/[escript]/trunk/paso/src/Smoother.c
ViewVC logotype

Diff of /trunk/paso/src/Smoother.c

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

revision 2548 by jfenwick, Mon Jul 20 06:20:06 2009 UTC revision 3098 by gross, Fri Aug 20 08:08:27 2010 UTC
# Line 1  Line 1 
1    
2  /*******************************************************  /*******************************************************
3  *  *
4  * Copyright (c) 2003-2009 by University of Queensland  * Copyright (c) 2003-2010 by University of Queensland
5  * Earth Systems Science Computational Center (ESSCC)  * Earth Systems Science Computational Center (ESSCC)
6  * http://www.uq.edu.au/esscc  * http://www.uq.edu.au/esscc
7  *  *
# Line 14  Line 14 
14    
15  /**************************************************************/  /**************************************************************/
16    
17  /* Paso: GS preconditioner with reordering                 */  /* Paso: Gauss-Seidel                */
18    
19  /**************************************************************/  /**************************************************************/
20    
 /* Copyrights by ACcESS Australia 2003,2004,2005,2006,2007,2008  */  
21  /* Author: artak@uq.edu.au                                   */  /* Author: artak@uq.edu.au                                   */
22    
23  /**************************************************************/  /**************************************************************/
# Line 26  Line 25 
25  #include "Paso.h"  #include "Paso.h"
26  #include "Solver.h"  #include "Solver.h"
27  #include "PasoUtil.h"  #include "PasoUtil.h"
28    #include "BlockOps.h"
29    
30  #include <stdio.h>  #include <stdio.h>
31    
32    
33  /**************************************************************/  /**************************************************************/
34    
35  /* free all memory used by GS                                */  /* free all memory used by GS                                */
36    
37  void Paso_Solver_GS_free(Paso_Solver_GS * in) {  void Paso_Solver_GS_free(Paso_Solver_GS * in) {
38       if (in!=NULL) {       if (in!=NULL) {
39          MEMFREE(in->colorOf);      Paso_Solver_LocalGS_free(in->localGS);
         Paso_SparseMatrix_free(in->factors);  
         MEMFREE(in->diag);  
         MEMFREE(in->main_iptr);  
         Paso_Pattern_free(in->pattern);    
40          MEMFREE(in);          MEMFREE(in);
41       }       }
42  }  }
43    void Paso_Solver_LocalGS_free(Paso_Solver_LocalGS * in) {
44       if (in!=NULL) {
45          MEMFREE(in->diag);
46          MEMFREE(in->pivot);
47          MEMFREE(in->buffer);
48          MEMFREE(in);
49       }
50    }
51  /**************************************************************/  /**************************************************************/
52    
53  /*   constructs the incomplete block factorization of  /*   constructs the symmetric Gauss-Seidel preconditioner    
54    
55  */  */
56  Paso_Solver_GS* Paso_Solver_getGS(Paso_SparseMatrix * A,bool_t verbose) {  Paso_Solver_GS* Paso_Solver_getGS(Paso_SystemMatrix * A_p, dim_t sweeps, bool_t is_local, bool_t verbose)
57    dim_t n=A->numRows;  {
58    dim_t n_block=A->row_block_size;    
   dim_t block_size=A->block_size;  
   register index_t i,iptr_main=0,iPtr;  
   double time0=0,time_color=0,time_fac=0;  
59    /* allocations: */      /* allocations: */  
60    Paso_Solver_GS* out=MEMALLOC(1,Paso_Solver_GS);    Paso_Solver_GS* out=MEMALLOC(1,Paso_Solver_GS);
61    if (Paso_checkPtr(out)) return NULL;    if (! Paso_checkPtr(out)) {
62    out->colorOf=MEMALLOC(n,index_t);       out->localGS=Paso_Solver_getLocalGS(A_p->mainBlock,sweeps,verbose);
63    out->diag=MEMALLOC( ((size_t) n) * ((size_t) block_size),double);       out->is_local=is_local;
   /*out->diag=MEMALLOC(A->len,double);*/  
   out->main_iptr=MEMALLOC(n,index_t);  
   out->pattern=Paso_Pattern_getReference(A->pattern);  
   out->factors=Paso_SparseMatrix_getReference(A);  
   out->n_block=n_block;  
   out->n=n;  
   
   if ( !(Paso_checkPtr(out->colorOf) || Paso_checkPtr(out->main_iptr) || Paso_checkPtr(out->factors)) ) {  
     time0=Paso_timer();  
     Paso_Pattern_color(A->pattern,&out->num_colors,out->colorOf);  
     time_color=Paso_timer()-time0;  
   
     if (Paso_noError()) {  
        time0=Paso_timer();  
   
           if (! (Paso_checkPtr(out->diag))) {  
              if (n_block==1) {  
                 #pragma omp parallel for private(i, iPtr) schedule(static)  
                 for (i = 0; i < A->pattern->numOutput; i++) {  
                    out->diag[i]=1.;  
                    /* find main diagonal */  
                    for (iPtr = A->pattern->ptr[i]; iPtr < A->pattern->ptr[i + 1]; iPtr++) {  
                        if (A->pattern->index[iPtr]==i) {  
                            iptr_main=iPtr;  
                            out->diag[i]=A->val[iPtr];  
                            break;  
                        }  
                    }  
                    out->main_iptr[i]=iptr_main;  
                 }  
              } else if (n_block==2) {  
                 #pragma omp parallel for private(i, iPtr) schedule(static)  
                 for (i = 0; i < A->pattern->numOutput; i++) {  
                    out->diag[i*4+0]= 1.;  
                    out->diag[i*4+1]= 0.;  
                    out->diag[i*4+2]= 0.;  
                    out->diag[i*4+3]= 1.;  
                    /* find main diagonal */  
                    for (iPtr = A->pattern->ptr[i]; iPtr < A->pattern->ptr[i + 1]; iPtr++) {  
                        if (A->pattern->index[iPtr]==i) {  
                              iptr_main=iPtr;  
                              out->diag[i*4]= A->val[iPtr*4];  
                              out->diag[i*4+1]=A->val[iPtr*4+1];  
                              out->diag[i*4+2]=A->val[iPtr*4+2];  
                              out->diag[i*4+3]= A->val[iPtr*4+3];  
                           break;  
                        }  
                    }  
                    out->main_iptr[i]=iptr_main;  
                 }    
              } else if (n_block==3) {  
                 #pragma omp parallel for private(i, iPtr) schedule(static)  
                 for (i = 0; i < A->pattern->numOutput; i++) {  
                    out->diag[i*9  ]=1.;  
                    out->diag[i*9+1]=0.;  
                    out->diag[i*9+2]=0.;  
                    out->diag[i*9+3]=0.;  
                    out->diag[i*9+4]=1.;  
                    out->diag[i*9+5]=0.;  
                    out->diag[i*9+6]=0.;  
                    out->diag[i*9+7]=0.;  
                    out->diag[i*9+8]=1.;  
                    /* find main diagonal */  
                    for (iPtr = A->pattern->ptr[i]; iPtr < A->pattern->ptr[i + 1]; iPtr++) {  
                        if (A->pattern->index[iPtr]==i) {  
                            iptr_main=iPtr;  
                            out->diag[i*9  ]=A->val[iPtr*9  ];  
                            out->diag[i*9+1]=A->val[iPtr*9+1];  
                            out->diag[i*9+2]=A->val[iPtr*9+2];  
                            out->diag[i*9+3]=A->val[iPtr*9+3];  
                            out->diag[i*9+4]=A->val[iPtr*9+4];  
                            out->diag[i*9+5]=A->val[iPtr*9+5];  
                            out->diag[i*9+6]=A->val[iPtr*9+6];  
                            out->diag[i*9+7]=A->val[iPtr*9+7];  
                            out->diag[i*9+8]=A->val[iPtr*9+8];  
                            break;  
                        }  
                    }  
                    out->main_iptr[i]=iptr_main;  
                 }  
              }  
            }  
   
      time_fac=Paso_timer()-time0;  
      }  
64    }    }
65    if (Paso_noError()) {    if (Paso_MPIInfo_noError(A_p->mpi_info)) {
       if (verbose) {  
          printf("GS: %d color used \n",out->num_colors);  
          printf("timing: GS: coloring/elemination : %e/%e\n",time_color,time_fac);  
      }  
66       return out;       return out;
67    } else  {    } else {
68       Paso_Solver_GS_free(out);       Paso_Solver_GS_free(out);
69       return NULL;       return NULL;
70    }    }
71  }  }
72    Paso_Solver_LocalGS* Paso_Solver_getLocalGS(Paso_SparseMatrix * A_p, dim_t sweeps, bool_t verbose) {
73      
74       dim_t n=A_p->numRows;
75       dim_t n_block=A_p->row_block_size;
76       dim_t block_size=A_p->block_size;
77      
78       double time0=Paso_timer();
79       /* allocations: */  
80       Paso_Solver_LocalGS* out=MEMALLOC(1,Paso_Solver_LocalGS);
81       if (! Paso_checkPtr(out)) {
82          
83          out->diag=MEMALLOC( ((size_t) n) * ((size_t) block_size),double);
84          out->pivot=MEMALLOC( ((size_t) n) * ((size_t)  n_block), index_t);
85          out->buffer=MEMALLOC( ((size_t) n) * ((size_t)  n_block), double);
86          out->sweeps=sweeps;
87          
88          if ( ! ( Paso_checkPtr(out->diag) || Paso_checkPtr(out->pivot) ) ) {
89         Paso_SparseMatrix_invMain(A_p, out->diag, out->pivot );
90          }
91          
92       }
93       time0=Paso_timer()-time0;
94      
95       if (Paso_noError()) {
96          if (verbose) printf("timing: Gauss-Seidel preparation: elemination : %e\n",time0);
97          return out;
98       } else {
99          Paso_Solver_LocalGS_free(out);
100          return NULL;
101       }
102    }
103    
104  /**************************************************************/  /*
105    
106  /* apply GS precondition b-> x                                performs a few sweeps of the  from
107    
108       in fact it solves LD^{-1}Ux=b in the form x= U^{-1} D L^{-1}b  S (x_{k} -  x_{k-1}) = b - A x_{k-1}
109    
110   should be called within a parallel region                                                where x_{0}=0 and S provides some approximatioon of A.
111   barrier synconization should be performed to make sure that the input vector available  
112    Under MPI S is build on using A_p->mainBlock only.
113    if GS is local the defect b - A x_{k-1} is calculated using A_p->mainBlock only.
114    
115  */  */
116    
117  void Paso_Solver_solveGS(Paso_Solver_GS * gs, double * x, double * b) {  void Paso_Solver_solveGS(Paso_SystemMatrix* A_p, Paso_Solver_GS * gs, double * x, const double * b)
118       register dim_t i,k;  {
119       register index_t color,iptr_ik,iptr_main;     register dim_t i;
120       register double A11,A12,A21,A22,A13,A23,A33,A32,A31,S1,S2,S3,R1,R2,R3,D,S21,S22,S12,S11,S13,S23,S33,S32,S31;     const dim_t n= (A_p->mainBlock->numRows) * (A_p->mainBlock->row_block_size);
121       dim_t n_block=gs->n_block;    
122       dim_t n=gs->n;     double *b_new = gs->localGS->buffer;
123       index_t* pivot=NULL;     dim_t sweeps=gs->localGS->sweeps;
124          
125       /* copy x into b*/     if (gs->is_local) {
126       #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)        Paso_Solver_solveLocalGS(A_p->mainBlock,gs->localGS,x,b);
127       for (i=0;i<n*n_block;++i) x[i]=b[i];     } else {
128       /* forward substitution */        #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)
129       for (color=0;color<gs->num_colors;++color) {        for (i=0;i<n;++i) x[i]=b[i];
130             if (n_block==1) {        
131                #pragma omp parallel for schedule(static) private(i,iptr_ik,k,S1,R1,iptr_main)        Paso_Solver_localGSSweep(A_p->mainBlock,gs->localGS,x);
132                for (i = 0; i < n; ++i) {        while (sweeps > 0 ) {
133                     if (gs->colorOf[i]==color) {       #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)
134                       /* x_i=x_i-a_ik*x_k */                           for (i=0;i<n;++i) b_new[i]=b[i];
135                       S1=x[i];  
136                       for (iptr_ik=gs->pattern->ptr[i];iptr_ik<gs->pattern->ptr[i+1]; ++iptr_ik) {           Paso_SystemMatrix_MatrixVector((-1.), A_p, x, 1., b_new); /* b_new = b - A*x */
137                            k=gs->pattern->index[iptr_ik];                                
138                            if (gs->colorOf[k]<color) {       Paso_Solver_localGSSweep(A_p->mainBlock,gs->localGS,b_new);
139                               R1=x[k];                                    
140                               S1-=gs->factors->val[iptr_ik]*R1;       #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)
141                             }       for (i=0;i<n;++i) x[i]+=b_new[i];
142                       }      
143                       iptr_main=gs->main_iptr[i];       sweeps--;
144                       x[i]=(1/gs->factors->val[iptr_main])*S1;        }
145                     }        
146                }     }
147             } else if (n_block==2) {  }
148                #pragma omp parallel for schedule(static) private(i,iptr_ik,k,iptr_main,S1,S2,R1,R2)  void Paso_Solver_solveLocalGS(Paso_SparseMatrix* A_p, Paso_Solver_LocalGS * gs, double * x, const double * b)
149                for (i = 0; i < n; ++i) {  {
150                     if (gs->colorOf[i]==color) {     register dim_t i;
151                       /* x_i=x_i-a_ik*x_k */     const dim_t n= (A_p->numRows) * (A_p->row_block_size);
152                       S1=x[2*i];     double *b_new = gs->buffer;
153                       S2=x[2*i+1];     dim_t sweeps=gs->sweeps;
154                       for (iptr_ik=gs->pattern->ptr[i];iptr_ik<gs->pattern->ptr[i+1]; ++iptr_ik) {    
155                            k=gs->pattern->index[iptr_ik];                               #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)
156                            if (gs->colorOf[k]<color) {     for (i=0;i<n;++i) x[i]=b[i];
157                               R1=x[2*k];     Paso_Solver_localGSSweep(A_p,gs,x);
158                               R2=x[2*k+1];    
159                               S1-=gs->factors->val[4*iptr_ik  ]*R1+gs->factors->val[4*iptr_ik+2]*R2;     while (sweeps > 0 ) {
160                               S2-=gs->factors->val[4*iptr_ik+1]*R1+gs->factors->val[4*iptr_ik+3]*R2;       #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)
161                            }       for (i=0;i<n;++i) b_new[i]=b[i];
162                       }      
163                       iptr_main=gs->main_iptr[i];       Paso_SparseMatrix_MatrixVector_CSC_OFFSET0((-1.), A_p, x, 1., b_new); /* b_new = b - A*x */
164                       A11=gs->factors->val[iptr_main*4];      
165                       A21=gs->factors->val[iptr_main*4+1];       Paso_Solver_localGSSweep(A_p,gs,b_new);
166                       A12=gs->factors->val[iptr_main*4+2];      
167                       A22=gs->factors->val[iptr_main*4+3];       #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)
168                       D = A11*A22-A12*A21;       for (i=0;i<n;++i) x[i]+=b_new[i];
169                       if (ABS(D)>0.) {      
170                            D=1./D;       sweeps--;
171                            S11= A22*D;     }
                           S21=-A21*D;  
                           S12=-A12*D;  
                           S22= A11*D;  
                           x[2*i  ]=S11*S1+S12*S2;  
                           x[2*i+1]=S21*S1+S22*S2;  
                      } else {  
                             Paso_setError(ZERO_DIVISION_ERROR, "Paso_Solver_getGS: non-regular main diagonal block.");  
                        }  
                    }  
   
               }  
            } else if (n_block==3) {  
               #pragma omp parallel for schedule(static) private(i,iptr_ik,iptr_main,k,S1,S2,S3,R1,R2,R3)  
               for (i = 0; i < n; ++i) {  
                    if (gs->colorOf[i]==color) {  
                      /* x_i=x_i-a_ik*x_k */  
                      S1=x[3*i];  
                      S2=x[3*i+1];  
                      S3=x[3*i+2];  
                      for (iptr_ik=gs->pattern->ptr[i];iptr_ik<gs->pattern->ptr[i+1]; ++iptr_ik) {  
                           k=gs->pattern->index[iptr_ik];                            
                           if (gs->colorOf[k]<color) {  
                              R1=x[3*k];  
                              R2=x[3*k+1];  
                              R3=x[3*k+2];  
                              S1-=gs->factors->val[9*iptr_ik  ]*R1+gs->factors->val[9*iptr_ik+3]*R2+gs->factors->val[9*iptr_ik+6]*R3;  
                              S2-=gs->factors->val[9*iptr_ik+1]*R1+gs->factors->val[9*iptr_ik+4]*R2+gs->factors->val[9*iptr_ik+7]*R3;  
                              S3-=gs->factors->val[9*iptr_ik+2]*R1+gs->factors->val[9*iptr_ik+5]*R2+gs->factors->val[9*iptr_ik+8]*R3;  
                           }  
                      }  
                      iptr_main=gs->main_iptr[i];  
                      A11=gs->factors->val[iptr_main*9  ];  
                      A21=gs->factors->val[iptr_main*9+1];  
                      A31=gs->factors->val[iptr_main*9+2];  
                      A12=gs->factors->val[iptr_main*9+3];  
                      A22=gs->factors->val[iptr_main*9+4];  
                      A32=gs->factors->val[iptr_main*9+5];  
                      A13=gs->factors->val[iptr_main*9+6];  
                      A23=gs->factors->val[iptr_main*9+7];  
                      A33=gs->factors->val[iptr_main*9+8];  
                      D  =  A11*(A22*A33-A23*A32)+ A12*(A31*A23-A21*A33)+A13*(A21*A32-A31*A22);  
                      if (ABS(D)>0.) {  
                           D=1./D;  
                           S11=(A22*A33-A23*A32)*D;  
                           S21=(A31*A23-A21*A33)*D;  
                           S31=(A21*A32-A31*A22)*D;  
                           S12=(A13*A32-A12*A33)*D;  
                           S22=(A11*A33-A31*A13)*D;  
                           S32=(A12*A31-A11*A32)*D;  
                           S13=(A12*A23-A13*A22)*D;  
                           S23=(A13*A21-A11*A23)*D;  
                           S33=(A11*A22-A12*A21)*D;  
                              /* a_ik=a_ii^{-1}*a_ik */  
                           x[3*i  ]=S11*S1+S12*S2+S13*S3;  
                           x[3*i+1]=S21*S1+S22*S2+S23*S3;  
                           x[3*i+2]=S31*S1+S32*S2+S33*S3;  
                        } else {  
                             Paso_setError(ZERO_DIVISION_ERROR, "Paso_Solver_getGS: non-regular main diagonal block.");  
                        }  
                 }  
               }  
            }  
      }  
       
      /* Multipling with diag(A) */  
      Paso_Solver_applyBlockDiagonalMatrix(gs->n_block,gs->n,gs->diag,pivot,x,x);  
   
      /* backward substitution */  
      for (color=(gs->num_colors)-1;color>-1;--color) {  
            if (n_block==1) {  
               #pragma omp parallel for schedule(static) private(i,iptr_ik,k,S1,R1)  
               for (i = 0; i < n; ++i) {  
                    if (gs->colorOf[i]==color) {  
                      /* x_i=x_i-a_ik*x_k */  
                      S1=x[i];  
                      for (iptr_ik=gs->pattern->ptr[i];iptr_ik<gs->pattern->ptr[i+1]; ++iptr_ik) {  
                           k=gs->pattern->index[iptr_ik];                            
                           if (gs->colorOf[k]>color) {  
                              R1=x[k];  
                              S1-=gs->factors->val[iptr_ik]*R1;  
                           }  
                      }  
                      /*x[i]=S1;*/  
                      iptr_main=gs->main_iptr[i];  
                      x[i]=(1/gs->factors->val[iptr_main])*S1;  
                    }  
               }  
            } else if (n_block==2) {  
               #pragma omp parallel for schedule(static) private(i,iptr_ik,k,S1,S2,R1,R2)  
               for (i = 0; i < n; ++i) {  
                    if (gs->colorOf[i]==color) {  
                      /* x_i=x_i-a_ik*x_k */  
                      S1=x[2*i];  
                      S2=x[2*i+1];  
                      for (iptr_ik=gs->pattern->ptr[i];iptr_ik<gs->pattern->ptr[i+1]; ++iptr_ik) {  
                           k=gs->pattern->index[iptr_ik];                            
                           if (gs->colorOf[k]>color) {  
                              R1=x[2*k];  
                              R2=x[2*k+1];  
                              S1-=gs->factors->val[4*iptr_ik  ]*R1+gs->factors->val[4*iptr_ik+2]*R2;  
                              S2-=gs->factors->val[4*iptr_ik+1]*R1+gs->factors->val[4*iptr_ik+3]*R2;  
                           }  
                      }  
                      /*x[2*i]=S1;  
                      x[2*i+1]=S2;*/  
                      iptr_main=gs->main_iptr[i];  
                      A11=gs->factors->val[iptr_main*4];  
                      A21=gs->factors->val[iptr_main*4+1];  
                      A12=gs->factors->val[iptr_main*4+2];  
                      A22=gs->factors->val[iptr_main*4+3];  
                      D = A11*A22-A12*A21;  
                      if (ABS(D)>0.) {  
                           D=1./D;  
                           S11= A22*D;  
                           S21=-A21*D;  
                           S12=-A12*D;  
                           S22= A11*D;  
                           x[2*i  ]=S11*S1+S12*S2;  
                           x[2*i+1]=S21*S1+S22*S2;  
                      } else {  
                             Paso_setError(ZERO_DIVISION_ERROR, "Paso_Solver_getGS: non-regular main diagonal block.");  
                        }  
   
                     }  
               }  
            } else if (n_block==3) {  
               #pragma omp parallel for schedule(static) private(i,iptr_ik,k,S1,S2,S3,R1,R2,R3)  
               for (i = 0; i < n; ++i) {  
                    if (gs->colorOf[i]==color) {  
                      /* x_i=x_i-a_ik*x_k */  
                      S1=x[3*i  ];  
                      S2=x[3*i+1];  
                      S3=x[3*i+2];  
                      for (iptr_ik=gs->pattern->ptr[i];iptr_ik<gs->pattern->ptr[i+1]; ++iptr_ik) {  
                           k=gs->pattern->index[iptr_ik];                            
                           if (gs->colorOf[k]>color) {  
                              R1=x[3*k];  
                              R2=x[3*k+1];  
                              R3=x[3*k+2];  
                              S1-=gs->factors->val[9*iptr_ik  ]*R1+gs->factors->val[9*iptr_ik+3]*R2+gs->factors->val[9*iptr_ik+6]*R3;  
                              S2-=gs->factors->val[9*iptr_ik+1]*R1+gs->factors->val[9*iptr_ik+4]*R2+gs->factors->val[9*iptr_ik+7]*R3;  
                              S3-=gs->factors->val[9*iptr_ik+2]*R1+gs->factors->val[9*iptr_ik+5]*R2+gs->factors->val[9*iptr_ik+8]*R3;  
                           }  
                      }  
 /*                     x[3*i]=S1;  
                      x[3*i+1]=S2;  
                      x[3*i+2]=S3;  
 */                   iptr_main=gs->main_iptr[i];  
                      A11=gs->factors->val[iptr_main*9  ];  
                      A21=gs->factors->val[iptr_main*9+1];  
                      A31=gs->factors->val[iptr_main*9+2];  
                      A12=gs->factors->val[iptr_main*9+3];  
                      A22=gs->factors->val[iptr_main*9+4];  
                      A32=gs->factors->val[iptr_main*9+5];  
                      A13=gs->factors->val[iptr_main*9+6];  
                      A23=gs->factors->val[iptr_main*9+7];  
                      A33=gs->factors->val[iptr_main*9+8];  
                      D  =  A11*(A22*A33-A23*A32)+ A12*(A31*A23-A21*A33)+A13*(A21*A32-A31*A22);  
                      if (ABS(D)>0.) {  
                           D=1./D;  
                           S11=(A22*A33-A23*A32)*D;  
                           S21=(A31*A23-A21*A33)*D;  
                           S31=(A21*A32-A31*A22)*D;  
                           S12=(A13*A32-A12*A33)*D;  
                           S22=(A11*A33-A31*A13)*D;  
                           S32=(A12*A31-A11*A32)*D;  
                           S13=(A12*A23-A13*A22)*D;  
                           S23=(A13*A21-A11*A23)*D;  
                           S33=(A11*A22-A12*A21)*D;  
                           x[3*i  ]=S11*S1+S12*S2+S13*S3;  
                           x[3*i+1]=S21*S1+S22*S2+S23*S3;  
                           x[3*i+2]=S31*S1+S32*S2+S33*S3;  
                        } else {  
                             Paso_setError(ZERO_DIVISION_ERROR, "Paso_Solver_getGS: non-regular main diagonal block.");  
                        }  
                    }  
               }  
          }  
      }  
      return;  
172  }  }
173    
174    void Paso_Solver_localGSSweep(Paso_SparseMatrix* A, Paso_Solver_LocalGS * gs, double * x)
175    {
176       #ifdef _OPENMP
177       const dim_t nt=omp_get_max_threads();
178       #else
179       const dim_t nt = 1;
180       #endif
181       if (nt < 2) {
182          Paso_Solver_localGSSweep_sequential(A,gs,x);
183       } else {
184          Paso_Solver_localGSSweep_colored(A,gs,x);
185       }
186    }
187    
188    /* inplace Gauss-Seidel sweep in seqential mode: */
189    
190    void Paso_Solver_localGSSweep_sequential(Paso_SparseMatrix* A_p, Paso_Solver_LocalGS * gs, double * x)
191    {
192       const dim_t n=A_p->numRows;
193       const dim_t n_block=A_p->row_block_size;
194       const double *diag = gs->diag;
195       /* const index_t* pivot = gs->pivot;
196       const dim_t block_size=A_p->block_size;  use for block size >3*/
197      
198       register dim_t i,k;
199       register index_t iptr_ik, mm;
200      
201       const index_t* ptr_main = Paso_SparseMatrix_borrowMainDiagonalPointer(A_p);
202    
203       /* forward substitution */
204      
205       if (n_block==1) {
206    
207          Paso_BlockOps_MV_1(&x[0], &diag[0], &x[0]);
208    
209          for (i = 1; i < n; ++i) {
210         mm=ptr_main[i];
211         /* x_i=x_i-a_ik*x_k  (with k<i) */                    
212         for (iptr_ik=A_p->pattern->ptr[i];iptr_ik<mm; ++iptr_ik) {
213            k=A_p->pattern->index[iptr_ik];  
214    /* printf("row %d : add %d\n",i,k); */
215            Paso_BlockOps_SMV_1(&x[i], &A_p->val[iptr_ik], &x[k]);
216         }
217         Paso_BlockOps_MV_1(&x[i], &diag[i], &x[i]);
218    /* printf("row %d : multipy by \n",i); */
219          }
220          return;
221       } else if (n_block==2) {
222          Paso_BlockOps_MV_2(&x[0], &diag[0], &x[0]);
223          for (i = 1; i < n; ++i) {
224         mm=ptr_main[i];
225        
226         for (iptr_ik=A_p->pattern->ptr[i];iptr_ik<mm; ++iptr_ik) {
227            k=A_p->pattern->index[iptr_ik];                          
228            Paso_BlockOps_SMV_2(&x[2*i], &A_p->val[4*iptr_ik], &x[2*k]);
229         }
230         Paso_BlockOps_MV_2(&x[2*i], &diag[4*i], &x[2*i]);
231          }
232       } else if (n_block==3) {
233          Paso_BlockOps_MV_3(&x[0], &diag[0], &x[0]);
234          for (i = 1; i < n; ++i) {
235         mm=ptr_main[i];
236         /* x_i=x_i-a_ik*x_k */
237         for (iptr_ik=A_p->pattern->ptr[i];iptr_ik<mm; ++iptr_ik) {
238            k=A_p->pattern->index[iptr_ik];
239            Paso_BlockOps_SMV_3(&x[3*i], &A_p->val[9*iptr_ik], &x[3*k]);
240         }
241         Paso_BlockOps_MV_3(&x[3*i], &diag[9*i], &x[3*i]);
242          }
243          
244       } /* add block size >3 */
245      
246      
247      
248       /* backward substitution */
249      
250       if (n_block==1) {
251    
252          for (i = n-2; i > -1; ++i) {        
253            mm=ptr_main[i];
254            Paso_BlockOps_MV_1(&x[i], &A_p->val[mm], &x[i]);
255            for (iptr_ik=mm+1; iptr_ik < A_p->pattern->ptr[i+1]; ++iptr_ik) {
256               k=A_p->pattern->index[iptr_ik];  
257               Paso_BlockOps_SMV_1(&x[i], &A_p->val[iptr_ik], &x[k]);
258            }
259            Paso_BlockOps_MV_1(&x[i], &diag[i], &x[i]);
260          }
261          
262       } else if (n_block==2) {
263          for (i = n-2; i > -1; ++i) {
264            mm=ptr_main[i];
265            Paso_BlockOps_MV_2(&x[2*i], &A_p->val[4*mm], &x[2*i]);
266            for (iptr_ik=mm+1; iptr_ik < A_p->pattern->ptr[i+1]; ++iptr_ik) {
267               k=A_p->pattern->index[iptr_ik];
268               Paso_BlockOps_SMV_2(&x[2*i], &A_p->val[4*iptr_ik], &x[2*k]);
269            }
270            Paso_BlockOps_MV_2(&x[2*i], &diag[i*4], &x[2*i]);
271          }
272       } else if (n_block==3) {
273          for (i = n-2; i > -1; ++i) {
274            mm=ptr_main[i];
275            Paso_BlockOps_MV_3(&x[3*i], &A_p->val[9*mm], &x[3*i]);
276        
277            for (iptr_ik=mm+1; iptr_ik < A_p->pattern->ptr[i+1]; ++iptr_ik) {
278               k=A_p->pattern->index[iptr_ik];    
279               Paso_BlockOps_SMV_3(&x[3*i], &A_p->val[9*iptr_ik], &x[3*k]);
280            }
281            Paso_BlockOps_MV_3(&x[3*i], &diag[i*9], &x[3*i]);
282          }
283          
284       } /* add block size >3 */      
285      
286       return;
287    }
288          
289    void Paso_Solver_localGSSweep_colored(Paso_SparseMatrix* A_p, Paso_Solver_LocalGS * gs, double * x)
290    {
291       const dim_t n=A_p->numRows;
292       const dim_t n_block=A_p->row_block_size;
293       const double *diag = gs->diag;
294       index_t* pivot = gs->pivot;
295       const dim_t block_size=A_p->block_size;
296      
297       register dim_t i,k;
298       register index_t color,iptr_ik, mm;
299      
300       const index_t* coloring = Paso_Pattern_borrowColoringPointer(A_p->pattern);
301       const dim_t num_colors = Paso_Pattern_getNumColors(A_p->pattern);
302       const index_t* ptr_main = Paso_SparseMatrix_borrowMainDiagonalPointer(A_p);
303      
304       /* forward substitution */
305      
306       /* color = 0 */
307       if (n_block==1) {
308          #pragma omp parallel for schedule(static) private(i)
309          for (i = 0; i < n; ++i) {
310         if (coloring[i]== 0 ) Paso_BlockOps_MV_1(&x[i], &diag[i], &x[i]);
311          }
312       } else if (n_block==2) {
313             #pragma omp parallel for schedule(static) private(i)
314         for (i = 0; i < n; ++i) {
315            if (coloring[i]== 0 ) Paso_BlockOps_MV_2(&x[2*i], &diag[i*4], &x[2*i]);
316         }
317        } else if (n_block==3) {
318         #pragma omp parallel for schedule(static) private(i)
319         for (i = 0; i < n; ++i) {
320            if (coloring[i]==0) Paso_BlockOps_MV_3(&x[3*i], &diag[i*9], &x[3*i]);
321         }
322       } else {
323          #pragma omp parallel for schedule(static) private(i)
324          for (i = 0; i < n; ++i) {
325         if (coloring[i]==0) Paso_BlockOps_Solve_N(n_block, &x[n_block*i], &diag[block_size*i], &pivot[n_block*i], &x[n_block*i]);
326          }
327       }
328      
329       for (color=1;color<num_colors;++color) {
330          if (n_block==1) {
331         #pragma omp parallel for schedule(static) private(i,iptr_ik,k)
332         for (i = 0; i < n; ++i) {
333            if (coloring[i]==color) {
334               /* x_i=x_i-a_ik*x_k */                    
335               for (iptr_ik=A_p->pattern->ptr[i];iptr_ik<A_p->pattern->ptr[i+1]; ++iptr_ik) {
336              k=A_p->pattern->index[iptr_ik];                          
337              if (coloring[k]<color) Paso_BlockOps_SMV_1(&x[i], &A_p->val[iptr_ik], &x[k]);
338               }
339               Paso_BlockOps_MV_1(&x[i], &diag[i], &x[i]);
340            }
341         }
342          } else if (n_block==2) {
343         #pragma omp parallel for schedule(static) private(i,iptr_ik,k)
344         for (i = 0; i < n; ++i) {
345            if (coloring[i]==color) {
346               for (iptr_ik=A_p->pattern->ptr[i];iptr_ik<A_p->pattern->ptr[i+1]; ++iptr_ik) {
347              k=A_p->pattern->index[iptr_ik];                          
348              if (coloring[k]<color) Paso_BlockOps_SMV_2(&x[2*i], &A_p->val[4*iptr_ik], &x[2*k]);
349               }
350               Paso_BlockOps_MV_2(&x[2*i], &diag[4*i], &x[2*i]);
351            }
352            
353         }
354          } else if (n_block==3) {
355         #pragma omp parallel for schedule(static) private(i,iptr_ik,k)
356         for (i = 0; i < n; ++i) {
357            if (coloring[i]==color) {
358               for (iptr_ik=A_p->pattern->ptr[i];iptr_ik<A_p->pattern->ptr[i+1]; ++iptr_ik) {
359              k=A_p->pattern->index[iptr_ik];                          
360              if (coloring[k]<color) Paso_BlockOps_SMV_3(&x[3*i], &A_p->val[9*iptr_ik], &x[3*k]);
361               }
362               Paso_BlockOps_MV_3(&x[3*i], &diag[9*i], &x[3*i]);
363            }
364         }
365          } else {
366         #pragma omp parallel for schedule(static) private(i,iptr_ik,k)
367         for (i = 0; i < n; ++i) {
368            if (coloring[i] == color) {
369               for (iptr_ik=A_p->pattern->ptr[i];iptr_ik<A_p->pattern->ptr[i+1]; ++iptr_ik) {
370              k=A_p->pattern->index[iptr_ik];                          
371              if (coloring[k]<color) Paso_BlockOps_SMV_N(n_block, &x[n_block*i], &A_p->val[block_size*iptr_ik], &x[n_block*k]);
372               }
373               Paso_BlockOps_Solve_N(n_block, &x[n_block*i], &diag[block_size*i], &pivot[n_block*i], &x[n_block*i]);
374            }
375         }
376          }
377       } /* end of coloring loop */
378      
379    
380       /* backward substitution */
381       for (color=(num_colors)-2 ;color>-1;--color) { /* Note: color=(num_colors)-1 is not required */
382          if (n_block==1) {
383         #pragma omp parallel for schedule(static) private(mm, i,iptr_ik,k)
384         for (i = 0; i < n; ++i) {
385            if (coloring[i]==color) {
386               mm=ptr_main[i];
387               Paso_BlockOps_MV_1(&x[i], &A_p->val[mm], &x[i]);
388               for (iptr_ik=A_p->pattern->ptr[i];iptr_ik<A_p->pattern->ptr[i+1]; ++iptr_ik) {
389              k=A_p->pattern->index[iptr_ik];                          
390              if (coloring[k]>color) Paso_BlockOps_SMV_1(&x[i], &A_p->val[iptr_ik], &x[k]);
391               }
392               Paso_BlockOps_MV_1(&x[i], &diag[i], &x[i]);
393            }
394         }
395          } else if (n_block==2) {
396         #pragma omp parallel for schedule(static) private(mm, i,iptr_ik,k)
397         for (i = 0; i < n; ++i) {
398            if (coloring[i]==color) {
399               mm=ptr_main[i];
400               Paso_BlockOps_MV_2(&x[2*i], &A_p->val[4*mm], &x[2*i]);
401               for (iptr_ik=A_p->pattern->ptr[i];iptr_ik<A_p->pattern->ptr[i+1]; ++iptr_ik) {
402              k=A_p->pattern->index[iptr_ik];                          
403              if (coloring[k]>color) Paso_BlockOps_SMV_2(&x[2*i], &A_p->val[4*iptr_ik], &x[2*k]);
404               }
405               Paso_BlockOps_MV_2(&x[2*i], &diag[4*i], &x[2*i]);
406            }
407         }
408          } else if (n_block==3) {
409         #pragma omp parallel for schedule(static) private(mm, i,iptr_ik,k)
410         for (i = 0; i < n; ++i) {
411            if (coloring[i]==color) {
412               mm=ptr_main[i];
413               Paso_BlockOps_MV_3(&x[3*i], &A_p->val[9*mm], &x[3*i]);
414               for (iptr_ik=A_p->pattern->ptr[i];iptr_ik<A_p->pattern->ptr[i+1]; ++iptr_ik) {
415              k=A_p->pattern->index[iptr_ik];                          
416              if (coloring[k]>color) Paso_BlockOps_SMV_3(&x[3*i], &A_p->val[9*iptr_ik], &x[3*k]);
417               }
418               Paso_BlockOps_MV_3(&x[3*i], &diag[9*i], &x[3*i]);
419            }
420         }
421          } else {
422         #pragma omp parallel for schedule(static) private(mm, i,iptr_ik,k)
423         for (i = 0; i < n; ++i) {
424            if (coloring[i]==color) {
425               mm=ptr_main[i];
426               Paso_BlockOps_MV_N( n_block, &x[n_block*i], &A_p->val[block_size*mm], &x[n_block*i] );
427               for (iptr_ik=A_p->pattern->ptr[i];iptr_ik<A_p->pattern->ptr[i+1]; ++iptr_ik) {
428              k=A_p->pattern->index[iptr_ik];                          
429              if (coloring[k]>color) Paso_BlockOps_SMV_N(n_block, &x[n_block*i], &A_p->val[block_size*iptr_ik], &x[n_block*k]);
430               }
431               Paso_BlockOps_Solve_N(n_block, &x[n_block*i], &diag[block_size*i], &pivot[n_block*i], &x[n_block*i]);
432            }
433         }
434          }
435       }
436       return;
437    }
438    
439    
440    

Legend:
Removed from v.2548  
changed lines
  Added in v.3098

  ViewVC Help
Powered by ViewVC 1.1.26