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revision 1890 by artak, Fri Oct 17 00:14:22 2008 UTC revision 2881 by jfenwick, Thu Jan 28 02:03:15 2010 UTC
# Line 1  Line 1 
1    
2  /*******************************************************  /*******************************************************
3  *  *
4  * Copyright (c) 2003-2008 by University of Queensland  * Copyright (c) 2003-2010 by University of Queensland
5  * Earth Systems Science Computational Center (ESSCC)  * Earth Systems Science Computational Center (ESSCC)
6  * http://www.uq.edu.au/esscc  * http://www.uq.edu.au/esscc
7  *  *
# Line 14  Line 14 
14    
15  /**************************************************************/  /**************************************************************/
16    
17  /* Paso: 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);          
55          MEMFREE(in->inv_A_FF);          if(in->Smoother->ID==PASO_JACOBI)
56          MEMFREE(in->A_FF_pivot);              Paso_Solver_Jacobi_free(in->Smoother->Jacobi);
57            else if (in->Smoother->ID==PASO_GS)    
58                Paso_Solver_GS_free(in->Smoother->GS);
59            MEMFREE(in->Smoother);
60                
61          Paso_SparseMatrix_free(in->A_FC);          Paso_SparseMatrix_free(in->A_FC);
62            Paso_SparseMatrix_free(in->A_FF);
63            Paso_SparseMatrix_free(in->W_FC);
64          Paso_SparseMatrix_free(in->A_CF);          Paso_SparseMatrix_free(in->A_CF);
65            Paso_SparseMatrix_free(in->P);
66            Paso_SparseMatrix_free(in->R);
67            Paso_SparseMatrix_free(in->A);
68            if(in->coarsest_level==TRUE) {
69            #ifdef MKL
70              Paso_MKL_free1(in->AOffset1);
71              Paso_SparseMatrix_free(in->AOffset1);
72            #else
73              #ifdef UMFPACK
74              Paso_UMFPACK1_free((Paso_UMFPACK_Handler*)(in->solver));
75              #endif
76            #endif
77            }
78          MEMFREE(in->rows_in_F);          MEMFREE(in->rows_in_F);
79          MEMFREE(in->rows_in_C);          MEMFREE(in->rows_in_C);
80          MEMFREE(in->mask_F);          MEMFREE(in->mask_F);
# Line 45  void Paso_Solver_AMG_free(Paso_Solver_AM Line 83  void Paso_Solver_AMG_free(Paso_Solver_AM
83          MEMFREE(in->b_F);          MEMFREE(in->b_F);
84          MEMFREE(in->x_C);          MEMFREE(in->x_C);
85          MEMFREE(in->b_C);          MEMFREE(in->b_C);
86            in->solver=NULL;
87            Paso_Solver_AMG_free(in->AMG_of_Coarse);
88            MEMFREE(in->b_C);
89          MEMFREE(in);          MEMFREE(in);
90       }       }
91  }  }
# Line 68  to Line 109  to
109     then AMG is applied to S again until S becomes empty     then AMG is applied to S again until S becomes empty
110    
111  */  */
112  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) {
113    Paso_Solver_AMG* out=NULL;    Paso_Solver_AMG* out=NULL;
114      /*
115       Paso_Pattern* temp1=NULL;
116      Paso_Pattern* temp2=NULL;
117      */
118      bool_t verbose=options->verbose;
119      bool_t timing=0;
120      
121    dim_t n=A_p->numRows;    dim_t n=A_p->numRows;
122    dim_t n_block=A_p->row_block_size;    dim_t n_block=A_p->row_block_size;
123    index_t* mis_marker=NULL;      index_t* mis_marker=NULL;  
124    index_t* counter=NULL;    index_t* counter=NULL;
125    double *rs=NULL;      /*index_t iPtr,*index, *where_p;*/
126    index_t iPtr,*index, *where_p, iPtr_s;    dim_t i;
127    dim_t i,k,j,j0;    Paso_SparseMatrix * A_c=NULL;
128    Paso_SparseMatrix * schur=NULL;    double time0=0;
129    Paso_SparseMatrix * schur_withFillIn=NULL;    Paso_SparseMatrix * Atemp=NULL;
130    schur_withFillIn=MEMALLOC(1,Paso_SparseMatrix);    double sparsity=0;
131        
132      /*
133      double *temp,*temp_1;
134      double S;
135      index_t iptr;
136      */
137      /*char filename[8];*/
138      /*sprintf(filename,"AMGLevel%d",level);
139        
140    double A11,A12,A13,A21,A22,A23,A31,A32,A33,D,time0,time1,time2;    Paso_SparseMatrix_saveMM(A_p,filename);
141        */
142      
143      /*Make sure we have block sizes 1*/
144      if (A_p->col_block_size>1) {
145         Paso_setError(TYPE_ERROR,"Paso_Solver_getAMG: AMG requires column block size 1.");
146         return NULL;
147      }
148      if (A_p->row_block_size>1) {
149         Paso_setError(TYPE_ERROR,"Paso_Solver_getAMG: AMG requires row block size 1.");
150         return NULL;
151      }
152      out=MEMALLOC(1,Paso_Solver_AMG);
153      out->Smoother=MEMALLOC(1,Paso_Solver_Smoother);
154    /* identify independend set of rows/columns */    /* identify independend set of rows/columns */
155    mis_marker=TMPMEMALLOC(n,index_t);    mis_marker=TMPMEMALLOC(n,index_t);
156    counter=TMPMEMALLOC(n,index_t);    counter=TMPMEMALLOC(n,index_t);
157    rs=TMPMEMALLOC(n,double);    if ( !( Paso_checkPtr(mis_marker) || Paso_checkPtr(counter) || Paso_checkPtr(out)) ) {
158    out=MEMALLOC(1,Paso_Solver_AMG);       out->AMG_of_Coarse=NULL;
159    out->AMG_of_Schur=NULL;       out->A_FF=NULL;
160    out->inv_A_FF=NULL;       out->A_FC=NULL;
161    out->A_FF_pivot=NULL;       out->A_CF=NULL;
162    out->A_FC=NULL;       out->W_FC=NULL;
163    out->A_CF=NULL;       out->P=NULL;
164    out->rows_in_F=NULL;       out->R=NULL;
165    out->rows_in_C=NULL;       out->rows_in_F=NULL;
166    out->mask_F=NULL;       out->rows_in_C=NULL;
167    out->mask_C=NULL;       out->mask_F=NULL;
168    out->x_F=NULL;       out->mask_C=NULL;
169    out->b_F=NULL;       out->x_F=NULL;
170    out->x_C=NULL;       out->b_F=NULL;
171    out->b_C=NULL;       out->x_C=NULL;
172    out->A=Paso_SparseMatrix_getReference(A_p);       out->b_C=NULL;
173    out->level=level;       out->A=Paso_SparseMatrix_getReference(A_p);
174           out->solver=NULL;
175   /* fprintf(stderr,"START OF MATRIX \n\n");       out->Smoother->ID=options->smoother;
176    for (i = 0; i < A_p->numRows; ++i) {       out->Smoother->Jacobi=NULL;
177       for (iPtr=A_p->pattern->ptr[i];iPtr<A_p->pattern->ptr[i + 1]; ++iPtr) {       out->Smoother->GS=NULL;
178         j=A_p->pattern->index[iPtr];       /*out->GS=Paso_Solver_getGS(A_p,verbose);*/
179         fprintf(stderr,"A[%d,%d]=%.2f ",i,j,A_p->val[iPtr]);       out->level=level;
180         out->n=n;
181         out->n_F=n+1;
182         out->n_block=n_block;
183         out->post_sweeps=options->post_sweeps;
184         out->pre_sweeps=options->pre_sweeps;
185        
186         sparsity=(A_p->len*1.)/(1.*A_p->numRows*A_p->numCols);
187        
188         if (verbose) fprintf(stdout,"Stats: Sparsity of the Coarse Matrix with %d non-zeros (%d,%d) in level %d is %.6f\n",A_p->len,A_p->numRows,A_p->numCols,level,sparsity);
189        
190        
191         if(sparsity>0.5) {
192          level=0;
193       }       }
194       fprintf(stderr,"\n");      
195     }          
196     fprintf(stderr,"END OF MATRIX \n\n");       if (level==0 || n<=options->min_coarse_matrix_size) {
197   */           out->coarsest_level=TRUE;
198    if ( !(Paso_checkPtr(mis_marker) || Paso_checkPtr(out) || Paso_checkPtr(counter) ) ) {           /*out->GS=Paso_Solver_getJacobi(A_p);*/
199       /* identify independend set of rows/columns */          
200       time0=Paso_timer();           #ifdef MKL
201       #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)                    out->AOffset1=Paso_SparseMatrix_alloc(MATRIX_FORMAT_BLK1 + MATRIX_FORMAT_OFFSET1, out->A->pattern,1,1, FALSE);
202       for (i=0;i<n;++i) mis_marker[i]=-1;                    #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)
203       Paso_Pattern_RS(A_p,mis_marker,0.25);                    for (i=0;i<out->A->len;++i) {
204       /*                         out->AOffset1->val[i]=out->A->val[i];
205       for (i=0;i<n;++i) fprintf(stderr," i=%d mis[i]=%d \n",i,mis_marker[i]);                    }
206       */           #else
207       time2=Paso_timer()-time0;              #ifdef UMFPACK
208       if (Paso_noError()) {              #else
209                  if (options->smoother == PASO_JACOBI)
210                    out->Smoother->Jacobi=Paso_Solver_getJacobi(A_p);
211                  else if (options->smoother == PASO_GS)
212                    out->Smoother->GS=Paso_Solver_getGS(A_p,verbose);
213                #endif
214             #endif
215            
216         } else {
217             out->coarsest_level=FALSE;
218            
219            if (options->smoother == PASO_JACOBI)
220                    out->Smoother->Jacobi=Paso_Solver_getJacobi(A_p);
221            else if (options->smoother == PASO_GS)
222                    out->Smoother->GS=Paso_Solver_getGS(A_p,verbose);
223    
224             /* identify independend set of rows/columns */
225             #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)
226             for (i=0;i<n;++i) mis_marker[i]=-1;
227    
228              /*mesuring coarsening time */
229              time0=Paso_timer();
230              
231             if (options->coarsening_method == PASO_YAIR_SHAPIRA_COARSENING) {
232                  Paso_Pattern_YS(A_p,mis_marker,options->coarsening_threshold);
233             }
234             else if (options->coarsening_method == PASO_RUGE_STUEBEN_COARSENING) {
235                  Paso_Pattern_RS(A_p,mis_marker,options->coarsening_threshold);
236             }
237             else if (options->coarsening_method == PASO_AGGREGATION_COARSENING) {
238                 Paso_Pattern_Aggregiation(A_p,mis_marker,options->coarsening_threshold);
239            }
240            else if (options->coarsening_method == PASO_STANDARD_COARSENING) {
241                 Paso_Pattern_Standard(A_p,mis_marker,options->coarsening_threshold);
242            }
243            else {
244               /*Default coarseneing*/
245                Paso_Pattern_Standard(A_p,mis_marker,options->coarsening_threshold);
246                /*Paso_Pattern_Read("RS.spl",n,mis_marker);*/
247                /*Paso_Pattern_YS(A_p,mis_marker,options->coarsening_threshold);*/
248                /*Paso_Pattern_greedy_Agg(A_p,mis_marker,options->coarsening_threshold);*/
249                /*Paso_Pattern_greedy(A_p->pattern,mis_marker);*/
250                /*Paso_Pattern_Aggregiation(A_p,mis_marker,options->coarsening_threshold);*/
251                
252            }
253            
254            if (timing) fprintf(stdout,"timing: Profilining for level %d:\n",level);
255            
256            time0=Paso_timer()-time0;
257            if (timing) fprintf(stdout,"timing: Coarsening: %e\n",time0);
258    
259          #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)          #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)
260          for (i = 0; i < n; ++i) counter[i]=mis_marker[i];          for (i = 0; i < n; ++i) counter[i]=mis_marker[i];
261          out->n=n;          
         out->n_block=n_block;  
262          out->n_F=Paso_Util_cumsum(n,counter);          out->n_F=Paso_Util_cumsum(n,counter);
263          out->mask_F=MEMALLOC(n,index_t);          
264          out->rows_in_F=MEMALLOC(out->n_F,index_t);          if (out->n_F==0) {
265          out->inv_A_FF=MEMALLOC(n_block*n_block*out->n_F,double);             out->coarsest_level=TRUE;
266          out->A_FF_pivot=NULL; /* later use for block size>3 */             level=0;
267          if (! (Paso_checkPtr(out->mask_F) || Paso_checkPtr(out->inv_A_FF) || Paso_checkPtr(out->rows_in_F) ) ) {             if (verbose) {
268             #pragma omp parallel                 /*printf("AMG coarsening eliminates all unknowns, switching to Jacobi preconditioner.\n");*/
269             {                 printf("AMG coarsening does not eliminate any of the unknowns, switching to Jacobi preconditioner.\n");
270                /* creates an index for F from mask */             }
271                #pragma omp for private(i) schedule(static)          }
272                for (i = 0; i < out->n_F; ++i) out->rows_in_F[i]=-1;          else if (out->n_F==n) {
273                #pragma omp for private(i) schedule(static)            out->coarsest_level=TRUE;
274                for (i = 0; i < n; ++i) {             level=0;
275                   if  (mis_marker[i]) {             if (verbose) {
276                          out->rows_in_F[counter[i]]=i;                 /*printf("AMG coarsening eliminates all unknowns, switching to Jacobi preconditioner.\n");*/
277                          out->mask_F[i]=counter[i];                 printf("AMG coarsening eliminates all of the unknowns, switching to Jacobi preconditioner.\n");
278                   } else {            
279                          out->mask_F[i]=-1;              }
280            } else {
281        
282                  if (Paso_noError()) {
283                    
284                     /*#pragma omp parallel for private(i) schedule(static)
285                     for (i = 0; i < n; ++i) counter[i]=mis_marker[i];
286                     out->n_F=Paso_Util_cumsum(n,counter);
287                     */
288                    
289                     out->mask_F=MEMALLOC(n,index_t);
290                     out->rows_in_F=MEMALLOC(out->n_F,index_t);
291                     if (! (Paso_checkPtr(out->mask_F) || Paso_checkPtr(out->rows_in_F) ) ) {
292                        /* creates an index for F from mask */
293                        #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)
294                        for (i = 0; i < out->n_F; ++i) out->rows_in_F[i]=-1;
295                        #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)
296                        for (i = 0; i < n; ++i) {
297                           if  (mis_marker[i]) {
298                                  out->rows_in_F[counter[i]]=i;
299                                  out->mask_F[i]=counter[i];
300                           } else {
301                                  out->mask_F[i]=-1;
302                           }
303                        }
304                        
305                   }                   }
306                }                }
307                /* Compute row-sum for getting rs(A_FF)*/                
308                #pragma omp for private(i,iPtr) schedule(static)                /* if(level==1) {
309                for (i = 0; i < out->n_F; ++i) {                     printf("##TOTAL: %d, ELIMINATED: %d\n",n,out->n_F);
310                  rs[i]=0;                     for (i = 0; i < n; ++i) {
311                  for (iPtr=A_p->pattern->ptr[out->rows_in_F[i]];iPtr<A_p->pattern->ptr[out->rows_in_F[i] + 1]; ++iPtr) {                      printf("##%d %d\n",i,!mis_marker[i]);
312                   rs[i]+=A_p->val[iPtr];                     }
313                    }
314                  */
315                  
316                  /*check whether coarsening process actually makes sense to continue.
317                  if coarse matrix at least smaller by 30% then continue, otherwise we stop.*/
318                  if ((out->n_F*100/n)<30) {
319                        level=1;
320                  }                  }
               }  
321                            
322                #pragma omp for private(i, where_p,iPtr,A11,A12,A13,A21,A22,A23,A31,A32,A33,D,index) schedule(static)                if ( Paso_noError()) {
323                for (i = 0; i < out->n_F; i++) {                      out->n_C=n-out->n_F;
324                  /* find main diagonal */                      out->rows_in_C=MEMALLOC(out->n_C,index_t);
325                  iPtr=A_p->pattern->ptr[out->rows_in_F[i]];                      out->mask_C=MEMALLOC(n,index_t);
326                  index=&(A_p->pattern->index[iPtr]);                      if (! (Paso_checkPtr(out->mask_C) || Paso_checkPtr(out->rows_in_C) ) ) {
327                  where_p=(index_t*)bsearch(&out->rows_in_F[i],                           /* creates an index for C from mask */
328                                          index,                           #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)
329                                          A_p->pattern->ptr[out->rows_in_F[i] + 1]-A_p->pattern->ptr[out->rows_in_F[i]],                           for (i = 0; i < n; ++i) counter[i]=! mis_marker[i];
330                                          sizeof(index_t),                           Paso_Util_cumsum(n,counter);
331                                          Paso_comparIndex);                           #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)
332                  if (where_p==NULL) {                           for (i = 0; i < out->n_C; ++i) out->rows_in_C[i]=-1;
333                      Paso_setError(VALUE_ERROR, "Paso_Solver_getAMG: main diagonal element missing.");                           #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)
334                  } else {                           for (i = 0; i < n; ++i) {
335                      iPtr+=(index_t)(where_p-index);                                    if  (! mis_marker[i]) {
336                      /* get inverse of A_FF block: */                                        out->rows_in_C[counter[i]]=i;
337                        if (ABS(rs[i])>0.) {                                        out->mask_C[i]=counter[i];
338                              out->inv_A_FF[i]=1./rs[i];                                     } else {
339                        } else {                                        out->mask_C[i]=-1;
340                          out->inv_A_FF[i]=0;                                     }
341                        }                           }
342                        }
343                  }
344                  if ( Paso_noError()) {
345                          /* get A_FF block: */
346                          /*
347                           out->A_FF=Paso_SparseMatrix_getSubmatrix(A_p,out->n_F,out->n_F,out->rows_in_F,out->mask_F);
348                          out->A_CF=Paso_SparseMatrix_getSubmatrix(A_p,out->n_C,out->n_F,out->rows_in_C,out->mask_F);
349                          out->A_FC=Paso_SparseMatrix_getSubmatrix(A_p,out->n_F,out->n_C,out->rows_in_F,out->mask_C);
350                          */
351                          
352                          /*Compute W_FC*/
353                          /*initialy W_FC=A_FC*/
354                          out->W_FC=Paso_SparseMatrix_getSubmatrix(A_p,out->n_F,out->n_C,out->rows_in_F,out->mask_C);
355                          
356                          /*sprintf(filename,"W_FCbefore_%d",level);
357                          Paso_SparseMatrix_saveMM(out->W_FC,filename);
358                          */
359                          /* for (i = 0; i < n; ++i) {
360                                      printf("##mis_marker[%d]=%d\n",i,mis_marker[i]);
361                           }
362                          */                    
363                          time0=Paso_timer();
364                          Paso_SparseMatrix_updateWeights(A_p,out->W_FC,mis_marker);
365                          time0=Paso_timer()-time0;
366                          if (timing) fprintf(stdout,"timing: updateWeights: %e\n",time0);
367            
368                          
369                          /*sprintf(filename,"W_FCafter_%d",level);
370                          Paso_SparseMatrix_saveMM(out->W_FC,filename);
371                          */
372                          
373                          /* get Prolongation and Restriction */
374                          time0=Paso_timer();
375                          out->P=Paso_SparseMatrix_getProlongation(out->W_FC,mis_marker);
376                          time0=Paso_timer()-time0;
377                          if (timing) fprintf(stdout,"timing: getProlongation: %e\n",time0);
378                          /*out->P=Paso_SparseMatrix_loadMM_toCSR("P1.mtx");*/
379                          
380                          
381                          /*sprintf(filename,"P_%d",level);
382                          Paso_SparseMatrix_saveMM(out->P,filename);
383                          */
384                          
385                          time0=Paso_timer();
386                          out->R=Paso_SparseMatrix_getRestriction(out->P);
387                          time0=Paso_timer()-time0;
388                          if (timing) fprintf(stdout,"timing: getRestriction: %e\n",time0);
389                          /*out->R=Paso_SparseMatrix_loadMM_toCSR("R1.mtx");*/
390                          
391                          /*
392                          sprintf(filename,"R_%d",level);
393                          Paso_SparseMatrix_saveMM(out->R,filename);
394                          */
395                                            
                      /* } else {  
                             Paso_setError(ZERO_DIVISION_ERROR, "Paso_Solver_getAMG: Break-down in AMG decomposition: non-regular main diagonal block.");  
                       }*/  
                 }  
396                }                }
397             } /* end parallel region */                if ( Paso_noError()) {
398                        
399                        time0=Paso_timer();
400                        
401                        Atemp=Paso_SparseMatrix_MatrixMatrix(A_p,out->P);
402                        
403                        A_c=Paso_SparseMatrix_MatrixMatrix(out->R,Atemp);
404                        
405                        /*A_c=Paso_SparseMatrix_loadMM_toCSR("A_C1.mtx");*/
406                        
407                        Paso_SparseMatrix_free(Atemp);
408                        
409                        /*A_c=Paso_Solver_getCoarseMatrix(A_p,out->R,out->P);*/
410                        time0=Paso_timer()-time0;
411                        if (timing) fprintf(stdout,"timing: getCoarseMatrix: %e\n",time0);
412                        
413                                            
414                        /*Paso_Solver_getCoarseMatrix(A_c, A_p,out->R,out->P);*/
415                        
416                        
417                        /*sprintf(filename,"A_C_%d",level);
418                        Paso_SparseMatrix_saveMM(A_c,filename);
419                        */
420                        
421                        out->AMG_of_Coarse=Paso_Solver_getAMG(A_c,level-1,options);
422                  }
423    
424             if( Paso_noError()) {                /* allocate work arrays for AMG application */
425                /* if there are no nodes in the coarse level there is no more work to do */                if (Paso_noError()) {
426                out->n_C=n-out->n_F;                           /*
427                 /*if (out->n_C>11) {*/                            out->x_F=MEMALLOC(n_block*out->n_F,double);
428                 if (level>0) {                           out->b_F=MEMALLOC(n_block*out->n_F,double);
429                     out->rows_in_C=MEMALLOC(out->n_C,index_t);                           */
430                     out->mask_C=MEMALLOC(n,index_t);                           out->x_C=MEMALLOC(n_block*out->n_C,double);
431                     if (! (Paso_checkPtr(out->mask_C) || Paso_checkPtr(out->rows_in_C) ) ) {                           out->b_C=MEMALLOC(n_block*out->n_C,double);
432                         /* creates an index for C from mask */        
433                         #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)                           /*if (! (Paso_checkPtr(out->x_F) || Paso_checkPtr(out->b_F) || Paso_checkPtr(out->x_C) || Paso_checkPtr(out->b_C) ) ) {*/
434                         for (i = 0; i < n; ++i) counter[i]=! mis_marker[i];                           if ( ! ( Paso_checkPtr(out->x_C) || Paso_checkPtr(out->b_C) ) ) {
435                         Paso_Util_cumsum(n,counter);                              
436                         #pragma omp parallel                               /*
437                         {                                #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)
438                            #pragma omp for private(i) schedule(static)                               for (i = 0; i < out->n_F; ++i) {
439                            for (i = 0; i < out->n_C; ++i) out->rows_in_C[i]=-1;                                           out->x_F[i]=0.;
440                            #pragma omp for private(i) schedule(static)                                           out->b_F[i]=0.;
                           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 */  
                       /* get A_CF block: */  
                       out->A_CF=Paso_SparseMatrix_getSubmatrix(A_p,out->n_C,out->n_F,out->rows_in_C,out->mask_F);  
                       if (Paso_noError()) {  
                          /* 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);  
                          /* get A_CC block: */  
                          if (Paso_noError()) {  
                             schur=Paso_SparseMatrix_getSubmatrix(A_p,out->n_C,out->n_C,out->rows_in_C,out->mask_C);  
                               
                             /*find the pattern of the schur complement with fill in*/  
                             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);  
                               
                             /* copy values over*/  
                             #pragma omp for private(i,iPtr,iPtr_s,j,j0) schedule(static)  
                             for (i = 0; i < schur_withFillIn->numRows; ++i) {  
                               for (iPtr=schur_withFillIn->pattern->ptr[i];iPtr<schur_withFillIn->pattern->ptr[i + 1]; ++iPtr) {  
                                 j=schur_withFillIn->pattern->index[iPtr];  
                                 schur_withFillIn->val[iPtr]=0.;  
                                 for (iPtr_s=schur->pattern->ptr[i];iPtr_s<schur->pattern->ptr[i + 1]; ++iPtr_s){  
                                     j0=schur->pattern->index[iPtr_s];  
                                     if (j==j0) {  
                                       schur_withFillIn->val[iPtr]=schur->val[iPtr_s];  
                                       break;  
                                     }  
                                 }  
441                                }                                }
442                              }                               */
443                                                            
444                            /*  for (i = 0; i < schur_withFillIn->numRows; ++i) {                                #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)
445                                for (iPtr=schur_withFillIn->pattern->ptr[i];iPtr<schur_withFillIn->pattern->ptr[i + 1]; ++iPtr) {                                for (i = 0; i < out->n_C; ++i) {
446                                  j=schur_withFillIn->pattern->index[iPtr];                                       out->x_C[i]=0.;
447                                  fprintf(stderr,"A_CC[%d,%d]=%.2f ",i,j,schur_withFillIn->val[iPtr]);                                       out->b_C[i]=0.;
448                                }                                }
                               fprintf(stderr,"\n");  
                             }*/  
                             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 */  
                               }  
                             }  
449                           }                           }
                      }  
                  }  
450                }                }
451             }              Paso_SparseMatrix_free(A_c);
452          }           }
453       }       }
454    }    }
455    TMPMEMFREE(mis_marker);    TMPMEMFREE(mis_marker);
456    TMPMEMFREE(counter);    TMPMEMFREE(counter);
457    TMPMEMFREE(rs);  
458    if (Paso_noError()) {    if (Paso_noError()) {
459        if (verbose) {        if (verbose && level>0 && !out->coarsest_level) {
460           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);  
          }  
461       }       }
462       return out;       return out;
463    } else  {    } else  {
# Line 320  Paso_Solver_AMG* Paso_Solver_getAMG(Paso Line 472  Paso_Solver_AMG* Paso_Solver_getAMG(Paso
472    
473       in fact it solves       in fact it solves
474    
475    [      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]
476    [ 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]
477    
478   in the form   in the form
# Line 339  Paso_Solver_AMG* Paso_Solver_getAMG(Paso Line 491  Paso_Solver_AMG* Paso_Solver_getAMG(Paso
491  */  */
492    
493  void Paso_Solver_solveAMG(Paso_Solver_AMG * amg, double * x, double * b) {  void Paso_Solver_solveAMG(Paso_Solver_AMG * amg, double * x, double * b) {
494       dim_t i,k;       dim_t i;
495       dim_t n_block=amg->n_block;       double time0=0;
496       double *r=MEMALLOC(amg->n,double);       double *r=NULL, *x0=NULL;
497       double *x0=MEMALLOC(amg->n,double);       bool_t timing=0;
498        
499         dim_t post_sweeps=amg->post_sweeps;
500         dim_t pre_sweeps=amg->pre_sweeps;
501        
502         #ifdef UMFPACK
503              Paso_UMFPACK_Handler * ptr=NULL;
504         #endif
505              
506         r=MEMALLOC(amg->n,double);
507         x0=MEMALLOC(amg->n,double);
508            
509       if (amg->level==0) {       if (amg->coarsest_level) {
510          /* x=invA_FF*b  */        
511          Paso_Solver_applyBlockDiagonalMatrix(n_block,amg->n_F,amg->inv_A_FF,amg->A_FF_pivot,x,b);        time0=Paso_timer();
512          /*If all unknown are eliminated then Jacobi is the best preconditioner*/
513    
514          if (amg->n_F==0 || amg->n_F==amg->n) {
515            if(amg->Smoother->ID==PASO_JACOBI)
516                Paso_Solver_solveJacobi(amg->Smoother->Jacobi,x,b);
517            else if (amg->Smoother->ID==PASO_GS)    
518                Paso_Solver_solveGS(amg->Smoother->GS,x,b);
519          }
520           else {
521           #ifdef MKL
522              Paso_MKL1(amg->AOffset1,x,b,timing);
523           #else
524              #ifdef UMFPACK
525                 ptr=(Paso_UMFPACK_Handler *)(amg->solver);
526                 Paso_UMFPACK1(&ptr,amg->A,x,b,timing);
527                 amg->solver=(void*) ptr;
528              #else      
529               if(amg->Smoother->ID==PASO_JACOBI)
530                 Paso_Solver_solveJacobi(amg->Smoother->Jacobi,x,b);
531              else if (amg->Smoother->ID==PASO_GS)    
532                Paso_Solver_solveGS(amg->Smoother->GS,x,b);
533             #endif
534           #endif
535           }
536          
537           time0=Paso_timer()-time0;
538           if (timing) fprintf(stdout,"timing: DIRECT SOLVER: %e\n",time0);
539          
540       } else {       } else {
541           fprintf(stdout,"LEVEL %d \n",amg->level);          /* presmoothing */
542          /* presmoothing on (Shure, x, b, r) */           time0=Paso_timer();
543          /****************/           if(amg->Smoother->ID==PASO_JACOBI)
544           Paso_Solver_GS* GS=MEMALLOC(1,Paso_Solver_GS);              Paso_Solver_solveJacobi(amg->Smoother->Jacobi,x,b);
545           GS=Paso_Solver_getGS(amg->A,-1);          else if (amg->Smoother->ID==PASO_GS)    
546           Paso_Solver_solveGS(GS,x,b);              Paso_Solver_solveGS(amg->Smoother->GS,x,b);
547            
548            /***********/
549            if (pre_sweeps>1) {
550                #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)
551                for (i=0;i<amg->n;++i) r[i]=b[i];
552            }
553      
554            while(pre_sweeps>1) {
555               #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)
556               for (i=0;i<amg->n;++i) r[i]+=b[i];
557              
558                /* Compute the residual r=r-Ax*/
559               Paso_SparseMatrix_MatrixVector_CSR_OFFSET0(-1.,amg->A,x,1.,r);
560               /* Go round again*/
561              
562               if(amg->Smoother->ID==PASO_JACOBI)
563                Paso_Solver_solveJacobi(amg->Smoother->Jacobi,x,r);
564               else if (amg->Smoother->ID==PASO_GS)    
565                Paso_Solver_solveGS(amg->Smoother->GS,x,r);
566              
567               pre_sweeps-=1;
568            }
569             /***********/
570            
571             time0=Paso_timer()-time0;
572             if (timing) fprintf(stdout,"timing: Presmooting: %e\n",time0);
573             /* end of presmoothing */
574                    
575             time0=Paso_timer();
576           #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)           #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)
577           for (i=0;i<amg->n;++i) r[i]=b[i];           for (i=0;i<amg->n;++i) r[i]=b[i];
578                    
579           /*r=b-Ax*/           /*r=b-Ax*/
580           Paso_SparseMatrix_MatrixVector_CSR_OFFSET0(-1.,amg->A,x,1.,r);           Paso_SparseMatrix_MatrixVector_CSR_OFFSET0(-1.,amg->A,x,1.,r);
581         /****************/                  
582          /* b->[b_F,b_C]     */          /* b_c = R*r  */
583          if (n_block==1) {           Paso_SparseMatrix_MatrixVector_CSR_OFFSET0(1.,amg->R,r,0.,amg->b_C);
            #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]];    /* 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 */  
           
         /* r_F=A_FF^-1*r_F  */  
         /*Paso_Solver_applyBlockDiagonalMatrix(n_block,amg->n_F,amg->inv_A_FF,amg->A_FF_pivot,amg->b_F,amg->b_F);  
         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");  
         */  
        /****************/  
   
           
         /* x_F=invA_FF*b_F  */  
         Paso_Solver_applyBlockDiagonalMatrix(n_block,amg->n_F,amg->inv_A_FF,amg->A_FF_pivot,amg->x_F,amg->b_F);  
584                    
585          /* b_C=b_C-A_CF*x_F */          time0=Paso_timer()-time0;
586          Paso_SparseMatrix_MatrixVector_CSR_OFFSET0(-1.,amg->A_CF,amg->x_F,1.,amg->b_C);          if (timing) fprintf(stdout,"timing: Before next level: %e\n",time0);
587                    
588          /* x_C=AMG(b_C)     */          /* x_C=AMG(b_C)     */
589          Paso_Solver_solveAMG(amg->AMG_of_Schur,amg->x_C,amg->b_C);          Paso_Solver_solveAMG(amg->AMG_of_Coarse,amg->x_C,amg->b_C);
590                    
591          /* b_F=b_F-A_FC*x_C */          time0=Paso_timer();
         Paso_SparseMatrix_MatrixVector_CSR_OFFSET0(-1.,amg->A_FC,amg->x_C,1.,amg->b_F);  
         /* x_F=invA_FF*b_F  */  
         Paso_Solver_applyBlockDiagonalMatrix(n_block,amg->n_F,amg->inv_A_FF,amg->A_FF_pivot,amg->x_F,amg->b_F);  
         /* x<-[x_F,x_C]     */  
592                    
593          /* */          /* x_0 = P*x_c */
594            Paso_SparseMatrix_MatrixVector_CSR_OFFSET0(1.,amg->P,amg->x_C,0.,x0);
595                    
596            /* x=x+x0 */
597            #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)
598            for (i=0;i<amg->n;++i) x[i]+=x0[i];
599                    
600          if (n_block==1) {        /*postsmoothing*/
601    
602          time0=Paso_timer();
603          #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)
604          for (i=0;i<amg->n;++i) r[i]=b[i];
605          
606          /*r=b-Ax */
607          Paso_SparseMatrix_MatrixVector_CSR_OFFSET0(-1.,amg->A,x,1.,r);
608          if(amg->Smoother->ID==PASO_JACOBI)
609                Paso_Solver_solveJacobi(amg->Smoother->Jacobi,x0,r);
610          else if (amg->Smoother->ID==PASO_GS)    
611                Paso_Solver_solveGS(amg->Smoother->GS,x0,r);
612          
613          #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)
614          for (i=0;i<amg->n;++i)  {
615           x[i]+=x0[i];
616          }
617          
618            /***************/
619            while(post_sweeps>1) {
620              
621             #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)             #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)
622             for (i=0;i<amg->n;++i) {             for (i=0;i<amg->n;++i) r[i]=b[i];
623                if (amg->mask_C[i]>-1) {            
624                    x[i]+=amg->x_C[amg->mask_C[i]];             Paso_SparseMatrix_MatrixVector_CSR_OFFSET0(-1.,amg->A,x,1.,r);
625                } else {            
626                    x[i]+=amg->x_F[amg->mask_F[i]];             if(amg->Smoother->ID==PASO_JACOBI)
627                }                Paso_Solver_solveJacobi(amg->Smoother->Jacobi,x0,r);
628             }             else if (amg->Smoother->ID==PASO_GS)    
629          } else {                Paso_Solver_solveGS(amg->Smoother->GS,x0,r);
630             #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) {  
631             #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)             #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)
632             for (i=0;i<amg->n;++i) x[i]+=x0[i];              for (i=0;i<amg->n;++i)  {
633          } else {               x[i]+=x0[i];
634             #pragma omp parallel for private(i,k) schedule(static)              }
635             for (i=0;i<amg->n;++i) {             post_sweeps-=1;
                      for (k=0;k<n_block;k++) x[n_block*i+k]+=x0[n_block*i+k];  
            }  
636          }          }
637  */              /**************/
638       Paso_Solver_GS_free(GS);        
639          time0=Paso_timer()-time0;
640          if (timing) fprintf(stdout,"timing: Postsmoothing: %e\n",time0);
641    
642          /*end of postsmoothing*/
643        
644       }       }
      MEMFREE(x0);  
645       MEMFREE(r);       MEMFREE(r);
646         MEMFREE(x0);
647    
648       return;       return;
649  }  }
   
 /*  
  * $Log$  
  *  
  */  

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Removed from v.1890  
changed lines
  Added in v.2881

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