPattern* Brick::getPattern(bool reducedRowOrder,  void Brick::setToSize(escript::Data& out) const
                                             bool reducedColOrder) const  
1198  {  {
1199      if (reducedRowOrder || reducedColOrder)      if (out.getFunctionSpace().getTypeCode() == Elements
1200          throw RipleyException("getPattern() not implemented for reduced order");              || out.getFunctionSpace().getTypeCode() == ReducedElements) {
1201            out.requireWrite();
1202            const dim_t numQuad=out.getNumDataPointsPerSample();
1203            const double size=sqrt(m_dx[0]*m_dx[0]+m_dx[1]*m_dx[1]+m_dx[2]*m_dx[2]);
1204            const dim_t NE = getNumElements();
1205    #pragma omp parallel for
1206            for (index_t k = 0; k < NE; ++k) {
1207                double* o = out.getSampleDataRW(k);
1208                fill(o, o+numQuad, size);
1209            }
1210        } else if (out.getFunctionSpace().getTypeCode() == FaceElements
1211                || out.getFunctionSpace().getTypeCode() == ReducedFaceElements) {
1212            out.requireWrite();
1213            const dim_t numQuad=out.getNumDataPointsPerSample();
1214            const dim_t NE0 = m_NE[0];
1215            const dim_t NE1 = m_NE[1];
1216            const dim_t NE2 = m_NE[2];
1217    #pragma omp parallel
1218            {
1219                if (m_faceOffset[0] > -1) {
1220                    const double size=min(m_dx[1],m_dx[2]);
1221    #pragma omp for nowait
1222                    for (index_t k2 = 0; k2 < NE2; ++k2) {
1223                        for (index_t k1 = 0; k1 < NE1; ++k1) {
1224                            double* o = out.getSampleDataRW(m_faceOffset[0]+INDEX2(k1,k2,m_NE[1]));
1225                            fill(o, o+numQuad, size);
1226                        }
1227                    }
1228                }
1229    
1230                if (m_faceOffset[1] > -1) {
1231                    const double size=min(m_dx[1],m_dx[2]);
1232    #pragma omp for nowait
1233                    for (index_t k2 = 0; k2 < NE2; ++k2) {
1234                        for (index_t k1 = 0; k1 < NE1; ++k1) {
1235                            double* o = out.getSampleDataRW(m_faceOffset[1]+INDEX2(k1,k2,m_NE[1]));
1236                            fill(o, o+numQuad, size);
1237                        }
1238                    }
1239                }
1240    
1241                if (m_faceOffset[2] > -1) {
1242                    const double size=min(m_dx[0],m_dx[2]);
1243    #pragma omp for nowait
1244                    for (index_t k2 = 0; k2 < NE2; ++k2) {
1245                        for (index_t k0 = 0; k0 < NE0; ++k0) {
1246                            double* o = out.getSampleDataRW(m_faceOffset[2]+INDEX2(k0,k2,m_NE[0]));
1247                            fill(o, o+numQuad, size);
1248                        }
1249                    }
1250                }
1251    
1252      throw RipleyException("getPattern() not implemented");              if (m_faceOffset[3] > -1) {
1253                    const double size=min(m_dx[0],m_dx[2]);
1254    #pragma omp for nowait
1255                    for (index_t k2 = 0; k2 < NE2; ++k2) {
1256                        for (index_t k0 = 0; k0 < NE0; ++k0) {
1257                            double* o = out.getSampleDataRW(m_faceOffset[3]+INDEX2(k0,k2,m_NE[0]));
1258                            fill(o, o+numQuad, size);
1259                        }
1260                    }
1261                }
1262    
1263                if (m_faceOffset[4] > -1) {
1264                    const double size=min(m_dx[0],m_dx[1]);
1265    #pragma omp for nowait
1266                    for (index_t k1 = 0; k1 < NE1; ++k1) {
1267                        for (index_t k0 = 0; k0 < NE0; ++k0) {
1268                            double* o = out.getSampleDataRW(m_faceOffset[4]+INDEX2(k0,k1,m_NE[0]));
1269                            fill(o, o+numQuad, size);
1270                        }
1271                    }
1272                }
1273    
1274                if (m_faceOffset[5] > -1) {
1275                    const double size=min(m_dx[0],m_dx[1]);
1276    #pragma omp for nowait
1277                    for (index_t k1 = 0; k1 < NE1; ++k1) {
1278                        for (index_t k0 = 0; k0 < NE0; ++k0) {
1279                            double* o = out.getSampleDataRW(m_faceOffset[5]+INDEX2(k0,k1,m_NE[0]));
1280                            fill(o, o+numQuad, size);
1281                        }
1282                    }
1283                }
1284            } // end of parallel section
1285    
1286        } else {
1287            stringstream msg;
1288            msg << "setToSize: invalid function space type "
1289                << out.getFunctionSpace().getTypeCode();
1290            throw RipleyException(msg.str());
1291        }
1292  }  }
1293    
1294  void Brick::Print_Mesh_Info(const bool full) const  void Brick::Print_Mesh_Info(const bool full) const
# Line 277  void Brick::Print_Mesh_Info(const bool f Line 1298  void Brick::Print_Mesh_Info(const bool f
1298          cout << "     Id  Coordinates" << endl;          cout << "     Id  Coordinates" << endl;
1299          cout.precision(15);          cout.precision(15);
1300          cout.setf(ios::scientific, ios::floatfield);          cout.setf(ios::scientific, ios::floatfield);
         pair<double,double> xdx = getFirstCoordAndSpacing(0);  
         pair<double,double> ydy = getFirstCoordAndSpacing(1);  
         pair<double,double> zdz = getFirstCoordAndSpacing(2);  
1301          for (index_t i=0; i < getNumNodes(); i++) {          for (index_t i=0; i < getNumNodes(); i++) {
1302              cout << "  " << setw(5) << m_nodeId[i]              cout << "  " << setw(5) << m_nodeId[i]
1303                  << "  " << xdx.first+(i%m_N0)*xdx.second                  << "  " << getLocalCoordinate(i%m_NN[0], 0)
1304                  << "  " << ydy.first+(i%(m_N0*m_N1)/m_N0)*ydy.second                  << "  " << getLocalCoordinate(i%(m_NN[0]*m_NN[1])/m_NN[0], 1)
1305                  << "  " << zdz.first+(i/(m_N0*m_N1))*zdz.second << endl;                  << "  " << getLocalCoordinate(i/(m_NN[0]*m_NN[1]), 2) << endl;
1306          }          }
1307      }      }
1308  }  }
1309    
1310  IndexVector Brick::getNumNodesPerDim() const  
1311    //protected
1312    void Brick::assembleCoordinates(escript::Data& arg) const
1313  {  {
1314      IndexVector ret;      escriptDataC x = arg.getDataC();
1315      ret.push_back(m_N0);      int numDim = m_numDim;
1316      ret.push_back(m_N1);      if (!isDataPointShapeEqual(&x, 1, &numDim))
1317      ret.push_back(m_N2);          throw RipleyException("setToX: Invalid Data object shape");
1318      return ret;      if (!numSamplesEqual(&x, 1, getNumNodes()))
1319            throw RipleyException("setToX: Illegal number of samples in Data object");
1320    
1321        const dim_t NN0 = m_NN[0];
1322        const dim_t NN1 = m_NN[1];
1323        const dim_t NN2 = m_NN[2];
1324        arg.requireWrite();
1325    #pragma omp parallel for
1326        for (dim_t i2 = 0; i2 < NN2; i2++) {
1327            for (dim_t i1 = 0; i1 < NN1; i1++) {
1328                for (dim_t i0 = 0; i0 < NN0; i0++) {
1329                    double* point = arg.getSampleDataRW(i0+NN0*i1+NN0*NN1*i2);
1330                    point[0] = getLocalCoordinate(i0, 0);
1331                    point[1] = getLocalCoordinate(i1, 1);
1332                    point[2] = getLocalCoordinate(i2, 2);
1333                }
1334            }
1335        }
1336  }  }
1337    
1338  IndexVector Brick::getNumElementsPerDim() const  //protected
1339    void Brick::assembleGradient(escript::Data& out, const escript::Data& in) const
1340  {  {
1341      IndexVector ret;      const dim_t numComp = in.getDataPointSize();
1342      ret.push_back(m_NE0);      const double C0 = .044658198738520451079;
1343      ret.push_back(m_NE1);      const double C1 = .16666666666666666667;
1344      ret.push_back(m_NE2);      const double C2 = .21132486540518711775;
1345      return ret;      const double C3 = .25;
1346        const double C4 = .5;
1347        const double C5 = .62200846792814621559;
1348        const double C6 = .78867513459481288225;
1349        const dim_t NE0 = m_NE[0];
1350        const dim_t NE1 = m_NE[1];
1351        const dim_t NE2 = m_NE[2];
1352    
1353        if (out.getFunctionSpace().getTypeCode() == Elements) {
1354            out.requireWrite();
1355    #pragma omp parallel
1356            {
1357                vector<double> f_000(numComp);
1358                vector<double> f_001(numComp);
1359                vector<double> f_010(numComp);
1360                vector<double> f_011(numComp);
1361                vector<double> f_100(numComp);
1362                vector<double> f_101(numComp);
1363                vector<double> f_110(numComp);
1364                vector<double> f_111(numComp);
1365    #pragma omp for
1366                for (index_t k2=0; k2 < NE2; ++k2) {
1367                    for (index_t k1=0; k1 < NE1; ++k1) {
1368                        for (index_t k0=0; k0 < NE0; ++k0) {
1369                            memcpy(&f_000[0], in.getSampleDataRO(INDEX3(k0,k1,k2, m_NN[0],m_NN[1])), numComp*sizeof(double));
1370                            memcpy(&f_001[0], in.getSampleDataRO(INDEX3(k0,k1,k2+1, m_NN[0],m_NN[1])), numComp*sizeof(double));
1371                            memcpy(&f_010[0], in.getSampleDataRO(INDEX3(k0,k1+1,k2, m_NN[0],m_NN[1])), numComp*sizeof(double));
1372                            memcpy(&f_011[0], in.getSampleDataRO(INDEX3(k0,k1+1,k2+1, m_NN[0],m_NN[1])), numComp*sizeof(double));
1373                            memcpy(&f_100[0], in.getSampleDataRO(INDEX3(k0+1,k1,k2, m_NN[0],m_NN[1])), numComp*sizeof(double));
1374                            memcpy(&f_101[0], in.getSampleDataRO(INDEX3(k0+1,k1,k2+1, m_NN[0],m_NN[1])), numComp*sizeof(double));
1375                            memcpy(&f_110[0], in.getSampleDataRO(INDEX3(k0+1,k1+1,k2, m_NN[0],m_NN[1])), numComp*sizeof(double));
1376                            memcpy(&f_111[0], in.getSampleDataRO(INDEX3(k0+1,k1+1,k2+1, m_NN[0],m_NN[1])), numComp*sizeof(double));
1377                            double* o = out.getSampleDataRW(INDEX3(k0,k1,k2,NE0,NE1));
1378                            for (index_t i=0; i < numComp; ++i) {
1379                                const double V0=((f_100[i]-f_000[i])*C5 + (f_111[i]-f_011[i])*C0 + (f_101[i]+f_110[i]-f_001[i]-f_010[i])*C1) / m_dx[0];
1380                                const double V1=((f_110[i]-f_010[i])*C5 + (f_101[i]-f_001[i])*C0 + (f_100[i]+f_111[i]-f_000[i]-f_011[i])*C1) / m_dx[0];
1381                                const double V2=((f_101[i]-f_001[i])*C5 + (f_110[i]-f_010[i])*C0 + (f_100[i]+f_111[i]-f_000[i]-f_011[i])*C1) / m_dx[0];
1382                                const double V3=((f_111[i]-f_011[i])*C5 + (f_100[i]-f_000[i])*C0 + (f_101[i]+f_110[i]-f_001[i]-f_010[i])*C1) / m_dx[0];
1383                                const double V4=((f_010[i]-f_000[i])*C5 + (f_111[i]-f_101[i])*C0 + (f_011[i]+f_110[i]-f_001[i]-f_100[i])*C1) / m_dx[1];
1384                                const double V5=((f_110[i]-f_100[i])*C5 + (f_011[i]-f_001[i])*C0 + (f_010[i]+f_111[i]-f_000[i]-f_101[i])*C1) / m_dx[1];
1385                                const double V6=((f_011[i]-f_001[i])*C5 + (f_110[i]-f_100[i])*C0 + (f_010[i]+f_111[i]-f_000[i]-f_101[i])*C1) / m_dx[1];
1386                                const double V7=((f_111[i]-f_101[i])*C5 + (f_010[i]-f_000[i])*C0 + (f_011[i]+f_110[i]-f_001[i]-f_100[i])*C1) / m_dx[1];
1387                                const double V8=((f_001[i]-f_000[i])*C5 + (f_111[i]-f_110[i])*C0 + (f_011[i]+f_101[i]-f_010[i]-f_100[i])*C1) / m_dx[2];
1388                                const double V9=((f_101[i]-f_100[i])*C5 + (f_011[i]-f_010[i])*C0 + (f_001[i]+f_111[i]-f_000[i]-f_110[i])*C1) / m_dx[2];
1389                                const double V10=((f_011[i]-f_010[i])*C5 + (f_101[i]-f_100[i])*C0 + (f_001[i]+f_111[i]-f_000[i]-f_110[i])*C1) / m_dx[2];
1390                                const double V11=((f_111[i]-f_110[i])*C5 + (f_001[i]-f_000[i])*C0 + (f_011[i]+f_101[i]-f_010[i]-f_100[i])*C1) / m_dx[2];
1391                                o[INDEX3(i,0,0,numComp,3)] = V0;
1392                                o[INDEX3(i,1,0,numComp,3)] = V4;
1393                                o[INDEX3(i,2,0,numComp,3)] = V8;
1394                                o[INDEX3(i,0,1,numComp,3)] = V0;
1395                                o[INDEX3(i,1,1,numComp,3)] = V5;
1396                                o[INDEX3(i,2,1,numComp,3)] = V9;
1397                                o[INDEX3(i,0,2,numComp,3)] = V1;
1398                                o[INDEX3(i,1,2,numComp,3)] = V4;
1399                                o[INDEX3(i,2,2,numComp,3)] = V10;
1400                                o[INDEX3(i,0,3,numComp,3)] = V1;
1401                                o[INDEX3(i,1,3,numComp,3)] = V5;
1402                                o[INDEX3(i,2,3,numComp,3)] = V11;
1403                                o[INDEX3(i,0,4,numComp,3)] = V2;
1404                                o[INDEX3(i,1,4,numComp,3)] = V6;
1405                                o[INDEX3(i,2,4,numComp,3)] = V8;
1406                                o[INDEX3(i,0,5,numComp,3)] = V2;
1407                                o[INDEX3(i,1,5,numComp,3)] = V7;
1408                                o[INDEX3(i,2,5,numComp,3)] = V9;
1409                                o[INDEX3(i,0,6,numComp,3)] = V3;
1410                                o[INDEX3(i,1,6,numComp,3)] = V6;
1411                                o[INDEX3(i,2,6,numComp,3)] = V10;
1412                                o[INDEX3(i,0,7,numComp,3)] = V3;
1413                                o[INDEX3(i,1,7,numComp,3)] = V7;
1414                                o[INDEX3(i,2,7,numComp,3)] = V11;
1415                            } // end of component loop i
1416                        } // end of k0 loop
1417                    } // end of k1 loop
1418                } // end of k2 loop
1419            } // end of parallel section
1420        } else if (out.getFunctionSpace().getTypeCode() == ReducedElements) {
1421            out.requireWrite();
1422    #pragma omp parallel
1423            {
1424                vector<double> f_000(numComp);
1425                vector<double> f_001(numComp);
1426                vector<double> f_010(numComp);
1427                vector<double> f_011(numComp);
1428                vector<double> f_100(numComp);
1429                vector<double> f_101(numComp);
1430                vector<double> f_110(numComp);
1431                vector<double> f_111(numComp);
1432    #pragma omp for
1433                for (index_t k2=0; k2 < NE2; ++k2) {
1434                    for (index_t k1=0; k1 < NE1; ++k1) {
1435                        for (index_t k0=0; k0 < NE0; ++k0) {
1436                            memcpy(&f_000[0], in.getSampleDataRO(INDEX3(k0,k1,k2, m_NN[0],m_NN[1])), numComp*sizeof(double));
1437                            memcpy(&f_001[0], in.getSampleDataRO(INDEX3(k0,k1,k2+1, m_NN[0],m_NN[1])), numComp*sizeof(double));
1438                            memcpy(&f_010[0], in.getSampleDataRO(INDEX3(k0,k1+1,k2, m_NN[0],m_NN[1])), numComp*sizeof(double));
1439                            memcpy(&f_011[0], in.getSampleDataRO(INDEX3(k0,k1+1,k2+1, m_NN[0],m_NN[1])), numComp*sizeof(double));
1440                            memcpy(&f_100[0], in.getSampleDataRO(INDEX3(k0+1,k1,k2, m_NN[0],m_NN[1])), numComp*sizeof(double));
1441                            memcpy(&f_101[0], in.getSampleDataRO(INDEX3(k0+1,k1,k2+1, m_NN[0],m_NN[1])), numComp*sizeof(double));
1442                            memcpy(&f_110[0], in.getSampleDataRO(INDEX3(k0+1,k1+1,k2, m_NN[0],m_NN[1])), numComp*sizeof(double));
1443                            memcpy(&f_111[0], in.getSampleDataRO(INDEX3(k0+1,k1+1,k2+1, m_NN[0],m_NN[1])), numComp*sizeof(double));
1444                            double* o = out.getSampleDataRW(INDEX3(k0,k1,k2,NE0,NE1));
1445                            for (index_t i=0; i < numComp; ++i) {
1446                                o[INDEX3(i,0,0,numComp,3)] = (f_100[i]+f_101[i]+f_110[i]+f_111[i]-f_000[i]-f_001[i]-f_010[i]-f_011[i])*C3 / m_dx[0];
1447                                o[INDEX3(i,1,0,numComp,3)] = (f_010[i]+f_011[i]+f_110[i]+f_111[i]-f_000[i]-f_001[i]-f_100[i]-f_101[i])*C3 / m_dx[1];
1448                                o[INDEX3(i,2,0,numComp,3)] = (f_001[i]+f_011[i]+f_101[i]+f_111[i]-f_000[i]-f_010[i]-f_100[i]-f_110[i])*C3 / m_dx[2];
1449                            } // end of component loop i
1450                        } // end of k0 loop
1451                    } // end of k1 loop
1452                } // end of k2 loop
1453            } // end of parallel section
1454        } else if (out.getFunctionSpace().getTypeCode() == FaceElements) {
1455            out.requireWrite();
1456    #pragma omp parallel
1457            {
1458                vector<double> f_000(numComp);
1459                vector<double> f_001(numComp);
1460                vector<double> f_010(numComp);
1461                vector<double> f_011(numComp);
1462                vector<double> f_100(numComp);
1463                vector<double> f_101(numComp);
1464                vector<double> f_110(numComp);
1465                vector<double> f_111(numComp);
1466                if (m_faceOffset[0] > -1) {
1467    #pragma omp for nowait
1468                    for (index_t k2=0; k2 < NE2; ++k2) {
1469                        for (index_t k1=0; k1 < NE1; ++k1) {
1470                            memcpy(&f_000[0], in.getSampleDataRO(INDEX3(0,k1,k2, m_NN[0],m_NN[1])), numComp*sizeof(double));
1471                            memcpy(&f_001[0], in.getSampleDataRO(INDEX3(0,k1,k2+1, m_NN[0],m_NN[1])), numComp*sizeof(double));
1472                            memcpy(&f_010[0], in.getSampleDataRO(INDEX3(0,k1+1,k2, m_NN[0],m_NN[1])), numComp*sizeof(double));
1473                            memcpy(&f_011[0], in.getSampleDataRO(INDEX3(0,k1+1,k2+1, m_NN[0],m_NN[1])), numComp*sizeof(double));
1474                            memcpy(&f_100[0], in.getSampleDataRO(INDEX3(1,k1,k2, m_NN[0],m_NN[1])), numComp*sizeof(double));
1475                            memcpy(&f_101[0], in.getSampleDataRO(INDEX3(1,k1,k2+1, m_NN[0],m_NN[1])), numComp*sizeof(double));
1476                            memcpy(&f_110[0], in.getSampleDataRO(INDEX3(1,k1+1,k2, m_NN[0],m_NN[1])), numComp*sizeof(double));
1477                            memcpy(&f_111[0], in.getSampleDataRO(INDEX3(1,k1+1,k2+1, m_NN[0],m_NN[1])), numComp*sizeof(double));
1478                            double* o = out.getSampleDataRW(m_faceOffset[0]+INDEX2(k1,k2,NE1));
1479                            for (index_t i=0; i < numComp; ++i) {
1480                                const double V0=((f_010[i]-f_000[i])*C6 + (f_011[i]-f_001[i])*C2) / m_dx[1];
1481                                const double V1=((f_010[i]-f_000[i])*C2 + (f_011[i]-f_001[i])*C6) / m_dx[1];
1482                                const double V2=((f_001[i]-f_000[i])*C6 + (f_010[i]-f_011[i])*C2) / m_dx[2];
1483                                const double V3=((f_001[i]-f_000[i])*C2 + (f_011[i]-f_010[i])*C6) / m_dx[2];
1484                                o[INDEX3(i,0,0,numComp,3)] = ((f_100[i]-f_000[i])*C5 + (f_111[i]-f_011[i])*C0 + (f_101[i]+f_110[i]-f_001[i]-f_010[i])*C1) / m_dx[0];
1485                                o[INDEX3(i,1,0,numComp,3)] = V0;
1486                                o[INDEX3(i,2,0,numComp,3)] = V2;
1487                                o[INDEX3(i,0,1,numComp,3)] = ((f_110[i]-f_010[i])*C5 + (f_101[i]-f_001[i])*C0 + (f_100[i]+f_111[i]-f_000[i]-f_011[i])*C1) / m_dx[0];
1488                                o[INDEX3(i,1,1,numComp,3)] = V0;
1489                                o[INDEX3(i,2,1,numComp,3)] = V3;
1490                                o[INDEX3(i,0,2,numComp,3)] = ((f_101[i]-f_001[i])*C5 + (f_110[i]-f_010[i])*C0 + (f_100[i]+f_111[i]-f_000[i]-f_011[i])*C1) / m_dx[0];
1491                                o[INDEX3(i,1,2,numComp,3)] = V1;
1492                                o[INDEX3(i,2,2,numComp,3)] = V2;
1493                                o[INDEX3(i,0,3,numComp,3)] = ((f_111[i]-f_011[i])*C5 + (f_100[i]-f_000[i])*C0 + (f_101[i]+f_110[i]-f_001[i]-f_010[i])*C1) / m_dx[0];
1494                                o[INDEX3(i,1,3,numComp,3)] = V1;
1495                                o[INDEX3(i,2,3,numComp,3)] = V3;
1496                            } // end of component loop i
1497                        } // end of k1 loop
1498                    } // end of k2 loop
1499                } // end of face 0
1500                if (m_faceOffset[1] > -1) {
1501    #pragma omp for nowait
1502                    for (index_t k2=0; k2 < NE2; ++k2) {
1503                        for (index_t k1=0; k1 < NE1; ++k1) {
1504                            memcpy(&f_000[0], in.getSampleDataRO(INDEX3(m_NN[0]-2,k1,k2, m_NN[0],m_NN[1])), numComp*sizeof(double));
1505                            memcpy(&f_001[0], in.getSampleDataRO(INDEX3(m_NN[0]-2,k1,k2+1, m_NN[0],m_NN[1])), numComp*sizeof(double));
1506                            memcpy(&f_010[0], in.getSampleDataRO(INDEX3(m_NN[0]-2,k1+1,k2, m_NN[0],m_NN[1])), numComp*sizeof(double));
1507                            memcpy(&f_011[0], in.getSampleDataRO(INDEX3(m_NN[0]-2,k1+1,k2+1, m_NN[0],m_NN[1])), numComp*sizeof(double));
1508                            memcpy(&f_100[0], in.getSampleDataRO(INDEX3(m_NN[0]-1,k1,k2, m_NN[0],m_NN[1])), numComp*sizeof(double));
1509                            memcpy(&f_101[0], in.getSampleDataRO(INDEX3(m_NN[0]-1,k1,k2+1, m_NN[0],m_NN[1])), numComp*sizeof(double));
1510                            memcpy(&f_110[0], in.getSampleDataRO(INDEX3(m_NN[0]-1,k1+1,k2, m_NN[0],m_NN[1])), numComp*sizeof(double));
1511                            memcpy(&f_111[0], in.getSampleDataRO(INDEX3(m_NN[0]-1,k1+1,k2+1, m_NN[0],m_NN[1])), numComp*sizeof(double));
1512                            double* o = out.getSampleDataRW(m_faceOffset[1]+INDEX2(k1,k2,NE1));
1513                            for (index_t i=0; i < numComp; ++i) {
1514                                const double V0=((f_110[i]-f_100[i])*C6 + (f_111[i]-f_101[i])*C2) / m_dx[1];
1515                                const double V1=((f_110[i]-f_100[i])*C2 + (f_111[i]-f_101[i])*C6) / m_dx[1];
1516                                const double V2=((f_101[i]-f_100[i])*C6 + (f_111[i]-f_110[i])*C2) / m_dx[2];
1517                                const double V3=((f_101[i]-f_100[i])*C2 + (f_111[i]-f_110[i])*C6) / m_dx[2];
1518                                o[INDEX3(i,0,0,numComp,3)] = ((f_100[i]-f_000[i])*C5 + (f_111[i]-f_011[i])*C0 + (f_101[i]+f_110[i]-f_001[i]-f_010[i])*C1) / m_dx[0];
1519                                o[INDEX3(i,1,0,numComp,3)] = V0;
1520                                o[INDEX3(i,2,0,numComp,3)] = V2;
1521                                o[INDEX3(i,0,1,numComp,3)] = ((f_110[i]-f_010[i])*C5 + (f_101[i]-f_001[i])*C0 + (f_100[i]+f_111[i]-f_000[i]-f_011[i])*C1) / m_dx[0];
1522                                o[INDEX3(i,1,1,numComp,3)] = V0;
1523                                o[INDEX3(i,2,1,numComp,3)] = V3;
1524                                o[INDEX3(i,0,2,numComp,3)] = ((f_101[i]-f_001[i])*C5 + (f_110[i]-f_010[i])*C0 + (f_100[i]+f_111[i]-f_000[i]-f_011[i])*C1) / m_dx[0];
1525                                o[INDEX3(i,1,2,numComp,3)] = V1;
1526                                o[INDEX3(i,2,2,numComp,3)] = V2;
1527                                o[INDEX3(i,0,3,numComp,3)] = ((f_111[i]-f_011[i])*C5 + (f_100[i]-f_000[i])*C0 + (f_101[i]+f_110[i]-f_001[i]-f_010[i])*C1) / m_dx[0];
1528                                o[INDEX3(i,1,3,numComp,3)] = V1;
1529                                o[INDEX3(i,2,3,numComp,3)] = V3;
1530                            } // end of component loop i
1531                        } // end of k1 loop
1532                    } // end of k2 loop
1533                } // end of face 1
1534                if (m_faceOffset[2] > -1) {
1535    #pragma omp for nowait
1536                    for (index_t k2=0; k2 < NE2; ++k2) {
1537                        for (index_t k0=0; k0 < NE0; ++k0) {
1538                            memcpy(&f_000[0], in.getSampleDataRO(INDEX3(k0,0,k2, m_NN[0],m_NN[1])), numComp*sizeof(double));
1539                            memcpy(&f_001[0], in.getSampleDataRO(INDEX3(k0,0,k2+1, m_NN[0],m_NN[1])), numComp*sizeof(double));
1540                            memcpy(&f_010[0], in.getSampleDataRO(INDEX3(k0,1,k2, m_NN[0],m_NN[1])), numComp*sizeof(double));
1541                            memcpy(&f_011[0], in.getSampleDataRO(INDEX3(k0,1,k2+1, m_NN[0],m_NN[1])), numComp*sizeof(double));
1542                            memcpy(&f_100[0], in.getSampleDataRO(INDEX3(k0+1,0,k2, m_NN[0],m_NN[1])), numComp*sizeof(double));
1543                            memcpy(&f_101[0], in.getSampleDataRO(INDEX3(k0+1,0,k2+1, m_NN[0],m_NN[1])), numComp*sizeof(double));
1544                            memcpy(&f_110[0], in.getSampleDataRO(INDEX3(k0+1,1,k2, m_NN[0],m_NN[1])), numComp*sizeof(double));
1545                            memcpy(&f_111[0], in.getSampleDataRO(INDEX3(k0+1,1,k2+1, m_NN[0],m_NN[1])), numComp*sizeof(double));
1546                            double* o = out.getSampleDataRW(m_faceOffset[2]+INDEX2(k0,k2,NE0));
1547                            for (index_t i=0; i < numComp; ++i) {
1548                                const double V0=((f_100[i]-f_000[i])*C6 + (f_101[i]-f_001[i])*C2) / m_dx[0];
1549                                const double V1=((f_001[i]-f_000[i])*C6 + (f_101[i]-f_100[i])*C2) / m_dx[2];
1550                                const double V2=((f_001[i]-f_000[i])*C2 + (f_101[i]-f_100[i])*C6) / m_dx[2];
1551                                o[INDEX3(i,0,0,numComp,3)] = V0;
1552                                o[INDEX3(i,1,0,numComp,3)] = ((f_010[i]-f_000[i])*C5 + (f_111[i]-f_101[i])*C0 + (f_011[i]+f_110[i]-f_001[i]-f_100[i])*C1) / m_dx[1];
1553                                o[INDEX3(i,2,0,numComp,3)] = V1;
1554                                o[INDEX3(i,0,1,numComp,3)] = V0;
1555                                o[INDEX3(i,1,1,numComp,3)] = ((f_110[i]-f_100[i])*C5 + (f_011[i]-f_001[i])*C0 + (f_010[i]+f_111[i]-f_000[i]-f_101[i])*C1) / m_dx[1];
1556                                o[INDEX3(i,2,1,numComp,3)] = V2;
1557                                o[INDEX3(i,0,2,numComp,3)] = V0;
1558                                o[INDEX3(i,1,2,numComp,3)] = ((f_011[i]-f_001[i])*C5 + (f_110[i]-f_100[i])*C0 + (f_010[i]+f_111[i]-f_000[i]-f_101[i])*C1) / m_dx[1];
1559                                o[INDEX3(i,2,2,numComp,3)] = V1;
1560                                o[INDEX3(i,0,3,numComp,3)] = V0;
1561                                o[INDEX3(i,1,3,numComp,3)] = ((f_111[i]-f_101[i])*C5 + (f_010[i]-f_000[i])*C0 + (f_011[i]+f_110[i]-f_001[i]-f_100[i])*C1) / m_dx[1];
1562                                o[INDEX3(i,2,3,numComp,3)] = V2;
1563                            } // end of component loop i
1564                        } // end of k0 loop
1565                    } // end of k2 loop
1566                } // end of face 2
1567                if (m_faceOffset[3] > -1) {
1568    #pragma omp for nowait
1569                    for (index_t k2=0; k2 < NE2; ++k2) {
1570                        for (index_t k0=0; k0 < NE0; ++k0) {
1571                            memcpy(&f_000[0], in.getSampleDataRO(INDEX3(k0,m_NN[1]-2,k2, m_NN[0],m_NN[1])), numComp*sizeof(double));
1572                            memcpy(&f_001[0], in.getSampleDataRO(INDEX3(k0,m_NN[1]-2,k2+1, m_NN[0],m_NN[1])), numComp*sizeof(double));
1573                            memcpy(&f_010[0], in.getSampleDataRO(INDEX3(k0,m_NN[1]-1,k2, m_NN[0],m_NN[1])), numComp*sizeof(double));
1574                            memcpy(&f_011[0], in.getSampleDataRO(INDEX3(k0,m_NN[1]-1,k2+1, m_NN[0],m_NN[1])), numComp*sizeof(double));
1575                            memcpy(&f_100[0], in.getSampleDataRO(INDEX3(k0+1,m_NN[1]-2,k2, m_NN[0],m_NN[1])), numComp*sizeof(double));
1576                            memcpy(&f_101[0], in.getSampleDataRO(INDEX3(k0+1,m_NN[1]-2,k2+1, m_NN[0],m_NN[1])), numComp*sizeof(double));
1577                            memcpy(&f_110[0], in.getSampleDataRO(INDEX3(k0+1,m_NN[1]-1,k2, m_NN[0],m_NN[1])), numComp*sizeof(double));
1578                            memcpy(&f_111[0], in.getSampleDataRO(INDEX3(k0+1,m_NN[1]-1,k2+1, m_NN[0],m_NN[1])), numComp*sizeof(double));
1579                            double* o = out.getSampleDataRW(m_faceOffset[3]+INDEX2(k0,k2,NE0));
1580                            for (index_t i=0; i < numComp; ++i) {
1581                                const double V0=((f_110[i]-f_010[i])*C6 + (f_111[i]-f_011[i])*C2) / m_dx[0];
1582                                const double V1=((f_110[i]-f_010[i])*C2 + (f_111[i]-f_011[i])*C6) / m_dx[0];
1583                                const double V2=((f_011[i]-f_010[i])*C6 + (f_111[i]-f_110[i])*C2) / m_dx[2];
1584                                const double V3=((f_011[i]-f_010[i])*C2 + (f_111[i]-f_110[i])*C6) / m_dx[2];
1585                                o[INDEX3(i,0,0,numComp,3)] = V0;
1586                                o[INDEX3(i,1,0,numComp,3)] = ((f_010[i]-f_000[i])*C5 + (f_111[i]-f_101[i])*C0 + (f_011[i]+f_110[i]-f_001[i]-f_100[i])*C1) / m_dx[1];
1587                                o[INDEX3(i,2,0,numComp,3)] = V2;
1588                                o[INDEX3(i,0,1,numComp,3)] = V0;
1589                                o[INDEX3(i,1,1,numComp,3)] = ((f_110[i]-f_100[i])*C5 + (f_011[i]-f_001[i])*C0 + (f_010[i]+f_111[i]-f_000[i]-f_101[i])*C1) / m_dx[1];
1590                                o[INDEX3(i,2,1,numComp,3)] = V3;
1591                                o[INDEX3(i,0,2,numComp,3)] = V1;
1592                                o[INDEX3(i,1,2,numComp,3)] = ((f_011[i]-f_001[i])*C5 + (f_110[i]-f_100[i])*C0 + (f_010[i]+f_111[i]-f_000[i]-f_101[i])*C1) / m_dx[1];
1593                                o[INDEX3(i,2,2,numComp,3)] = V2;
1594                                o[INDEX3(i,0,3,numComp,3)] = V1;
1595                                o[INDEX3(i,1,3,numComp,3)] = ((f_111[i]-f_101[i])*C5 + (f_010[i]-f_000[i])*C0 + (f_011[i]+f_110[i]-f_001[i]-f_100[i])*C1) / m_dx[1];
1596                                o[INDEX3(i,2,3,numComp,3)] = V3;
1597                            } // end of component loop i
1598                        } // end of k0 loop
1599                    } // end of k2 loop
1600                } // end of face 3
1601                if (m_faceOffset[4] > -1) {
1602    #pragma omp for nowait
1603                    for (index_t k1=0; k1 < NE1; ++k1) {
1604                        for (index_t k0=0; k0 < NE0; ++k0) {
1605                            memcpy(&f_000[0], in.getSampleDataRO(INDEX3(k0,k1,0, m_NN[0],m_NN[1])), numComp*sizeof(double));
1606                            memcpy(&f_001[0], in.getSampleDataRO(INDEX3(k0,k1,1, m_NN[0],m_NN[1])), numComp*sizeof(double));
1607                            memcpy(&f_010[0], in.getSampleDataRO(INDEX3(k0,k1+1,0, m_NN[0],m_NN[1])), numComp*sizeof(double));
1608                            memcpy(&f_011[0], in.getSampleDataRO(INDEX3(k0,k1+1,1, m_NN[0],m_NN[1])), numComp*sizeof(double));
1609                            memcpy(&f_100[0], in.getSampleDataRO(INDEX3(k0+1,k1,0, m_NN[0],m_NN[1])), numComp*sizeof(double));
1610                            memcpy(&f_101[0], in.getSampleDataRO(INDEX3(k0+1,k1,1, m_NN[0],m_NN[1])), numComp*sizeof(double));
1611                            memcpy(&f_110[0], in.getSampleDataRO(INDEX3(k0+1,k1+1,0, m_NN[0],m_NN[1])), numComp*sizeof(double));
1612                            memcpy(&f_111[0], in.getSampleDataRO(INDEX3(k0+1,k1+1,1, m_NN[0],m_NN[1])), numComp*sizeof(double));
1613                            double* o = out.getSampleDataRW(m_faceOffset[4]+INDEX2(k0,k1,NE0));
1614                            for (index_t i=0; i < numComp; ++i) {
1615                                const double V0=((f_100[i]-f_000[i])*C6 + (f_110[i]-f_010[i])*C2) / m_dx[0];
1616                                const double V1=((f_100[i]-f_000[i])*C2 + (f_110[i]-f_010[i])*C6) / m_dx[0];
1617                                const double V2=((f_010[i]-f_000[i])*C6 + (f_110[i]-f_100[i])*C2) / m_dx[1];
1618                                const double V3=((f_010[i]-f_000[i])*C2 + (f_110[i]-f_100[i])*C6) / m_dx[1];
1619                                o[INDEX3(i,0,0,numComp,3)] = V0;
1620                                o[INDEX3(i,1,0,numComp,3)] = V2;
1621                                o[INDEX3(i,2,0,numComp,3)] = ((f_001[i]-f_000[i])*C5 + (f_111[i]-f_110[i])*C0 + (f_011[i]+f_101[i]-f_010[i]-f_100[i])*C1) / m_dx[2];
1622                                o[INDEX3(i,0,1,numComp,3)] = V0;
1623                                o[INDEX3(i,1,1,numComp,3)] = V3;
1624                                o[INDEX3(i,2,1,numComp,3)] = ((f_101[i]-f_100[i])*C5 + (f_011[i]-f_010[i])*C0 + (f_001[i]+f_111[i]-f_000[i]-f_110[i])*C1) / m_dx[2];
1625                                o[INDEX3(i,0,2,numComp,3)] = V1;
1626                                o[INDEX3(i,1,2,numComp,3)] = V2;
1627                                o[INDEX3(i,2,2,numComp,3)] = ((f_011[i]-f_010[i])*C5 + (f_101[i]-f_100[i])*C0 + (f_001[i]+f_111[i]-f_000[i]-f_110[i])*C1) / m_dx[2];
1628                                o[INDEX3(i,0,3,numComp,3)] = V1;
1629                                o[INDEX3(i,1,3,numComp,3)] = V3;
1630                                o[INDEX3(i,2,3,numComp,3)] = ((f_111[i]-f_110[i])*C5 + (f_001[i]-f_000[i])*C0 + (f_011[i]+f_101[i]-f_010[i]-f_100[i])*C1) / m_dx[2];
1631                            } // end of component loop i
1632                        } // end of k0 loop
1633                    } // end of k1 loop
1634                } // end of face 4
1635                if (m_faceOffset[5] > -1) {
1636    #pragma omp for nowait
1637                    for (index_t k1=0; k1 < NE1; ++k1) {
1638                        for (index_t k0=0; k0 < NE0; ++k0) {
1639                            memcpy(&f_000[0], in.getSampleDataRO(INDEX3(k0,k1,m_NN[2]-2, m_NN[0],m_NN[1])), numComp*sizeof(double));
1640                            memcpy(&f_001[0], in.getSampleDataRO(INDEX3(k0,k1,m_NN[2]-1, m_NN[0],m_NN[1])), numComp*sizeof(double));
1641                            memcpy(&f_010[0], in.getSampleDataRO(INDEX3(k0,k1+1,m_NN[2]-2, m_NN[0],m_NN[1])), numComp*sizeof(double));
1642                            memcpy(&f_011[0], in.getSampleDataRO(INDEX3(k0,k1+1,m_NN[2]-1, m_NN[0],m_NN[1])), numComp*sizeof(double));
1643                            memcpy(&f_100[0], in.getSampleDataRO(INDEX3(k0+1,k1,m_NN[2]-2, m_NN[0],m_NN[1])), numComp*sizeof(double));
1644                            memcpy(&f_101[0], in.getSampleDataRO(INDEX3(k0+1,k1,m_NN[2]-1, m_NN[0],m_NN[1])), numComp*sizeof(double));
1645                            memcpy(&f_110[0], in.getSampleDataRO(INDEX3(k0+1,k1+1,m_NN[2]-2, m_NN[0],m_NN[1])), numComp*sizeof(double));
1646                            memcpy(&f_111[0], in.getSampleDataRO(INDEX3(k0+1,k1+1,m_NN[2]-1, m_NN[0],m_NN[1])), numComp*sizeof(double));
1647                            double* o = out.getSampleDataRW(m_faceOffset[5]+INDEX2(k0,k1,NE0));
1648                            for (index_t i=0; i < numComp; ++i) {
1649                                const double V0=((f_101[i]-f_001[i])*C6 + (f_111[i]-f_011[i])*C2) / m_dx[0];
1650                                const double V1=((f_101[i]-f_001[i])*C2 + (f_111[i]-f_011[i])*C6) / m_dx[0];
1651                                const double V2=((f_011[i]-f_001[i])*C6 + (f_111[i]-f_101[i])*C2) / m_dx[1];
1652                                const double V3=((f_011[i]-f_001[i])*C2 + (f_111[i]-f_101[i])*C6) / m_dx[1];
1653                                o[INDEX3(i,0,0,numComp,3)] = V0;
1654                                o[INDEX3(i,1,0,numComp,3)] = V2;
1655                                o[INDEX3(i,2,0,numComp,3)] = ((f_001[i]-f_000[i])*C5 + (f_111[i]-f_110[i])*C0 + (f_011[i]+f_101[i]-f_010[i]-f_100[i])*C1) / m_dx[2];
1656                                o[INDEX3(i,0,1,numComp,3)] = V0;
1657                                o[INDEX3(i,1,1,numComp,3)] = V3;
1658                                o[INDEX3(i,2,1,numComp,3)] = ((f_011[i]-f_010[i])*C0 + (f_101[i]-f_100[i])*C5 + (f_001[i]+f_111[i]-f_000[i]-f_110[i])*C1) / m_dx[2];
1659                                o[INDEX3(i,0,2,numComp,3)] = V1;
1660                                o[INDEX3(i,1,2,numComp,3)] = V2;
1661                                o[INDEX3(i,2,2,numComp,3)] = ((f_011[i]-f_010[i])*C5 + (f_101[i]-f_100[i])*C0 + (f_001[i]+f_111[i]-f_000[i]-f_110[i])*C1) / m_dx[2];
1662                                o[INDEX3(i,0,3,numComp,3)] = V1;
1663                                o[INDEX3(i,1,3,numComp,3)] = V3;
1664                                o[INDEX3(i,2,3,numComp,3)] = ((f_001[i]-f_000[i])*C0 + (f_111[i]-f_110[i])*C5 + (f_011[i]+f_101[i]-f_010[i]-f_100[i])*C1) / m_dx[2];
1665                            } // end of component loop i
1666                        } // end of k0 loop
1667                    } // end of k1 loop
1668                } // end of face 5
1669            } // end of parallel section
1670        } else if (out.getFunctionSpace().getTypeCode() == ReducedFaceElements) {
1671            out.requireWrite();
1672    #pragma omp parallel
1673            {
1674                vector<double> f_000(numComp);
1675                vector<double> f_001(numComp);
1676                vector<double> f_010(numComp);
1677                vector<double> f_011(numComp);
1678                vector<double> f_100(numComp);
1679                vector<double> f_101(numComp);
1680                vector<double> f_110(numComp);
1681                vector<double> f_111(numComp);
1682                if (m_faceOffset[0] > -1) {
1683    #pragma omp for nowait
1684                    for (index_t k2=0; k2 < NE2; ++k2) {
1685                        for (index_t k1=0; k1 < NE1; ++k1) {
1686                            memcpy(&f_000[0], in.getSampleDataRO(INDEX3(0,k1,k2, m_NN[0],m_NN[1])), numComp*sizeof(double));
1687                            memcpy(&f_001[0], in.getSampleDataRO(INDEX3(0,k1,k2+1, m_NN[0],m_NN[1])), numComp*sizeof(double));
1688                            memcpy(&f_010[0], in.getSampleDataRO(INDEX3(0,k1+1,k2, m_NN[0],m_NN[1])), numComp*sizeof(double));
1689                            memcpy(&f_011[0], in.getSampleDataRO(INDEX3(0,k1+1,k2+1, m_NN[0],m_NN[1])), numComp*sizeof(double));
1690                            memcpy(&f_100[0], in.getSampleDataRO(INDEX3(1,k1,k2, m_NN[0],m_NN[1])), numComp*sizeof(double));
1691                            memcpy(&f_101[0], in.getSampleDataRO(INDEX3(1,k1,k2+1, m_NN[0],m_NN[1])), numComp*sizeof(double));
1692                            memcpy(&f_110[0], in.getSampleDataRO(INDEX3(1,k1+1,k2, m_NN[0],m_NN[1])), numComp*sizeof(double));
1693                            memcpy(&f_111[0], in.getSampleDataRO(INDEX3(1,k1+1,k2+1, m_NN[0],m_NN[1])), numComp*sizeof(double));
1694                            double* o = out.getSampleDataRW(m_faceOffset[0]+INDEX2(k1,k2,NE1));
1695                            for (index_t i=0; i < numComp; ++i) {
1696                                o[INDEX3(i,0,0,numComp,3)] = (f_100[i]+f_101[i]+f_110[i]+f_111[i]-f_000[i]-f_001[i]-f_010[i]-f_011[i])*C3 / m_dx[0];
1697                                o[INDEX3(i,1,0,numComp,3)] = (f_010[i]+f_011[i]-f_000[i]-f_001[i])*C4 / m_dx[1];
1698                                o[INDEX3(i,2,0,numComp,3)] = (f_001[i]+f_011[i]-f_000[i]-f_010[i])*C4 / m_dx[2];
1699                            } // end of component loop i
1700                        } // end of k1 loop
1701                    } // end of k2 loop
1702                } // end of face 0
1703                if (m_faceOffset[1] > -1) {
1704    #pragma omp for nowait
1705                    for (index_t k2=0; k2 < NE2; ++k2) {
1706                        for (index_t k1=0; k1 < NE1; ++k1) {
1707                            memcpy(&f_000[0], in.getSampleDataRO(INDEX3(m_NN[0]-2,k1,k2, m_NN[0],m_NN[1])), numComp*sizeof(double));
1708                            memcpy(&f_001[0], in.getSampleDataRO(INDEX3(m_NN[0]-2,k1,k2+1, m_NN[0],m_NN[1])), numComp*sizeof(double));
1709                            memcpy(&f_010[0], in.getSampleDataRO(INDEX3(m_NN[0]-2,k1+1,k2, m_NN[0],m_NN[1])), numComp*sizeof(double));
1710                            memcpy(&f_011[0], in.getSampleDataRO(INDEX3(m_NN[0]-2,k1+1,k2+1, m_NN[0],m_NN[1])), numComp*sizeof(double));
1711                            memcpy(&f_100[0], in.getSampleDataRO(INDEX3(m_NN[0]-1,k1,k2, m_NN[0],m_NN[1])), numComp*sizeof(double));
1712                            memcpy(&f_101[0], in.getSampleDataRO(INDEX3(m_NN[0]-1,k1,k2+1, m_NN[0],m_NN[1])), numComp*sizeof(double));
1713                            memcpy(&f_110[0], in.getSampleDataRO(INDEX3(m_NN[0]-1,k1+1,k2, m_NN[0],m_NN[1])), numComp*sizeof(double));
1714                            memcpy(&f_111[0], in.getSampleDataRO(INDEX3(m_NN[0]-1,k1+1,k2+1, m_NN[0],m_NN[1])), numComp*sizeof(double));
1715                            double* o = out.getSampleDataRW(m_faceOffset[1]+INDEX2(k1,k2,NE1));
1716                            for (index_t i=0; i < numComp; ++i) {
1717                                o[INDEX3(i,0,0,numComp,3)] = (f_100[i]+f_101[i]+f_110[i]+f_111[i]-f_000[i]-f_001[i]-f_010[i]-f_011[i])*C3 / m_dx[0];
1718                                o[INDEX3(i,1,0,numComp,3)] = (f_110[i]+f_111[i]-f_100[i]-f_101[i])*C4 / m_dx[1];
1719                                o[INDEX3(i,2,0,numComp,3)] = (f_101[i]+f_111[i]-f_100[i]-f_110[i])*C4 / m_dx[2];
1720                            } // end of component loop i
1721                        } // end of k1 loop
1722                    } // end of k2 loop
1723                } // end of face 1
1724                if (m_faceOffset[2] > -1) {
1725    #pragma omp for nowait
1726                    for (index_t k2=0; k2 < NE2; ++k2) {
1727                        for (index_t k0=0; k0 < NE0; ++k0) {
1728                            memcpy(&f_000[0], in.getSampleDataRO(INDEX3(k0,0,k2, m_NN[0],m_NN[1])), numComp*sizeof(double));
1729                            memcpy(&f_001[0], in.getSampleDataRO(INDEX3(k0,0,k2+1, m_NN[0],m_NN[1])), numComp*sizeof(double));
1730                            memcpy(&f_010[0], in.getSampleDataRO(INDEX3(k0,1,k2, m_NN[0],m_NN[1])), numComp*sizeof(double));
1731                            memcpy(&f_011[0], in.getSampleDataRO(INDEX3(k0,1,k2+1, m_NN[0],m_NN[1])), numComp*sizeof(double));
1732                            memcpy(&f_100[0], in.getSampleDataRO(INDEX3(k0+1,0,k2, m_NN[0],m_NN[1])), numComp*sizeof(double));
1733                            memcpy(&f_101[0], in.getSampleDataRO(INDEX3(k0+1,0,k2+1, m_NN[0],m_NN[1])), numComp*sizeof(double));
1734                            memcpy(&f_110[0], in.getSampleDataRO(INDEX3(k0+1,1,k2, m_NN[0],m_NN[1])), numComp*sizeof(double));
1735                            memcpy(&f_111[0], in.getSampleDataRO(INDEX3(k0+1,1,k2+1, m_NN[0],m_NN[1])), numComp*sizeof(double));
1736                            double* o = out.getSampleDataRW(m_faceOffset[2]+INDEX2(k0,k2,NE0));
1737                            for (index_t i=0; i < numComp; ++i) {
1738                                o[INDEX3(i,0,0,numComp,3)] = (f_100[i]+f_101[i]-f_000[i]-f_001[i])*C4 / m_dx[0];
1739                                o[INDEX3(i,1,0,numComp,3)] = (f_010[i]+f_011[i]+f_110[i]+f_111[i]-f_000[i]-f_001[i]-f_100[i]-f_101[i])*C3 / m_dx[1];
1740                                o[INDEX3(i,2,0,numComp,3)] = (f_001[i]+f_101[i]-f_000[i]-f_100[i])*C4 / m_dx[2];
1741                            } // end of component loop i
1742                        } // end of k0 loop
1743                    } // end of k2 loop
1744                } // end of face 2
1745                if (m_faceOffset[3] > -1) {
1746    #pragma omp for nowait
1747                    for (index_t k2=0; k2 < NE2; ++k2) {
1748                        for (index_t k0=0; k0 < NE0; ++k0) {
1749                            memcpy(&f_000[0], in.getSampleDataRO(INDEX3(k0,m_NN[1]-2,k2, m_NN[0],m_NN[1])), numComp*sizeof(double));
1750                            memcpy(&f_001[0], in.getSampleDataRO(INDEX3(k0,m_NN[1]-2,k2+1, m_NN[0],m_NN[1])), numComp*sizeof(double));
1751                            memcpy(&f_010[0], in.getSampleDataRO(INDEX3(k0,m_NN[1]-1,k2, m_NN[0],m_NN[1])), numComp*sizeof(double));
1752                            memcpy(&f_011[0], in.getSampleDataRO(INDEX3(k0,m_NN[1]-1,k2+1, m_NN[0],m_NN[1])), numComp*sizeof(double));
1753                            memcpy(&f_100[0], in.getSampleDataRO(INDEX3(k0+1,m_NN[1]-2,k2, m_NN[0],m_NN[1])), numComp*sizeof(double));
1754                            memcpy(&f_101[0], in.getSampleDataRO(INDEX3(k0+1,m_NN[1]-2,k2+1, m_NN[0],m_NN[1])), numComp*sizeof(double));
1755                            memcpy(&f_110[0], in.getSampleDataRO(INDEX3(k0+1,m_NN[1]-1,k2, m_NN[0],m_NN[1])), numComp*sizeof(double));
1756                            memcpy(&f_111[0], in.getSampleDataRO(INDEX3(k0+1,m_NN[1]-1,k2+1, m_NN[0],m_NN[1])), numComp*sizeof(double));
1757                            double* o = out.getSampleDataRW(m_faceOffset[3]+INDEX2(k0,k2,NE0));
1758                            for (index_t i=0; i < numComp; ++i) {
1759                                o[INDEX3(i,0,0,numComp,3)] = (f_110[i]+f_111[i]-f_010[i]-f_011[i])*C4 / m_dx[0];
1760                                o[INDEX3(i,1,0,numComp,3)] = (f_010[i]+f_011[i]+f_110[i]+f_111[i]-f_000[i]-f_001[i]-f_100[i]-f_101[i])*C3 / m_dx[1];
1761                                o[INDEX3(i,2,0,numComp,3)] = (f_011[i]+f_111[i]-f_010[i]-f_110[i])*C4 / m_dx[2];
1762                            } // end of component loop i
1763                        } // end of k0 loop
1764                    } // end of k2 loop
1765                } // end of face 3
1766                if (m_faceOffset[4] > -1) {
1767    #pragma omp for nowait
1768                    for (index_t k1=0; k1 < NE1; ++k1) {
1769                        for (index_t k0=0; k0 < NE0; ++k0) {
1770                            memcpy(&f_000[0], in.getSampleDataRO(INDEX3(k0,k1,0, m_NN[0],m_NN[1])), numComp*sizeof(double));
1771                            memcpy(&f_001[0], in.getSampleDataRO(INDEX3(k0,k1,1, m_NN[0],m_NN[1])), numComp*sizeof(double));
1772                            memcpy(&f_010[0], in.getSampleDataRO(INDEX3(k0,k1+1,0, m_NN[0],m_NN[1])), numComp*sizeof(double));
1773                            memcpy(&f_011[0], in.getSampleDataRO(INDEX3(k0,k1+1,1, m_NN[0],m_NN[1])), numComp*sizeof(double));
1774                            memcpy(&f_100[0], in.getSampleDataRO(INDEX3(k0+1,k1,0, m_NN[0],m_NN[1])), numComp*sizeof(double));
1775                            memcpy(&f_101[0], in.getSampleDataRO(INDEX3(k0+1,k1,1, m_NN[0],m_NN[1])), numComp*sizeof(double));
1776                            memcpy(&f_110[0], in.getSampleDataRO(INDEX3(k0+1,k1+1,0, m_NN[0],m_NN[1])), numComp*sizeof(double));
1777                            memcpy(&f_111[0], in.getSampleDataRO(INDEX3(k0+1,k1+1,1, m_NN[0],m_NN[1])), numComp*sizeof(double));
1778                            double* o = out.getSampleDataRW(m_faceOffset[4]+INDEX2(k0,k1,NE0));
1779                            for (index_t i=0; i < numComp; ++i) {
1780                                o[INDEX3(i,0,0,numComp,3)] = (f_100[i]+f_110[i]-f_000[i]-f_010[i])*C4 / m_dx[0];
1781                                o[INDEX3(i,1,0,numComp,3)] = (f_010[i]+f_110[i]-f_000[i]-f_100[i])*C4 / m_dx[1];
1782                                o[INDEX3(i,2,0,numComp,3)] = (f_001[i]+f_011[i]+f_101[i]+f_111[i]-f_000[i]-f_010[i]-f_100[i]-f_110[i])*C4 / m_dx[2];
1783                            } // end of component loop i
1784                        } // end of k0 loop
1785                    } // end of k1 loop
1786                } // end of face 4
1787                if (m_faceOffset[5] > -1) {
1788    #pragma omp for nowait
1789                    for (index_t k1=0; k1 < NE1; ++k1) {
1790                        for (index_t k0=0; k0 < NE0; ++k0) {
1791                            memcpy(&f_000[0], in.getSampleDataRO(INDEX3(k0,k1,m_NN[2]-2, m_NN[0],m_NN[1])), numComp*sizeof(double));
1792                            memcpy(&f_001[0], in.getSampleDataRO(INDEX3(k0,k1,m_NN[2]-1, m_NN[0],m_NN[1])), numComp*sizeof(double));
1793                            memcpy(&f_010[0], in.getSampleDataRO(INDEX3(k0,k1+1,m_NN[2]-2, m_NN[0],m_NN[1])), numComp*sizeof(double));
1794                            memcpy(&f_011[0], in.getSampleDataRO(INDEX3(k0,k1+1,m_NN[2]-1, m_NN[0],m_NN[1])), numComp*sizeof(double));
1795                            memcpy(&f_100[0], in.getSampleDataRO(INDEX3(k0+1,k1,m_NN[2]-2, m_NN[0],m_NN[1])), numComp*sizeof(double));
1796                            memcpy(&f_101[0], in.getSampleDataRO(INDEX3(k0+1,k1,m_NN[2]-1, m_NN[0],m_NN[1])), numComp*sizeof(double));
1797                            memcpy(&f_110[0], in.getSampleDataRO(INDEX3(k0+1,k1+1,m_NN[2]-2, m_NN[0],m_NN[1])), numComp*sizeof(double));
1798                            memcpy(&f_111[0], in.getSampleDataRO(INDEX3(k0+1,k1+1,m_NN[2]-1, m_NN[0],m_NN[1])), numComp*sizeof(double));
1799                            double* o = out.getSampleDataRW(m_faceOffset[5]+INDEX2(k0,k1,NE0));
1800                            for (index_t i=0; i < numComp; ++i) {
1801                                o[INDEX3(i,0,0,numComp,3)] = (f_101[i]+f_111[i]-f_001[i]-f_011[i])*C4 / m_dx[0];
1802                                o[INDEX3(i,1,0,numComp,3)] = (f_011[i]+f_111[i]-f_001[i]-f_101[i])*C4 / m_dx[1];
1803                                o[INDEX3(i,2,0,numComp,3)] = (f_001[i]+f_011[i]+f_101[i]+f_111[i]-f_000[i]-f_010[i]-f_100[i]-f_110[i])*C3 / m_dx[2];
1804                            } // end of component loop i
1805                        } // end of k0 loop
1806                    } // end of k1 loop
1807                } // end of face 5
1808            } // end of parallel section
1809        }
1810  }  }
1811    
1812  IndexVector Brick::getNumFacesPerBoundary() const  //protected
1813    void Brick::assembleIntegrate(vector<double>& integrals, const escript::Data& arg) const
1814  {  {
1815      IndexVector ret(6, 0);      const dim_t numComp = arg.getDataPointSize();
1816      //left      const index_t left = (m_offset[0]==0 ? 0 : 1);
1817      if (m_offset0==0)      const index_t bottom = (m_offset[1]==0 ? 0 : 1);
1818          ret[0]=m_NE1*m_NE2;      const index_t front = (m_offset[2]==0 ? 0 : 1);
1819      //right      const int fs = arg.getFunctionSpace().getTypeCode();
1820      if (m_mpiInfo->rank%m_NX==m_NX-1)      if (fs == Elements && arg.actsExpanded()) {
1821          ret[1]=m_NE1*m_NE2;          const double w_0 = m_dx[0]*m_dx[1]*m_dx[2]/8.;
1822      //bottom  #pragma omp parallel
1823      if (m_offset1==0)          {
1824          ret[2]=m_NE0*m_NE2;              vector<double> int_local(numComp, 0);
1825      //top  #pragma omp for nowait
1826      if (m_mpiInfo->rank%(m_NX*m_NY)/m_NX==m_NY-1)              for (index_t k2 = front; k2 < front+m_ownNE[2]; ++k2) {
1827          ret[3]=m_NE0*m_NE2;                  for (index_t k1 = bottom; k1 < bottom+m_ownNE[1]; ++k1) {
1828      //front                      for (index_t k0 = left; k0 < left+m_ownNE[0]; ++k0) {
1829      if (m_offset2==0)                          const double* f = arg.getSampleDataRO(INDEX3(k0, k1, k2, m_NE[0], m_NE[1]));
1830          ret[4]=m_NE0*m_NE1;                          for (index_t i=0; i < numComp; ++i) {
1831      //back                              const double f_0 = f[INDEX2(i,0,numComp)];
1832      if (m_mpiInfo->rank/(m_NX*m_NY)==m_NZ-1)                              const double f_1 = f[INDEX2(i,1,numComp)];
1833          ret[5]=m_NE0*m_NE1;                              const double f_2 = f[INDEX2(i,2,numComp)];
1834      return ret;                              const double f_3 = f[INDEX2(i,3,numComp)];
1835                                const double f_4 = f[INDEX2(i,4,numComp)];
1836                                const double f_5 = f[INDEX2(i,5,numComp)];
1837                                const double f_6 = f[INDEX2(i,6,numComp)];
1838                                const double f_7 = f[INDEX2(i,7,numComp)];
1839                                int_local[i]+=(f_0+f_1+f_2+f_3+f_4+f_5+f_6+f_7)*w_0;
1840                            }  // end of component loop i
1841                        } // end of k0 loop
1842                    } // end of k1 loop
1843                } // end of k2 loop
1844    
1845    #pragma omp critical
1846                for (index_t i=0; i<numComp; i++)
1847                    integrals[i]+=int_local[i];
1848            } // end of parallel section
1849    
1850        } else if (fs==ReducedElements || (fs==Elements && !arg.actsExpanded())) {
1851            const double w_0 = m_dx[0]*m_dx[1]*m_dx[2];
1852    #pragma omp parallel
1853            {
1854                vector<double> int_local(numComp, 0);
1855    #pragma omp for nowait
1856                for (index_t k2 = front; k2 < front+m_ownNE[2]; ++k2) {
1857                    for (index_t k1 = bottom; k1 < bottom+m_ownNE[1]; ++k1) {
1858                        for (index_t k0 = left; k0 < left+m_ownNE[0]; ++k0) {
1859                            const double* f = arg.getSampleDataRO(INDEX3(k0, k1, k2, m_NE[0], m_NE[1]));
1860                            for (index_t i=0; i < numComp; ++i) {
1861                                int_local[i]+=f[i]*w_0;
1862                            }  // end of component loop i
1863                        } // end of k0 loop
1864                    } // end of k1 loop
1865                } // end of k2 loop
1866    
1867    #pragma omp critical
1868                for (index_t i=0; i<numComp; i++)
1869                    integrals[i]+=int_local[i];
1870            } // end of parallel section
1871    
1872        } else if (fs == FaceElements && arg.actsExpanded()) {
1873            const double w_0 = m_dx[1]*m_dx[2]/4.;
1874            const double w_1 = m_dx[0]*m_dx[2]/4.;
1875            const double w_2 = m_dx[0]*m_dx[1]/4.;
1876    #pragma omp parallel
1877            {
1878                vector<double> int_local(numComp, 0);
1879                if (m_faceOffset[0] > -1) {
1880    #pragma omp for nowait
1881                    for (index_t k2 = front; k2 < front+m_ownNE[2]; ++k2) {
1882                        for (index_t k1 = bottom; k1 < bottom+m_ownNE[1]; ++k1) {
1883                            const double* f = arg.getSampleDataRO(m_faceOffset[0]+INDEX2(k1,k2,m_NE[1]));
1884                            for (index_t i=0; i < numComp; ++i) {
1885                                const double f_0 = f[INDEX2(i,0,numComp)];
1886                                const double f_1 = f[INDEX2(i,1,numComp)];
1887                                const double f_2 = f[INDEX2(i,2,numComp)];
1888                                const double f_3 = f[INDEX2(i,3,numComp)];
1889                                int_local[i]+=(f_0+f_1+f_2+f_3)*w_0;
1890                            }  // end of component loop i
1891                        } // end of k1 loop
1892                    } // end of k2 loop
1893                }
1894    
1895                if (m_faceOffset[1] > -1) {
1896    #pragma omp for nowait
1897                    for (index_t k2 = front; k2 < front+m_ownNE[2]; ++k2) {
1898                        for (index_t k1 = bottom; k1 < bottom+m_ownNE[1]; ++k1) {
1899                            const double* f = arg.getSampleDataRO(m_faceOffset[1]+INDEX2(k1,k2,m_NE[1]));
1900                            for (index_t i=0; i < numComp; ++i) {
1901                                const double f_0 = f[INDEX2(i,0,numComp)];
1902                                const double f_1 = f[INDEX2(i,1,numComp)];
1903                                const double f_2 = f[INDEX2(i,2,numComp)];
1904                                const double f_3 = f[INDEX2(i,3,numComp)];
1905                                int_local[i]+=(f_0+f_1+f_2+f_3)*w_0;
1906                            }  // end of component loop i
1907                        } // end of k1 loop
1908                    } // end of k2 loop
1909                }
1910    
1911                if (m_faceOffset[2] > -1) {
1912    #pragma omp for nowait
1913                    for (index_t k2 = front; k2 < front+m_ownNE[2]; ++k2) {
1914                        for (index_t k0 = left; k0 < left+m_ownNE[0]; ++k0) {
1915                            const double* f = arg.getSampleDataRO(m_faceOffset[2]+INDEX2(k0,k2,m_NE[0]));
1916                            for (index_t i=0; i < numComp; ++i) {
1917                                const double f_0 = f[INDEX2(i,0,numComp)];
1918                                const double f_1 = f[INDEX2(i,1,numComp)];
1919                                const double f_2 = f[INDEX2(i,2,numComp)];
1920                                const double f_3 = f[INDEX2(i,3,numComp)];
1921                                int_local[i]+=(f_0+f_1+f_2+f_3)*w_1;
1922                            }  // end of component loop i
1923                        } // end of k1 loop
1924                    } // end of k2 loop
1925                }
1926    
1927                if (m_faceOffset[3] > -1) {
1928    #pragma omp for nowait
1929                    for (index_t k2 = front; k2 < front+m_ownNE[2]; ++k2) {
1930                        for (index_t k0 = left; k0 < left+m_ownNE[0]; ++k0) {
1931                            const double* f = arg.getSampleDataRO(m_faceOffset[3]+INDEX2(k0,k2,m_NE[0]));
1932                            for (index_t i=0; i < numComp; ++i) {
1933                                const double f_0 = f[INDEX2(i,0,numComp)];
1934                                const double f_1 = f[INDEX2(i,1,numComp)];
1935                                const double f_2 = f[INDEX2(i,2,numComp)];
1936                                const double f_3 = f[INDEX2(i,3,numComp)];
1937                                int_local[i]+=(f_0+f_1+f_2+f_3)*w_1;
1938                            }  // end of component loop i
1939                        } // end of k1 loop
1940                    } // end of k2 loop
1941                }
1942    
1943                if (m_faceOffset[4] > -1) {
1944    #pragma omp for nowait
1945                    for (index_t k1 = bottom; k1 < bottom+m_ownNE[1]; ++k1) {
1946                        for (index_t k0 = left; k0 < left+m_ownNE[0]; ++k0) {
1947                            const double* f = arg.getSampleDataRO(m_faceOffset[4]+INDEX2(k0,k1,m_NE[0]));
1948                            for (index_t i=0; i < numComp; ++i) {
1949                                const double f_0 = f[INDEX2(i,0,numComp)];
1950                                const double f_1 = f[INDEX2(i,1,numComp)];
1951                                const double f_2 = f[INDEX2(i,2,numComp)];
1952                                const double f_3 = f[INDEX2(i,3,numComp)];
1953                                int_local[i]+=(f_0+f_1+f_2+f_3)*w_2;
1954                            }  // end of component loop i
1955                        } // end of k1 loop
1956                    } // end of k2 loop
1957                }
1958    
1959                if (m_faceOffset[5] > -1) {
1960    #pragma omp for nowait
1961                    for (index_t k1 = bottom; k1 < bottom+m_ownNE[1]; ++k1) {
1962                        for (index_t k0 = left; k0 < left+m_ownNE[0]; ++k0) {
1963                            const double* f = arg.getSampleDataRO(m_faceOffset[5]+INDEX2(k0,k1,m_NE[0]));
1964                            for (index_t i=0; i < numComp; ++i) {
1965                                const double f_0 = f[INDEX2(i,0,numComp)];
1966                                const double f_1 = f[INDEX2(i,1,numComp)];
1967                                const double f_2 = f[INDEX2(i,2,numComp)];
1968                                const double f_3 = f[INDEX2(i,3,numComp)];
1969                                int_local[i]+=(f_0+f_1+f_2+f_3)*w_2;
1970                            }  // end of component loop i
1971                        } // end of k1 loop
1972                    } // end of k2 loop
1973                }
1974    
1975    #pragma omp critical
1976                for (index_t i=0; i<numComp; i++)
1977                    integrals[i]+=int_local[i];
1978            } // end of parallel section
1979    
1980        } else if (fs==ReducedFaceElements || (fs==FaceElements && !arg.actsExpanded())) {
1981            const double w_0 = m_dx[1]*m_dx[2];
1982            const double w_1 = m_dx[0]*m_dx[2];
1983            const double w_2 = m_dx[0]*m_dx[1];
1984    #pragma omp parallel
1985            {
1986                vector<double> int_local(numComp, 0);
1987                if (m_faceOffset[0] > -1) {
1988    #pragma omp for nowait
1989                    for (index_t k2 = front; k2 < front+m_ownNE[2]; ++k2) {
1990                        for (index_t k1 = bottom; k1 < bottom+m_ownNE[1]; ++k1) {
1991                            const double* f = arg.getSampleDataRO(m_faceOffset[0]+INDEX2(k1,k2,m_NE[1]));
1992                            for (index_t i=0; i < numComp; ++i) {
1993                                int_local[i]+=f[i]*w_0;
1994                            }  // end of component loop i
1995                        } // end of k1 loop
1996                    } // end of k2 loop
1997                }
1998    
1999                if (m_faceOffset[1] > -1) {
2000    #pragma omp for nowait
2001                    for (index_t k2 = front; k2 < front+m_ownNE[2]; ++k2) {
2002                        for (index_t k1 = bottom; k1 < bottom+m_ownNE[1]; ++k1) {
2003                            const double* f = arg.getSampleDataRO(m_faceOffset[1]+INDEX2(k1,k2,m_NE[1]));
2004                            for (index_t i=0; i < numComp; ++i) {
2005                                int_local[i]+=f[i]*w_0;
2006                            }  // end of component loop i
2007                        } // end of k1 loop
2008                    } // end of k2 loop
2009                }
2010    
2011                if (m_faceOffset[2] > -1) {
2012    #pragma omp for nowait
2013                    for (index_t k2 = front; k2 < front+m_ownNE[2]; ++k2) {
2014                        for (index_t k0 = left; k0 < left+m_ownNE[0]; ++k0) {
2015                            const double* f = arg.getSampleDataRO(m_faceOffset[2]+INDEX2(k0,k2,m_NE[0]));
2016                            for (index_t i=0; i < numComp; ++i) {
2017                                int_local[i]+=f[i]*w_1;
2018                            }  // end of component loop i
2019                        } // end of k1 loop
2020                    } // end of k2 loop
2021                }
2022    
2023                if (m_faceOffset[3] > -1) {
2024    #pragma omp for nowait
2025                    for (index_t k2 = front; k2 < front+m_ownNE[2]; ++k2) {
2026                        for (index_t k0 = left; k0 < left+m_ownNE[0]; ++k0) {
2027                            const double* f = arg.getSampleDataRO(m_faceOffset[3]+INDEX2(k0,k2,m_NE[0]));
2028                            for (index_t i=0; i < numComp; ++i) {
2029                                int_local[i]+=f[i]*w_1;
2030                            }  // end of component loop i
2031                        } // end of k1 loop
2032                    } // end of k2 loop
2033                }
2034    
2035                if (m_faceOffset[4] > -1) {
2036    #pragma omp for nowait
2037                    for (index_t k1 = bottom; k1 < bottom+m_ownNE[1]; ++k1) {
2038                        for (index_t k0 = left; k0 < left+m_ownNE[0]; ++k0) {
2039                            const double* f = arg.getSampleDataRO(m_faceOffset[4]+INDEX2(k0,k1,m_NE[0]));
2040                            for (index_t i=0; i < numComp; ++i) {
2041                                int_local[i]+=f[i]*w_2;
2042                            }  // end of component loop i
2043                        } // end of k1 loop
2044                    } // end of k2 loop
2045                }
2046    
2047                if (m_faceOffset[5] > -1) {
2048    #pragma omp for nowait
2049                    for (index_t k1 = bottom; k1 < bottom+m_ownNE[1]; ++k1) {
2050                        for (index_t k0 = left; k0 < left+m_ownNE[0]; ++k0) {
2051                            const double* f = arg.getSampleDataRO(m_faceOffset[5]+INDEX2(k0,k1,m_NE[0]));
2052                            for (index_t i=0; i < numComp; ++i) {
2053                                int_local[i]+=f[i]*w_2;
2054                            }  // end of component loop i
2055                        } // end of k1 loop
2056                    } // end of k2 loop
2057                }
2058    
2059    #pragma omp critical
2060                for (index_t i=0; i<numComp; i++)
2061                    integrals[i]+=int_local[i];
2062            } // end of parallel section
2063        } // function space selector
2064  }  }
2065    
2066  pair<double,double> Brick::getFirstCoordAndSpacing(dim_t dim) const  //protected
2067    IndexVector Brick::getDiagonalIndices() const
2068  {  {
2069      if (dim==0)      IndexVector ret;
2070          return pair<double,double>((m_l0*m_offset0)/m_gNE0, m_l0/m_gNE0);      const dim_t nDOF0 = (m_gNE[0]+1)/m_NX[0];
2071      else if (dim==1)      const dim_t nDOF1 = (m_gNE[1]+1)/m_NX[1];
2072          return pair<double,double>((m_l1*m_offset1)/m_gNE1, m_l1/m_gNE1);      for (int i2=-1; i2<2; i2++) {
2073      else if (dim==2)          for (int i1=-1; i1<2; i1++) {
2074          return pair<double,double>((m_l2*m_offset2)/m_gNE2, m_l2/m_gNE2);              for (int i0=-1; i0<2; i0++) {
2075                    ret.push_back(i2*nDOF0*nDOF1+i1*nDOF0+i0);
2076                }
2077            }
2078        }
2079    
2080      throw RipleyException("getFirstCoordAndSpacing(): invalid argument");      return ret;
2081  }  }
2082    
   
2083  //protected  //protected
2084  dim_t Brick::getNumFaceElements() const  void Brick::nodesToDOF(escript::Data& out, const escript::Data& in) const
2085  {  {
2086      dim_t n=0;      const dim_t numComp = in.getDataPointSize();
2087      //left      out.requireWrite();
     if (m_offset0==0)  
         n+=m_NE1*m_NE2;  
     //right  
     if (m_mpiInfo->rank%m_NX==m_NX-1)  
         n+=m_NE1*m_NE2;  
     //bottom  
     if (m_offset1==0)  
         n+=m_NE0*m_NE2;  
     //top  
     if (m_mpiInfo->rank%(m_NX*m_NY)/m_NX==m_NY-1)  
         n+=m_NE0*m_NE2;  
     //front  
     if (m_offset2==0)  
         n+=m_NE0*m_NE1;  
     //back  
     if (m_mpiInfo->rank/(m_NX*m_NY)==m_NZ-1)  
         n+=m_NE0*m_NE1;  
2088    
2089      return n;      const index_t left = (m_offset[0]==0 ? 0 : 1);
2090        const index_t bottom = (m_offset[1]==0 ? 0 : 1);
2091        const index_t front = (m_offset[2]==0 ? 0 : 1);
2092        const dim_t nDOF0 = (m_gNE[0]+1)/m_NX[0];
2093        const dim_t nDOF1 = (m_gNE[1]+1)/m_NX[1];
2094        const dim_t nDOF2 = (m_gNE[2]+1)/m_NX[2];
2095    #pragma omp parallel for
2096        for (index_t i=0; i<nDOF2; i++) {
2097            for (index_t j=0; j<nDOF1; j++) {
2098                for (index_t k=0; k<nDOF0; k++) {
2099                    const index_t n=k+left+(j+bottom)*m_NN[0]+(i+front)*m_NN[0]*m_NN[1];
2100                    const double* src=in.getSampleDataRO(n);
2101                    copy(src, src+numComp, out.getSampleDataRW(k+j*nDOF0+i*nDOF0*nDOF1));
2102                }
2103            }
2104        }
2105  }  }
2106    
2107  //protected  //protected
2108  void Brick::assembleCoordinates(escript::Data& arg) const  void Brick::dofToNodes(escript::Data& out, const escript::Data& in) const
2109  {  {
2110      escriptDataC x = arg.getDataC();      const dim_t numComp = in.getDataPointSize();
2111      int numDim = m_numDim;      paso::Coupler_ptr coupler(new paso::Coupler(m_connector, numComp));
2112      if (!isDataPointShapeEqual(&x, 1, &numDim))      // expand data object if necessary to be able to grab the whole data
2113          throw RipleyException("setToX: Invalid Data object shape");      const_cast<escript::Data*>(&in)->expand();
2114      if (!numSamplesEqual(&x, 1, getNumNodes()))      coupler->startCollect(in.getDataRO());
2115          throw RipleyException("setToX: Illegal number of samples in Data object");  
2116        const dim_t numDOF = getNumDOF();
2117        const dim_t numNodes = getNumNodes();
2118        out.requireWrite();
2119        const double* buffer = coupler->finishCollect();
2120    
     pair<double,double> xdx = getFirstCoordAndSpacing(0);  
     pair<double,double> ydy = getFirstCoordAndSpacing(1);  
     pair<double,double> zdz = getFirstCoordAndSpacing(2);  
     arg.requireWrite();  
2121  #pragma omp parallel for  #pragma omp parallel for
2122      for (dim_t i2 = 0; i2 < m_N2; i2++) {      for (index_t i=0; i<numNodes; i++) {
2123          for (dim_t i1 = 0; i1 < m_N1; i1++) {          const double* src=(m_dofMap[i]<numDOF ?
2124              for (dim_t i0 = 0; i0 < m_N0; i0++) {                  in.getSampleDataRO(m_dofMap[i])
2125                  double* point = arg.getSampleDataRW(i0+m_N0*i1+m_N0*m_N1*i2);                  : &buffer[(m_dofMap[i]-numDOF)*numComp]);
2126                  point[0] = xdx.first+i0*xdx.second;          copy(src, src+numComp, out.getSampleDataRW(i));
2127                  point[1] = ydy.first+i1*ydy.second;      }
2128                  point[2] = zdz.first+i2*zdz.second;  }
2129    
2130    //protected
2131    paso::SystemMatrixPattern_ptr Brick::getPasoMatrixPattern(
2132                                                        bool reducedRowOrder,
2133                                                        bool reducedColOrder) const
2134    {
2135        if (m_pattern.get())
2136            return m_pattern;
2137    
2138        // first call to this method -> create the pattern, then return it
2139        const dim_t nDOF0 = (m_gNE[0]+1)/m_NX[0];
2140        const dim_t nDOF1 = (m_gNE[1]+1)/m_NX[1];
2141        const dim_t nDOF2 = (m_gNE[2]+1)/m_NX[2];
2142        const dim_t numDOF = nDOF0*nDOF1*nDOF2;
2143        const dim_t numShared = m_connector->send->numSharedComponents;
2144        const index_t* sendShared = m_connector->send->shared;
2145        const int x = m_mpiInfo->rank%m_NX[0];
2146        const int y = m_mpiInfo->rank%(m_NX[0]*m_NX[1])/m_NX[0];
2147        const int z = m_mpiInfo->rank/(m_NX[0]*m_NX[1]);
2148    
2149        // these are for the couple blocks
2150        vector<IndexVector> colIndices(numDOF);
2151        vector<IndexVector> rowIndices(numShared);
2152    
2153        for (dim_t i=0; i < m_connector->send->numNeighbors; i++) {
2154            const dim_t start = m_connector->send->offsetInShared[i];
2155            const dim_t end = m_connector->send->offsetInShared[i+1];
2156            // location of neighbour rank relative to this rank
2157            const int xDiff = m_connector->send->neighbor[i]%m_NX[0] - x;
2158            const int yDiff = m_connector->send->neighbor[i]%(m_NX[0]*m_NX[1])/m_NX[0] - y;
2159            const int zDiff = m_connector->send->neighbor[i]/(m_NX[0]*m_NX[1]) - z;
2160            
2161            if (xDiff==0 && yDiff==0) {
2162                // sharing front or back plane
2163                for (dim_t j = start; j < end; j++) {
2164                    const dim_t i0 = (j-start)%nDOF0;
2165                    const dim_t i1 = (j-start)/nDOF0;
2166                    if (i0 > 0) {
2167                        if (i1 > 0)
2168                            doublyLink(colIndices, rowIndices, sendShared[j-1-nDOF0], j);
2169                        doublyLink(colIndices, rowIndices, sendShared[j-1], j);
2170                        if (i1 < nDOF1-1)
2171                            doublyLink(colIndices, rowIndices, sendShared[j-1+nDOF0], j);
2172                    }
2173                    if (i1 > 0)
2174                        doublyLink(colIndices, rowIndices, sendShared[j-nDOF0], j);
2175                    doublyLink(colIndices, rowIndices, sendShared[j], j);
2176                    if (i1 < nDOF1-1)
2177                        doublyLink(colIndices, rowIndices, sendShared[j+nDOF0], j);
2178                    if (i0 < nDOF0-1) {
2179                        if (i1 > 0)
2180                            doublyLink(colIndices, rowIndices, sendShared[j+1-nDOF0], j);
2181                        doublyLink(colIndices, rowIndices, sendShared[j+1], j);
2182                        if (i1 < nDOF1-1)
2183                            doublyLink(colIndices, rowIndices, sendShared[j+1+nDOF0], j);
2184                    }
2185                }
2186            } else if (xDiff==0 && zDiff==0) {
2187                // sharing top or bottom plane
2188                for (dim_t j = start; j < end; j++) {
2189                    const dim_t i0 = (j-start)%nDOF0;
2190                    const dim_t i1 = (j-start)/nDOF0;
2191                    if (i0 > 0) {
2192                        if (i1 > 0)
2193                            doublyLink(colIndices, rowIndices, sendShared[j]-1-nDOF0*nDOF1, j);
2194                        doublyLink(colIndices, rowIndices, sendShared[j]-1, j);
2195                        if (i1 < nDOF2-1)
2196                            doublyLink(colIndices, rowIndices, sendShared[j]-1+nDOF0*nDOF1, j);
2197                    }
2198                    if (i1 > 0)
2199                        doublyLink(colIndices, rowIndices, sendShared[j]-nDOF0*nDOF1, j);
2200                    doublyLink(colIndices, rowIndices, sendShared[j], j);
2201                    if (i1 < nDOF2-1)
2202                        doublyLink(colIndices, rowIndices, sendShared[j]+nDOF0*nDOF1, j);
2203                    if (i0 < nDOF0-1) {
2204                        if (i1 > 0)
2205                            doublyLink(colIndices, rowIndices, sendShared[j]+1-nDOF0*nDOF1, j);
2206                        doublyLink(colIndices, rowIndices, sendShared[j]+1, j);
2207                        if (i1 < nDOF2-1)
2208                            doublyLink(colIndices, rowIndices, sendShared[j]+1+nDOF0*nDOF1, j);
2209                    }
2210                }
2211            } else if (yDiff==0 && zDiff==0) {
2212                // sharing left or right plane
2213                for (dim_t j = start; j < end; j++) {
2214                    const dim_t i0 = (j-start)%nDOF1;
2215                    const dim_t i1 = (j-start)/nDOF1;
2216                    if (i0 > 0) {
2217                        if (i1 > 0)
2218                            doublyLink(colIndices, rowIndices, sendShared[j]-nDOF0-nDOF0*nDOF1, j);
2219                        doublyLink(colIndices, rowIndices, sendShared[j]-nDOF0, j);
2220                        if (i1 < nDOF2-1)
2221                            doublyLink(colIndices, rowIndices, sendShared[j]-nDOF0+nDOF0*nDOF1, j);
2222                    }
2223                    if (i1 > 0)
2224                        doublyLink(colIndices, rowIndices, sendShared[j]-nDOF0*nDOF1, j);
2225                    doublyLink(colIndices, rowIndices, sendShared[j], j);
2226                    if (i1 < nDOF2-1)
2227                        doublyLink(colIndices, rowIndices, sendShared[j]+nDOF0*nDOF1, j);
2228                    if (i0 < nDOF1-1) {
2229                        if (i1 > 0)
2230                            doublyLink(colIndices, rowIndices, sendShared[j]+nDOF0-nDOF0*nDOF1, j);
2231                        doublyLink(colIndices, rowIndices, sendShared[j]+nDOF0, j);
2232                        if (i1 < nDOF2-1)
2233                            doublyLink(colIndices, rowIndices, sendShared[j]+nDOF0+nDOF0*nDOF1, j);
2234                    }
2235                }
2236            } else if (xDiff == 0) {
2237                // sharing an edge in x direction
2238                for (dim_t j = start; j < end; j++) {
2239                    if (j > start)
2240                        doublyLink(colIndices, rowIndices, sendShared[j]-1, j);
2241                    doublyLink(colIndices, rowIndices, sendShared[j], j);
2242                    if (j < end-1)
2243                        doublyLink(colIndices, rowIndices, sendShared[j]+1, j);
2244              }              }
2245            } else if (yDiff == 0) {
2246                // sharing an edge in y direction
2247                for (dim_t j = start; j < end; j++) {
2248                    if (j > start)
2249                        doublyLink(colIndices, rowIndices, sendShared[j]-nDOF0, j);
2250                    doublyLink(colIndices, rowIndices, sendShared[j], j);
2251                    if (j < end-1)
2252                        doublyLink(colIndices, rowIndices, sendShared[j]+nDOF0, j);
2253                }
2254            } else if (zDiff == 0) {
2255                // sharing an edge in z direction
2256                for (dim_t j = start; j < end; j++) {
2257                    if (j > start)
2258                        doublyLink(colIndices, rowIndices, sendShared[j]-nDOF0*nDOF1, j);
2259                    doublyLink(colIndices, rowIndices, sendShared[j], j);
2260                    if (j < end-1)
2261                        doublyLink(colIndices, rowIndices, sendShared[j]+nDOF0*nDOF1, j);
2262                }
2263            } else {
2264                // sharing a node
2265                doublyLink(colIndices, rowIndices, sendShared[start], start);
2266          }          }
2267      }      }
2268    
2269    #pragma omp parallel for
2270        for (dim_t i = 0; i < numShared; i++) {
2271            sort(rowIndices[i].begin(), rowIndices[i].end());
2272        }
2273    
2274        // create main and couple blocks
2275        paso::Pattern_ptr mainPattern = createPasoPattern(getConnections(), numDOF);
2276        paso::Pattern_ptr colPattern = createPasoPattern(colIndices, numShared);
2277        paso::Pattern_ptr rowPattern = createPasoPattern(rowIndices, numDOF);
2278    
2279        // allocate paso distribution
2280        paso::Distribution_ptr distribution(new paso::Distribution(m_mpiInfo,
2281                const_cast<index_t*>(&m_nodeDistribution[0]), 1, 0));
2282    
2283        // finally create the system matrix pattern
2284        m_pattern.reset(new paso::SystemMatrixPattern(MATRIX_FORMAT_DEFAULT,
2285                distribution, distribution, mainPattern, colPattern, rowPattern,
2286                m_connector, m_connector));
2287    
2288        // useful debug output
2289        /*
2290        cout << "--- colIndices ---" << endl;
2291        for (size_t i=0; i<colIndices.size(); i++) {
2292            cout << "colIndices[" << i << "].size()=" << colIndices[i].size() << endl;
2293        }
2294        cout << "--- rowIndices ---" << endl;
2295        for (size_t i=0; i<rowIndices.size(); i++) {
2296            cout << "rowIndices[" << i << "].size()=" << rowIndices[i].size() << endl;
2297        }
2298        */
2299        /*
2300        cout << "--- main_pattern ---" << endl;
2301        cout << "M=" << mainPattern->numOutput << ", N=" << mainPattern->numInput << endl;
2302        for (size_t i=0; i<mainPattern->numOutput+1; i++) {
2303            cout << "ptr[" << i << "]=" << mainPattern->ptr[i] << endl;
2304        }
2305        for (size_t i=0; i<mainPattern->ptr[mainPattern->numOutput]; i++) {
2306            cout << "index[" << i << "]=" << mainPattern->index[i] << endl;
2307        }
2308        */
2309        /*
2310        cout << "--- colCouple_pattern ---" << endl;
2311        cout << "M=" << colPattern->numOutput << ", N=" << colPattern->numInput << endl;
2312        for (size_t i=0; i<colPattern->numOutput+1; i++) {
2313            cout << "ptr[" << i << "]=" << colPattern->ptr[i] << endl;
2314        }
2315        for (size_t i=0; i<colPattern->ptr[colPattern->numOutput]; i++) {
2316            cout << "index[" << i << "]=" << colPattern->index[i] << endl;
2317        }
2318        */
2319        /*
2320        cout << "--- rowCouple_pattern ---" << endl;
2321        cout << "M=" << rowPattern->numOutput << ", N=" << rowPattern->numInput << endl;
2322        for (size_t i=0; i<rowPattern->numOutput+1; i++) {
2323            cout << "ptr[" << i << "]=" << rowPattern->ptr[i] << endl;
2324        }
2325        for (size_t i=0; i<rowPattern->ptr[rowPattern->numOutput]; i++) {
2326            cout << "index[" << i << "]=" << rowPattern->index[i] << endl;
2327        }
2328        */
2329    
2330        return m_pattern;
2331  }  }
2332    
2333  //private  //private
2334  void Brick::populateSampleIds()  void Brick::populateSampleIds()
2335  {  {
2336      // identifiers are ordered from left to right, bottom to top, front to back      // degrees of freedom are numbered from left to right, bottom to top, front
2337      // on each rank, except for the shared nodes which are owned by the rank      // to back in each rank, continuing on the next rank (ranks also go
2338      // below / to the left / to the front of the current rank      // left-right, bottom-top, front-back).
2339        // This means rank 0 has id 0...n0-1, rank 1 has id n0...n1-1 etc. which
2340        // helps when writing out data rank after rank.
2341    
2342      // build node distribution vector first.      // build node distribution vector first.
2343      // m_nodeDistribution[i] is the first node id on rank i, that is      // rank i owns m_nodeDistribution[i+1]-nodeDistribution[i] nodes which is
2344      // rank i owns m_nodeDistribution[i+1]-nodeDistribution[i] nodes      // constant for all ranks in this implementation
2345      m_nodeDistribution.assign(m_mpiInfo->size+1, 0);      m_nodeDistribution.assign(m_mpiInfo->size+1, 0);
2346      m_nodeDistribution[1]=getNumNodes();      const dim_t numDOF=getNumDOF();
2347      for (dim_t k=1; k<m_mpiInfo->size-1; k++) {      for (dim_t k=1; k<m_mpiInfo->size; k++) {
2348          const index_t x = k%m_NX;          m_nodeDistribution[k]=k*numDOF;
         const index_t y = k%(m_NX*m_NY)/m_NX;  
         const index_t z = k/(m_NX*m_NY);  
         index_t numNodes=getNumNodes();  
         if (x>0)  
             numNodes-=m_N1*m_N2;  
         if (y>0)  
             numNodes-=m_N0*m_N2;  
         if (z>0)  
             numNodes-=m_N0*m_N1;  
         // if an edge was subtracted twice add it back  
         if (x>0 && y>0)  
             numNodes+=m_N2;  
         if (x>0 && z>0)  
             numNodes+=m_N1;  
         if (y>0 && z>0)  
             numNodes+=m_N0;  
         // the corner node was removed 3x and added back 3x, so subtract it  
         if (x>0 && y>0 && z>0)  
             numNodes--;  
         m_nodeDistribution[k+1]=m_nodeDistribution[k]+numNodes;  
2349      }      }
2350      m_nodeDistribution[m_mpiInfo->size]=getNumDataPointsGlobal();      m_nodeDistribution[m_mpiInfo->size]=getNumDataPointsGlobal();
2351    
2352      m_nodeId.resize(getNumNodes());      try {
2353            m_nodeId.resize(getNumNodes());
2354            m_dofId.resize(numDOF);
2355            m_elementId.resize(getNumElements());
2356        } catch (const length_error& le) {
2357            throw RipleyException("The system does not have sufficient memory for a domain of this size.");
2358        }
2359    
2360      // the bottom, left and front planes are not owned by this rank so the      // populate face element counts
2361      // identifiers need to be computed accordingly      //left
2362      const index_t left = (m_offset0==0 ? 0 : 1);      if (m_offset[0]==0)
2363      const index_t bottom = (m_offset1==0 ? 0 : 1);          m_faceCount[0]=m_NE[1]*m_NE[2];
2364      const index_t front = (m_offset2==0 ? 0 : 1);      else
2365            m_faceCount[0]=0;
2366      // case 1: all nodes on left plane are owned by rank on the left      //right
2367      if (left>0) {      if (m_mpiInfo->rank%m_NX[0]==m_NX[0]-1)
2368          const int neighbour=m_mpiInfo->rank-1;          m_faceCount[1]=m_NE[1]*m_NE[2];
2369          const index_t leftN0=(neighbour%m_NX == 0 ? m_N0 : m_N0-1);      else
2370          const index_t leftN1=(neighbour%(m_NX*m_NY)/m_NX==0 ? m_N1 : m_N1-1);          m_faceCount[1]=0;
2371  #pragma omp parallel for      //bottom
2372          for (dim_t i2=front; i2<m_N2; i2++) {      if (m_offset[1]==0)
2373              for (dim_t i1=bottom; i1<m_N1; i1++) {          m_faceCount[2]=m_NE[0]*m_NE[2];
2374                  m_nodeId[i1*m_N0+i2*m_N0*m_N1]=m_nodeDistribution[neighbour]      else
2375                      + (i1-bottom+1)*leftN0          m_faceCount[2]=0;
2376                      + (i2-front)*leftN0*leftN1 - 1;      //top
2377        if (m_mpiInfo->rank%(m_NX[0]*m_NX[1])/m_NX[0]==m_NX[1]-1)
2378            m_faceCount[3]=m_NE[0]*m_NE[2];
2379        else
2380            m_faceCount[3]=0;
2381        //front
2382        if (m_offset[2]==0)
2383            m_faceCount[4]=m_NE[0]*m_NE[1];
2384        else
2385            m_faceCount[4]=0;
2386        //back
2387        if (m_mpiInfo->rank/(m_NX[0]*m_NX[1])==m_NX[2]-1)
2388            m_faceCount[5]=m_NE[0]*m_NE[1];
2389        else
2390            m_faceCount[5]=0;
2391    
2392        const dim_t NFE = getNumFaceElements();
2393        m_faceId.resize(NFE);
2394    
2395        const index_t left = (m_offset[0]==0 ? 0 : 1);
2396        const index_t bottom = (m_offset[1]==0 ? 0 : 1);
2397        const index_t front = (m_offset[2]==0 ? 0 : 1);
2398        const dim_t nDOF0 = (m_gNE[0]+1)/m_NX[0];
2399        const dim_t nDOF1 = (m_gNE[1]+1)/m_NX[1];
2400        const dim_t nDOF2 = (m_gNE[2]+1)/m_NX[2];
2401        const dim_t NN0 = m_NN[0];
2402        const dim_t NN1 = m_NN[1];
2403        const dim_t NN2 = m_NN[2];
2404        const dim_t NE0 = m_NE[0];
2405        const dim_t NE1 = m_NE[1];
2406        const dim_t NE2 = m_NE[2];
2407    
2408        // the following is a compromise between efficiency and code length to
2409        // set the node id's according to the order mentioned above.
2410        // First we set all the edge and corner id's in a rather slow way since
2411        // they might or might not be owned by this rank. Next come the own
2412        // node id's which are identical to the DOF id's (simple loop), and finally
2413        // the 6 faces are set but only if required...
2414    
2415    #define globalNodeId(x,y,z) \
2416        ((m_offset[0]+x)/nDOF0)*nDOF0*nDOF1*nDOF2+(m_offset[0]+x)%nDOF0\
2417        + ((m_offset[1]+y)/nDOF1)*nDOF0*nDOF1*nDOF2*m_NX[0]+((m_offset[1]+y)%nDOF1)*nDOF0\
2418        + ((m_offset[2]+z)/nDOF2)*nDOF0*nDOF1*nDOF2*m_NX[0]*m_NX[1]+((m_offset[2]+z)%nDOF2)*nDOF0*nDOF1
2419    
2420    #pragma omp parallel
2421        {
2422            // set edge id's
2423            // edges in x-direction, including corners
2424    #pragma omp for nowait
2425            for (dim_t i=0; i<NN0; i++) {
2426                m_nodeId[i] = globalNodeId(i, 0, 0); // LF
2427                m_nodeId[NN0*(NN1-1)+i] = globalNodeId(i, NN1-1, 0); // UF
2428                m_nodeId[NN0*NN1*(NN2-1)+i] = globalNodeId(i, 0, NN2-1); // LB
2429                m_nodeId[NN0*NN1*NN2-NN0+i] = globalNodeId(i, NN1-1, NN2-1); // UB
2430            }
2431            // edges in y-direction, without corners
2432    #pragma omp for nowait
2433            for (dim_t i=1; i<NN1-1; i++) {
2434                m_nodeId[NN0*i] = globalNodeId(0, i, 0); // FL
2435                m_nodeId[NN0*(i+1)-1] = globalNodeId(NN0-1, i, 0); // FR
2436                m_nodeId[NN0*NN1*(NN2-1)+NN0*i] = globalNodeId(0, i, NN2-1); // BL
2437                m_nodeId[NN0*NN1*(NN2-1)+NN0*(i+1)-1] = globalNodeId(NN0-1, i, NN2-1); // BR
2438            }
2439            // edges in z-direction, without corners
2440    #pragma omp for
2441            for (dim_t i=1; i<NN2-1; i++) {
2442                m_nodeId[NN0*NN1*i] = globalNodeId(0, 0, i); // LL
2443                m_nodeId[NN0*NN1*i+NN0-1] = globalNodeId(NN0-1, 0, i); // LR
2444                m_nodeId[NN0*NN1*(i+1)-NN0] = globalNodeId(0, NN1-1, i); // UL
2445                m_nodeId[NN0*NN1*(i+1)-1] = globalNodeId(NN0-1, NN1-1, i); // UR
2446            }
2447            // implicit barrier here because some node IDs will be overwritten
2448            // below
2449    
2450            // populate degrees of freedom and own nodes (identical id)
2451    #pragma omp for nowait
2452            for (dim_t i=0; i<nDOF2; i++) {
2453                for (dim_t j=0; j<nDOF1; j++) {
2454                    for (dim_t k=0; k<nDOF0; k++) {
2455                        const index_t nodeIdx=k+left+(j+bottom)*NN0+(i+front)*NN0*NN1;
2456                        const index_t dofIdx=k+j*nDOF0+i*nDOF0*nDOF1;
2457                        m_dofId[dofIdx] = m_nodeId[nodeIdx]
2458                            = m_nodeDistribution[m_mpiInfo->rank]+dofIdx;
2459                    }
2460                }
2461            }
2462    
2463            // populate the rest of the nodes (shared with other ranks)
2464            if (m_faceCount[0]==0) { // left plane
2465    #pragma omp for nowait
2466                for (dim_t i=0; i<nDOF2; i++) {
2467                    for (dim_t j=0; j<nDOF1; j++) {
2468                        const index_t nodeIdx=(j+bottom)*NN0+(i+front)*NN0*NN1;
2469                        const index_t dofId=(j+1)*nDOF0-1+i*nDOF0*nDOF1;
2470                        m_nodeId[nodeIdx]
2471                            = m_nodeDistribution[m_mpiInfo->rank-1]+dofId;
2472                    }
2473                }
2474            }
2475            if (m_faceCount[1]==0) { // right plane
2476    #pragma omp for nowait
2477                for (dim_t i=0; i<nDOF2; i++) {
2478                    for (dim_t j=0; j<nDOF1; j++) {
2479                        const index_t nodeIdx=(j+bottom+1)*NN0-1+(i+front)*NN0*NN1;
2480                        const index_t dofId=j*nDOF0+i*nDOF0*nDOF1;
2481                        m_nodeId[nodeIdx]
2482                            = m_nodeDistribution[m_mpiInfo->rank+1]+dofId;
2483                    }
2484                }
2485            }
2486            if (m_faceCount[2]==0) { // bottom plane
2487    #pragma omp for nowait
2488                for (dim_t i=0; i<nDOF2; i++) {
2489                    for (dim_t k=0; k<nDOF0; k++) {
2490                        const index_t nodeIdx=k+left+(i+front)*NN0*NN1;
2491                        const index_t dofId=nDOF0*(nDOF1-1)+k+i*nDOF0*nDOF1;
2492                        m_nodeId[nodeIdx]
2493                            = m_nodeDistribution[m_mpiInfo->rank-m_NX[0]]+dofId;
2494                    }
2495                }
2496            }
2497            if (m_faceCount[3]==0) { // top plane
2498    #pragma omp for nowait
2499                for (dim_t i=0; i<nDOF2; i++) {
2500                    for (dim_t k=0; k<nDOF0; k++) {
2501                        const index_t nodeIdx=k+left+(i+front)*NN0*NN1+NN0*(NN1-1);
2502                        const index_t dofId=k+i*nDOF0*nDOF1;
2503                        m_nodeId[nodeIdx]
2504                            = m_nodeDistribution[m_mpiInfo->rank+m_NX[0]]+dofId;
2505                    }
2506                }
2507            }
2508            if (m_faceCount[4]==0) { // front plane
2509    #pragma omp for nowait
2510                for (dim_t j=0; j<nDOF1; j++) {
2511                    for (dim_t k=0; k<nDOF0; k++) {
2512                        const index_t nodeIdx=k+left+(j+bottom)*NN0;
2513                        const index_t dofId=k+j*nDOF0+nDOF0*nDOF1*(nDOF2-1);
2514                        m_nodeId[nodeIdx]
2515                            = m_nodeDistribution[m_mpiInfo->rank-m_NX[0]*m_NX[1]]+dofId;
2516                    }
2517              }              }
2518          }          }
2519            if (m_faceCount[5]==0) { // back plane
2520    #pragma omp for nowait
2521                for (dim_t j=0; j<nDOF1; j++) {
2522                    for (dim_t k=0; k<nDOF0; k++) {
2523                        const index_t nodeIdx=k+left+(j+bottom)*NN0+NN0*NN1*(NN2-1);
2524                        const index_t dofId=k+j*nDOF0;
2525                        m_nodeId[nodeIdx]
2526                            = m_nodeDistribution[m_mpiInfo->rank+m_NX[0]*m_NX[1]]+dofId;
2527                    }
2528                }
2529            }
2530    
2531            // populate element id's
2532    #pragma omp for nowait
2533            for (dim_t i2=0; i2<NE2; i2++) {
2534                for (dim_t i1=0; i1<NE1; i1++) {
2535                    for (dim_t i0=0; i0<NE0; i0++) {
2536                        m_elementId[i0+i1*NE0+i2*NE0*NE1] =
2537                            (m_offset[2]+i2)*m_gNE[0]*m_gNE[1]
2538                            +(m_offset[1]+i1)*m_gNE[0]
2539                            +m_offset[0]+i0;
2540                    }
2541                }
2542            }
2543    
2544            // face elements
2545    #pragma omp for
2546            for (dim_t k=0; k<NFE; k++)
2547                m_faceId[k]=k;
2548        } // end parallel section
2549    
2550    #undef globalNodeId
2551    
2552        m_nodeTags.assign(getNumNodes(), 0);
2553        updateTagsInUse(Nodes);
2554    
2555        m_elementTags.assign(getNumElements(), 0);
2556        updateTagsInUse(Elements);
2557    
2558        // generate face offset vector and set face tags
2559        const index_t LEFT=1, RIGHT=2, BOTTOM=10, TOP=20, FRONT=100, BACK=200;
2560        const index_t faceTag[] = { LEFT, RIGHT, BOTTOM, TOP, FRONT, BACK };
2561        m_faceOffset.assign(6, -1);
2562        m_faceTags.clear();
2563        index_t offset=0;
2564        for (size_t i=0; i<6; i++) {
2565            if (m_faceCount[i]>0) {
2566                m_faceOffset[i]=offset;
2567                offset+=m_faceCount[i];
2568                m_faceTags.insert(m_faceTags.end(), m_faceCount[i], faceTag[i]);
2569            }
2570      }      }
2571      // case 2: all nodes on bottom plane are owned by rank below      setTagMap("left", LEFT);
2572      if (bottom>0) {      setTagMap("right", RIGHT);
2573          const int neighbour=m_mpiInfo->rank-m_NX;      setTagMap("bottom", BOTTOM);
2574          const index_t bottomN0=(neighbour%m_NX == 0 ? m_N0 : m_N0-1);      setTagMap("top", TOP);
2575          const index_t bottomN1=(neighbour%(m_NX*m_NY)/m_NX==0 ? m_N1 : m_N1-1);      setTagMap("front", FRONT);
2576        setTagMap("back", BACK);
2577        updateTagsInUse(FaceElements);
2578    
2579        populateDofMap();
2580    }
2581    
2582    //private
2583    vector<IndexVector> Brick::getConnections() const
2584    {
2585        // returns a vector v of size numDOF where v[i] is a vector with indices
2586        // of DOFs connected to i (up to 27 in 3D)
2587        const dim_t nDOF0 = (m_gNE[0]+1)/m_NX[0];
2588        const dim_t nDOF1 = (m_gNE[1]+1)/m_NX[1];
2589        const dim_t nDOF2 = (m_gNE[2]+1)/m_NX[2];
2590        const dim_t M = nDOF0*nDOF1*nDOF2;
2591        vector<IndexVector> indices(M);
2592    
2593  #pragma omp parallel for  #pragma omp parallel for
2594          for (dim_t i2=front; i2<m_N2; i2++) {      for (index_t i=0; i < M; i++) {
2595              for (dim_t i0=left; i0<m_N0; i0++) {          const index_t x = i % nDOF0;
2596                  m_nodeId[i0+i2*m_N0*m_N1]=m_nodeDistribution[neighbour]          const index_t y = i % (nDOF0*nDOF1)/nDOF0;
2597                      + bottomN0*(bottomN1-1)          const index_t z = i / (nDOF0*nDOF1);
2598                      + (i2-front)*bottomN0*bottomN1 + i0-left;          // loop through potential neighbours and add to index if positions are
2599            // within bounds
2600            for (int i2=z-1; i2<z+2; i2++) {
2601                for (int i1=y-1; i1<y+2; i1++) {
2602                    for (int i0=x-1; i0<x+2; i0++) {
2603                        if (i0>=0 && i1>=0 && i2>=0
2604                                && i0<nDOF0 && i1<nDOF1 && i2<nDOF2) {
2605                            indices[i].push_back(i2*nDOF0*nDOF1 + i1*nDOF0 + i0);
2606                        }
2607                    }
2608              }              }
2609          }          }
2610      }      }
2611      // case 3: all nodes on front plane are owned by rank in front      return indices;
2612      if (front>0) {  }
2613          const int neighbour=m_mpiInfo->rank-m_NX*m_NY;  
2614          const index_t N0=(neighbour%m_NX == 0 ? m_N0 : m_N0-1);  //private
2615          const index_t N1=(neighbour%(m_NX*m_NY)/m_NX==0 ? m_N1 : m_N1-1);  void Brick::populateDofMap()
2616          const index_t N2=(neighbour/(m_NX*m_NY)==0 ? m_N2 : m_N2-1);  {
2617        const dim_t nDOF0 = (m_gNE[0]+1)/m_NX[0];
2618        const dim_t nDOF1 = (m_gNE[1]+1)/m_NX[1];
2619        const dim_t nDOF2 = (m_gNE[2]+1)/m_NX[2];
2620        const index_t left = (m_offset[0]==0 ? 0 : 1);
2621        const index_t bottom = (m_offset[1]==0 ? 0 : 1);
2622        const index_t front = (m_offset[2]==0 ? 0 : 1);
2623    
2624        // populate node->DOF mapping with own degrees of freedom.
2625        // The rest is assigned in the loop further down
2626        m_dofMap.assign(getNumNodes(), 0);
2627  #pragma omp parallel for  #pragma omp parallel for
2628          for (dim_t i1=bottom; i1<m_N1; i1++) {      for (index_t i=front; i<front+nDOF2; i++) {
2629              for (dim_t i0=left; i0<m_N0; i0++) {          for (index_t j=bottom; j<bottom+nDOF1; j++) {
2630                  m_nodeId[i0+i1*m_N0]=m_nodeDistribution[neighbour]              for (index_t k=left; k<left+nDOF0; k++) {
2631                      + N0*N1*(N2-1)+(i1-bottom)*N0 + i0-left;                  m_dofMap[i*m_NN[0]*m_NN[1]+j*m_NN[0]+k]=(i-front)*nDOF0*nDOF1+(j-bottom)*nDOF0+k-left;
2632              }              }
2633          }          }
2634      }      }
2635      // case 4: nodes on front bottom edge are owned by the corresponding rank  
2636      if (front>0 && bottom>0) {      const dim_t numDOF=nDOF0*nDOF1*nDOF2;
2637          const int neighbour=m_mpiInfo->rank-m_NX*(m_NY+1);      RankVector neighbour;
2638          const index_t N0=(neighbour%m_NX == 0 ? m_N0 : m_N0-1);      IndexVector offsetInShared(1,0);
2639          const index_t N1=(neighbour%(m_NX*m_NY)/m_NX==0 ? m_N1 : m_N1-1);      IndexVector sendShared, recvShared;
2640          const index_t N2=(neighbour/(m_NX*m_NY)==0 ? m_N2 : m_N2-1);      dim_t numShared=0;
2641  #pragma omp parallel for      const int x=m_mpiInfo->rank%m_NX[0];
2642          for (dim_t i0=left; i0<m_N0; i0++) {      const int y=m_mpiInfo->rank%(m_NX[0]*m_NX[1])/m_NX[0];
2643              m_nodeId[i0]=m_nodeDistribution[neighbour]      const int z=m_mpiInfo->rank/(m_NX[0]*m_NX[1]);
2644                  + N0*N1*(N2-1)+(N1-1)*N0 + i0-left;  
2645        // build list of shared components and neighbours by looping through
2646        // all potential neighbouring ranks and checking if positions are
2647        // within bounds
2648        for (int i2=-1; i2<2; i2++) {
2649            for (int i1=-1; i1<2; i1++) {
2650                for (int i0=-1; i0<2; i0++) {
2651                    // skip this rank
2652                    if (i0==0 && i1==0 && i2==0)
2653                        continue;
2654                    // location of neighbour rank
2655                    const int nx=x+i0;
2656                    const int ny=y+i1;
2657                    const int nz=z+i2;
2658                    if (nx>=0 && ny>=0 && nz>=0 && nx<m_NX[0] && ny<m_NX[1] && nz<m_NX[2]) {
2659                        neighbour.push_back(nz*m_NX[0]*m_NX[1]+ny*m_NX[0]+nx);
2660                        if (i0==0 && i1==0) {
2661                            // sharing front or back plane
2662                            offsetInShared.push_back(offsetInShared.back()+nDOF0*nDOF1);
2663                            for (dim_t i=0; i<nDOF1; i++) {
2664                                const dim_t firstDOF=(i2==-1 ? i*nDOF0
2665                                        : i*nDOF0 + nDOF0*nDOF1*(nDOF2-1));
2666                                const dim_t firstNode=(i2==-1 ? left+(i+bottom)*m_NN[0]
2667                                        : left+(i+bottom)*m_NN[0]+m_NN[0]*m_NN[1]*(m_NN[2]-1));
2668                                for (dim_t j=0; j<nDOF0; j++, numShared++) {
2669                                    sendShared.push_back(firstDOF+j);
2670                                    recvShared.push_back(numDOF+numShared);
2671                                    m_dofMap[firstNode+j]=numDOF+numShared;
2672                                }
2673                            }
2674                        } else if (i0==0 && i2==0) {
2675                            // sharing top or bottom plane
2676                            offsetInShared.push_back(offsetInShared.back()+nDOF0*nDOF2);
2677                            for (dim_t i=0; i<nDOF2; i++) {
2678                                const dim_t firstDOF=(i1==-1 ? i*nDOF0*nDOF1
2679                                        : nDOF0*((i+1)*nDOF1-1));
2680                                const dim_t firstNode=(i1==-1 ?
2681                                        left+(i+front)*m_NN[0]*m_NN[1]
2682                                        : left+m_NN[0]*((i+1+front)*m_NN[1]-1));
2683                                for (dim_t j=0; j<nDOF0; j++, numShared++) {
2684                                    sendShared.push_back(firstDOF+j);
2685                                    recvShared.push_back(numDOF+numShared);
2686                                    m_dofMap[firstNode+j]=numDOF+numShared;
2687                                }
2688                            }
2689                        } else if (i1==0 && i2==0) {
2690                            // sharing left or right plane
2691                            offsetInShared.push_back(offsetInShared.back()+nDOF1*nDOF2);
2692                            for (dim_t i=0; i<nDOF2; i++) {
2693                                const dim_t firstDOF=(i0==-1 ? i*nDOF0*nDOF1
2694                                        : nDOF0*(1+i*nDOF1)-1);
2695                                const dim_t firstNode=(i0==-1 ?
2696                                        (bottom+(i+front)*m_NN[1])*m_NN[0]
2697                                        : (bottom+1+(i+front)*m_NN[1])*m_NN[0]-1);
2698                                for (dim_t j=0; j<nDOF1; j++, numShared++) {
2699                                    sendShared.push_back(firstDOF+j*nDOF0);
2700                                    recvShared.push_back(numDOF+numShared);
2701                                    m_dofMap[firstNode+j*m_NN[0]]=numDOF+numShared;
2702                                }
2703                            }
2704                        } else if (i0==0) {
2705                            // sharing an edge in x direction
2706                            offsetInShared.push_back(offsetInShared.back()+nDOF0);
2707                            const dim_t firstDOF=(i1+1)/2*nDOF0*(nDOF1-1)
2708                                               +(i2+1)/2*nDOF0*nDOF1*(nDOF2-1);
2709                            const dim_t firstNode=left+(i1+1)/2*m_NN[0]*(m_NN[1]-1)
2710                                                +(i2+1)/2*m_NN[0]*m_NN[1]*(m_NN[2]-1);
2711                            for (dim_t i=0; i<nDOF0; i++, numShared++) {
2712                                sendShared.push_back(firstDOF+i);
2713                                recvShared.push_back(numDOF+numShared);
2714                                m_dofMap[firstNode+i]=numDOF+numShared;
2715                            }
2716                        } else if (i1==0) {
2717                            // sharing an edge in y direction
2718                            offsetInShared.push_back(offsetInShared.back()+nDOF1);
2719                            const dim_t firstDOF=(i0+1)/2*(nDOF0-1)
2720                                               +(i2+1)/2*nDOF0*nDOF1*(nDOF2-1);
2721                            const dim_t firstNode=bottom*m_NN[0]
2722                                                +(i0+1)/2*(m_NN[0]-1)
2723                                                +(i2+1)/2*m_NN[0]*m_NN[1]*(m_NN[2]-1);
2724                            for (dim_t i=0; i<nDOF1; i++, numShared++) {
2725                                sendShared.push_back(firstDOF+i*nDOF0);
2726                                recvShared.push_back(numDOF+numShared);
2727                                m_dofMap[firstNode+i*m_NN[0]]=numDOF+numShared;
2728                            }
2729                        } else if (i2==0) {
2730                            // sharing an edge in z direction
2731                            offsetInShared.push_back(offsetInShared.back()+nDOF2);
2732                            const dim_t firstDOF=(i0+1)/2*(nDOF0-1)
2733                                               +(i1+1)/2*nDOF0*(nDOF1-1);
2734                            const dim_t firstNode=front*m_NN[0]*m_NN[1]
2735                                                +(i0+1)/2*(m_NN[0]-1)
2736                                                +(i1+1)/2*m_NN[0]*(m_NN[1]-1);
2737                            for (dim_t i=0; i<nDOF2; i++, numShared++) {
2738                                sendShared.push_back(firstDOF+i*nDOF0*nDOF1);
2739                                recvShared.push_back(numDOF+numShared);
2740                                m_dofMap[firstNode+i*m_NN[0]*m_NN[1]]=numDOF+numShared;
2741                            }
2742                        } else {
2743                            // sharing a node
2744                            const dim_t dof = (i0+1)/2*(nDOF0-1)
2745                                           +(i1+1)/2*nDOF0*(nDOF1-1)
2746                                           +(i2+1)/2*nDOF0*nDOF1*(nDOF2-1);
2747                            const dim_t node = (i0+1)/2*(m_NN[0]-1)
2748                                            +(i1+1)/2*m_NN[0]*(m_NN[1]-1)
2749                                            +(i2+1)/2*m_NN[0]*m_NN[1]*(m_NN[2]-1);
2750                            offsetInShared.push_back(offsetInShared.back()+1);
2751                            sendShared.push_back(dof);
2752                            recvShared.push_back(numDOF+numShared);
2753                            m_dofMap[node] = numDOF+numShared;
2754                            ++numShared;
2755                        }
2756                    }
2757                }
2758          }          }
2759      }      }
2760      // case 5: nodes on left bottom edge are owned by the corresponding rank  
2761      if (left>0 && bottom>0) {      // TODO: paso::SharedComponents should take vectors to avoid this
2762          const int neighbour=m_mpiInfo->rank-m_NX-1;      Esys_MPI_rank* neighPtr = NULL;
2763          const index_t N0=(neighbour%m_NX == 0 ? m_N0 : m_N0-1);      index_t* sendPtr = NULL;
2764          const index_t N1=(neighbour%(m_NX*m_NY)/m_NX==0 ? m_N1 : m_N1-1);      index_t* recvPtr = NULL;
2765  #pragma omp parallel for      if (neighbour.size() > 0) {
2766          for (dim_t i2=front; i2<m_N2; i2++) {          neighPtr = &neighbour[0];
2767              m_nodeId[i2*m_N0*m_N1]=m_nodeDistribution[neighbour]          sendPtr = &sendShared[0];
2768                  + (1+i2-front)*N0*N1-1;          recvPtr = &recvShared[0];
2769        }
2770        // create connector
2771        paso::SharedComponents_ptr snd_shcomp(new paso::SharedComponents(
2772                numDOF, neighbour.size(), neighPtr, sendPtr,
2773                &offsetInShared[0], 1, 0, m_mpiInfo));
2774        paso::SharedComponents_ptr rcv_shcomp(new paso::SharedComponents(
2775                numDOF, neighbour.size(), neighPtr, recvPtr,
2776                &offsetInShared[0], 1, 0, m_mpiInfo));
2777        m_connector.reset(new paso::Connector(snd_shcomp, rcv_shcomp));
2778    
2779        // useful debug output
2780        /*
2781        cout << "--- rcv_shcomp ---" << endl;
2782        cout << "numDOF=" << numDOF << ", numNeighbors=" << neighbour.size() << endl;
2783        for (size_t i=0; i<neighbour.size(); i++) {
2784            cout << "neighbor[" << i << "]=" << neighbour[i]
2785                << " offsetInShared[" << i+1 << "]=" << offsetInShared[i+1] << endl;
2786        }
2787        for (size_t i=0; i<recvShared.size(); i++) {
2788            cout << "shared[" << i << "]=" << recvShared[i] << endl;
2789        }
2790        cout << "--- snd_shcomp ---" << endl;
2791        for (size_t i=0; i<sendShared.size(); i++) {
2792            cout << "shared[" << i << "]=" << sendShared[i] << endl;
2793        }
2794        cout << "--- dofMap ---" << endl;
2795        for (size_t i=0; i<m_dofMap.size(); i++) {
2796            cout << "m_dofMap[" << i << "]=" << m_dofMap[i] << endl;
2797        }
2798        */
2799    }
2800    
2801    //private
2802    void Brick::addToMatrixAndRHS(AbstractSystemMatrix* S, escript::Data& F,
2803             const vector<double>& EM_S, const vector<double>& EM_F, bool addS,
2804             bool addF, index_t firstNode, dim_t nEq, dim_t nComp) const
2805    {
2806        IndexVector rowIndex(8);
2807        rowIndex[0] = m_dofMap[firstNode];
2808        rowIndex[1] = m_dofMap[firstNode+1];
2809        rowIndex[2] = m_dofMap[firstNode+m_NN[0]];
2810        rowIndex[3] = m_dofMap[firstNode+m_NN[0]+1];
2811        rowIndex[4] = m_dofMap[firstNode+m_NN[0]*m_NN[1]];
2812        rowIndex[5] = m_dofMap[firstNode+m_NN[0]*m_NN[1]+1];
2813        rowIndex[6] = m_dofMap[firstNode+m_NN[0]*(m_NN[1]+1)];
2814        rowIndex[7] = m_dofMap[firstNode+m_NN[0]*(m_NN[1]+1)+1];
2815        if (addF) {
2816            double *F_p=F.getSampleDataRW(0);
2817            for (index_t i=0; i<rowIndex.size(); i++) {
2818                if (rowIndex[i]<getNumDOF()) {
2819                    for (index_t eq=0; eq<nEq; eq++) {
2820                        F_p[INDEX2(eq, rowIndex[i], nEq)]+=EM_F[INDEX2(eq,i,nEq)];
2821                    }
2822                }
2823          }          }
2824      }      }
2825      // case 6: nodes on left front edge are owned by the corresponding rank      if (addS) {
2826      if (left>0 && front>0) {          addToSystemMatrix(S, rowIndex, nEq, EM_S);
         const int neighbour=m_mpiInfo->rank-m_NX*m_NY-1;  
         const index_t N0=(neighbour%m_NX == 0 ? m_N0 : m_N0-1);  
         const index_t N1=(neighbour%(m_NX*m_NY)/m_NX==0 ? m_N1 : m_N1-1);  
         const index_t N2=(neighbour/(m_NX*m_NY)==0 ? m_N2 : m_N2-1);  
 #pragma omp parallel for  
         for (dim_t i1=bottom; i1<m_N1; i1++) {  
             m_nodeId[i1*m_N0]=m_nodeDistribution[neighbour]  
                 + N0*N1*(N2-1)+N0-1+(i1-bottom)*N0;  
         }  
     }  
     // case 7: bottom-left-front corner node owned by corresponding rank  
     if (left>0 && bottom>0 && front>0) {  
         const int neighbour=m_mpiInfo->rank-m_NX*(m_NY+1)-1;  
         const index_t N0=(neighbour%m_NX == 0 ? m_N0 : m_N0-1);  
         const index_t N1=(neighbour%(m_NX*m_NY)/m_NX==0 ? m_N1 : m_N1-1);  
         const index_t N2=(neighbour/(m_NX*m_NY) == 0 ? m_N2 : m_N2-1);  
         m_nodeId[0]=m_nodeDistribution[neighbour]+N0*N1*N2-1;  
2827      }      }
2828    }
2829    
2830      // the rest of the id's are contiguous  //protected
2831      const index_t firstId=m_nodeDistribution[m_mpiInfo->rank];  void Brick::interpolateNodesOnElements(escript::Data& out,
2832  #pragma omp parallel for                                         const escript::Data& in,
2833      for (dim_t i2=front; i2<m_N2; i2++) {                                         bool reduced) const
2834          for (dim_t i1=bottom; i1<m_N1; i1++) {  {
2835              for (dim_t i0=left; i0<m_N0; i0++) {      const dim_t numComp = in.getDataPointSize();
2836                  m_nodeId[i0+i1*m_N0+i2*m_N0*m_N1] = firstId+i0-left      if (reduced) {
2837                      +(i1-bottom)*(m_N0-left)          out.requireWrite();
2838                      +(i2-front)*(m_N0-left)*(m_N1-bottom);  #pragma omp parallel
2839            {
2840                vector<double> f_000(numComp);
2841                vector<double> f_001(numComp);
2842                vector<double> f_010(numComp);
2843                vector<double> f_011(numComp);
2844                vector<double> f_100(numComp);
2845                vector<double> f_101(numComp);
2846                vector<double> f_110(numComp);
2847                vector<double> f_111(numComp);
2848    #pragma omp for
2849                for (index_t k2=0; k2 < m_NE[2]; ++k2) {
2850                    for (index_t k1=0; k1 < m_NE[1]; ++k1) {
2851                        for (index_t k0=0; k0 < m_NE[0]; ++k0) {
2852                            memcpy(&f_000[0], in.getSampleDataRO(INDEX3(k0,k1,k2, m_NN[0],m_NN[1])), numComp*sizeof(double));
2853                            memcpy(&f_001[0], in.getSampleDataRO(INDEX3(k0,k1,k2+1, m_NN[0],m_NN[1])), numComp*sizeof(double));
2854                            memcpy(&f_010[0], in.getSampleDataRO(INDEX3(k0,k1+1,k2, m_NN[0],m_NN[1])), numComp*sizeof(double));
2855                            memcpy(&f_011[0], in.getSampleDataRO(INDEX3(k0,k1+1,k2+1, m_NN[0],m_NN[1])), numComp*sizeof(double));
2856                            memcpy(&f_100[0], in.getSampleDataRO(INDEX3(k0+1,k1,k2, m_NN[0],m_NN[1])), numComp*sizeof(double));
2857                            memcpy(&f_101[0], in.getSampleDataRO(INDEX3(k0+1,k1,k2+1, m_NN[0],m_NN[1])), numComp*sizeof(double));
2858                            memcpy(&f_110[0], in.getSampleDataRO(INDEX3(k0+1,k1+1,k2, m_NN[0],m_NN[1])), numComp*sizeof(double));
2859                            memcpy(&f_111[0], in.getSampleDataRO(INDEX3(k0+1,k1+1,k2+1, m_NN[0],m_NN[1])), numComp*sizeof(double));
2860                            double* o = out.getSampleDataRW(INDEX3(k0,k1,k2,m_NE[0],m_NE[1]));
2861                            for (index_t i=0; i < numComp; ++i) {
2862                                o[INDEX2(i,numComp,0)] = (f_000[i] + f_001[i] + f_010[i] + f_011[i] + f_100[i] + f_101[i] + f_110[i] + f_111[i])/8;
2863                            } // end of component loop i
2864                        } // end of k0 loop
2865                    } // end of k1 loop
2866                } // end of k2 loop
2867            } // end of parallel section
2868        } else {
2869            out.requireWrite();
2870            const double c0 = .0094373878376559314545;
2871            const double c1 = .035220810900864519624;
2872            const double c2 = .13144585576580214704;
2873            const double c3 = .49056261216234406855;
2874    #pragma omp parallel
2875            {
2876                vector<double> f_000(numComp);
2877                vector<double> f_001(numComp);
2878                vector<double> f_010(numComp);
2879                vector<double> f_011(numComp);
2880                vector<double> f_100(numComp);
2881                vector<double> f_101(numComp);
2882                vector<double> f_110(numComp);
2883                vector<double> f_111(numComp);
2884    #pragma omp for
2885                for (index_t k2=0; k2 < m_NE[2]; ++k2) {
2886                    for (index_t k1=0; k1 < m_NE[1]; ++k1) {
2887                        for (index_t k0=0; k0 < m_NE[0]; ++k0) {
2888                            memcpy(&f_000[0], in.getSampleDataRO(INDEX3(k0,k1,k2, m_NN[0],m_NN[1])), numComp*sizeof(double));
2889                            memcpy(&f_001[0], in.getSampleDataRO(INDEX3(k0,k1,k2+1, m_NN[0],m_NN[1])), numComp*sizeof(double));
2890                            memcpy(&f_010[0], in.getSampleDataRO(INDEX3(k0,k1+1,k2, m_NN[0],m_NN[1])), numComp*sizeof(double));
2891                            memcpy(&f_011[0], in.getSampleDataRO(INDEX3(k0,k1+1,k2+1, m_NN[0],m_NN[1])), numComp*sizeof(double));
2892                            memcpy(&f_100[0], in.getSampleDataRO(INDEX3(k0+1,k1,k2, m_NN[0],m_NN[1])), numComp*sizeof(double));
2893                            memcpy(&f_101[0], in.getSampleDataRO(INDEX3(k0+1,k1,k2+1, m_NN[0],m_NN[1])), numComp*sizeof(double));
2894                            memcpy(&f_110[0], in.getSampleDataRO(INDEX3(k0+1,k1+1,k2, m_NN[0],m_NN[1])), numComp*sizeof(double));
2895                            memcpy(&f_111[0], in.getSampleDataRO(INDEX3(k0+1,k1+1,k2+1, m_NN[0],m_NN[1])), numComp*sizeof(double));
2896                            double* o = out.getSampleDataRW(INDEX3(k0,k1,k2,m_NE[0],m_NE[1]));
2897                            for (index_t i=0; i < numComp; ++i) {
2898                                o[INDEX2(i,numComp,0)] = f_000[i]*c3 + f_111[i]*c0 + c2*(f_001[i] + f_010[i] + f_100[i]) + c1*(f_011[i] + f_101[i] + f_110[i]);
2899                                o[INDEX2(i,numComp,1)] = f_011[i]*c0 + f_100[i]*c3 + c2*(f_000[i] + f_101[i] + f_110[i]) + c1*(f_001[i] + f_010[i] + f_111[i]);
2900                                o[INDEX2(i,numComp,2)] = f_010[i]*c3 + f_101[i]*c0 + c2*(f_000[i] + f_011[i] + f_110[i]) + c1*(f_001[i] + f_100[i] + f_111[i]);
2901                                o[INDEX2(i,numComp,3)] = f_001[i]*c0 + f_110[i]*c3 + c2*(f_010[i] + f_100[i] + f_111[i]) + c1*(f_000[i] + f_011[i] + f_101[i]);
2902                                o[INDEX2(i,numComp,4)] = f_001[i]*c3 + f_110[i]*c0 + c2*(f_000[i] + f_011[i] + f_101[i]) + c1*(f_010[i] + f_100[i] + f_111[i]);
2903                                o[INDEX2(i,numComp,5)] = f_010[i]*c0 + f_101[i]*c3 + c2*(f_001[i] + f_100[i] + f_111[i]) + c1*(f_000[i] + f_011[i] + f_110[i]);
2904                                o[INDEX2(i,numComp,6)] = f_011[i]*c3 + f_100[i]*c0 + c2*(f_001[i] + f_010[i] + f_111[i]) + c1*(f_000[i] + f_101[i] + f_110[i]);
2905                                o[INDEX2(i,numComp,7)] = f_000[i]*c0 + f_111[i]*c3 + c2*(f_011[i] + f_101[i] + f_110[i]) + c1*(f_001[i] + f_010[i] + f_100[i]);
2906                            } // end of component loop i
2907                        } // end of k0 loop
2908                    } // end of k1 loop
2909                } // end of k2 loop
2910            } // end of parallel section
2911        }
2912    }
2913    
2914    //protected
2915    void Brick::interpolateNodesOnFaces(escript::Data& out, const escript::Data& in,
2916                                        bool reduced) const
2917    {
2918        const dim_t numComp = in.getDataPointSize();
2919        if (reduced) {
2920            out.requireWrite();
2921    #pragma omp parallel
2922            {
2923                vector<double> f_000(numComp);
2924                vector<double> f_001(numComp);
2925                vector<double> f_010(numComp);
2926                vector<double> f_011(numComp);
2927                vector<double> f_100(numComp);
2928                vector<double> f_101(numComp);
2929                vector<double> f_110(numComp);
2930                vector<double> f_111(numComp);
2931                if (m_faceOffset[0] > -1) {
2932    #pragma omp for nowait
2933                    for (index_t k2=0; k2 < m_NE[2]; ++k2) {
2934                        for (index_t k1=0; k1 < m_NE[1]; ++k1) {
2935                            memcpy(&f_000[0], in.getSampleDataRO(INDEX3(0,k1,k2, m_NN[0],m_NN[1])), numComp*sizeof(double));
2936                            memcpy(&f_001[0], in.getSampleDataRO(INDEX3(0,k1,k2+1, m_NN[0],m_NN[1])), numComp*sizeof(double));
2937                            memcpy(&f_010[0], in.getSampleDataRO(INDEX3(0,k1+1,k2, m_NN[0],m_NN[1])), numComp*sizeof(double));
2938                            memcpy(&f_011[0], in.getSampleDataRO(INDEX3(0,k1+1,k2+1, m_NN[0],m_NN[1])), numComp*sizeof(double));
2939                            double* o = out.getSampleDataRW(m_faceOffset[0]+INDEX2(k1,k2,m_NE[1]));
2940                            for (index_t i=0; i < numComp; ++i) {
2941                                o[INDEX2(i,numComp,0)] = (f_000[i] + f_001[i] + f_010[i] + f_011[i])/4;
2942                            } // end of component loop i
2943                        } // end of k1 loop
2944                    } // end of k2 loop
2945                } // end of face 0
2946                if (m_faceOffset[1] > -1) {
2947    #pragma omp for nowait
2948                    for (index_t k2=0; k2 < m_NE[2]; ++k2) {
2949                        for (index_t k1=0; k1 < m_NE[1]; ++k1) {
2950                            memcpy(&f_100[0], in.getSampleDataRO(INDEX3(m_NN[0]-1,k1,k2, m_NN[0],m_NN[1])), numComp*sizeof(double));
2951                            memcpy(&f_101[0], in.getSampleDataRO(INDEX3(m_NN[0]-1,k1,k2+1, m_NN[0],m_NN[1])), numComp*sizeof(double));
2952                            memcpy(&f_110[0], in.getSampleDataRO(INDEX3(m_NN[0]-1,k1+1,k2, m_NN[0],m_NN[1])), numComp*sizeof(double));
2953                            memcpy(&f_111[0], in.getSampleDataRO(INDEX3(m_NN[0]-1,k1+1,k2+1, m_NN[0],m_NN[1])), numComp*sizeof(double));
2954                            double* o = out.getSampleDataRW(m_faceOffset[1]+INDEX2(k1,k2,m_NE[1]));
2955                            for (index_t i=0; i < numComp; ++i) {
2956                                o[INDEX2(i,numComp,0)] = (f_100[i] + f_101[i] + f_110[i] + f_111[i])/4;
2957                            } // end of component loop i
2958                        } // end of k1 loop
2959                    } // end of k2 loop
2960                } // end of face 1
2961                if (m_faceOffset[2] > -1) {
2962    #pragma omp for nowait
2963                    for (index_t k2=0; k2 < m_NE[2]; ++k2) {
2964                        for (index_t k0=0; k0 < m_NE[0]; ++k0) {
2965                            memcpy(&f_000[0], in.getSampleDataRO(INDEX3(k0,0,k2, m_NN[0],m_NN[1])), numComp*sizeof(double));
2966                            memcpy(&f_001[0], in.getSampleDataRO(INDEX3(k0,0,k2+1, m_NN[0],m_NN[1])), numComp*sizeof(double));
2967                            memcpy(&f_100[0], in.getSampleDataRO(INDEX3(k0+1,0,k2, m_NN[0],m_NN[1])), numComp*sizeof(double));
2968                            memcpy(&f_101[0], in.getSampleDataRO(INDEX3(k0+1,0,k2+1, m_NN[0],m_NN[1])), numComp*sizeof(double));
2969                            double* o = out.getSampleDataRW(m_faceOffset[2]+INDEX2(k0,k2,m_NE[0]));
2970                            for (index_t i=0; i < numComp; ++i) {
2971                                o[INDEX2(i,numComp,0)] = (f_000[i] + f_001[i] + f_100[i] + f_101[i])/4;
2972                            } // end of component loop i
2973                        } // end of k0 loop
2974                    } // end of k2 loop
2975                } // end of face 2
2976                if (m_faceOffset[3] > -1) {
2977    #pragma omp for nowait
2978                    for (index_t k2=0; k2 < m_NE[2]; ++k2) {
2979                        for (index_t k0=0; k0 < m_NE[0]; ++k0) {
2980                            memcpy(&f_010[0], in.getSampleDataRO(INDEX3(k0,m_NN[1]-1,k2, m_NN[0],m_NN[1])), numComp*sizeof(double));
2981                            memcpy(&f_011[0], in.getSampleDataRO(INDEX3(k0,m_NN[1]-1,k2+1, m_NN[0],m_NN[1])), numComp*sizeof(double));
2982                            memcpy(&f_110[0], in.getSampleDataRO(INDEX3(k0+1,m_NN[1]-1,k2, m_NN[0],m_NN[1])), numComp*sizeof(double));
2983                            memcpy(&f_111[0], in.getSampleDataRO(INDEX3(k0+1,m_NN[1]-1,k2+1, m_NN[0],m_NN[1])), numComp*sizeof(double));
2984                            double* o = out.getSampleDataRW(m_faceOffset[3]+INDEX2(k0,k2,m_NE[0]));
2985                            for (index_t i=0; i < numComp; ++i) {
2986                                o[INDEX2(i,numComp,0)] = (f_010[i] + f_011[i] + f_110[i] + f_111[i])/4;
2987                            } // end of component loop i
2988                        } // end of k0 loop
2989                    } // end of k2 loop
2990                } // end of face 3
2991                if (m_faceOffset[4] > -1) {
2992    #pragma omp for nowait
2993                    for (index_t k1=0; k1 < m_NE[1]; ++k1) {
2994                        for (index_t k0=0; k0 < m_NE[0]; ++k0) {
2995                            memcpy(&f_000[0], in.getSampleDataRO(INDEX3(k0,k1,0, m_NN[0],m_NN[1])), numComp*sizeof(double));
2996                            memcpy(&f_010[0], in.getSampleDataRO(INDEX3(k0,k1+1,0, m_NN[0],m_NN[1])), numComp*sizeof(double));
2997                            memcpy(&f_100[0], in.getSampleDataRO(INDEX3(k0+1,k1,0, m_NN[0],m_NN[1])), numComp*sizeof(double));
2998                            memcpy(&f_110[0], in.getSampleDataRO(INDEX3(k0+1,k1+1,0, m_NN[0],m_NN[1])), numComp*sizeof(double));
2999                            double* o = out.getSampleDataRW(m_faceOffset[4]+INDEX2(k0,k1,m_NE[0]));
3000                            for (index_t i=0; i < numComp; ++i) {
3001                                o[INDEX2(i,numComp,0)] = (f_000[i] + f_010[i] + f_100[i] + f_110[i])/4;
3002                            } // end of component loop i
3003                        } // end of k0 loop
3004                    } // end of k1 loop
3005                } // end of face 4
3006                if (m_faceOffset[5] > -1) {
3007    #pragma omp for nowait
3008                    for (index_t k1=0; k1 < m_NE[1]; ++k1) {
3009                        for (index_t k0=0; k0 < m_NE[0]; ++k0) {
3010                            memcpy(&f_001[0], in.getSampleDataRO(INDEX3(k0,k1,m_NN[2]-1, m_NN[0],m_NN[1])), numComp*sizeof(double));
3011                            memcpy(&f_011[0], in.getSampleDataRO(INDEX3(k0,k1+1,m_NN[2]-1, m_NN[0],m_NN[1])), numComp*sizeof(double));
3012                            memcpy(&f_101[0], in.getSampleDataRO(INDEX3(k0+1,k1,m_NN[2]-1, m_NN[0],m_NN[1])), numComp*sizeof(double));
3013                            memcpy(&f_111[0], in.getSampleDataRO(INDEX3(k0+1,k1+1,m_NN[2]-1, m_NN[0],m_NN[1])), numComp*sizeof(double));
3014                            double* o = out.getSampleDataRW(m_faceOffset[5]+INDEX2(k0,k1,m_NE[0]));
3015                            for (index_t i=0; i < numComp; ++i) {
3016                                o[INDEX2(i,numComp,0)] = (f_001[i] + f_011[i] + f_101[i] + f_111[i])/4;
3017                            } // end of component loop i
3018                        } // end of k0 loop
3019                    } // end of k1 loop
3020                } // end of face 5
3021            } // end of parallel section
3022        } else {
3023            out.requireWrite();
3024            const double c0 = 0.044658198738520451079;
3025            const double c1 = 0.16666666666666666667;
3026            const double c2 = 0.62200846792814621559;
3027    #pragma omp parallel
3028            {
3029                vector<double> f_000(numComp);
3030                vector<double> f_001(numComp);
3031                vector<double> f_010(numComp);
3032                vector<double> f_011(numComp);
3033                vector<double> f_100(numComp);
3034                vector<double> f_101(numComp);
3035                vector<double> f_110(numComp);
3036                vector<double> f_111(numComp);
3037                if (m_faceOffset[0] > -1) {
3038    #pragma omp for nowait
3039                    for (index_t k2=0; k2 < m_NE[2]; ++k2) {
3040                        for (index_t k1=0; k1 < m_NE[1]; ++k1) {
3041                            memcpy(&f_000[0], in.getSampleDataRO(INDEX3(0,k1,k2, m_NN[0],m_NN[1])), numComp*sizeof(double));
3042                            memcpy(&f_001[0], in.getSampleDataRO(INDEX3(0,k1,k2+1, m_NN[0],m_NN[1])), numComp*sizeof(double));
3043                            memcpy(&f_010[0], in.getSampleDataRO(INDEX3(0,k1+1,k2, m_NN[0],m_NN[1])), numComp*sizeof(double));
3044                            memcpy(&f_011[0], in.getSampleDataRO(INDEX3(0,k1+1,k2+1, m_NN[0],m_NN[1])), numComp*sizeof(double));
3045                            double* o = out.getSampleDataRW(m_faceOffset[0]+INDEX2(k1,k2,m_NE[1]));
3046                            for (index_t i=0; i < numComp; ++i) {
3047                                o[INDEX2(i,numComp,0)] = f_000[i]*c2 + f_011[i]*c0 + c1*(f_001[i] + f_010[i]);
3048                                o[INDEX2(i,numComp,1)] = f_001[i]*c0 + f_010[i]*c2 + c1*(f_000[i] + f_011[i]);
3049                                o[INDEX2(i,numComp,2)] = f_001[i]*c2 + f_010[i]*c0 + c1*(f_000[i] + f_011[i]);
3050                                o[INDEX2(i,numComp,3)] = f_000[i]*c0 + f_011[i]*c2 + c1*(f_001[i] + f_010[i]);
3051                            } // end of component loop i
3052                        } // end of k1 loop
3053                    } // end of k2 loop
3054                } // end of face 0
3055                if (m_faceOffset[1] > -1) {
3056    #pragma omp for nowait
3057                    for (index_t k2=0; k2 < m_NE[2]; ++k2) {
3058                        for (i