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revision 1931 by artak, Mon Oct 27 01:31:28 2008 UTC revision 2661 by artak, Fri Sep 11 00:59:59 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"  #include "UMFPACK.h"
30    #include "MKL.h"
31    #include "SystemMatrix.h"
32  #include "Pattern_coupling.h"  #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         if (in!=NULL) {
40            Paso_Solver_AMG_free(in->amgblock1);
41            Paso_Solver_AMG_free(in->amgblock2);
42            Paso_Solver_AMG_free(in->amgblock3);
43            Paso_SparseMatrix_free(in->block1);
44            Paso_SparseMatrix_free(in->block2);
45            Paso_SparseMatrix_free(in->block3);
46            MEMFREE(in);
47         }
48    }
49    
50    
51    /* free all memory used by AMG                                */
52    
53  void Paso_Solver_AMG_free(Paso_Solver_AMG * in) {  void Paso_Solver_AMG_free(Paso_Solver_AMG * in) {
54       if (in!=NULL) {       if (in!=NULL) {
55          Paso_Solver_AMG_free(in->AMG_of_Schur);          Paso_Solver_AMG_free(in->AMG_of_Schur);
56            Paso_Solver_Jacobi_free(in->GS);
57          MEMFREE(in->inv_A_FF);          MEMFREE(in->inv_A_FF);
58          MEMFREE(in->A_FF_pivot);          MEMFREE(in->A_FF_pivot);
59          Paso_SparseMatrix_free(in->A_FC);          Paso_SparseMatrix_free(in->A_FC);
60          Paso_SparseMatrix_free(in->A_CF);          Paso_SparseMatrix_free(in->A_CF);
61            Paso_SparseMatrix_free(in->A);
62          MEMFREE(in->rows_in_F);          MEMFREE(in->rows_in_F);
63          MEMFREE(in->rows_in_C);          MEMFREE(in->rows_in_C);
64          MEMFREE(in->mask_F);          MEMFREE(in->mask_F);
# Line 47  void Paso_Solver_AMG_free(Paso_Solver_AM Line 67  void Paso_Solver_AMG_free(Paso_Solver_AM
67          MEMFREE(in->b_F);          MEMFREE(in->b_F);
68          MEMFREE(in->x_C);          MEMFREE(in->x_C);
69          MEMFREE(in->b_C);          MEMFREE(in->b_C);
70            #ifdef MKL
71            #else
72               #ifdef UMFPACK
73               Paso_UMFPACK1_free((Paso_UMFPACK_Handler*)(in->solver));
74               #endif
75            #endif
76            in->solver=NULL;
77            MEMFREE(in->b_C);
78          MEMFREE(in);          MEMFREE(in);
79       }       }
80  }  }
# Line 70  to Line 98  to
98     then AMG is applied to S again until S becomes empty     then AMG is applied to S again until S becomes empty
99    
100  */  */
101  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) {
102    Paso_Solver_AMG* out=NULL;    Paso_Solver_AMG* out=NULL;
103      Paso_Pattern* temp1=NULL;
104      Paso_Pattern* temp2=NULL;
105      bool_t verbose=options->verbose;
106    dim_t n=A_p->numRows;    dim_t n=A_p->numRows;
107    dim_t n_block=A_p->row_block_size;    dim_t n_block=A_p->row_block_size;
108    index_t* mis_marker=NULL;      index_t* mis_marker=NULL;  
109    index_t* counter=NULL;    index_t* counter=NULL;
110    index_t iPtr,*index, *where_p, iPtr_s;    index_t iPtr,*index, *where_p, iPtr_s;
111    dim_t i,k,j,j0;    dim_t i,k,j;
112    Paso_SparseMatrix * schur=NULL;    Paso_SparseMatrix * schur=NULL;
113    Paso_SparseMatrix * schur_withFillIn=NULL;    Paso_SparseMatrix * schur_withFillIn=NULL;
114    double time0,time1,time2,S;    double S=0;
115        
116      /*Make sure we have block sizes 1*/
117      if (A_p->col_block_size>1) {
118         Paso_setError(TYPE_ERROR,"Paso_Solver_getAMG: AMG requires column block size 1.");
119         return NULL;
120      }
121      if (A_p->row_block_size>1) {
122         Paso_setError(TYPE_ERROR,"Paso_Solver_getAMG: AMG requires row block size 1.");
123         return NULL;
124      }
125      out=MEMALLOC(1,Paso_Solver_AMG);
126    /* identify independend set of rows/columns */    /* identify independend set of rows/columns */
127    mis_marker=TMPMEMALLOC(n,index_t);    mis_marker=TMPMEMALLOC(n,index_t);
128    counter=TMPMEMALLOC(n,index_t);    counter=TMPMEMALLOC(n,index_t);
129    out=MEMALLOC(1,Paso_Solver_AMG);    if ( !( Paso_checkPtr(mis_marker) || Paso_checkPtr(counter) || Paso_checkPtr(out)) ) {
130    out->AMG_of_Schur=NULL;       out->AMG_of_Schur=NULL;
131    out->inv_A_FF=NULL;       out->inv_A_FF=NULL;
132    out->A_FF_pivot=NULL;       out->A_FF_pivot=NULL;
133    out->A_FC=NULL;       out->A_FC=NULL;
134    out->A_CF=NULL;       out->A_CF=NULL;
135    out->rows_in_F=NULL;       out->rows_in_F=NULL;
136    out->rows_in_C=NULL;       out->rows_in_C=NULL;
137    out->mask_F=NULL;       out->mask_F=NULL;
138    out->mask_C=NULL;       out->mask_C=NULL;
139    out->x_F=NULL;       out->x_F=NULL;
140    out->b_F=NULL;       out->b_F=NULL;
141    out->x_C=NULL;       out->x_C=NULL;
142    out->b_C=NULL;       out->b_C=NULL;
143    out->A=Paso_SparseMatrix_getReference(A_p);       out->GS=NULL;
144    out->level=level;       out->A=Paso_SparseMatrix_getReference(A_p);
145           out->GS=NULL;
146    if ( !(Paso_checkPtr(mis_marker) || Paso_checkPtr(out) || Paso_checkPtr(counter) ) ) {       out->solver=NULL;
147       /* identify independend set of rows/columns */       /*out->GS=Paso_Solver_getGS(A_p,verbose);*/
148       time0=Paso_timer();       out->level=level;
149       #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)       out->n=n;
150       for (i=0;i<n;++i) mis_marker[i]=-1;       out->n_block=n_block;
151       Paso_Pattern_RS(A_p,mis_marker,0.25);      
152       /*Paso_Pattern_coup(A_p,mis_marker,0.05);*/       if (level==0 || n<=options->min_coarse_matrix_size) {
153       time2=Paso_timer()-time0;           out->coarsest_level=TRUE;
154       if (Paso_noError()) {           #ifdef MKL
155          #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)           #else
156          for (i = 0; i < n; ++i) counter[i]=mis_marker[i];              #ifdef UMFPACK
157          out->n=n;              #else
158          out->n_block=n_block;                  out->GS=Paso_Solver_getJacobi(A_p);
159          out->n_F=Paso_Util_cumsum(n,counter);              #endif
160          out->mask_F=MEMALLOC(n,index_t);           #endif
161          out->rows_in_F=MEMALLOC(out->n_F,index_t);       } else {
162          out->inv_A_FF=MEMALLOC(n_block*n_block*out->n_F,double);           out->coarsest_level=FALSE;
163          out->A_FF_pivot=NULL; /* later use for block size>3 */           out->GS=Paso_Solver_getJacobi(A_p);
164          if (! (Paso_checkPtr(out->mask_F) || Paso_checkPtr(out->inv_A_FF) || Paso_checkPtr(out->rows_in_F) ) ) {  
165             #pragma omp parallel           /* identify independend set of rows/columns */
166             {           #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)
167             for (i=0;i<n;++i) mis_marker[i]=-1;
168    
169             if (options->coarsening_method == PASO_YAIR_SHAPIRA_COARSENING) {
170                  Paso_Pattern_YS(A_p,mis_marker,options->coarsening_threshold);
171             }
172             else if (options->coarsening_method == PASO_RUGE_STUEBEN_COARSENING) {
173                  Paso_Pattern_RS(A_p,mis_marker,options->coarsening_threshold);
174             }
175             else if (options->coarsening_method == PASO_AGGREGATION_COARSENING) {
176                 Paso_Pattern_Aggregiation(A_p,mis_marker,options->coarsening_threshold);
177            }
178            else {
179               /*Default coarseneing*/
180                Paso_Pattern_RS(A_p,mis_marker,options->coarsening_threshold);
181                /*Paso_Pattern_YS(A_p,mis_marker,options->coarsening_threshold);*/
182                 /*Paso_Pattern_Aggregiation(A_p,mis_marker,options->coarsening_threshold);*/
183            }
184        
185            if (Paso_noError()) {
186               #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)
187               for (i = 0; i < n; ++i) counter[i]=mis_marker[i];
188    
189               out->n_F=Paso_Util_cumsum(n,counter);
190               out->mask_F=MEMALLOC(n,index_t);
191               out->rows_in_F=MEMALLOC(out->n_F,index_t);
192               out->inv_A_FF=MEMALLOC(n_block*n_block*out->n_F,double);
193               out->A_FF_pivot=NULL; /* later use for block size>3 */
194               if (! (Paso_checkPtr(out->mask_F) || Paso_checkPtr(out->inv_A_FF) || Paso_checkPtr(out->rows_in_F) ) ) {
195                /* creates an index for F from mask */                /* creates an index for F from mask */
196                #pragma omp for private(i) schedule(static)                #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)
197                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;
198                #pragma omp for private(i) schedule(static)                #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)
199                for (i = 0; i < n; ++i) {                for (i = 0; i < n; ++i) {
200                   if  (mis_marker[i]) {                   if  (mis_marker[i]) {
201                          out->rows_in_F[counter[i]]=i;                          out->rows_in_F[counter[i]]=i;
# Line 135  Paso_Solver_AMG* Paso_Solver_getAMG(Paso Line 204  Paso_Solver_AMG* Paso_Solver_getAMG(Paso
204                          out->mask_F[i]=-1;                          out->mask_F[i]=-1;
205                   }                   }
206                }                }
207                /* Compute row-sum for getting rs(A_FF)*/                
208                #pragma omp for private(i,iPtr) schedule(static)                /* Compute row-sum for getting rs(A_FF)^-1*/
209                  #pragma omp parallel for private(i,iPtr,j,S) schedule(static)
210                for (i = 0; i < out->n_F; ++i) {                for (i = 0; i < out->n_F; ++i) {
211                  out->inv_A_FF[i]=0;                  S=0;
212    /*printf("[%d ]: [%d] -> ",i, out->rows_in_F[i]);*/
213                  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) {
214                   out->inv_A_FF[i]+=A_p->val[iPtr];                   j=A_p->pattern->index[iPtr];
215    /*if (j==out->rows_in_F[i]) printf("diagonal %e",A_p->val[iPtr]);*/
216                     if (mis_marker[j])
217                         S+=A_p->val[iPtr];
218                  }                  }
219    /*printf("-> %e \n",S);*/
220                    out->inv_A_FF[i]=1./S;
221                }                }
222               }
223            }
224    
225                #pragma omp for private(i, where_p,iPtr,index) schedule(static)          if ( Paso_noError()) {
               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: */  
                       S=out->inv_A_FF[i];  
                       if (ABS(A_p->val[iPtr])>0.) {  
                             if(ABS(S)>0.)  
                                out->inv_A_FF[i]=1./S;  
 /*                            else  
                             {  
                                fprintf(stderr,"ROWSUM OF ROW %d is 0\n",out->rows_in_F[i]);  
                                S=0;  
                                for (iPtr=A_p->pattern->ptr[out->rows_in_F[i]];iPtr<A_p->pattern->ptr[out->rows_in_F[i] + 1]; ++iPtr) {  
                                if(A_p->val[iPtr]!=0) {  
                                 fprintf(stderr,"A_p[%d,%d]=%f ",out->rows_in_F[i],A_p->pattern->index[iPtr],A_p->val[iPtr]);  
                                 S+=A_p->val[iPtr];  
                                }  
                               }  
                               fprintf(stderr,"\n SUMMMMMMM %f\n",S);  
                             }  
 */                      } else {  
                             Paso_setError(ZERO_DIVISION_ERROR, "Paso_Solver_getAMG: Break-down in AMG decomposition: non-regular main diagonal block.");  
                       }  
                 }  
               }  
            } /* end parallel region */  
   
            if( Paso_noError()) {  
226                /* 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 */
227                out->n_C=n-out->n_F;                out->n_C=n-out->n_F;
228                 if (level>0) {              
229                     out->rows_in_C=MEMALLOC(out->n_C,index_t);               /*if (out->n_F>500) */
230                     out->mask_C=MEMALLOC(n,index_t);                out->rows_in_C=MEMALLOC(out->n_C,index_t);
231                     if (! (Paso_checkPtr(out->mask_C) || Paso_checkPtr(out->rows_in_C) ) ) {                out->mask_C=MEMALLOC(n,index_t);
232                         /* creates an index for C from mask */                if (! (Paso_checkPtr(out->mask_C) || Paso_checkPtr(out->rows_in_C) ) ) {
233                         #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)                     /* creates an index for C from mask */
234                         for (i = 0; i < n; ++i) counter[i]=! mis_marker[i];                     #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)
235                         Paso_Util_cumsum(n,counter);                     for (i = 0; i < n; ++i) counter[i]=! mis_marker[i];
236                         #pragma omp parallel                     Paso_Util_cumsum(n,counter);
237                         {                     #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)
238                            #pragma omp for private(i) schedule(static)                     for (i = 0; i < out->n_C; ++i) out->rows_in_C[i]=-1;
239                            for (i = 0; i < out->n_C; ++i) out->rows_in_C[i]=-1;                     #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)
240                            #pragma omp for private(i) schedule(static)                     for (i = 0; i < n; ++i) {
241                            for (i = 0; i < n; ++i) {                              if  (! mis_marker[i]) {
                              if  (! mis_marker[i]) {  
242                                  out->rows_in_C[counter[i]]=i;                                  out->rows_in_C[counter[i]]=i;
243                                  out->mask_C[i]=counter[i];                                  out->mask_C[i]=counter[i];
244                               } else {                               } else {
245                                  out->mask_C[i]=-1;                                  out->mask_C[i]=-1;
246                               }                               }
247                            }                     }
248                        } /* end parallel region */                }
249                        /* get A_CF block: */          }
250                        out->A_CF=Paso_SparseMatrix_getSubmatrix(A_p,out->n_C,out->n_F,out->rows_in_C,out->mask_F);          if ( Paso_noError()) {
251                        if (Paso_noError()) {                  /* get A_CF block: */
252                           /* 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);
253                           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: */
254                           /* 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);
255                           if (Paso_noError()) {                  /* get A_CC block: */
256                              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);
257                                
258                              /*find the pattern of the schur complement with fill in*/          }
259                              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()) {
260                   /*find the pattern of the schur complement with fill in*/
261                              /* copy values over*/                temp1=Paso_Pattern_multiply(PATTERN_FORMAT_DEFAULT,out->A_CF->pattern,out->A_FC->pattern);
262                              #pragma omp for private(i,iPtr,iPtr_s,j,j0) schedule(static)                temp2=Paso_Pattern_binop(PATTERN_FORMAT_DEFAULT, schur->pattern, temp1);
263                              for (i = 0; i < schur_withFillIn->numRows; ++i) {                schur_withFillIn=Paso_SparseMatrix_alloc(A_p->type,temp2,1,1, TRUE);
264                                for (iPtr=schur_withFillIn->pattern->ptr[i];iPtr<schur_withFillIn->pattern->ptr[i + 1]; ++iPtr) {                Paso_Pattern_free(temp1);
265                                  j=schur_withFillIn->pattern->index[iPtr];                Paso_Pattern_free(temp2);
266                                  schur_withFillIn->val[iPtr]=0.;          }
267                                  for (iPtr_s=schur->pattern->ptr[i];iPtr_s<schur->pattern->ptr[i + 1]; ++iPtr_s){          if ( Paso_noError()) {
268                                      j0=schur->pattern->index[iPtr_s];                /* copy values over*/
269                                      if (j==j0) {                #pragma omp parallel for private(i,iPtr,j,iPtr_s,index,where_p) schedule(static)
270                                        schur_withFillIn->val[iPtr]=schur->val[iPtr_s];                for (i = 0; i < schur_withFillIn->numRows; ++i) {
271                                        break;                  for (iPtr=schur_withFillIn->pattern->ptr[i];iPtr<schur_withFillIn->pattern->ptr[i + 1]; ++iPtr) {
272                                      }                     j=schur_withFillIn->pattern->index[iPtr];
273                                  }                     iPtr_s=schur->pattern->ptr[i];
274                                }                     schur_withFillIn->val[iPtr]=0.;
275                              }                     index=&(schur->pattern->index[iPtr_s]);
276                             time0=Paso_timer()-time0;                     where_p=(index_t*)bsearch(&j,
277                                                                      index,
278                              if (Paso_noError()) {                                          schur->pattern->ptr[i + 1]-schur->pattern->ptr[i],
279                                  time1=Paso_timer();                                          sizeof(index_t),
280                                  /* update A_CC block to get Schur complement and then apply AMG to it */                                          Paso_comparIndex);
281                                  Paso_Solver_updateIncompleteSchurComplement(schur_withFillIn,out->A_CF,out->inv_A_FF,out->A_FF_pivot,out->A_FC);                     if (where_p!=NULL) {
282                                  time1=Paso_timer()-time1;                            schur_withFillIn->val[iPtr]=schur->val[iPtr_s+(index_t)(where_p-index)];
283                                  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 */  
                               }  
                             }  
                          }  
                      }  
284                   }                   }
285                }                }
286             }                Paso_Solver_updateIncompleteSchurComplement(schur_withFillIn,out->A_CF,out->inv_A_FF,out->A_FF_pivot,out->A_FC);
287                  out->AMG_of_Schur=Paso_Solver_getAMG(schur_withFillIn,level-1,options);
288            }
289            /* allocate work arrays for AMG application */
290            if (Paso_noError()) {
291                       out->x_F=MEMALLOC(n_block*out->n_F,double);
292                       out->b_F=MEMALLOC(n_block*out->n_F,double);
293                       out->x_C=MEMALLOC(n_block*out->n_C,double);
294                       out->b_C=MEMALLOC(n_block*out->n_C,double);
295    
296                       if (! (Paso_checkPtr(out->x_F) || Paso_checkPtr(out->b_F) || Paso_checkPtr(out->x_C) || Paso_checkPtr(out->b_C) ) ) {
297                           #pragma omp parallel for private(i,k) schedule(static)
298                           for (i = 0; i < out->n_F; ++i) {
299                                for (k=0; k<n_block;++k) {
300                                       out->x_F[i*n_block+k]=0.;
301                                       out->b_F[i*n_block+k]=0.;
302                                }
303                            }
304                            #pragma omp parallel for private(i,k) schedule(static)
305                            for (i = 0; i < out->n_C; ++i) {
306                               for (k=0; k<n_block;++k) {
307                                   out->x_C[i*n_block+k]=0.;
308                                   out->b_C[i*n_block+k]=0.;
309                               }
310                            }
311                       }
312          }          }
313       }       }
314    }    }
315    TMPMEMFREE(mis_marker);    TMPMEMFREE(mis_marker);
316    TMPMEMFREE(counter);    TMPMEMFREE(counter);
317      Paso_SparseMatrix_free(schur);
318      Paso_SparseMatrix_free(schur_withFillIn);
319    if (Paso_noError()) {    if (Paso_noError()) {
320        if (verbose) {        if (verbose && level>0 && !out->coarsest_level) {
321           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);  
          }  
322       }       }
323       return out;       return out;
324    } else  {    } else  {
# Line 305  Paso_Solver_AMG* Paso_Solver_getAMG(Paso Line 333  Paso_Solver_AMG* Paso_Solver_getAMG(Paso
333    
334       in fact it solves       in fact it solves
335    
336    [      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]
337    [ 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]
338    
339   in the form   in the form
# Line 324  Paso_Solver_AMG* Paso_Solver_getAMG(Paso Line 352  Paso_Solver_AMG* Paso_Solver_getAMG(Paso
352  */  */
353    
354  void Paso_Solver_solveAMG(Paso_Solver_AMG * amg, double * x, double * b) {  void Paso_Solver_solveAMG(Paso_Solver_AMG * amg, double * x, double * b) {
355       dim_t i,k,oldsweeps;       dim_t i;
356       dim_t n_block=amg->n_block;       double time0=0;
357       double *r=MEMALLOC(amg->n,double);       double *r=NULL, *x0=NULL;
358       Paso_Solver_GS* GS=NULL;       bool_t verbose=0;
359       double *bold=MEMALLOC(amg->n*amg->n_block,double);       #ifdef MKL
360       double *bnew=MEMALLOC(amg->n*amg->n_block,double);          Paso_SparseMatrix *temp=NULL;
361         #else
362            #ifdef UMFPACK
363               Paso_UMFPACK_Handler * ptr=NULL;
364            #endif
365         #endif
366         r=MEMALLOC(amg->n,double);
367         x0=MEMALLOC(amg->n,double);
368            
369       if (amg->level==0) {       if (amg->coarsest_level) {
370          Paso_UMFPACK1(amg->A,x,b,1);        
371          time0=Paso_timer();
372           #ifdef MKL
373            temp=Paso_SparseMatrix_alloc(MATRIX_FORMAT_BLK1 + MATRIX_FORMAT_OFFSET1, amg->A->pattern,1,1, FALSE);
374            #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)
375            for (i=0;i<amg->A->len;++i) {
376                 temp->val[i]=amg->A->val[i];
377            }
378            Paso_MKL1(temp,x,b,0);
379            Paso_SparseMatrix_free(temp);
380           #else
381              #ifdef UMFPACK
382                 ptr=(Paso_UMFPACK_Handler *)(amg->solver);
383                 Paso_UMFPACK1(&ptr,amg->A,x,b,verbose);
384                 amg->solver=(void*) ptr;
385              #else
386                 Paso_Solver_solveJacobi(amg->GS,x,b);
387              #endif
388           #endif
389           time0=Paso_timer()-time0;
390           if (verbose) fprintf(stderr,"timing: DIRECT SOLVER: %e\n",time0);
391          
392       } else {       } else {
   
393          /* presmoothing */          /* presmoothing */
394           GS=Paso_Solver_getGS(amg->A,-1);           time0=Paso_timer();
395           Paso_Solver_solveGS(GS,x,b);           Paso_Solver_solveJacobi(amg->GS,x,b);
396           oldsweeps=GS->sweeps;           time0=Paso_timer()-time0;
397           if (GS->sweeps>1) {           if (verbose) fprintf(stderr,"timing: Presmooting: %e\n",time0);
             
            #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)  
            for (i=0;i<GS->n*GS->n_block;++i) bold[i]=b[i];  
             
            while(GS->sweeps>1) {  
                #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)  
                for (i=0;i<GS->n*GS->n_block;++i) bnew[i]=bold[i]+b[i];  
                 /* Compute the residual b=b-Ax*/  
                Paso_SparseMatrix_MatrixVector_CSR_OFFSET0(DBLE(-1), amg->A, x, DBLE(1), bnew);  
                /* Go round again*/  
                Paso_Solver_solveGS(GS,x,bnew);  
                #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)  
                for (i=0;i<GS->n*GS->n_block;++i) bold[i]=bnew[i];  
                GS->sweeps=GS->sweeps-1;  
            }  
            }  
            GS->sweeps=oldsweeps;  
398          /* end of presmoothing */          /* end of presmoothing */
399            
400            
401             time0=Paso_timer();
402           #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)           #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)
403           for (i=0;i<amg->n;++i) r[i]=b[i];           for (i=0;i<amg->n;++i) r[i]=b[i];
404                    
405           /*r=b-Ax*/           /*r=b-Ax*/
406           Paso_SparseMatrix_MatrixVector_CSR_OFFSET0(-1.,amg->A,x,1.,r);           Paso_SparseMatrix_MatrixVector_CSR_OFFSET0(-1.,amg->A,x,1.,r);
407          
408          /* b->[b_F,b_C]     */          /* b->[b_F,b_C]     */
409          if (n_block==1) {          #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)
410             #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]];
411             for (i=0;i<amg->n_F;++i) amg->b_F[i]=r[amg->rows_in_F[i]];            
412            #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)          #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)
413             for (i=0;i<amg->n_C;++i) amg->b_C[i]=r[amg->rows_in_C[i]];          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];  
         }  
414    
415          /* x_F=invA_FF*b_F  */          /* x_F=invA_FF*b_F  */
416          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);
417                    
418          /* b_C=b_C-A_CF*x_F */          /* b_C=b_C-A_CF*x_F */
419          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);
420                    
421            time0=Paso_timer()-time0;
422            if (verbose) fprintf(stderr,"timing: Before next level: %e\n",time0);
423            
424          /* x_C=AMG(b_C)     */          /* x_C=AMG(b_C)     */
425          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);
426                    
427            time0=Paso_timer();
428          /* b_F=b_F-A_FC*x_C */          /* b_F=b_F-A_FC*x_C */
429          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);
430          /* x_F=invA_FF*b_F  */          /* x_F=invA_FF*b_F  */
431          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);
432          /* x<-[x_F,x_C]     */          /* x<-[x_F,x_C]     */
433            
434          if (n_block==1) {          #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)
435             #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)          for (i=0;i<amg->n;++i) {
436             for (i=0;i<amg->n;++i) {              if (amg->mask_C[i]>-1) {
437                if (amg->mask_C[i]>-1) {                   x[i]=amg->x_C[amg->mask_C[i]];
438                    x[i]+=amg->x_C[amg->mask_C[i]];              } else {
439                } else {                   x[i]=amg->x_F[amg->mask_F[i]];
440                    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];  
                  }  
            }  
441          }          }
442            
443            time0=Paso_timer()-time0;
444            if (verbose) fprintf(stderr,"timing: After next level: %e\n",time0);
445    
446       /*postsmoothing*/       /*postsmoothing*/
447       Paso_Solver_solveGS1(GS,x,b);       time0=Paso_timer();
448       if (GS->sweeps>1) {       #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)
449             #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)       for (i=0;i<amg->n;++i) r[i]=b[i];
450             for (i=0;i<GS->n*GS->n_block;++i) bold[i]=b[i];      
451                   /*r=b-Ax */
452             while(GS->sweeps>1) {       Paso_SparseMatrix_MatrixVector_CSR_OFFSET0(-1.,amg->A,x,1.,r);
453                 #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)       Paso_Solver_solveJacobi(amg->GS,x0,r);
454                 for (i=0;i<GS->n*GS->n_block;++i) bnew[i]=bold[i]+b[i];      
455                  /* Compute the residual b=b-Ax*/       #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)
456                 Paso_SparseMatrix_MatrixVector_CSR_OFFSET0(DBLE(-1), amg->A, x, DBLE(1), bnew);       for (i=0;i<amg->n;++i) x[i]+=x0[i];
457                 /* Go round again*/      
458                 Paso_Solver_solveGS(GS,x,bnew);       time0=Paso_timer()-time0;
459                 #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)       if (verbose) fprintf(stderr,"timing: Postsmoothing: %e\n",time0);
460                 for (i=0;i<GS->n*GS->n_block;++i) bold[i]=bnew[i];  
                GS->sweeps=GS->sweeps-1;  
            }  
            }  
461       /*end of postsmoothing*/       /*end of postsmoothing*/
462            
      Paso_Solver_GS_free(GS);  
463       }       }
464       MEMFREE(r);       MEMFREE(r);
465       MEMFREE(bold);       MEMFREE(x0);
466       MEMFREE(bnew);       return;
     return;  
467  }  }
   
 /*  
  * $Log$  
  *  
  */  

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