/[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

trunk/paso/src/Solver_GS.c revision 2548 by jfenwick, Mon Jul 20 06:20:06 2009 UTC trunk/paso/src/Smoother.c revision 3158 by gross, Mon Sep 6 06:09:11 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  /**************************************************************/  /**************************************************************/
24    
25  #include "Paso.h"  #include "Paso.h"
26  #include "Solver.h"  #include "Preconditioner.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 Smoother                                */
36    
37  void Paso_Solver_GS_free(Paso_Solver_GS * in) {  void Paso_Preconditioner_Smoother_free(Paso_Preconditioner_Smoother * in) {
38       if (in!=NULL) {       if (in!=NULL) {
39          MEMFREE(in->colorOf);      Paso_Preconditioner_LocalSmoother_free(in->localSmoother);
         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_Preconditioner_LocalSmoother_free(Paso_Preconditioner_LocalSmoother * 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_Preconditioner_Smoother* Paso_Preconditioner_Smoother_alloc(Paso_SystemMatrix * A_p, const bool_t jacobi, const bool_t is_local, const 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_Preconditioner_Smoother* out=MEMALLOC(1,Paso_Preconditioner_Smoother);
61    if (Paso_checkPtr(out)) return NULL;    if (! Paso_checkPtr(out)) {
62    out->colorOf=MEMALLOC(n,index_t);       out->localSmoother=Paso_Preconditioner_LocalSmoother_alloc(A_p->mainBlock,jacobi,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_Preconditioner_Smoother_free(out);
69       return NULL;       return NULL;
70    }    }
71  }  }
72    Paso_Preconditioner_LocalSmoother* Paso_Preconditioner_LocalSmoother_alloc(Paso_SparseMatrix * A_p, const bool_t jacobi, bool_t verbose)
73    {
74      
75       dim_t n=A_p->numRows;
76       dim_t n_block=A_p->row_block_size;
77       dim_t block_size=A_p->block_size;
78      
79       double time0=Paso_timer();
80       /* allocations: */  
81       Paso_Preconditioner_LocalSmoother* out=MEMALLOC(1,Paso_Preconditioner_LocalSmoother);
82       if (! Paso_checkPtr(out)) {
83          
84          out->diag=MEMALLOC( ((size_t) n) * ((size_t) block_size),double);
85          out->pivot=MEMALLOC( ((size_t) n) * ((size_t)  n_block), index_t);
86          out->buffer=MEMALLOC( ((size_t) n) * ((size_t)  n_block), double);
87          out->Jacobi=jacobi;
88          
89          if ( ! ( Paso_checkPtr(out->diag) || Paso_checkPtr(out->pivot) ) ) {
90         Paso_SparseMatrix_invMain(A_p, out->diag, out->pivot );
91          }
92          
93       }
94       time0=Paso_timer()-time0;
95      
96       if (Paso_noError()) {
97          if (verbose) {
98         if (jacobi) {
99           printf("timing: Jacobi preparation: elemination : %e\n",time0);
100         } else {  
101           printf("timing: Gauss-Seidel preparation: elemination : %e\n",time0);
102         }
103          }
104          return out;
105       } else {
106          Paso_Preconditioner_LocalSmoother_free(out);
107          return NULL;
108       }
109    }
110    
111  /**************************************************************/  /*
112    
113  /* apply GS precondition b-> x                                performs a few sweeps of the  from
114    
115       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}
116    
117   should be called within a parallel region                                                where x_{0}=0 and S provides some approximatioon of A.
118   barrier synconization should be performed to make sure that the input vector available  
119    Under MPI S is build on using A_p->mainBlock only.
120    if Smoother is local the defect b - A x_{k-1} is calculated using A_p->mainBlock only.
121    
122  */  */
123    
124  void Paso_Solver_solveGS(Paso_Solver_GS * gs, double * x, double * b) {  void Paso_Preconditioner_Smoother_solve(Paso_SystemMatrix* A_p, Paso_Preconditioner_Smoother * smoother, double * x, const double * b, const dim_t sweeps)
125       register dim_t i,k;  {
126       register index_t color,iptr_ik,iptr_main;     const dim_t n= (A_p->mainBlock->numRows) * (A_p->mainBlock->row_block_size);
127       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;    
128       dim_t n_block=gs->n_block;     double *b_new = smoother->localSmoother->buffer;
129       dim_t n=gs->n;     dim_t nsweeps=sweeps;
130       index_t* pivot=NULL;     if (smoother->is_local) {
131              Paso_Preconditioner_LocalSmoother_solve(A_p->mainBlock,smoother->localSmoother,x,b,sweeps);
132       /* copy x into b*/     } else {
133       #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)        Paso_Copy(n, x, b);
134       for (i=0;i<n*n_block;++i) x[i]=b[i];        
135       /* forward substitution */        Paso_Preconditioner_LocalSmoother_Sweep(A_p->mainBlock,smoother->localSmoother,x);
136       for (color=0;color<gs->num_colors;++color) {        
137             if (n_block==1) {        while (nsweeps > 1 ) {
138                #pragma omp parallel for schedule(static) private(i,iptr_ik,k,S1,R1,iptr_main)       Paso_Copy(n, b_new, b);
139                for (i = 0; i < n; ++i) {  
140                     if (gs->colorOf[i]==color) {           Paso_SystemMatrix_MatrixVector((-1.), A_p, x, 1., b_new); /* b_new = b - A*x */
141                       /* x_i=x_i-a_ik*x_k */                          
142                       S1=x[i];       Paso_Preconditioner_LocalSmoother_Sweep(A_p->mainBlock,smoother->localSmoother,b_new);
143                       for (iptr_ik=gs->pattern->ptr[i];iptr_ik<gs->pattern->ptr[i+1]; ++iptr_ik) {      
144                            k=gs->pattern->index[iptr_ik];                                 Paso_AXPY(n, x, 1., b_new);
145                            if (gs->colorOf[k]<color) {       nsweeps--;
146                               R1=x[k];                                      }
147                               S1-=gs->factors->val[iptr_ik]*R1;        
148                             }     }
149                       }  }
150                       iptr_main=gs->main_iptr[i];  void Paso_Preconditioner_LocalSmoother_solve(Paso_SparseMatrix* A_p, Paso_Preconditioner_LocalSmoother * smoother, double * x, const double * b, const dim_t sweeps)
151                       x[i]=(1/gs->factors->val[iptr_main])*S1;  {
152                     }     const dim_t n= (A_p->numRows) * (A_p->row_block_size);
153                }     double *b_new = smoother->buffer;
154             } else if (n_block==2) {     dim_t nsweeps=sweeps;
155                #pragma omp parallel for schedule(static) private(i,iptr_ik,k,iptr_main,S1,S2,R1,R2)    
156                for (i = 0; i < n; ++i) {     Paso_Copy(n, x, b);
157                     if (gs->colorOf[i]==color) {     Paso_Preconditioner_LocalSmoother_Sweep(A_p,smoother,x);
158                       /* x_i=x_i-a_ik*x_k */    
159                       S1=x[2*i];     while (nsweeps > 1 ) {
160                       S2=x[2*i+1];  
161                       for (iptr_ik=gs->pattern->ptr[i];iptr_ik<gs->pattern->ptr[i+1]; ++iptr_ik) {       Paso_Copy(n, b_new, b);
162                            k=gs->pattern->index[iptr_ik];                                
163                            if (gs->colorOf[k]<color) {       Paso_SparseMatrix_MatrixVector_CSC_OFFSET0((-1.), A_p, x, 1., b_new); /* b_new = b - A*x */
164                               R1=x[2*k];        
165                               R2=x[2*k+1];       Paso_Preconditioner_LocalSmoother_Sweep(A_p,smoother,b_new);
166                               S1-=gs->factors->val[4*iptr_ik  ]*R1+gs->factors->val[4*iptr_ik+2]*R2;  
167                               S2-=gs->factors->val[4*iptr_ik+1]*R1+gs->factors->val[4*iptr_ik+3]*R2;       Paso_AXPY(n, x, 1., b_new)
168                            }      
169                       }       nsweeps--;
170                       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,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;  
171  }  }
172    
173    void Paso_Preconditioner_LocalSmoother_Sweep(Paso_SparseMatrix* A, Paso_Preconditioner_LocalSmoother * smoother, double * x)
174    {
175       #ifdef _OPENMP
176       const dim_t nt=omp_get_max_threads();
177       #else
178       const dim_t nt = 1;
179       #endif
180       if (smoother->Jacobi) {
181          Paso_BlockOps_allMV(A->row_block_size,A->numRows,smoother->diag,smoother->pivot,x);
182       } else {
183          if (nt < 2) {
184         Paso_Preconditioner_LocalSmoother_Sweep_sequential(A,smoother,x);
185          } else {
186         Paso_Preconditioner_LocalSmoother_Sweep_colored(A,smoother,x);
187          }
188       }
189    }
190    
191    /* inplace Gauss-Seidel sweep in seqential mode: */
192    
193    void Paso_Preconditioner_LocalSmoother_Sweep_sequential(Paso_SparseMatrix* A_p, Paso_Preconditioner_LocalSmoother * smoother, double * x)
194    {
195       const dim_t n=A_p->numRows;
196       const dim_t n_block=A_p->row_block_size;
197       const double *diag = smoother->diag;
198       /* const index_t* pivot = smoother->pivot;
199       const dim_t block_size=A_p->block_size;  use for block size >3*/
200      
201       register dim_t i,k;
202       register index_t iptr_ik, mm;
203      
204       const index_t* ptr_main = Paso_SparseMatrix_borrowMainDiagonalPointer(A_p);
205       /* forward substitution */
206      
207       if (n_block==1) {
208          Paso_BlockOps_MV_1(&x[0], &diag[0], &x[0]);
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            Paso_BlockOps_SMV_1(&x[i], &A_p->val[iptr_ik], &x[k]);
215         }
216         Paso_BlockOps_MV_1(&x[i], &diag[i], &x[i]);
217          }
218       } else if (n_block==2) {
219          Paso_BlockOps_MV_2(&x[0], &diag[0], &x[0]);
220          for (i = 1; i < n; ++i) {
221         mm=ptr_main[i];
222         for (iptr_ik=A_p->pattern->ptr[i];iptr_ik<mm; ++iptr_ik) {
223            k=A_p->pattern->index[iptr_ik];                          
224            Paso_BlockOps_SMV_2(&x[2*i], &A_p->val[4*iptr_ik], &x[2*k]);
225         }
226         Paso_BlockOps_MV_2(&x[2*i], &diag[4*i], &x[2*i]);
227          }
228       } else if (n_block==3) {
229          Paso_BlockOps_MV_3(&x[0], &diag[0], &x[0]);
230          for (i = 1; i < n; ++i) {
231         mm=ptr_main[i];
232         /* x_i=x_i-a_ik*x_k */
233         for (iptr_ik=A_p->pattern->ptr[i];iptr_ik<mm; ++iptr_ik) {
234            k=A_p->pattern->index[iptr_ik];
235            Paso_BlockOps_SMV_3(&x[3*i], &A_p->val[9*iptr_ik], &x[3*k]);
236         }
237         Paso_BlockOps_MV_3(&x[3*i], &diag[9*i], &x[3*i]);
238          }
239       } /* add block size >3 */
240    
241       /* backward substitution */
242      
243       if (n_block==1) {
244          for (i = n-2; i > -1; --i) {        
245            mm=ptr_main[i];
246            Paso_BlockOps_MV_1(&x[i], &A_p->val[mm], &x[i]);
247            for (iptr_ik=mm+1; iptr_ik < A_p->pattern->ptr[i+1]; ++iptr_ik) {
248               k=A_p->pattern->index[iptr_ik];  
249               Paso_BlockOps_SMV_1(&x[i], &A_p->val[iptr_ik], &x[k]);
250            }
251            Paso_BlockOps_MV_1(&x[i], &diag[i], &x[i]);
252          }
253          
254       } else if (n_block==2) {
255          for (i = n-2; i > -1; --i) {
256            mm=ptr_main[i];
257            Paso_BlockOps_MV_2(&x[2*i], &A_p->val[4*mm], &x[2*i]);
258            for (iptr_ik=mm+1; iptr_ik < A_p->pattern->ptr[i+1]; ++iptr_ik) {
259               k=A_p->pattern->index[iptr_ik];
260               Paso_BlockOps_SMV_2(&x[2*i], &A_p->val[4*iptr_ik], &x[2*k]);
261            }
262            Paso_BlockOps_MV_2(&x[2*i], &diag[i*4], &x[2*i]);
263          }
264       } else if (n_block==3) {
265          for (i = n-2; i > -1; --i) {
266            mm=ptr_main[i];
267            Paso_BlockOps_MV_3(&x[3*i], &A_p->val[9*mm], &x[3*i]);
268        
269            for (iptr_ik=mm+1; iptr_ik < A_p->pattern->ptr[i+1]; ++iptr_ik) {
270               k=A_p->pattern->index[iptr_ik];    
271               Paso_BlockOps_SMV_3(&x[3*i], &A_p->val[9*iptr_ik], &x[3*k]);
272            }
273            Paso_BlockOps_MV_3(&x[3*i], &diag[i*9], &x[3*i]);
274          }
275          
276       } /* add block size >3 */      
277      
278       return;
279    }
280          
281    void Paso_Preconditioner_LocalSmoother_Sweep_colored(Paso_SparseMatrix* A_p, Paso_Preconditioner_LocalSmoother * smoother, double * x)
282    {
283       const dim_t n=A_p->numRows;
284       const dim_t n_block=A_p->row_block_size;
285       const double *diag = smoother->diag;
286       index_t* pivot = smoother->pivot;
287       const dim_t block_size=A_p->block_size;
288      
289       register dim_t i,k;
290       register index_t color,iptr_ik, mm;
291      
292       const index_t* coloring = Paso_Pattern_borrowColoringPointer(A_p->pattern);
293       const dim_t num_colors = Paso_Pattern_getNumColors(A_p->pattern);
294       const index_t* ptr_main = Paso_SparseMatrix_borrowMainDiagonalPointer(A_p);
295      
296       /* forward substitution */
297    
298      
299       /* color = 0 */
300       if (n_block==1) {
301          #pragma omp parallel for schedule(static) private(i)
302          for (i = 0; i < n; ++i) {
303         if (coloring[i]== 0 ) Paso_BlockOps_MV_1(&x[i], &diag[i], &x[i]);
304          }
305       } else if (n_block==2) {
306             #pragma omp parallel for schedule(static) private(i)
307         for (i = 0; i < n; ++i) {
308            if (coloring[i]== 0 ) Paso_BlockOps_MV_2(&x[2*i], &diag[i*4], &x[2*i]);
309         }
310        } else if (n_block==3) {
311         #pragma omp parallel for schedule(static) private(i)
312         for (i = 0; i < n; ++i) {
313            if (coloring[i]==0) Paso_BlockOps_MV_3(&x[3*i], &diag[i*9], &x[3*i]);
314         }
315       } else {
316          #pragma omp parallel for schedule(static) private(i)
317          for (i = 0; i < n; ++i) {
318         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]);
319          }
320       }
321      
322       for (color=1;color<num_colors;++color) {
323    
324          if (n_block==1) {
325         #pragma omp parallel for schedule(static) private(i,iptr_ik,k)
326         for (i = 0; i < n; ++i) {
327            if (coloring[i]==color) {
328               /* x_i=x_i-a_ik*x_k */                    
329               for (iptr_ik=A_p->pattern->ptr[i];iptr_ik<A_p->pattern->ptr[i+1]; ++iptr_ik) {
330              k=A_p->pattern->index[iptr_ik];
331              if (coloring[k]<color) Paso_BlockOps_SMV_1(&x[i], &A_p->val[iptr_ik], &x[k]);
332               }
333               Paso_BlockOps_MV_1(&x[i], &diag[i], &x[i]);
334            }
335         }
336          } else if (n_block==2) {
337         #pragma omp parallel for schedule(static) private(i,iptr_ik,k)
338         for (i = 0; i < n; ++i) {
339            if (coloring[i]==color) {
340               for (iptr_ik=A_p->pattern->ptr[i];iptr_ik<A_p->pattern->ptr[i+1]; ++iptr_ik) {
341              k=A_p->pattern->index[iptr_ik];                          
342              if (coloring[k]<color) Paso_BlockOps_SMV_2(&x[2*i], &A_p->val[4*iptr_ik], &x[2*k]);
343               }
344               Paso_BlockOps_MV_2(&x[2*i], &diag[4*i], &x[2*i]);
345            }
346         }
347          } else if (n_block==3) {
348         #pragma omp parallel for schedule(static) private(i,iptr_ik,k)
349         for (i = 0; i < n; ++i) {
350            if (coloring[i]==color) {
351               for (iptr_ik=A_p->pattern->ptr[i];iptr_ik<A_p->pattern->ptr[i+1]; ++iptr_ik) {
352              k=A_p->pattern->index[iptr_ik];                          
353              if (coloring[k]<color) Paso_BlockOps_SMV_3(&x[3*i], &A_p->val[9*iptr_ik], &x[3*k]);
354               }
355               Paso_BlockOps_MV_3(&x[3*i], &diag[9*i], &x[3*i]);
356            }
357         }
358          } else {
359         #pragma omp parallel for schedule(static) private(i,iptr_ik,k)
360         for (i = 0; i < n; ++i) {
361            if (coloring[i] == color) {
362               for (iptr_ik=A_p->pattern->ptr[i];iptr_ik<A_p->pattern->ptr[i+1]; ++iptr_ik) {
363              k=A_p->pattern->index[iptr_ik];                          
364              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]);
365               }
366               Paso_BlockOps_Solve_N(n_block, &x[n_block*i], &diag[block_size*i], &pivot[n_block*i], &x[n_block*i]);
367            }
368         }
369          }
370       } /* end of coloring loop */
371      
372       /* backward substitution */
373       for (color=(num_colors)-2 ;color>-1;--color) { /* Note: color=(num_colors)-1 is not required */
374          if (n_block==1) {
375         #pragma omp parallel for schedule(static) private(mm, i,iptr_ik,k)
376         for (i = 0; i < n; ++i) {
377            if (coloring[i]==color) {
378               mm=ptr_main[i];
379               Paso_BlockOps_MV_1(&x[i], &A_p->val[mm], &x[i]);
380               for (iptr_ik=A_p->pattern->ptr[i];iptr_ik<A_p->pattern->ptr[i+1]; ++iptr_ik) {
381              k=A_p->pattern->index[iptr_ik];                          
382              if (coloring[k]>color) Paso_BlockOps_SMV_1(&x[i], &A_p->val[iptr_ik], &x[k]);
383               }
384               Paso_BlockOps_MV_1(&x[i], &diag[i], &x[i]);
385            }
386         }
387          } else if (n_block==2) {
388         #pragma omp parallel for schedule(static) private(mm, i,iptr_ik,k)
389         for (i = 0; i < n; ++i) {
390            if (coloring[i]==color) {
391               mm=ptr_main[i];
392               Paso_BlockOps_MV_2(&x[2*i], &A_p->val[4*mm], &x[2*i]);
393               for (iptr_ik=A_p->pattern->ptr[i];iptr_ik<A_p->pattern->ptr[i+1]; ++iptr_ik) {
394              k=A_p->pattern->index[iptr_ik];                          
395              if (coloring[k]>color) Paso_BlockOps_SMV_2(&x[2*i], &A_p->val[4*iptr_ik], &x[2*k]);
396               }
397               Paso_BlockOps_MV_2(&x[2*i], &diag[4*i], &x[2*i]);
398            }
399         }
400          } else if (n_block==3) {
401         #pragma omp parallel for schedule(static) private(mm, i,iptr_ik,k)
402         for (i = 0; i < n; ++i) {
403            if (coloring[i]==color) {
404               mm=ptr_main[i];
405               Paso_BlockOps_MV_3(&x[3*i], &A_p->val[9*mm], &x[3*i]);
406               for (iptr_ik=A_p->pattern->ptr[i];iptr_ik<A_p->pattern->ptr[i+1]; ++iptr_ik) {
407              k=A_p->pattern->index[iptr_ik];                          
408              if (coloring[k]>color) Paso_BlockOps_SMV_3(&x[3*i], &A_p->val[9*iptr_ik], &x[3*k]);
409               }
410               Paso_BlockOps_MV_3(&x[3*i], &diag[9*i], &x[3*i]);
411            }
412         }
413          } else {
414         #pragma omp parallel for schedule(static) private(mm, i,iptr_ik,k)
415         for (i = 0; i < n; ++i) {
416            if (coloring[i]==color) {
417               mm=ptr_main[i];
418               Paso_BlockOps_MV_N( n_block, &x[n_block*i], &A_p->val[block_size*mm], &x[n_block*i] );
419               for (iptr_ik=A_p->pattern->ptr[i];iptr_ik<A_p->pattern->ptr[i+1]; ++iptr_ik) {
420              k=A_p->pattern->index[iptr_ik];                          
421              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]);
422               }
423               Paso_BlockOps_Solve_N(n_block, &x[n_block*i], &diag[block_size*i], &pivot[n_block*i], &x[n_block*i]);
424            }
425         }
426          }
427       }
428       return;
429    }

Legend:
Removed from v.2548  
changed lines
  Added in v.3158

  ViewVC Help
Powered by ViewVC 1.1.26