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# Line 25  void Paso_Solver_free(Paso_SystemMatrix* Line 25  void Paso_Solver_free(Paso_SystemMatrix*
25  }  }
26  /*  call the iterative solver: */  /*  call the iterative solver: */
27    
28  void Paso_Solver(Paso_SystemMatrix* A,double* x,double* b,Paso_Options* options) {  void Paso_Solver(Paso_SystemMatrix* A,double* x,double* b,Paso_Options* options,Paso_Performance* pp) {
29      double norm2_of_b,tol,tolerance,time_iter,time_prec,*r=NULL,norm2_of_residual,last_norm2_of_residual,norm_max_of_b,      double norm2_of_b,tol,tolerance,time_iter,*r=NULL,norm2_of_residual,last_norm2_of_residual,norm_max_of_b,
30             norm2_of_b_local,norm_max_of_b_local,norm2_of_residual_local,norm_max_of_residual_local,norm_max_of_residual,             norm2_of_b_local,norm_max_of_b_local,norm2_of_residual_local,norm_max_of_residual_local,norm_max_of_residual,
31             last_norm_max_of_residual,*scaling;             last_norm_max_of_residual,*scaling;
32       dim_t i,totIter,cntIter,method;       dim_t i,totIter,cntIter,method;
# Line 49  void Paso_Solver(Paso_SystemMatrix* A,do Line 49  void Paso_Solver(Paso_SystemMatrix* A,do
49          Paso_setError(TYPE_ERROR,"Iterative solver requires requires a square matrix.");          Paso_setError(TYPE_ERROR,"Iterative solver requires requires a square matrix.");
50          return;          return;
51       }       }
52         Performance_startMonitor(pp,PERFORMANCE_ALL);
53       if (Paso_noError()) {       if (Paso_noError()) {
54          /* get normalization */          /* get normalization */
55          scaling=Paso_SystemMatrix_borrowNormalization(A);          scaling=Paso_SystemMatrix_borrowNormalization(A);
56          if (! Paso_noError()) return;          if (Paso_noError()) {
57          /* get the norm of the right hand side */             /* get the norm of the right hand side */
58          norm2_of_b=0.;             norm2_of_b=0.;
59          norm_max_of_b=0.;             norm_max_of_b=0.;
60          #pragma omp parallel private(norm2_of_b_local,norm_max_of_b_local)             #pragma omp parallel private(norm2_of_b_local,norm_max_of_b_local)
61          {             {
62                  norm2_of_b_local=0.;                  norm2_of_b_local=0.;
63                  norm_max_of_b_local=0.;                  norm_max_of_b_local=0.;
64                  #pragma omp for private(i) schedule(static)                  #pragma omp for private(i) schedule(static)
# Line 70  void Paso_Solver(Paso_SystemMatrix* A,do Line 71  void Paso_Solver(Paso_SystemMatrix* A,do
71                     norm2_of_b += norm2_of_b_local;                     norm2_of_b += norm2_of_b_local;
72                     norm_max_of_b = MAX(norm_max_of_b_local,norm_max_of_b);                     norm_max_of_b = MAX(norm_max_of_b_local,norm_max_of_b);
73                  }                  }
74          }             }
75          norm2_of_b=sqrt(norm2_of_b);             norm2_of_b=sqrt(norm2_of_b);
76            
77          /* if norm2_of_b==0 we are ready: x=0 */             /* if norm2_of_b==0 we are ready: x=0 */
78          if (norm2_of_b <=0.) {             if (norm2_of_b <=0.) {
79              #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)                 #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)
80              for (i = 0; i < n_col; i++) x[i]=0.;                 for (i = 0; i < n_col; i++) x[i]=0.;
81              if (options->verbose) printf("right hand side is identical zero.\n");                 if (options->verbose) printf("right hand side is identical zero.\n");
82              return;             } else {
83          }                if (options->verbose) {
84          if (options->verbose) {                    printf("l2/lmax-norm of right hand side is  %e/%e.\n",norm2_of_b,norm_max_of_b);
85              printf("l2/lmax-norm of right hand side is  %e/%e.\n",norm2_of_b,norm_max_of_b);                    printf("l2/lmax-stopping criterion is  %e/%e.\n",norm2_of_b*tolerance,norm_max_of_b*tolerance);
86              printf("l2/lmax-stopping criterion is  %e/%e.\n",norm2_of_b*tolerance,norm_max_of_b*tolerance);                    switch (method) {
87              switch (method) {                       case PASO_BICGSTAB:
88                 case PASO_BICGSTAB:                           printf("Iterative method is BiCGStab.\n");
89                     printf("Iterative method is BiCGStab.\n");                           break;
90                     break;                       case PASO_PCG:
91                 case PASO_PCG:                           printf("Iterative method is PCG.\n");
92                     printf("Iterative method is PCG.\n");                           break;
93                     break;                       case PASO_PRES20:
94                 case PASO_PRES20:                           printf("Iterative method is PRES20.\n");
95                     printf("Iterative method is PRES20.\n");                           break;
96                     break;                       case PASO_GMRES:
97                 case PASO_GMRES:                           if (options->restart>0) {
98                     if (options->restart>0) {                              printf("Iterative method is GMRES(%d,%d)\n",options->truncation,options->restart);
99                        printf("Iterative method is GMRES(%d,%d)\n",options->truncation,options->restart);                           } else {
100                                printf("Iterative method is GMRES(%d)\n",options->truncation);
101                             }
102                             break;
103                      }
104                  }
105                  /* construct the preconditioner */
106                  
107                  Performance_startMonitor(pp,PERFORMANCE_PRECONDITIONER_INIT);
108                  Paso_Solver_setPreconditioner(A,options);
109                  Performance_stopMonitor(pp,PERFORMANCE_PRECONDITIONER_INIT);
110                  if (! Paso_noError()) return;
111              
112                  /* get an initial guess by evaluating the preconditioner */
113                  time_iter=Paso_timer();
114                  #pragma omp parallel
115                  Paso_Solver_solvePreconditioner(A,x,b);
116                  if (! Paso_noError()) return;
117                  /* start the iteration process :*/
118                  r=TMPMEMALLOC(n_row,double);
119                  if (Paso_checkPtr(r)) return;
120                  totIter = 0;
121                  finalizeIteration = FALSE;
122                  last_norm2_of_residual=norm2_of_b;
123                  last_norm_max_of_residual=norm_max_of_b;
124                  while (! finalizeIteration) {
125                     cntIter = options->iter_max - totIter;
126                     finalizeIteration = TRUE;
127                     /*     Set initial residual. */
128                     norm2_of_residual = 0;
129                     norm_max_of_residual = 0;
130                     #pragma omp parallel private(norm2_of_residual_local,norm_max_of_residual_local)
131                     {
132                        #pragma omp for private(i) schedule(static)
133                        for (i = 0; i < n_row; i++) r[i]=b[i];
134              
135                        Paso_SystemMatrix_MatrixVector_CSR_OFFSET0(DBLE(-1), A, x, DBLE(1), r);
136              
137                        norm2_of_residual_local = 0;
138                        norm_max_of_residual_local = 0;
139                        #pragma omp for private(i) schedule(static)
140                        for (i = 0; i < n_row; i++) {
141                               norm2_of_residual_local+= r[i] * r[i];
142                               norm_max_of_residual_local=MAX(ABS(scaling[i]*r[i]),norm_max_of_residual_local);
143                        }
144                        #pragma omp critical
145                        {
146                           norm2_of_residual += norm2_of_residual_local;
147                           norm_max_of_residual = MAX(norm_max_of_residual_local,norm_max_of_residual);
148                        }
149                     }
150                     norm2_of_residual =sqrt(norm2_of_residual);
151              
152                     if (options->verbose) printf("Step %5d: l2/lmax-norm of residual is  %e/%e",totIter,norm2_of_residual,norm_max_of_residual);
153                     if (totIter>0 && norm2_of_residual>=last_norm2_of_residual &&  norm_max_of_residual>=last_norm_max_of_residual) {
154                          if (options->verbose) printf(" divergence!\n");
155                          Paso_setError(WARNING, "No improvement during iteration. Iterative solver gives up.");
156                     } else {
157                        /* */
158                        if (norm2_of_residual>tolerance*norm2_of_b || norm_max_of_residual>tolerance*norm_max_of_b ) {
159                            tol=tolerance*MIN(norm2_of_b,0.1*norm2_of_residual/norm_max_of_residual*norm_max_of_b);
160                           if (options->verbose) printf(" (new tolerance = %e).\n",tol);
161                           last_norm2_of_residual=norm2_of_residual;
162                           last_norm_max_of_residual=norm_max_of_residual;
163                           /* call the solver */
164                           switch (method) {
165                                  case PASO_BICGSTAB:
166                                      errorCode = Paso_Solver_BiCGStab(A, r, x, &cntIter, &tol,pp);
167                                      break;
168                                  case PASO_PCG:
169                                      errorCode = Paso_Solver_PCG(A, r, x, &cntIter, &tol,pp);
170                                      break;
171                                  case PASO_PRES20:
172                                      errorCode = Paso_Solver_GMRES(A, r, x, &cntIter, &tol,5,20,pp);
173                                      break;
174                                  case PASO_GMRES:
175                                      errorCode = Paso_Solver_GMRES(A, r, x, &cntIter, &tol,options->truncation,options->restart,pp);
176                                      break;
177                            }
178                            totIter += cntIter;
179                      
180                            /* error handling  */
181                            if (errorCode==NO_ERROR) {
182                                  finalizeIteration = FALSE;
183                             } else if (errorCode==SOLVER_MAXITER_REACHED) {
184                                   Paso_setError(WARNING,"maximum number of iteration step reached.\nReturned solution does not fulfil stopping criterion.");
185                                   if (options->verbose) printf("Maximum number of iterations reached.!\n");
186                            } else if (errorCode == SOLVER_INPUT_ERROR ) {
187                                   Paso_setError(SYSTEM_ERROR,"illegal dimension in iterative solver.");
188                                   if (options->verbose) printf("Internal error!\n");
189                            } else if ( errorCode == SOLVER_BREAKDOWN ) {
190                             if (cntIter <= 1) {
191                                     Paso_setError(ZERO_DIVISION_ERROR, "fatal break down in iterative solver.");
192                                     if (options->verbose) printf("Uncurable break down!\n");
193                                } else {
194                                 if (options->verbose) printf("Breakdown at iter %d (residual = %e). Restarting ...\n", cntIter+totIter, tol);
195                                    finalizeIteration = FALSE;
196                                }
197                            } else if (errorCode == SOLVER_MEMORY_ERROR) {
198                              Paso_setError(MEMORY_ERROR,"memory allocation failed.");
199                                 if (options->verbose) printf("Memory allocation failed!\n");
200                            } else if (errorCode !=SOLVER_NO_ERROR ) {
201                              Paso_setError(SYSTEM_ERROR,"unidentified error in iterative solver.");
202                                 if (options->verbose) printf("Unidentified error!\n");
203                            }
204                     } else {                     } else {
205                        printf("Iterative method is GMRES(%d)\n",options->truncation);                        if (options->verbose) printf(". convergence! \n");
206                     }                     }
207                     break;                  }
208              }                } /* while */
209          }                MEMFREE(r);
210          /* construct the preconditioner */                time_iter=Paso_timer()-time_iter;
211                          if (options->verbose)  {
212          time_prec=Paso_timer();                   printf("timing: solver: %.4e sec\n",time_iter);
213          Paso_Solver_setPreconditioner(A,options);                   if (totIter>0) printf("timing: per iteration step: %.4e sec\n",time_iter/totIter);
         time_prec=Paso_timer()-time_prec;  
         if (! Paso_noError()) return;  
       
         /* get an initial guess by evaluating the preconditioner */  
         time_iter=Paso_timer();  
         #pragma omp parallel  
         Paso_Solver_solvePreconditioner(A,x,b);  
         if (! Paso_noError()) return;  
         /* start the iteration process :*/  
         r=TMPMEMALLOC(n_row,double);  
         if (Paso_checkPtr(r)) return;  
         totIter = 0;  
         finalizeIteration = FALSE;  
         last_norm2_of_residual=norm2_of_b;  
         last_norm_max_of_residual=norm_max_of_b;  
         while (! finalizeIteration) {  
            cntIter = options->iter_max - totIter;  
            finalizeIteration = TRUE;  
            /*     Set initial residual. */  
            norm2_of_residual = 0;  
            norm_max_of_residual = 0;  
            #pragma omp parallel private(norm2_of_residual_local,norm_max_of_residual_local)  
            {  
               #pragma omp for private(i) schedule(static)  
               for (i = 0; i < n_row; i++) r[i]=b[i];  
       
               Paso_SystemMatrix_MatrixVector_CSR_OFFSET0(DBLE(-1), A, x, DBLE(1), r);  
       
               norm2_of_residual_local = 0;  
               norm_max_of_residual_local = 0;  
               #pragma omp for private(i) schedule(static)  
               for (i = 0; i < n_row; i++) {  
                      norm2_of_residual_local+= r[i] * r[i];  
                      norm_max_of_residual_local=MAX(ABS(scaling[i]*r[i]),norm_max_of_residual_local);  
               }  
               #pragma omp critical  
               {  
                  norm2_of_residual += norm2_of_residual_local;  
                  norm_max_of_residual = MAX(norm_max_of_residual_local,norm_max_of_residual);  
214                }                }
215             }             }
            norm2_of_residual =sqrt(norm2_of_residual);  
       
            if (options->verbose) printf("Step %5d: l2/lmax-norm of residual is  %e/%e",totIter,norm2_of_residual,norm_max_of_residual);  
            if (totIter>0 && norm2_of_residual>=last_norm2_of_residual &&  norm_max_of_residual>=last_norm_max_of_residual) {  
                 if (options->verbose) printf(" divergence!\n");  
                 Paso_setError(WARNING, "No improvement during iteration. Iterative solver gives up.");  
            } else {  
               /* */  
               if (norm2_of_residual>tolerance*norm2_of_b || norm_max_of_residual>tolerance*norm_max_of_b ) {  
                   tol=tolerance*MIN(norm2_of_b,0.1*norm2_of_residual/norm_max_of_residual*norm_max_of_b);  
                  if (options->verbose) printf(" (new tolerance = %e).\n",tol);  
                  last_norm2_of_residual=norm2_of_residual;  
                  last_norm_max_of_residual=norm_max_of_residual;  
                  /* call the solver */  
                  switch (method) {  
                         case PASO_BICGSTAB:  
                             errorCode = Paso_Solver_BiCGStab(A, r, x, &cntIter, &tol);  
                             break;  
                         case PASO_PCG:  
                             errorCode = Paso_Solver_PCG(A, r, x, &cntIter, &tol);  
                             break;  
                         case PASO_PRES20:  
                             errorCode = Paso_Solver_GMRES(A, r, x, &cntIter, &tol,5,20);  
                             break;  
                         case PASO_GMRES:  
                             errorCode = Paso_Solver_GMRES(A, r, x, &cntIter, &tol,options->truncation,options->restart);  
                             break;  
                   }  
                   totIter += cntIter;  
               
                   /* error handling  */  
                   if (errorCode==NO_ERROR) {  
                         finalizeIteration = FALSE;  
                   } else if (errorCode==SOLVER_MAXITER_REACHED) {  
                          Paso_setError(WARNING,"maximum number of iteration step reached.\nReturned solution does not fulfil stopping criterion.");  
                          if (options->verbose) printf("Maximum number of iterations reached.!\n");  
                   } else if (errorCode == SOLVER_INPUT_ERROR ) {  
                          Paso_setError(SYSTEM_ERROR,"illegal dimension in iterative solver.");  
                          if (options->verbose) printf("Internal error!\n");  
                   } else if ( errorCode == SOLVER_BREAKDOWN ) {  
                   if (cntIter <= 1) {  
                            Paso_setError(ZERO_DIVISION_ERROR, "fatal break down in iterative solver.");  
                            if (options->verbose) printf("Uncurable break down!\n");  
                       } else {  
                       if (options->verbose) printf("Breakdown at iter %d (residual = %e). Restarting ...\n", cntIter+totIter, tol);  
                           finalizeIteration = FALSE;  
                       }  
                   } else if (errorCode == SOLVER_MEMORY_ERROR) {  
                    Paso_setError(MEMORY_ERROR,"memory allocation failed.");  
                        if (options->verbose) printf("Memory allocation failed!\n");  
                   } else if (errorCode !=SOLVER_NO_ERROR ) {  
                    Paso_setError(SYSTEM_ERROR,"unidentified error in iterative solver.");  
                        if (options->verbose) printf("Unidentified error!\n");  
                   }  
              } else {  
                 if (options->verbose) printf(". convergence! \n");  
              }  
           }  
         } /* while */  
         MEMFREE(r);  
         time_iter=Paso_timer()-time_iter;  
         if (options->verbose)  {  
            printf("timing: solver: %.4e sec\n",time_prec+time_iter);  
            printf("timing: preconditioner: %.4e sec\n",time_prec);  
            if (totIter>0) printf("timing: per iteration step: %.4e sec\n",time_iter/totIter);  
216          }          }
217     }        }
218          Performance_stopMonitor(pp,PERFORMANCE_ALL);
219  }  }

Legend:
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changed lines
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