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revision 1890 by artak, Fri Oct 17 00:14:22 2008 UTC revision 2664 by artak, Wed Sep 16 01:06:50 2009 UTC
# Line 1  Line 1 
1    
2  /*******************************************************  /*******************************************************
3  *  *
4  * Copyright (c) 2003-2008 by University of Queensland  * Copyright (c) 2003-2009 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: AMG preconditioner with reordering                 */  /* Paso: AMG preconditioner                                  */
18    
19  /**************************************************************/  /**************************************************************/
20    
21  /* Author: artak@access.edu.au                                */  /* Author: artak@uq.edu.au                                */
22    
23  /**************************************************************/  /**************************************************************/
24    
25  #include "Paso.h"  #include "Paso.h"
26  #include "Solver.h"  #include "Solver.h"
27    #include "Options.h"
28  #include "PasoUtil.h"  #include "PasoUtil.h"
29    #include "UMFPACK.h"
30    #include "MKL.h"
31    #include "SystemMatrix.h"
32    #include "Pattern_coupling.h"
33    
34  /**************************************************************/  /**************************************************************/
35    
36  /* free all memory used by AMG                                */  /* free all memory used by AMG                                */
37    
38    void Paso_Solver_AMG_System_free(Paso_Solver_AMG_System * in) {
39         dim_t i;
40         if (in!=NULL) {
41            for (i=0;i<in->block_size;++i) {
42              Paso_Solver_AMG_free(in->amgblock[i]);
43               Paso_SparseMatrix_free(in->block[i]);
44            }
45            MEMFREE(in);
46         }
47    }
48    
49    
50    /* free all memory used by AMG                                */
51    
52  void Paso_Solver_AMG_free(Paso_Solver_AMG * in) {  void Paso_Solver_AMG_free(Paso_Solver_AMG * in) {
53       if (in!=NULL) {       if (in!=NULL) {
54          Paso_Solver_AMG_free(in->AMG_of_Schur);          Paso_Solver_AMG_free(in->AMG_of_Schur);
55            Paso_Solver_Jacobi_free(in->GS);
56          MEMFREE(in->inv_A_FF);          MEMFREE(in->inv_A_FF);
57          MEMFREE(in->A_FF_pivot);          MEMFREE(in->A_FF_pivot);
58          Paso_SparseMatrix_free(in->A_FC);          Paso_SparseMatrix_free(in->A_FC);
59          Paso_SparseMatrix_free(in->A_CF);          Paso_SparseMatrix_free(in->A_CF);
60            Paso_SparseMatrix_free(in->A);
61          MEMFREE(in->rows_in_F);          MEMFREE(in->rows_in_F);
62          MEMFREE(in->rows_in_C);          MEMFREE(in->rows_in_C);
63          MEMFREE(in->mask_F);          MEMFREE(in->mask_F);
# Line 45  void Paso_Solver_AMG_free(Paso_Solver_AM Line 66  void Paso_Solver_AMG_free(Paso_Solver_AM
66          MEMFREE(in->b_F);          MEMFREE(in->b_F);
67          MEMFREE(in->x_C);          MEMFREE(in->x_C);
68          MEMFREE(in->b_C);          MEMFREE(in->b_C);
69            #ifdef MKL
70            #else
71               #ifdef UMFPACK
72               Paso_UMFPACK1_free((Paso_UMFPACK_Handler*)(in->solver));
73               #endif
74            #endif
75            in->solver=NULL;
76            MEMFREE(in->b_C);
77          MEMFREE(in);          MEMFREE(in);
78       }       }
79  }  }
# Line 68  to Line 97  to
97     then AMG is applied to S again until S becomes empty     then AMG is applied to S again until S becomes empty
98    
99  */  */
100  Paso_Solver_AMG* Paso_Solver_getAMG(Paso_SparseMatrix *A_p,bool_t verbose,dim_t level) {  Paso_Solver_AMG* Paso_Solver_getAMG(Paso_SparseMatrix *A_p,dim_t level,Paso_Options* options) {
101    Paso_Solver_AMG* out=NULL;    Paso_Solver_AMG* out=NULL;
102      Paso_Pattern* temp1=NULL;
103      Paso_Pattern* temp2=NULL;
104      bool_t verbose=options->verbose;
105    dim_t n=A_p->numRows;    dim_t n=A_p->numRows;
106    dim_t n_block=A_p->row_block_size;    dim_t n_block=A_p->row_block_size;
107    index_t* mis_marker=NULL;      index_t* mis_marker=NULL;  
108    index_t* counter=NULL;    index_t* counter=NULL;
   double *rs=NULL;    
109    index_t iPtr,*index, *where_p, iPtr_s;    index_t iPtr,*index, *where_p, iPtr_s;
110    dim_t i,k,j,j0;    dim_t i,k,j;
111    Paso_SparseMatrix * schur=NULL;    Paso_SparseMatrix * schur=NULL;
112    Paso_SparseMatrix * schur_withFillIn=NULL;    Paso_SparseMatrix * schur_withFillIn=NULL;
113    schur_withFillIn=MEMALLOC(1,Paso_SparseMatrix);    double S=0;
     
114        
115    double A11,A12,A13,A21,A22,A23,A31,A32,A33,D,time0,time1,time2;    /*Make sure we have block sizes 1*/
116        if (A_p->col_block_size>1) {
117         Paso_setError(TYPE_ERROR,"Paso_Solver_getAMG: AMG requires column block size 1.");
118         return NULL;
119      }
120      if (A_p->row_block_size>1) {
121         Paso_setError(TYPE_ERROR,"Paso_Solver_getAMG: AMG requires row block size 1.");
122         return NULL;
123      }
124      out=MEMALLOC(1,Paso_Solver_AMG);
125    /* identify independend set of rows/columns */    /* identify independend set of rows/columns */
126    mis_marker=TMPMEMALLOC(n,index_t);    mis_marker=TMPMEMALLOC(n,index_t);
127    counter=TMPMEMALLOC(n,index_t);    counter=TMPMEMALLOC(n,index_t);
128    rs=TMPMEMALLOC(n,double);    if ( !( Paso_checkPtr(mis_marker) || Paso_checkPtr(counter) || Paso_checkPtr(out)) ) {
129    out=MEMALLOC(1,Paso_Solver_AMG);       out->AMG_of_Schur=NULL;
130    out->AMG_of_Schur=NULL;       out->inv_A_FF=NULL;
131    out->inv_A_FF=NULL;       out->A_FF_pivot=NULL;
132    out->A_FF_pivot=NULL;       out->A_FC=NULL;
133    out->A_FC=NULL;       out->A_CF=NULL;
134    out->A_CF=NULL;       out->rows_in_F=NULL;
135    out->rows_in_F=NULL;       out->rows_in_C=NULL;
136    out->rows_in_C=NULL;       out->mask_F=NULL;
137    out->mask_F=NULL;       out->mask_C=NULL;
138    out->mask_C=NULL;       out->x_F=NULL;
139    out->x_F=NULL;       out->b_F=NULL;
140    out->b_F=NULL;       out->x_C=NULL;
141    out->x_C=NULL;       out->b_C=NULL;
142    out->b_C=NULL;       out->GS=NULL;
143    out->A=Paso_SparseMatrix_getReference(A_p);       out->A=Paso_SparseMatrix_getReference(A_p);
144    out->level=level;       out->GS=NULL;
145           out->solver=NULL;
146   /* fprintf(stderr,"START OF MATRIX \n\n");       /*out->GS=Paso_Solver_getGS(A_p,verbose);*/
147    for (i = 0; i < A_p->numRows; ++i) {       out->level=level;
148       for (iPtr=A_p->pattern->ptr[i];iPtr<A_p->pattern->ptr[i + 1]; ++iPtr) {       out->n=n;
149         j=A_p->pattern->index[iPtr];       out->n_block=n_block;
150         fprintf(stderr,"A[%d,%d]=%.2f ",i,j,A_p->val[iPtr]);      
151       }       if (level==0 || n<=options->min_coarse_matrix_size) {
152       fprintf(stderr,"\n");           out->coarsest_level=TRUE;
153     }           #ifdef MKL
154     fprintf(stderr,"END OF MATRIX \n\n");           #else
155   */              #ifdef UMFPACK
156    if ( !(Paso_checkPtr(mis_marker) || Paso_checkPtr(out) || Paso_checkPtr(counter) ) ) {              #else
157       /* identify independend set of rows/columns */                  out->GS=Paso_Solver_getJacobi(A_p);
158       time0=Paso_timer();              #endif
159       #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)           #endif
160       for (i=0;i<n;++i) mis_marker[i]=-1;       } else {
161       Paso_Pattern_RS(A_p,mis_marker,0.25);           out->coarsest_level=FALSE;
162       /*           out->GS=Paso_Solver_getJacobi(A_p);
163       for (i=0;i<n;++i) fprintf(stderr," i=%d mis[i]=%d \n",i,mis_marker[i]);  
164       */           /* identify independend set of rows/columns */
165       time2=Paso_timer()-time0;           #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)
166       if (Paso_noError()) {           for (i=0;i<n;++i) mis_marker[i]=-1;
167          #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)  
168          for (i = 0; i < n; ++i) counter[i]=mis_marker[i];           if (options->coarsening_method == PASO_YAIR_SHAPIRA_COARSENING) {
169          out->n=n;                Paso_Pattern_YS(A_p,mis_marker,options->coarsening_threshold);
170          out->n_block=n_block;           }
171          out->n_F=Paso_Util_cumsum(n,counter);           else if (options->coarsening_method == PASO_RUGE_STUEBEN_COARSENING) {
172          out->mask_F=MEMALLOC(n,index_t);                Paso_Pattern_RS(A_p,mis_marker,options->coarsening_threshold);
173          out->rows_in_F=MEMALLOC(out->n_F,index_t);           }
174          out->inv_A_FF=MEMALLOC(n_block*n_block*out->n_F,double);           else if (options->coarsening_method == PASO_AGGREGATION_COARSENING) {
175          out->A_FF_pivot=NULL; /* later use for block size>3 */               Paso_Pattern_Aggregiation(A_p,mis_marker,options->coarsening_threshold);
176          if (! (Paso_checkPtr(out->mask_F) || Paso_checkPtr(out->inv_A_FF) || Paso_checkPtr(out->rows_in_F) ) ) {          }
177             #pragma omp parallel          else {
178             {             /*Default coarseneing*/
179                Paso_Pattern_RS(A_p,mis_marker,options->coarsening_threshold);
180                /*Paso_Pattern_YS(A_p,mis_marker,options->coarsening_threshold);*/
181                 /*Paso_Pattern_Aggregiation(A_p,mis_marker,options->coarsening_threshold);*/
182            }
183        
184            if (Paso_noError()) {
185               #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)
186               for (i = 0; i < n; ++i) counter[i]=mis_marker[i];
187               out->n_F=Paso_Util_cumsum(n,counter);
188               out->mask_F=MEMALLOC(n,index_t);
189               out->rows_in_F=MEMALLOC(out->n_F,index_t);
190               out->inv_A_FF=MEMALLOC(n_block*n_block*out->n_F,double);
191               out->A_FF_pivot=NULL; /* later use for block size>3 */
192               if (! (Paso_checkPtr(out->mask_F) || Paso_checkPtr(out->inv_A_FF) || Paso_checkPtr(out->rows_in_F) ) ) {
193                /* creates an index for F from mask */                /* creates an index for F from mask */
194                #pragma omp for private(i) schedule(static)                #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)
195                for (i = 0; i < out->n_F; ++i) out->rows_in_F[i]=-1;                for (i = 0; i < out->n_F; ++i) out->rows_in_F[i]=-1;
196                #pragma omp for private(i) schedule(static)                #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)
197                for (i = 0; i < n; ++i) {                for (i = 0; i < n; ++i) {
198                   if  (mis_marker[i]) {                   if  (mis_marker[i]) {
199                          out->rows_in_F[counter[i]]=i;                          out->rows_in_F[counter[i]]=i;
# Line 151  Paso_Solver_AMG* Paso_Solver_getAMG(Paso Line 202  Paso_Solver_AMG* Paso_Solver_getAMG(Paso
202                          out->mask_F[i]=-1;                          out->mask_F[i]=-1;
203                   }                   }
204                }                }
205                /* Compute row-sum for getting rs(A_FF)*/                
206                #pragma omp for private(i,iPtr) schedule(static)                /* Compute row-sum for getting rs(A_FF)^-1*/
207                  #pragma omp parallel for private(i,iPtr,j,S) schedule(static)
208                for (i = 0; i < out->n_F; ++i) {                for (i = 0; i < out->n_F; ++i) {
209                  rs[i]=0;                  S=0;
210    /*printf("[%d ]: [%d] -> ",i, out->rows_in_F[i]);*/
211                  for (iPtr=A_p->pattern->ptr[out->rows_in_F[i]];iPtr<A_p->pattern->ptr[out->rows_in_F[i] + 1]; ++iPtr) {                  for (iPtr=A_p->pattern->ptr[out->rows_in_F[i]];iPtr<A_p->pattern->ptr[out->rows_in_F[i] + 1]; ++iPtr) {
212                   rs[i]+=A_p->val[iPtr];                   j=A_p->pattern->index[iPtr];
213    /*if (j==out->rows_in_F[i]) printf("diagonal %e",A_p->val[iPtr]);*/
214                     if (mis_marker[j])
215                         S+=A_p->val[iPtr];
216                  }                  }
217    /*printf("-> %e \n",S);*/
218                    out->inv_A_FF[i]=1./S;
219                }                }
220                           }
221                #pragma omp for private(i, where_p,iPtr,A11,A12,A13,A21,A22,A23,A31,A32,A33,D,index) schedule(static)          }
               for (i = 0; i < out->n_F; i++) {  
                 /* find main diagonal */  
                 iPtr=A_p->pattern->ptr[out->rows_in_F[i]];  
                 index=&(A_p->pattern->index[iPtr]);  
                 where_p=(index_t*)bsearch(&out->rows_in_F[i],  
                                         index,  
                                         A_p->pattern->ptr[out->rows_in_F[i] + 1]-A_p->pattern->ptr[out->rows_in_F[i]],  
                                         sizeof(index_t),  
                                         Paso_comparIndex);  
                 if (where_p==NULL) {  
                     Paso_setError(VALUE_ERROR, "Paso_Solver_getAMG: main diagonal element missing.");  
                 } else {  
                     iPtr+=(index_t)(where_p-index);  
                     /* get inverse of A_FF block: */  
                       if (ABS(rs[i])>0.) {  
                             out->inv_A_FF[i]=1./rs[i];  
                       } else {  
                         out->inv_A_FF[i]=0;  
                       }  
                       
                      /* } else {  
                             Paso_setError(ZERO_DIVISION_ERROR, "Paso_Solver_getAMG: Break-down in AMG decomposition: non-regular main diagonal block.");  
                       }*/  
                 }  
               }  
            } /* end parallel region */  
222    
223             if( Paso_noError()) {          /*check whether coarsening process actually makes sense to continue.
224            if coarse matrix at least smaller by 30% then continue, otherwise we stop.*/
225            if ((out->n_F*100/n)<30) {
226                  level=1;
227              }
228      
229            if ( Paso_noError()) {
230                /* if there are no nodes in the coarse level there is no more work to do */                /* if there are no nodes in the coarse level there is no more work to do */
231                out->n_C=n-out->n_F;                out->n_C=n-out->n_F;
232                 /*if (out->n_C>11) {*/              
233                 if (level>0) {               /*if (out->n_F>500) */
234                     out->rows_in_C=MEMALLOC(out->n_C,index_t);                out->rows_in_C=MEMALLOC(out->n_C,index_t);
235                     out->mask_C=MEMALLOC(n,index_t);                out->mask_C=MEMALLOC(n,index_t);
236                     if (! (Paso_checkPtr(out->mask_C) || Paso_checkPtr(out->rows_in_C) ) ) {                if (! (Paso_checkPtr(out->mask_C) || Paso_checkPtr(out->rows_in_C) ) ) {
237                         /* creates an index for C from mask */                     /* creates an index for C from mask */
238                         #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)                     #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)
239                         for (i = 0; i < n; ++i) counter[i]=! mis_marker[i];                     for (i = 0; i < n; ++i) counter[i]=! mis_marker[i];
240                         Paso_Util_cumsum(n,counter);                     Paso_Util_cumsum(n,counter);
241                         #pragma omp parallel                     #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)
242                         {                     for (i = 0; i < out->n_C; ++i) out->rows_in_C[i]=-1;
243                            #pragma omp for private(i) schedule(static)                     #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)
244                            for (i = 0; i < out->n_C; ++i) out->rows_in_C[i]=-1;                     for (i = 0; i < n; ++i) {
245                            #pragma omp for private(i) schedule(static)                              if  (! mis_marker[i]) {
                           for (i = 0; i < n; ++i) {  
                              if  (! mis_marker[i]) {  
246                                  out->rows_in_C[counter[i]]=i;                                  out->rows_in_C[counter[i]]=i;
247                                  out->mask_C[i]=counter[i];                                  out->mask_C[i]=counter[i];
248                               } else {                               } else {
249                                  out->mask_C[i]=-1;                                  out->mask_C[i]=-1;
250                               }                               }
251                            }                     }
252                        } /* end parallel region */                }
253                        /* get A_CF block: */          }
254                        out->A_CF=Paso_SparseMatrix_getSubmatrix(A_p,out->n_C,out->n_F,out->rows_in_C,out->mask_F);          if ( Paso_noError()) {
255                        if (Paso_noError()) {                  /* get A_CF block: */
256                           /* get A_FC block: */                  out->A_CF=Paso_SparseMatrix_getSubmatrix(A_p,out->n_C,out->n_F,out->rows_in_C,out->mask_F);
257                           out->A_FC=Paso_SparseMatrix_getSubmatrix(A_p,out->n_F,out->n_C,out->rows_in_F,out->mask_C);                  /* get A_FC block: */
258                           /* get A_CC block: */                  out->A_FC=Paso_SparseMatrix_getSubmatrix(A_p,out->n_F,out->n_C,out->rows_in_F,out->mask_C);
259                           if (Paso_noError()) {                  /* get A_CC block: */
260                              schur=Paso_SparseMatrix_getSubmatrix(A_p,out->n_C,out->n_C,out->rows_in_C,out->mask_C);                  schur=Paso_SparseMatrix_getSubmatrix(A_p,out->n_C,out->n_C,out->rows_in_C,out->mask_C);
261                                
262                              /*find the pattern of the schur complement with fill in*/          }
263                              schur_withFillIn=Paso_SparseMatrix_alloc(A_p->type,Paso_Pattern_binop(PATTERN_FORMAT_DEFAULT, schur->pattern, Paso_Pattern_multiply(PATTERN_FORMAT_DEFAULT,out->A_CF->pattern,out->A_FC->pattern)),1,1);          if ( Paso_noError()) {
264                                               /*find the pattern of the schur complement with fill in*/
265                              /* copy values over*/                temp1=Paso_Pattern_multiply(PATTERN_FORMAT_DEFAULT,out->A_CF->pattern,out->A_FC->pattern);
266                              #pragma omp for private(i,iPtr,iPtr_s,j,j0) schedule(static)                temp2=Paso_Pattern_binop(PATTERN_FORMAT_DEFAULT, schur->pattern, temp1);
267                              for (i = 0; i < schur_withFillIn->numRows; ++i) {                schur_withFillIn=Paso_SparseMatrix_alloc(A_p->type,temp2,1,1, TRUE);
268                                for (iPtr=schur_withFillIn->pattern->ptr[i];iPtr<schur_withFillIn->pattern->ptr[i + 1]; ++iPtr) {                Paso_Pattern_free(temp1);
269                                  j=schur_withFillIn->pattern->index[iPtr];                Paso_Pattern_free(temp2);
270                                  schur_withFillIn->val[iPtr]=0.;          }
271                                  for (iPtr_s=schur->pattern->ptr[i];iPtr_s<schur->pattern->ptr[i + 1]; ++iPtr_s){          if ( Paso_noError()) {
272                                      j0=schur->pattern->index[iPtr_s];                /* copy values over*/
273                                      if (j==j0) {                #pragma omp parallel for private(i,iPtr,j,iPtr_s,index,where_p) schedule(static)
274                                        schur_withFillIn->val[iPtr]=schur->val[iPtr_s];                for (i = 0; i < schur_withFillIn->numRows; ++i) {
275                                        break;                  for (iPtr=schur_withFillIn->pattern->ptr[i];iPtr<schur_withFillIn->pattern->ptr[i + 1]; ++iPtr) {
276                                      }                     j=schur_withFillIn->pattern->index[iPtr];
277                                  }                     iPtr_s=schur->pattern->ptr[i];
278                                }                     schur_withFillIn->val[iPtr]=0.;
279                              }                     index=&(schur->pattern->index[iPtr_s]);
280                                                   where_p=(index_t*)bsearch(&j,
281                            /*  for (i = 0; i < schur_withFillIn->numRows; ++i) {                                          index,
282                                for (iPtr=schur_withFillIn->pattern->ptr[i];iPtr<schur_withFillIn->pattern->ptr[i + 1]; ++iPtr) {                                          schur->pattern->ptr[i + 1]-schur->pattern->ptr[i],
283                                  j=schur_withFillIn->pattern->index[iPtr];                                          sizeof(index_t),
284                                  fprintf(stderr,"A_CC[%d,%d]=%.2f ",i,j,schur_withFillIn->val[iPtr]);                                          Paso_comparIndex);
285                                }                     if (where_p!=NULL) {
286                                fprintf(stderr,"\n");                            schur_withFillIn->val[iPtr]=schur->val[iPtr_s+(index_t)(where_p-index)];
287                              }*/                     }
                             time0=Paso_timer()-time0;  
                             if (Paso_noError()) {  
                                 time1=Paso_timer();  
                                 /* update A_CC block to get Schur complement and then apply AMG to it */  
                                 Paso_Solver_updateIncompleteSchurComplement(schur_withFillIn,out->A_CF,out->inv_A_FF,out->A_FF_pivot,out->A_FC);  
                                 time1=Paso_timer()-time1;  
                                 out->AMG_of_Schur=Paso_Solver_getAMG(schur_withFillIn,verbose,level-1);  
                                   
                                 Paso_SparseMatrix_free(schur);  
                                 /* Paso_SparseMatrix_free(schur_withFillIn);*/  
                             }  
                             /* allocate work arrays for AMG application */  
                             if (Paso_noError()) {  
                               out->x_F=MEMALLOC(n_block*out->n_F,double);  
                               out->b_F=MEMALLOC(n_block*out->n_F,double);  
                               out->x_C=MEMALLOC(n_block*out->n_C,double);  
                               out->b_C=MEMALLOC(n_block*out->n_C,double);  
   
                               if (! (Paso_checkPtr(out->x_F) || Paso_checkPtr(out->b_F) || Paso_checkPtr(out->x_C) || Paso_checkPtr(out->b_C) ) ) {  
                                   #pragma omp parallel  
                                   {  
                                     #pragma omp for private(i,k) schedule(static)  
                                     for (i = 0; i < out->n_F; ++i) {  
                                           for (k=0; k<n_block;++k) {  
                                              out->x_F[i*n_block+k]=0.;  
                                              out->b_F[i*n_block+k]=0.;  
                                           }  
                                     }  
                                     #pragma omp for private(i,k) schedule(static)  
                                     for (i = 0; i < out->n_C; ++i) {  
                                         for (k=0; k<n_block;++k) {  
                                           out->x_C[i*n_block+k]=0.;  
                                           out->b_C[i*n_block+k]=0.;  
                                         }  
                                     }  
                                   } /* end parallel region */  
                               }  
                             }  
                          }  
                      }  
288                   }                   }
289                }                }
290             }                Paso_Solver_updateIncompleteSchurComplement(schur_withFillIn,out->A_CF,out->inv_A_FF,out->A_FF_pivot,out->A_FC);
291                  out->AMG_of_Schur=Paso_Solver_getAMG(schur_withFillIn,level-1,options);
292            }
293            /* allocate work arrays for AMG application */
294            if (Paso_noError()) {
295                       out->x_F=MEMALLOC(n_block*out->n_F,double);
296                       out->b_F=MEMALLOC(n_block*out->n_F,double);
297                       out->x_C=MEMALLOC(n_block*out->n_C,double);
298                       out->b_C=MEMALLOC(n_block*out->n_C,double);
299    
300                       if (! (Paso_checkPtr(out->x_F) || Paso_checkPtr(out->b_F) || Paso_checkPtr(out->x_C) || Paso_checkPtr(out->b_C) ) ) {
301                           #pragma omp parallel for private(i,k) schedule(static)
302                           for (i = 0; i < out->n_F; ++i) {
303                                for (k=0; k<n_block;++k) {
304                                       out->x_F[i*n_block+k]=0.;
305                                       out->b_F[i*n_block+k]=0.;
306                                }
307                            }
308                            #pragma omp parallel for private(i,k) schedule(static)
309                            for (i = 0; i < out->n_C; ++i) {
310                               for (k=0; k<n_block;++k) {
311                                   out->x_C[i*n_block+k]=0.;
312                                   out->b_C[i*n_block+k]=0.;
313                               }
314                            }
315                       }
316          }          }
317       }       }
318    }    }
319    TMPMEMFREE(mis_marker);    TMPMEMFREE(mis_marker);
320    TMPMEMFREE(counter);    TMPMEMFREE(counter);
321    TMPMEMFREE(rs);    Paso_SparseMatrix_free(schur);
322      Paso_SparseMatrix_free(schur_withFillIn);
323    if (Paso_noError()) {    if (Paso_noError()) {
324        if (verbose) {        if (verbose && level>0 && !out->coarsest_level) {
325           printf("AMG: %d unknowns eliminated. %d left.\n",out->n_F,n-out->n_F);           printf("AMG: level: %d: %d unknowns eliminated. %d left.\n",level, out->n_F,out->n_C);
          if (out->n_C>0) {  
             printf("timing: AMG: MIS/reordering/elemination : %e/%e/%e\n",time2,time0,time1);  
          } else {  
             printf("timing: AMG: MIS: %e\n",time2);  
          }  
326       }       }
327       return out;       return out;
328    } else  {    } else  {
# Line 320  Paso_Solver_AMG* Paso_Solver_getAMG(Paso Line 337  Paso_Solver_AMG* Paso_Solver_getAMG(Paso
337    
338       in fact it solves       in fact it solves
339    
340    [      I         0  ]  [ A_FF 0 ] [ I    invA_FF*A_FF ]  [ x_F ]  = [b_F]    [      I         0  ]  [ A_FF 0 ] [ I    invA_FF*A_FC ]  [ x_F ]  = [b_F]
341    [ A_CF*invA_FF   I  ]  [   0  S ] [ 0          I      ]  [ x_C ]  = [b_C]    [ A_CF*invA_FF   I  ]  [   0  S ] [ 0          I      ]  [ x_C ]  = [b_C]
342    
343   in the form   in the form
# Line 339  Paso_Solver_AMG* Paso_Solver_getAMG(Paso Line 356  Paso_Solver_AMG* Paso_Solver_getAMG(Paso
356  */  */
357    
358  void Paso_Solver_solveAMG(Paso_Solver_AMG * amg, double * x, double * b) {  void Paso_Solver_solveAMG(Paso_Solver_AMG * amg, double * x, double * b) {
359       dim_t i,k;       dim_t i;
360       dim_t n_block=amg->n_block;       double time0=0;
361       double *r=MEMALLOC(amg->n,double);       double *r=NULL, *x0=NULL;
362       double *x0=MEMALLOC(amg->n,double);       bool_t verbose=0;
363         #ifdef MKL
364            Paso_SparseMatrix *temp=NULL;
365         #else
366            #ifdef UMFPACK
367               Paso_UMFPACK_Handler * ptr=NULL;
368            #endif
369         #endif
370         r=MEMALLOC(amg->n,double);
371         x0=MEMALLOC(amg->n,double);
372            
373       if (amg->level==0) {       if (amg->coarsest_level) {
374          /* x=invA_FF*b  */        
375          Paso_Solver_applyBlockDiagonalMatrix(n_block,amg->n_F,amg->inv_A_FF,amg->A_FF_pivot,x,b);        time0=Paso_timer();
376           #ifdef MKL
377            temp=Paso_SparseMatrix_alloc(MATRIX_FORMAT_BLK1 + MATRIX_FORMAT_OFFSET1, amg->A->pattern,1,1, FALSE);
378            #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)
379            for (i=0;i<amg->A->len;++i) {
380                 temp->val[i]=amg->A->val[i];
381            }
382            Paso_MKL1(temp,x,b,0);
383            Paso_SparseMatrix_free(temp);
384           #else
385              #ifdef UMFPACK
386                 ptr=(Paso_UMFPACK_Handler *)(amg->solver);
387                 Paso_UMFPACK1(&ptr,amg->A,x,b,verbose);
388                 amg->solver=(void*) ptr;
389              #else
390                 Paso_Solver_solveJacobi(amg->GS,x,b);
391              #endif
392           #endif
393           time0=Paso_timer()-time0;
394           if (verbose) fprintf(stderr,"timing: DIRECT SOLVER: %e\n",time0);
395          
396       } else {       } else {
397           fprintf(stdout,"LEVEL %d \n",amg->level);          /* presmoothing */
398          /* presmoothing on (Shure, x, b, r) */           time0=Paso_timer();
399          /****************/           Paso_Solver_solveJacobi(amg->GS,x,b);
400           Paso_Solver_GS* GS=MEMALLOC(1,Paso_Solver_GS);           time0=Paso_timer()-time0;
401           GS=Paso_Solver_getGS(amg->A,-1);           if (verbose) fprintf(stderr,"timing: Presmooting: %e\n",time0);
402           Paso_Solver_solveGS(GS,x,b);          /* end of presmoothing */
403                    
404            
405             time0=Paso_timer();
406           #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)           #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)
407           for (i=0;i<amg->n;++i) r[i]=b[i];           for (i=0;i<amg->n;++i) r[i]=b[i];
408                    
409           /*r=b-Ax*/           /*r=b-Ax*/
410           Paso_SparseMatrix_MatrixVector_CSR_OFFSET0(-1.,amg->A,x,1.,r);           Paso_SparseMatrix_MatrixVector_CSR_OFFSET0(-1.,amg->A,x,1.,r);
411         /****************/                
412          /* b->[b_F,b_C]     */          /* b->[b_F,b_C]     */
413          if (n_block==1) {          #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)
414             #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)          for (i=0;i<amg->n_F;++i) amg->b_F[i]=r[amg->rows_in_F[i]];
            for (i=0;i<amg->n_F;++i) amg->b_F[i]=r[amg->rows_in_F[i]];    /* was b istead of r */  
           #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)  
            for (i=0;i<amg->n_C;++i) amg->b_C[i]=r[amg->rows_in_C[i]];  
         } else {  
            #pragma omp parallel for private(i,k) schedule(static)  
            for (i=0;i<amg->n_F;++i)  
                  for (k=0;k<n_block;k++) amg->b_F[amg->n_block*i+k]=r[n_block*amg->rows_in_F[i]+k];  
            #pragma omp parallel for private(i,k) schedule(static)  
            for (i=0;i<amg->n_C;++i)  
                  for (k=0;k<n_block;k++) amg->b_C[amg->n_block*i+k]=r[n_block*amg->rows_in_C[i]+k];  
         }  
   
         /****************/  
         /* Coursening part */  
415                    
416          /* r_F=A_FF^-1*r_F  */          #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)
417          /*Paso_Solver_applyBlockDiagonalMatrix(n_block,amg->n_F,amg->inv_A_FF,amg->A_FF_pivot,amg->b_F,amg->b_F);          for (i=0;i<amg->n_C;++i) amg->b_C[i]=r[amg->rows_in_C[i]];
         fprintf(stderr,"2\n");  
         */  
         /* r_C=r_C-A_CF*r_F */  
         /*Paso_SparseMatrix_MatrixVector_CSR_OFFSET0(-1.,amg->A_CF,amg->b_F,1.,amg->b_C);  
         fprintf(stderr,"3\n");  
         */  
        /****************/  
418    
           
419          /* x_F=invA_FF*b_F  */          /* x_F=invA_FF*b_F  */
420          Paso_Solver_applyBlockDiagonalMatrix(n_block,amg->n_F,amg->inv_A_FF,amg->A_FF_pivot,amg->x_F,amg->b_F);          Paso_Solver_applyBlockDiagonalMatrix(1,amg->n_F,amg->inv_A_FF,amg->A_FF_pivot,amg->x_F,amg->b_F);
421                    
422          /* b_C=b_C-A_CF*x_F */          /* b_C=b_C-A_CF*x_F */
423          Paso_SparseMatrix_MatrixVector_CSR_OFFSET0(-1.,amg->A_CF,amg->x_F,1.,amg->b_C);          Paso_SparseMatrix_MatrixVector_CSR_OFFSET0(-1.,amg->A_CF,amg->x_F,1.,amg->b_C);
424                    
425            time0=Paso_timer()-time0;
426            if (verbose) fprintf(stderr,"timing: Before next level: %e\n",time0);
427            
428          /* x_C=AMG(b_C)     */          /* x_C=AMG(b_C)     */
429          Paso_Solver_solveAMG(amg->AMG_of_Schur,amg->x_C,amg->b_C);          Paso_Solver_solveAMG(amg->AMG_of_Schur,amg->x_C,amg->b_C);
430                    
431            time0=Paso_timer();
432          /* b_F=b_F-A_FC*x_C */          /* b_F=b_F-A_FC*x_C */
433          Paso_SparseMatrix_MatrixVector_CSR_OFFSET0(-1.,amg->A_FC,amg->x_C,1.,amg->b_F);          Paso_SparseMatrix_MatrixVector_CSR_OFFSET0(-1.,amg->A_FC,amg->x_C,1.,amg->b_F);
434          /* x_F=invA_FF*b_F  */          /* x_F=invA_FF*b_F  */
435          Paso_Solver_applyBlockDiagonalMatrix(n_block,amg->n_F,amg->inv_A_FF,amg->A_FF_pivot,amg->x_F,amg->b_F);          Paso_Solver_applyBlockDiagonalMatrix(1,amg->n_F,amg->inv_A_FF,amg->A_FF_pivot,amg->x_F,amg->b_F);
436          /* x<-[x_F,x_C]     */          /* x<-[x_F,x_C]     */
437            
438          /* */          #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)
439                    for (i=0;i<amg->n;++i) {
440                        if (amg->mask_C[i]>-1) {
441          if (n_block==1) {                   x[i]=amg->x_C[amg->mask_C[i]];
442             #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)              } else {
443             for (i=0;i<amg->n;++i) {                   x[i]=amg->x_F[amg->mask_F[i]];
444                if (amg->mask_C[i]>-1) {              }
                   x[i]+=amg->x_C[amg->mask_C[i]];  
               } else {  
                   x[i]+=amg->x_F[amg->mask_F[i]];  
               }  
            }  
         } else {  
            #pragma omp parallel for private(i,k) schedule(static)  
            for (i=0;i<amg->n;++i) {  
                  if (amg->mask_C[i]>-1) {  
                      for (k=0;k<n_block;k++) x[n_block*i+k]+=amg->x_C[n_block*amg->mask_C[i]+k];  
                  } else {  
                      for (k=0;k<n_block;k++) x[n_block*i+k]+=amg->x_F[n_block*amg->mask_F[i]+k];  
                  }  
            }  
         }  
         /* all done */  
      /*post smoothing*/  
 /*     Paso_Solver_solveGS(GS,x0,b);  
      if (n_block==1) {  
            #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)  
            for (i=0;i<amg->n;++i) x[i]+=x0[i];  
         } else {  
            #pragma omp parallel for private(i,k) schedule(static)  
            for (i=0;i<amg->n;++i) {  
                      for (k=0;k<n_block;k++) x[n_block*i+k]+=x0[n_block*i+k];  
            }  
445          }          }
446  */              
447       Paso_Solver_GS_free(GS);          time0=Paso_timer()-time0;
448            if (verbose) fprintf(stderr,"timing: After next level: %e\n",time0);
449    
450         /*postsmoothing*/
451         time0=Paso_timer();
452         #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)
453         for (i=0;i<amg->n;++i) r[i]=b[i];
454        
455         /*r=b-Ax */
456         Paso_SparseMatrix_MatrixVector_CSR_OFFSET0(-1.,amg->A,x,1.,r);
457         Paso_Solver_solveJacobi(amg->GS,x0,r);
458        
459         #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)
460         for (i=0;i<amg->n;++i) x[i]+=x0[i];
461        
462         time0=Paso_timer()-time0;
463         if (verbose) fprintf(stderr,"timing: Postsmoothing: %e\n",time0);
464    
465         /*end of postsmoothing*/
466        
467       }       }
      MEMFREE(x0);  
468       MEMFREE(r);       MEMFREE(r);
469         MEMFREE(x0);
470       return;       return;
471  }  }
   
 /*  
  * $Log$  
  *  
  */  

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