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revision 616 by elspeth, Wed Mar 22 02:46:56 2006 UTC revision 2548 by jfenwick, Mon Jul 20 06:20:06 2009 UTC
# Line 1  Line 1 
1  /*  
2   ************************************************************  /*******************************************************
3   *          Copyright 2006 by ACcESS MNRF                   *  *
4   *                                                          *  * Copyright (c) 2003-2009 by University of Queensland
5   *              http://www.access.edu.au                    *  * Earth Systems Science Computational Center (ESSCC)
6   *       Primary Business: Queensland, Australia            *  * http://www.uq.edu.au/esscc
7   *  Licensed under the Open Software License version 3.0    *  *
8   *     http://www.opensource.org/licenses/osl-3.0.php       *  * Primary Business: Queensland, Australia
9   *                                                          *  * Licensed under the Open Software License version 3.0
10   ************************************************************  * http://www.opensource.org/licenses/osl-3.0.php
11  */  *
12    *******************************************************/
13    
14    
15  /**************************************************************/  /**************************************************************/
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40    
41  /**************************************************************/  /**************************************************************/
42    
 /*  Author: gross@access.edu.au */  
 /*  Version: $Id$ */  
   
 /**************************************************************/  
   
43  #include "Assemble.h"  #include "Assemble.h"
44  #include "Util.h"  #include "Util.h"
45    #include "esysUtils/blocktimer.h"
46  #ifdef _OPENMP  #ifdef _OPENMP
47  #include <omp.h>  #include <omp.h>
48  #endif  #endif
# Line 56  Line 53 
53  void Finley_Assemble_PDE(Finley_NodeFile* nodes,Finley_ElementFile* elements,Paso_SystemMatrix* S, escriptDataC* F,  void Finley_Assemble_PDE(Finley_NodeFile* nodes,Finley_ElementFile* elements,Paso_SystemMatrix* S, escriptDataC* F,
54               escriptDataC* A, escriptDataC* B, escriptDataC* C, escriptDataC* D, escriptDataC* X, escriptDataC* Y ) {               escriptDataC* A, escriptDataC* B, escriptDataC* C, escriptDataC* D, escriptDataC* X, escriptDataC* Y ) {
55    
56      bool_t reducedIntegrationOrder=FALSE;
57    char error_msg[LenErrorMsg_MAX];    char error_msg[LenErrorMsg_MAX];
   double *EM_S=NULL,*EM_F=NULL,*V=NULL,*dVdv=NULL,*dSdV=NULL,*Vol=NULL,*dvdV=NULL;  
   double time0;  
   dim_t dimensions[ESCRIPT_MAX_DATA_RANK],e,q;  
58    Assemble_Parameters p;    Assemble_Parameters p;
59    index_t *index_row=NULL,*index_col=NULL,color;    double time0;
60      dim_t dimensions[ESCRIPT_MAX_DATA_RANK];
61      type_t funcspace;
62      double blocktimer_start = blocktimer_time();
63    
64    Finley_resetError();    Finley_resetError();
65    
66      {
67    #ifdef Paso_MPI
68      int iam, numCPUs;
69      iam = elements->elementDistribution->MPIInfo->rank;
70      numCPUs = elements->elementDistribution->MPIInfo->size;
71    #endif
72      }
73    
74    if (nodes==NULL || elements==NULL) return;    if (nodes==NULL || elements==NULL) return;
75    if (S==NULL && isEmpty(F)) return;    if (S==NULL && isEmpty(F)) return;
76    
77    /* set all parameters in p*/    if (isEmpty(F) && !isEmpty(X) && !isEmpty(F)) {
78    Assemble_getAssembleParameters(nodes,elements,S,F,&p);          Finley_setError(TYPE_ERROR,"Finley_Assemble_PDE: right hand side coefficients are non-zero bat no right hand side vector given.");
79    if (! Finley_noError()) return;    }
80    
81    /*  this function assumes NS=NN */    if (S==NULL && !isEmpty(A) && !isEmpty(B) && !isEmpty(C) && !isEmpty(D)) {
82    if (p.NN!=p.NS) {          Finley_setError(TYPE_ERROR,"Finley_Assemble_PDE: coefficients are non-zero but no matrix is given.");
     Finley_setError(SYSTEM_ERROR,"Finley_Assemble_PDE: for Finley_Assemble_PDE numNodes and numShapes have to be identical.");  
     return;  
   }  
   if (p.numDim!=p.numElementDim) {  
     Finley_setError(SYSTEM_ERROR,"Finley_Assemble_PDE: Finley_Assemble_PDE accepts volume elements only.");  
     return;  
83    }    }
84    /*  get a functionspace */  
85    type_t funcspace=UNKNOWN;    /*  get the functionspace for this assemblage call */
86      funcspace=UNKNOWN;
87    updateFunctionSpaceType(funcspace,A);    updateFunctionSpaceType(funcspace,A);
88    updateFunctionSpaceType(funcspace,B);    updateFunctionSpaceType(funcspace,B);
89    updateFunctionSpaceType(funcspace,C);    updateFunctionSpaceType(funcspace,C);
# Line 91  void Finley_Assemble_PDE(Finley_NodeFile Line 93  void Finley_Assemble_PDE(Finley_NodeFile
93    if (funcspace==UNKNOWN) return; /* all  data are empty */    if (funcspace==UNKNOWN) return; /* all  data are empty */
94    
95    /* check if all function spaces are the same */    /* check if all function spaces are the same */
   
96    if (! functionSpaceTypeEqual(funcspace,A) ) {    if (! functionSpaceTypeEqual(funcspace,A) ) {
97          Finley_setError(TYPE_ERROR,"Finley_Assemble_PDE: unexpected function space type for coefficient A");          Finley_setError(TYPE_ERROR,"Finley_Assemble_PDE: unexpected function space type for coefficient A");
98    }    }
# Line 110  void Finley_Assemble_PDE(Finley_NodeFile Line 111  void Finley_Assemble_PDE(Finley_NodeFile
111    if (! functionSpaceTypeEqual(funcspace,Y) ) {    if (! functionSpaceTypeEqual(funcspace,Y) ) {
112          Finley_setError(TYPE_ERROR,"Finley_Assemble_PDE: unexpected function space type for coefficient Y");          Finley_setError(TYPE_ERROR,"Finley_Assemble_PDE: unexpected function space type for coefficient Y");
113    }    }
114      if (! Finley_noError()) return;
115    
116      /* check if all function spaces are the same */
117      if (funcspace==FINLEY_ELEMENTS) {
118           reducedIntegrationOrder=FALSE;
119      } else if (funcspace==FINLEY_FACE_ELEMENTS)  {
120           reducedIntegrationOrder=FALSE;
121      } else if (funcspace==FINLEY_CONTACT_ELEMENTS_1)  {
122           reducedIntegrationOrder=FALSE;
123      } else if (funcspace==FINLEY_CONTACT_ELEMENTS_2)  {
124           reducedIntegrationOrder=FALSE;
125      } else if (funcspace==FINLEY_REDUCED_ELEMENTS) {
126           reducedIntegrationOrder=TRUE;
127      } else if (funcspace==FINLEY_REDUCED_FACE_ELEMENTS)  {
128           reducedIntegrationOrder=TRUE;
129      } else if (funcspace==FINLEY_REDUCED_CONTACT_ELEMENTS_1)  {
130           reducedIntegrationOrder=TRUE;
131      } else if (funcspace==FINLEY_REDUCED_CONTACT_ELEMENTS_2)  {
132           reducedIntegrationOrder=TRUE;
133      } else {
134           Finley_setError(TYPE_ERROR,"Finley_Assemble_PDE: assemblage failed because of illegal function space.");
135      }
136      if (! Finley_noError()) return;
137    
138      /* set all parameters in p*/
139      Assemble_getAssembleParameters(nodes,elements,S,F, reducedIntegrationOrder, &p);
140      if (! Finley_noError()) return;
141    
142    /* check if all function spaces are the same */    /* check if all function spaces are the same */
143    
# Line 144  void Finley_Assemble_PDE(Finley_NodeFile Line 172  void Finley_Assemble_PDE(Finley_NodeFile
172    }    }
173    
174    /*  check the dimensions: */    /*  check the dimensions: */
175      
176    if (p.numEqu==1 && p.numComp==1) {    if (p.numEqu==1 && p.numComp==1) {
177      if (!isEmpty(A)) {      if (!isEmpty(A)) {
178        dimensions[0]=p.numDim;        dimensions[0]=p.numDim;
# Line 184  void Finley_Assemble_PDE(Finley_NodeFile Line 212  void Finley_Assemble_PDE(Finley_NodeFile
212         if (!isDataPointShapeEqual(Y,0,dimensions)) {         if (!isDataPointShapeEqual(Y,0,dimensions)) {
213            Finley_setError(TYPE_ERROR,"Finley_Assemble_PDE: coefficient Y, rank 0 expected.");            Finley_setError(TYPE_ERROR,"Finley_Assemble_PDE: coefficient Y, rank 0 expected.");
214         }         }
215      }      }
216    } else {    } else {
217      if (!isEmpty(A)) {      if (!isEmpty(A)) {
218        dimensions[0]=p.numEqu;        dimensions[0]=p.numEqu;
# Line 238  void Finley_Assemble_PDE(Finley_NodeFile Line 266  void Finley_Assemble_PDE(Finley_NodeFile
266        }        }
267      }      }
268    }    }
   
269    if (Finley_noError()) {    if (Finley_noError()) {
270       time0=Finley_timer();       time0=Finley_timer();
271       #pragma omp parallel private(index_col,index_row,EM_S,EM_F,V,dVdv,dSdV,Vol,dvdV,color,q) \       if (p.numEqu == p. numComp) {
272              firstprivate(elements,nodes,S,F,A,B,C,D,X,Y)          if (p.numEqu > 1) {
273       {            /* system of PDESs */
274           EM_S=EM_F=V=dVdv=dSdV=Vol=dvdV=NULL;            if (p.numDim==3) {
275           index_row=index_col=NULL;              if (p.row_NS == p.col_NS && p.row_NS == p.row_NN && p.col_NS == p.col_NN ) {
276                   Finley_Assemble_PDE_System2_3D(p,elements,S,F,A,B,C,D,X,Y);
277           /* allocate work arrays: */              } else if ( p.row_NS == p.col_NS &&  2*p.row_NS == p.row_NN && 2*p.col_NS == p.col_NN ) {
278                   if ( !isEmpty(A) || !isEmpty(B) || !isEmpty(C) || !isEmpty(X) ) {
279           EM_S=(double*) THREAD_MEMALLOC(p.NN_row*p.NN_col*p.numEqu*p.numComp,double);                    Finley_setError(TYPE_ERROR,"Finley_Assemble_PDE: Contact elements require A, B, C and X to be empty.");
280           EM_F=(double*) THREAD_MEMALLOC(p.NN_row*p.numEqu,double);                 } else {
281           V=(double*) THREAD_MEMALLOC(p.NN*p.numDim,double);                    Finley_Assemble_PDE_System2_C(p,elements,S,F,D,Y);
282           dVdv=(double*) THREAD_MEMALLOC(p.numDim*p.numDim*p.numQuad,double);                 }
283           dvdV=(double*) THREAD_MEMALLOC(p.numDim*p.numDim*p.numQuad,double);              } else {
284           dSdV=(double*) THREAD_MEMALLOC(p.NS_row*p.numQuad*p.numDim,double);                 Finley_setError(TYPE_ERROR,"Finley_Assemble_PDE supports numShape=NumNodes or 2*numShape=NumNodes only.");
285           Vol=(double*) THREAD_MEMALLOC(p.numQuad,double);              }
286           index_col=(index_t*) THREAD_MEMALLOC(p.NN_col,index_t);            } else if (p.numDim==2) {
287           index_row=(index_t*) THREAD_MEMALLOC(p.NN_row,index_t);              if ((p.row_NS == p.col_NS) && (p.row_NS == p.row_NN) && (p.col_NS == p.col_NN )) {
288                   Finley_Assemble_PDE_System2_2D(p,elements,S,F,A,B,C,D,X,Y);
289           if (! (Finley_checkPtr(EM_S) || Finley_checkPtr(EM_F) || Finley_checkPtr(V) || Finley_checkPtr(index_col) ||              } else if ( p.row_NS == p.col_NS &&  2*p.row_NS == p.row_NN && 2*p.col_NS == p.col_NN ) {
290                  Finley_checkPtr(index_row) || Finley_checkPtr(dVdv) || Finley_checkPtr(dSdV) || Finley_checkPtr(Vol) ))  {                 if ( !isEmpty(A) || !isEmpty(B) || !isEmpty(C) || !isEmpty(X) ) {
291                      Finley_setError(TYPE_ERROR,"Finley_Assemble_PDE: Contact elements require A, B, C and X to be empty.");
292             /*  open loop over all colors: */                 } else {
293             for (color=elements->minColor;color<=elements->maxColor;color++) {                    Finley_Assemble_PDE_System2_C(p,elements,S,F,D,Y);
294                /*  open loop over all elements: */                 }
295                #pragma omp for private(e) schedule(static)              } else {
296                for(e=0;e<elements->numElements;e++){                 Finley_setError(TYPE_ERROR,"Finley_Assemble_PDE supports numShape=NumNodes or 2*numShape=NumNodes only.");
297                  if (elements->Color[e]==color) {              }
298  //============================            } else if (p.numDim==2) {
299                    for (q=0;q<p.NN_row;q++) index_row[q]=p.label_row[elements->Nodes[INDEX2(p.row_node[q],e,p.NN)]];              if (p.row_NS == p.col_NS && p.row_NS == p.row_NN && p.col_NS == p.col_NN ) {
300                    /* gather V-coordinates of nodes into V: */                 Finley_Assemble_PDE_System2_1D(p,elements,S,F,A,B,C,D,X,Y);
301            Finley_Util_Gather_double(p.NN,&(elements->Nodes[INDEX2(0,e,p.NN)]),p.numDim,nodes->Coordinates,V);              } else if ( p.row_NS == p.col_NS &&  2*p.row_NS == p.row_NN && 2*p.col_NS == p.col_NN ) {
302                    /*  calculate dVdv(i,j,q)=V(i,k)*DSDv(k,j,q) */                 if ( !isEmpty(A) || !isEmpty(B) || !isEmpty(C) || !isEmpty(X) ) {
303            Finley_Util_SmallMatMult(p.numDim,p.numDim*p.numQuad,dVdv,p.NS,V,p.referenceElement->dSdv);                    Finley_setError(TYPE_ERROR,"Finley_Assemble_PDE: Contact elements require A, B, C and X to be empty.");
304                    /*  dvdV=invert(dVdv) inplace */                 } else {
305            Finley_Util_InvertSmallMat(p.numQuad,p.numDim,dVdv,dvdV,Vol);                    Finley_Assemble_PDE_System2_C(p,elements,S,F,D,Y);
306                    /*  calculate dSdV=DSDv*DvDV */                 }
307            Finley_Util_SmallMatSetMult(p.numQuad,p.NS_row,p.numDim,dSdV,p.numDim,p.referenceElement_row->dSdv,dvdV);              } else {
308                    /*  scale volume: */                 Finley_setError(TYPE_ERROR,"Finley_Assemble_PDE supports numShape=NumNodes or 2*numShape=NumNodes only.");
309            for (q=0;q<p.numQuad;q++) Vol[q]=ABS(Vol[q]*p.referenceElement->QuadWeights[q]);              }
310  //============================            } else {
311                    Finley_setError(VALUE_ERROR,"Finley_Assemble_PDE supports spatial dimensions 1,2,3 only.");
312                     /*   integration for the stiffness matrix: */            }
313                     /*   in order to optimze the number of operations the case of constants coefficience needs a bit more work */          } else {
314                     /*   to make use of some symmetry. */            /* single PDES */
315              if (p.numDim==3) {
316                       if (S!=NULL) {              if (p.row_NS == p.col_NS && p.row_NS == p.row_NN && p.col_NS == p.col_NN ) {
317                         for (q=0;q<p.NN_row*p.NN_col*p.numEqu*p.numComp;q++) EM_S[q]=0;                 Finley_Assemble_PDE_Single2_3D(p,elements,S,F,A,B,C,D,X,Y);
318                         if (p.numEqu==1 && p.numComp==1) {              } else if ( p.row_NS == p.col_NS &&  2*p.row_NS == p.row_NN && 2*p.col_NS == p.col_NN ) {
319                         Finley_Assemble_PDEMatrix_Single2(p.NS_row,p.numDim,p.numQuad,                 if ( !isEmpty(A) || !isEmpty(B) || !isEmpty(C) || !isEmpty(X) ) {
320                                                                       p.referenceElement_row->S,dSdV,Vol,p.NN_row,EM_S,                    Finley_setError(TYPE_ERROR,"Finley_Assemble_PDE: Contact elements require A, B, C and X to be empty.");
321                                                                       getSampleData(A,e),isExpanded(A),                 } else {
322                                                                       getSampleData(B,e),isExpanded(B),                    Finley_Assemble_PDE_Single2_C(p,elements,S,F,D,Y);
323                                                                       getSampleData(C,e),isExpanded(C),                 }
324                                                                       getSampleData(D,e),isExpanded(D));              } else {
325                         } else {                 Finley_setError(TYPE_ERROR,"Finley_Assemble_PDE supports numShape=NumNodes or 2*numShape=NumNodes only.");
326                         Finley_Assemble_PDEMatrix_System2(p.NS_row,p.numDim,p.numQuad,p.numEqu,p.numComp,              }
327                                                                       p.referenceElement_row->S,dSdV,Vol,p.NN_row,EM_S,            } else if (p.numDim==2) {
328                                                                       getSampleData(A,e),isExpanded(A),              if ((p.row_NS == p.col_NS) && (p.row_NS == p.row_NN) && (p.col_NS == p.col_NN )) {
329                                                                       getSampleData(B,e),isExpanded(B),                 Finley_Assemble_PDE_Single2_2D(p,elements,S,F,A,B,C,D,X,Y);
330                                                                       getSampleData(C,e),isExpanded(C),              } else if ( p.row_NS == p.col_NS &&  2*p.row_NS == p.row_NN && 2*p.col_NS == p.col_NN ) {
331                                                                       getSampleData(D,e),isExpanded(D));                 if ( !isEmpty(A) || !isEmpty(B) || !isEmpty(C) || !isEmpty(X) ) {
332                         }                    Finley_setError(TYPE_ERROR,"Finley_Assemble_PDE: Contact elements require A, B, C and X to be empty.");
333                         for (q=0;q<p.NN_col;q++) index_col[q]=p.label_col[elements->Nodes[INDEX2(p.col_node[q],e,p.NN)]];                 } else {
334                         Finley_Assemble_addToSystemMatrix(S,p.NN_row,index_row,p.numEqu,p.NN_col,index_col,p.numComp,EM_S);                    Finley_Assemble_PDE_Single2_C(p,elements,S,F,D,Y);
335                       }                 }
336                       if (!isEmpty(F)) {              } else {
337                         for (q=0;q<p.NN_row*p.numEqu;q++) EM_F[q]=0;                 Finley_setError(TYPE_ERROR,"Finley_Assemble_PDE supports numShape=NumNodes or 2*numShape=NumNodes only.");
338                         if (p.numEqu==1) {              }
339                         Finley_Assemble_RHSMatrix_Single(p.NS_row,p.numDim,p.numQuad,            } else if (p.numDim==1) {
340                                                                   p.referenceElement_row->S,dSdV,Vol,p.NN_row,EM_F,              if (p.row_NS == p.col_NS && p.row_NS == p.row_NN && p.col_NS == p.col_NN ) {
341                                                                   getSampleData(X,e),isExpanded(X),                 Finley_Assemble_PDE_Single2_1D(p,elements,S,F,A,B,C,D,X,Y);
342                                                                   getSampleData(Y,e),isExpanded(Y));              } else if ( p.row_NS == p.col_NS &&  2*p.row_NS == p.row_NN && 2*p.col_NS == p.col_NN ) {
343                         } else {                 if ( !isEmpty(A) || !isEmpty(B) || !isEmpty(C) || !isEmpty(X) ) {
344                         Finley_Assemble_RHSMatrix_System(p.NS_row,p.numDim,p.numQuad,                    Finley_setError(TYPE_ERROR,"Finley_Assemble_PDE: Contact elements require A, B, C and X to be empty.");
345                                                                   p.numEqu,p.referenceElement_row->S,dSdV,Vol,p.NN_row,EM_F,                 } else {
346                                                                   getSampleData(X,e),isExpanded(X),                    Finley_Assemble_PDE_Single2_C(p,elements,S,F,D,Y);
347                                                                   getSampleData(Y,e),isExpanded(Y));                 }
348                         }              } else {
349                         /* add  */                 Finley_setError(TYPE_ERROR,"Finley_Assemble_PDE supports numShape=NumNodes or 2*numShape=NumNodes only.");
                        Finley_Util_AddScatter(p.NN_row,index_row,p.numEqu,EM_F,getSampleData(F,0));  
                     }  
                 }  
               }  
350              }              }
351           }            } else {
352           /* clean up */              Finley_setError(VALUE_ERROR,"Finley_Assemble_PDE supports spatial dimensions 1,2,3 only.");
353           THREAD_MEMFREE(EM_S);            }
354           THREAD_MEMFREE(EM_F);          }
355           THREAD_MEMFREE(V);       } else {
356           THREAD_MEMFREE(dVdv);            Finley_setError(VALUE_ERROR,"Finley_Assemble_PDE requires number of equations == number of solutions  .");
          THREAD_MEMFREE(dvdV);  
          THREAD_MEMFREE(dSdV);  
          THREAD_MEMFREE(Vol);  
          THREAD_MEMFREE(index_col);  
          THREAD_MEMFREE(index_row);  
357       }       }
358       #ifdef Finley_TRACE       #ifdef Finley_TRACE
359       printf("timing: assemblage PDE: %.4e sec\n",Finley_timer()-time0);       printf("timing: assemblage PDE: %.4e sec\n",Finley_timer()-time0);
360       #endif       #endif
361    }    }
362      blocktimer_increment("Finley_Assemble_PDE()", blocktimer_start);
363  }  }
364  /*  /*
365   * $Log$   * $Log$

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