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revision 1890 by artak, Fri Oct 17 00:14:22 2008 UTC revision 2701 by artak, Wed Sep 30 23:21:08 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_Jacobi_free(in->GS);
55          MEMFREE(in->inv_A_FF);          MEMFREE(in->inv_A_FF);
56          MEMFREE(in->A_FF_pivot);          MEMFREE(in->A_FF_pivot);
57          Paso_SparseMatrix_free(in->A_FC);          Paso_SparseMatrix_free(in->A_FC);
58          Paso_SparseMatrix_free(in->A_CF);          Paso_SparseMatrix_free(in->A_CF);
59            Paso_SparseMatrix_free(in->A);
60          MEMFREE(in->rows_in_F);          MEMFREE(in->rows_in_F);
61          MEMFREE(in->rows_in_C);          MEMFREE(in->rows_in_C);
62          MEMFREE(in->mask_F);          MEMFREE(in->mask_F);
# Line 45  void Paso_Solver_AMG_free(Paso_Solver_AM Line 65  void Paso_Solver_AMG_free(Paso_Solver_AM
65          MEMFREE(in->b_F);          MEMFREE(in->b_F);
66          MEMFREE(in->x_C);          MEMFREE(in->x_C);
67          MEMFREE(in->b_C);          MEMFREE(in->b_C);
68            #ifdef UMFPACK
69            Paso_UMFPACK1_free((Paso_UMFPACK_Handler*)(in->solver));
70            #endif
71            in->solver=NULL;
72            Paso_Solver_AMG_free(in->AMG_of_Schur);
73            MEMFREE(in->b_C);
74          MEMFREE(in);          MEMFREE(in);
75       }       }
76  }  }
# Line 68  to Line 94  to
94     then AMG is applied to S again until S becomes empty     then AMG is applied to S again until S becomes empty
95    
96  */  */
97  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) {
98    Paso_Solver_AMG* out=NULL;    Paso_Solver_AMG* out=NULL;
99      Paso_Pattern* temp1=NULL;
100      Paso_Pattern* temp2=NULL;
101      bool_t verbose=options->verbose;
102    dim_t n=A_p->numRows;    dim_t n=A_p->numRows;
103    dim_t n_block=A_p->row_block_size;    dim_t n_block=A_p->row_block_size;
104    index_t* mis_marker=NULL;      index_t* mis_marker=NULL;  
105    index_t* counter=NULL;    index_t* counter=NULL;
   double *rs=NULL;    
106    index_t iPtr,*index, *where_p, iPtr_s;    index_t iPtr,*index, *where_p, iPtr_s;
107    dim_t i,k,j,j0;    dim_t i,j;
108    Paso_SparseMatrix * schur=NULL;    Paso_SparseMatrix * schur=NULL;
109    Paso_SparseMatrix * schur_withFillIn=NULL;    Paso_SparseMatrix * schur_withFillIn=NULL;
110    schur_withFillIn=MEMALLOC(1,Paso_SparseMatrix);    double S=0;
111        
112        /*Make sure we have block sizes 1*/
113    double A11,A12,A13,A21,A22,A23,A31,A32,A33,D,time0,time1,time2;    if (A_p->col_block_size>1) {
114           Paso_setError(TYPE_ERROR,"Paso_Solver_getAMG: AMG requires column block size 1.");
115         return NULL;
116      }
117      if (A_p->row_block_size>1) {
118         Paso_setError(TYPE_ERROR,"Paso_Solver_getAMG: AMG requires row block size 1.");
119         return NULL;
120      }
121      out=MEMALLOC(1,Paso_Solver_AMG);
122    /* identify independend set of rows/columns */    /* identify independend set of rows/columns */
123    mis_marker=TMPMEMALLOC(n,index_t);    mis_marker=TMPMEMALLOC(n,index_t);
124    counter=TMPMEMALLOC(n,index_t);    counter=TMPMEMALLOC(n,index_t);
125    rs=TMPMEMALLOC(n,double);    if ( !( Paso_checkPtr(mis_marker) || Paso_checkPtr(counter) || Paso_checkPtr(out)) ) {
126    out=MEMALLOC(1,Paso_Solver_AMG);       out->AMG_of_Schur=NULL;
127    out->AMG_of_Schur=NULL;       out->inv_A_FF=NULL;
128    out->inv_A_FF=NULL;       out->A_FF_pivot=NULL;
129    out->A_FF_pivot=NULL;       out->A_FC=NULL;
130    out->A_FC=NULL;       out->A_CF=NULL;
131    out->A_CF=NULL;       out->rows_in_F=NULL;
132    out->rows_in_F=NULL;       out->rows_in_C=NULL;
133    out->rows_in_C=NULL;       out->mask_F=NULL;
134    out->mask_F=NULL;       out->mask_C=NULL;
135    out->mask_C=NULL;       out->x_F=NULL;
136    out->x_F=NULL;       out->b_F=NULL;
137    out->b_F=NULL;       out->x_C=NULL;
138    out->x_C=NULL;       out->b_C=NULL;
139    out->b_C=NULL;       out->GS=NULL;
140    out->A=Paso_SparseMatrix_getReference(A_p);       out->A=Paso_SparseMatrix_getReference(A_p);
141    out->level=level;       out->GS=NULL;
142           out->solver=NULL;
143   /* fprintf(stderr,"START OF MATRIX \n\n");       /*out->GS=Paso_Solver_getGS(A_p,verbose);*/
144    for (i = 0; i < A_p->numRows; ++i) {       out->level=level;
145       for (iPtr=A_p->pattern->ptr[i];iPtr<A_p->pattern->ptr[i + 1]; ++iPtr) {       out->n=n;
146         j=A_p->pattern->index[iPtr];       out->n_block=n_block;
147         fprintf(stderr,"A[%d,%d]=%.2f ",i,j,A_p->val[iPtr]);      
148       }       if (level==0 || n<=options->min_coarse_matrix_size) {
149       fprintf(stderr,"\n");           out->coarsest_level=TRUE;
150     }           #ifdef UMFPACK
151     fprintf(stderr,"END OF MATRIX \n\n");           #else
152   */              #ifdef MKL
153    if ( !(Paso_checkPtr(mis_marker) || Paso_checkPtr(out) || Paso_checkPtr(counter) ) ) {              #else
154       /* identify independend set of rows/columns */                  out->GS=Paso_Solver_getJacobi(A_p);
155       time0=Paso_timer();              #endif
156       #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)           #endif
157       for (i=0;i<n;++i) mis_marker[i]=-1;       } else {
158       Paso_Pattern_RS(A_p,mis_marker,0.25);           out->coarsest_level=FALSE;
159       /*           out->GS=Paso_Solver_getJacobi(A_p);
160       for (i=0;i<n;++i) fprintf(stderr," i=%d mis[i]=%d \n",i,mis_marker[i]);  
161       */           /* identify independend set of rows/columns */
162       time2=Paso_timer()-time0;           #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)
163       if (Paso_noError()) {           for (i=0;i<n;++i) mis_marker[i]=-1;
164    
165             if (options->coarsening_method == PASO_YAIR_SHAPIRA_COARSENING) {
166                  Paso_Pattern_YS(A_p,mis_marker,options->coarsening_threshold);
167             }
168             else if (options->coarsening_method == PASO_RUGE_STUEBEN_COARSENING) {
169                  Paso_Pattern_RS(A_p,mis_marker,options->coarsening_threshold);
170             }
171             else if (options->coarsening_method == PASO_AGGREGATION_COARSENING) {
172                 Paso_Pattern_Aggregiation(A_p,mis_marker,options->coarsening_threshold);
173            }
174            else {
175               /*Default coarseneing*/
176                Paso_Pattern_RS(A_p,mis_marker,options->coarsening_threshold);
177                /*Paso_Pattern_YS(A_p,mis_marker,options->coarsening_threshold);*/
178                 /*Paso_Pattern_Aggregiation(A_p,mis_marker,options->coarsening_threshold);*/
179            }
180            
181          #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)          #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)
182          for (i = 0; i < n; ++i) counter[i]=mis_marker[i];          for (i = 0; i < n; ++i) counter[i]=mis_marker[i];
         out->n=n;  
         out->n_block=n_block;  
183          out->n_F=Paso_Util_cumsum(n,counter);          out->n_F=Paso_Util_cumsum(n,counter);
184          out->mask_F=MEMALLOC(n,index_t);          
185          out->rows_in_F=MEMALLOC(out->n_F,index_t);          if (out->n_F==n) {
186          out->inv_A_FF=MEMALLOC(n_block*n_block*out->n_F,double);             out->coarsest_level=TRUE;
187          out->A_FF_pivot=NULL; /* later use for block size>3 */             if (verbose) {
188          if (! (Paso_checkPtr(out->mask_F) || Paso_checkPtr(out->inv_A_FF) || Paso_checkPtr(out->rows_in_F) ) ) {                 printf("AMG coarsening eliminates all unknowns, switching to Jacobi preconditioner.\n");
189             #pragma omp parallel             }
190             {          } else {
191                /* creates an index for F from mask */      
192                #pragma omp for private(i) schedule(static)                if (Paso_noError()) {
193                for (i = 0; i < out->n_F; ++i) out->rows_in_F[i]=-1;                  
194                #pragma omp for private(i) schedule(static)                   /*#pragma omp parallel for private(i) schedule(static)
195                for (i = 0; i < n; ++i) {                   for (i = 0; i < n; ++i) counter[i]=mis_marker[i];
196                   if  (mis_marker[i]) {                   out->n_F=Paso_Util_cumsum(n,counter);
197                          out->rows_in_F[counter[i]]=i;                   */
198                          out->mask_F[i]=counter[i];                   out->mask_F=MEMALLOC(n,index_t);
199                   } else {                   out->rows_in_F=MEMALLOC(out->n_F,index_t);
200                          out->mask_F[i]=-1;                   out->inv_A_FF=MEMALLOC(n_block*n_block*out->n_F,double);
201                     out->A_FF_pivot=NULL; /* later use for block size>3 */
202                     if (! (Paso_checkPtr(out->mask_F) || Paso_checkPtr(out->inv_A_FF) || Paso_checkPtr(out->rows_in_F) ) ) {
203                        /* creates an index for F from mask */
204                        #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)
205                        for (i = 0; i < out->n_F; ++i) out->rows_in_F[i]=-1;
206                        #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)
207                        for (i = 0; i < n; ++i) {
208                           if  (mis_marker[i]) {
209                                  out->rows_in_F[counter[i]]=i;
210                                  out->mask_F[i]=counter[i];
211                           } else {
212                                  out->mask_F[i]=-1;
213                           }
214                        }
215                        
216                        /* Compute row-sum for getting rs(A_FF)^-1*/
217                        #pragma omp parallel for private(i,iPtr,j,S) schedule(static)
218                        for (i = 0; i < out->n_F; ++i) {
219                          S=0;
220          /*printf("[%d ]: [%d] -> ",i, out->rows_in_F[i]);*/
221                          for (iPtr=A_p->pattern->ptr[out->rows_in_F[i]];iPtr<A_p->pattern->ptr[out->rows_in_F[i] + 1]; ++iPtr) {
222                           j=A_p->pattern->index[iPtr];
223          /*if (j==out->rows_in_F[i]) printf("diagonal %e",A_p->val[iPtr]);*/
224                           if (mis_marker[j])
225                               S+=A_p->val[iPtr];
226                          }
227          /*printf("-> %e \n",S);*/
228                          out->inv_A_FF[i]=1./S;
229                        }
230                   }                   }
231                }                }
232                /* Compute row-sum for getting rs(A_FF)*/        
233                #pragma omp for private(i,iPtr) schedule(static)                /*check whether coarsening process actually makes sense to continue.
234                for (i = 0; i < out->n_F; ++i) {                if coarse matrix at least smaller by 30% then continue, otherwise we stop.*/
235                  rs[i]=0;                if ((out->n_F*100/n)<30) {
236                  for (iPtr=A_p->pattern->ptr[out->rows_in_F[i]];iPtr<A_p->pattern->ptr[out->rows_in_F[i] + 1]; ++iPtr) {                      level=1;
                  rs[i]+=A_p->val[iPtr];  
237                  }                  }
               }  
238                            
239                #pragma omp for private(i, where_p,iPtr,A11,A12,A13,A21,A22,A23,A31,A32,A33,D,index) schedule(static)                if ( Paso_noError()) {
240                for (i = 0; i < out->n_F; i++) {                      /* if there are no nodes in the coarse level there is no more work to do */
241                  /* find main diagonal */                      out->n_C=n-out->n_F;
242                  iPtr=A_p->pattern->ptr[out->rows_in_F[i]];                    
243                  index=&(A_p->pattern->index[iPtr]);                     /*if (out->n_F>500) */
244                  where_p=(index_t*)bsearch(&out->rows_in_F[i],                      out->rows_in_C=MEMALLOC(out->n_C,index_t);
245                                          index,                      out->mask_C=MEMALLOC(n,index_t);
246                                          A_p->pattern->ptr[out->rows_in_F[i] + 1]-A_p->pattern->ptr[out->rows_in_F[i]],                      if (! (Paso_checkPtr(out->mask_C) || Paso_checkPtr(out->rows_in_C) ) ) {
247                                          sizeof(index_t),                           /* creates an index for C from mask */
248                                          Paso_comparIndex);                           #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)
249                  if (where_p==NULL) {                           for (i = 0; i < n; ++i) counter[i]=! mis_marker[i];
250                      Paso_setError(VALUE_ERROR, "Paso_Solver_getAMG: main diagonal element missing.");                           Paso_Util_cumsum(n,counter);
251                  } else {                           #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)
252                      iPtr+=(index_t)(where_p-index);                           for (i = 0; i < out->n_C; ++i) out->rows_in_C[i]=-1;
253                      /* get inverse of A_FF block: */                           #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)
254                        if (ABS(rs[i])>0.) {                           for (i = 0; i < n; ++i) {
255                              out->inv_A_FF[i]=1./rs[i];                                    if  (! mis_marker[i]) {
256                        } else {                                        out->rows_in_C[counter[i]]=i;
257                          out->inv_A_FF[i]=0;                                        out->mask_C[i]=counter[i];
258                        }                                     } else {
259                                                              out->mask_C[i]=-1;
260                       /* } else {                                     }
261                              Paso_setError(ZERO_DIVISION_ERROR, "Paso_Solver_getAMG: Break-down in AMG decomposition: non-regular main diagonal block.");                           }
262                        }*/                      }
263                  }                }
264                }                if ( Paso_noError()) {
            } /* end parallel region */  
   
            if( Paso_noError()) {  
               /* if there are no nodes in the coarse level there is no more work to do */  
               out->n_C=n-out->n_F;  
                /*if (out->n_C>11) {*/  
                if (level>0) {  
                    out->rows_in_C=MEMALLOC(out->n_C,index_t);  
                    out->mask_C=MEMALLOC(n,index_t);  
                    if (! (Paso_checkPtr(out->mask_C) || Paso_checkPtr(out->rows_in_C) ) ) {  
                        /* creates an index for C from mask */  
                        #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)  
                        for (i = 0; i < n; ++i) counter[i]=! mis_marker[i];  
                        Paso_Util_cumsum(n,counter);  
                        #pragma omp parallel  
                        {  
                           #pragma omp for private(i) schedule(static)  
                           for (i = 0; i < out->n_C; ++i) out->rows_in_C[i]=-1;  
                           #pragma omp for private(i) schedule(static)  
                           for (i = 0; i < n; ++i) {  
                              if  (! mis_marker[i]) {  
                                 out->rows_in_C[counter[i]]=i;  
                                 out->mask_C[i]=counter[i];  
                              } else {  
                                 out->mask_C[i]=-1;  
                              }  
                           }  
                       } /* end parallel region */  
265                        /* get A_CF block: */                        /* get A_CF block: */
266                        out->A_CF=Paso_SparseMatrix_getSubmatrix(A_p,out->n_C,out->n_F,out->rows_in_C,out->mask_F);                        out->A_CF=Paso_SparseMatrix_getSubmatrix(A_p,out->n_C,out->n_F,out->rows_in_C,out->mask_F);
267                        if (Paso_noError()) {                        /* get A_FC block: */
268                           /* get A_FC block: */                        out->A_FC=Paso_SparseMatrix_getSubmatrix(A_p,out->n_F,out->n_C,out->rows_in_F,out->mask_C);
269                           out->A_FC=Paso_SparseMatrix_getSubmatrix(A_p,out->n_F,out->n_C,out->rows_in_F,out->mask_C);                        /* get A_CC block: */
270                           /* get A_CC block: */                        schur=Paso_SparseMatrix_getSubmatrix(A_p,out->n_C,out->n_C,out->rows_in_C,out->mask_C);
271                           if (Paso_noError()) {        
272                              schur=Paso_SparseMatrix_getSubmatrix(A_p,out->n_C,out->n_C,out->rows_in_C,out->mask_C);                }
273                                              if ( Paso_noError()) {
274                              /*find the pattern of the schur complement with fill in*/                       /*find the pattern of the schur complement with fill in*/
275                              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);                      temp1=Paso_Pattern_multiply(PATTERN_FORMAT_DEFAULT,out->A_CF->pattern,out->A_FC->pattern);
276                                                    temp2=Paso_Pattern_binop(PATTERN_FORMAT_DEFAULT, schur->pattern, temp1);
277                              /* copy values over*/                      schur_withFillIn=Paso_SparseMatrix_alloc(A_p->type,temp2,1,1, TRUE);
278                              #pragma omp for private(i,iPtr,iPtr_s,j,j0) schedule(static)                      Paso_Pattern_free(temp1);
279                              for (i = 0; i < schur_withFillIn->numRows; ++i) {                      Paso_Pattern_free(temp2);
280                                for (iPtr=schur_withFillIn->pattern->ptr[i];iPtr<schur_withFillIn->pattern->ptr[i + 1]; ++iPtr) {                }
281                                  j=schur_withFillIn->pattern->index[iPtr];                if ( Paso_noError()) {
282                                  schur_withFillIn->val[iPtr]=0.;                      /* copy values over*/
283                                  for (iPtr_s=schur->pattern->ptr[i];iPtr_s<schur->pattern->ptr[i + 1]; ++iPtr_s){                      #pragma omp parallel for private(i,iPtr,j,iPtr_s,index,where_p) schedule(static)
284                                      j0=schur->pattern->index[iPtr_s];                      for (i = 0; i < schur_withFillIn->numRows; ++i) {
285                                      if (j==j0) {                        for (iPtr=schur_withFillIn->pattern->ptr[i];iPtr<schur_withFillIn->pattern->ptr[i + 1]; ++iPtr) {
286                                        schur_withFillIn->val[iPtr]=schur->val[iPtr_s];                           j=schur_withFillIn->pattern->index[iPtr];
287                                        break;                           iPtr_s=schur->pattern->ptr[i];
288                                      }                           index=&(schur->pattern->index[iPtr_s]);
289                                  }                           where_p=(index_t*)bsearch(&j,
290                                }                                                index,
291                              }                                                schur->pattern->ptr[i + 1]-schur->pattern->ptr[i],
292                                                                              sizeof(index_t),
293                            /*  for (i = 0; i < schur_withFillIn->numRows; ++i) {                                                Paso_comparIndex);
294                                for (iPtr=schur_withFillIn->pattern->ptr[i];iPtr<schur_withFillIn->pattern->ptr[i + 1]; ++iPtr) {                           if (where_p!=NULL) {
295                                  j=schur_withFillIn->pattern->index[iPtr];                                  schur_withFillIn->val[iPtr]=schur->val[iPtr_s+(index_t)(where_p-index)];
296                                  fprintf(stderr,"A_CC[%d,%d]=%.2f ",i,j,schur_withFillIn->val[iPtr]);                           }
297                           }
298                        }
299                        Paso_Solver_updateIncompleteSchurComplement(schur_withFillIn,out->A_CF,out->inv_A_FF,out->A_FF_pivot,out->A_FC);
300                        out->AMG_of_Schur=Paso_Solver_getAMG(schur_withFillIn,level-1,options);
301                  }
302                  /* allocate work arrays for AMG application */
303                  if (Paso_noError()) {
304                             out->x_F=MEMALLOC(n_block*out->n_F,double);
305                             out->b_F=MEMALLOC(n_block*out->n_F,double);
306                             out->x_C=MEMALLOC(n_block*out->n_C,double);
307                             out->b_C=MEMALLOC(n_block*out->n_C,double);
308          
309                             if (! (Paso_checkPtr(out->x_F) || Paso_checkPtr(out->b_F) || Paso_checkPtr(out->x_C) || Paso_checkPtr(out->b_C) ) ) {
310                                 #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)
311                                 for (i = 0; i < out->n_F; ++i) {
312                                             out->x_F[i]=0.;
313                                             out->b_F[i]=0.;
314                                }                                }
315                                fprintf(stderr,"\n");                                #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)
316                              }*/                                for (i = 0; i < out->n_C; ++i) {
317                              time0=Paso_timer()-time0;                                       out->x_C[i]=0.;
318                              if (Paso_noError()) {                                       out->b_C[i]=0.;
                                 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 */  
319                                }                                }
                             }  
320                           }                           }
                      }  
                  }  
321                }                }
322             }              Paso_SparseMatrix_free(schur);
323          }              Paso_SparseMatrix_free(schur_withFillIn);
324             }
325       }       }
326    }    }
327    TMPMEMFREE(mis_marker);    TMPMEMFREE(mis_marker);
328    TMPMEMFREE(counter);    TMPMEMFREE(counter);
329    TMPMEMFREE(rs);  
330    if (Paso_noError()) {    if (Paso_noError()) {
331        if (verbose) {        if (verbose && level>0 && !out->coarsest_level) {
332           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);  
          }  
333       }       }
334       return out;       return out;
335    } else  {    } else  {
# Line 320  Paso_Solver_AMG* Paso_Solver_getAMG(Paso Line 344  Paso_Solver_AMG* Paso_Solver_getAMG(Paso
344    
345       in fact it solves       in fact it solves
346    
347    [      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]
348    [ 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]
349    
350   in the form   in the form
# Line 339  Paso_Solver_AMG* Paso_Solver_getAMG(Paso Line 363  Paso_Solver_AMG* Paso_Solver_getAMG(Paso
363  */  */
364    
365  void Paso_Solver_solveAMG(Paso_Solver_AMG * amg, double * x, double * b) {  void Paso_Solver_solveAMG(Paso_Solver_AMG * amg, double * x, double * b) {
366       dim_t i,k;       dim_t i;
367       dim_t n_block=amg->n_block;       double time0=0;
368       double *r=MEMALLOC(amg->n,double);       double *r=NULL, *x0=NULL;
369       double *x0=MEMALLOC(amg->n,double);       bool_t verbose=0;
370         #ifdef UMFPACK
371              Paso_UMFPACK_Handler * ptr=NULL;
372         #else    
373            #ifdef MKL
374              Paso_SparseMatrix *temp=NULL;
375            #endif
376         #endif
377         r=MEMALLOC(amg->n,double);
378         x0=MEMALLOC(amg->n,double);
379            
380       if (amg->level==0) {       if (amg->coarsest_level) {
381          /* x=invA_FF*b  */        
382          Paso_Solver_applyBlockDiagonalMatrix(n_block,amg->n_F,amg->inv_A_FF,amg->A_FF_pivot,x,b);        time0=Paso_timer();
383          /*If all unknown are eliminated then Jacobi is the best preconditioner*/
384          if (amg->n_F==amg->n) {
385            Paso_Solver_solveJacobi(amg->GS,x,b);
386          }
387           else {
388           #ifdef UMFPACK
389                 ptr=(Paso_UMFPACK_Handler *)(amg->solver);
390                 Paso_UMFPACK1(&ptr,amg->A,x,b,verbose);
391                 amg->solver=(void*) ptr;
392           #else      
393             #ifdef MKL
394              temp=Paso_SparseMatrix_alloc(MATRIX_FORMAT_BLK1 + MATRIX_FORMAT_OFFSET1, amg->A->pattern,1,1, FALSE);
395              #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)
396              for (i=0;i<amg->A->len;++i) {
397                   temp->val[i]=amg->A->val[i];
398              }
399              amg->solver=(void*) ptr;
400              Paso_SparseMatrix_free(temp);
401             #else
402              Paso_Solver_solveJacobi(amg->GS,x,b);
403             #endif
404           #endif
405           }
406           time0=Paso_timer()-time0;
407           if (verbose) fprintf(stderr,"timing: DIRECT SOLVER: %e\n",time0);
408          
409       } else {       } else {
410           fprintf(stdout,"LEVEL %d \n",amg->level);          /* presmoothing */
411          /* presmoothing on (Shure, x, b, r) */           time0=Paso_timer();
412          /****************/           Paso_Solver_solveJacobi(amg->GS,x,b);
413           Paso_Solver_GS* GS=MEMALLOC(1,Paso_Solver_GS);           time0=Paso_timer()-time0;
414           GS=Paso_Solver_getGS(amg->A,-1);           if (verbose) fprintf(stderr,"timing: Presmooting: %e\n",time0);
415           Paso_Solver_solveGS(GS,x,b);          /* end of presmoothing */
416            
417                    
418             time0=Paso_timer();
419           #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)           #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)
420           for (i=0;i<amg->n;++i) r[i]=b[i];           for (i=0;i<amg->n;++i) r[i]=b[i];
421                    
422           /*r=b-Ax*/           /*r=b-Ax*/
423           Paso_SparseMatrix_MatrixVector_CSR_OFFSET0(-1.,amg->A,x,1.,r);           Paso_SparseMatrix_MatrixVector_CSR_OFFSET0(-1.,amg->A,x,1.,r);
424         /****************/                
425          /* b->[b_F,b_C]     */          /* b->[b_F,b_C]     */
426          if (n_block==1) {          #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)
427             #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 */  
428                    
429          /* r_F=A_FF^-1*r_F  */          #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)
430          /*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");  
         */  
        /****************/  
431    
           
432          /* x_F=invA_FF*b_F  */          /* x_F=invA_FF*b_F  */
433          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);
434                    
435          /* b_C=b_C-A_CF*x_F */          /* b_C=b_C-A_CF*x_F */
436          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);
437                    
438            time0=Paso_timer()-time0;
439            if (verbose) fprintf(stderr,"timing: Before next level: %e\n",time0);
440            
441          /* x_C=AMG(b_C)     */          /* x_C=AMG(b_C)     */
442          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);
443                    
444            time0=Paso_timer();
445          /* b_F=b_F-A_FC*x_C */          /* b_F=b_F-A_FC*x_C */
446          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);
447          /* x_F=invA_FF*b_F  */          /* x_F=invA_FF*b_F  */
448          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);
449          /* x<-[x_F,x_C]     */          /* x<-[x_F,x_C]     */
450            
451          /* */          #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)
452                    for (i=0;i<amg->n;++i) {
453                        if (amg->mask_C[i]>-1) {
454          if (n_block==1) {                   x[i]=amg->x_C[amg->mask_C[i]];
455             #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)              } else {
456             for (i=0;i<amg->n;++i) {                   x[i]=amg->x_F[amg->mask_F[i]];
457                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];  
            }  
458          }          }
459  */              
460       Paso_Solver_GS_free(GS);          time0=Paso_timer()-time0;
461            if (verbose) fprintf(stderr,"timing: After next level: %e\n",time0);
462    
463         /*postsmoothing*/
464         time0=Paso_timer();
465         #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)
466         for (i=0;i<amg->n;++i) r[i]=b[i];
467        
468         /*r=b-Ax */
469         Paso_SparseMatrix_MatrixVector_CSR_OFFSET0(-1.,amg->A,x,1.,r);
470         Paso_Solver_solveJacobi(amg->GS,x0,r);
471        
472         #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)
473         for (i=0;i<amg->n;++i) x[i]+=x0[i];
474        
475         time0=Paso_timer()-time0;
476         if (verbose) fprintf(stderr,"timing: Postsmoothing: %e\n",time0);
477    
478         /*end of postsmoothing*/
479        
480       }       }
      MEMFREE(x0);  
481       MEMFREE(r);       MEMFREE(r);
482         MEMFREE(x0);
483       return;       return;
484  }  }
   
 /*  
  * $Log$  
  *  
  */  

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