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revision 1931 by artak, Mon Oct 27 01:31:28 2008 UTC revision 2670 by artak, Thu Sep 17 06:17:57 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         dim_t i;
40         if (in!=NULL) {
41            for (i=0;i<in->block_size;++i) {
42              Paso_Solver_AMG_free(in->amgblock[i]);
43              Paso_SparseMatrix_free(in->block[i]);
44            }
45            MEMFREE(in);
46         }
47    }
48    
49    
50    /* free all memory used by AMG                                */
51    
52  void Paso_Solver_AMG_free(Paso_Solver_AMG * in) {  void Paso_Solver_AMG_free(Paso_Solver_AMG * in) {
53       if (in!=NULL) {       if (in!=NULL) {
54          Paso_Solver_AMG_free(in->AMG_of_Schur);          Paso_Solver_AMG_free(in->AMG_of_Schur);
55            Paso_Solver_Jacobi_free(in->GS);
56          MEMFREE(in->inv_A_FF);          MEMFREE(in->inv_A_FF);
57          MEMFREE(in->A_FF_pivot);          MEMFREE(in->A_FF_pivot);
58          Paso_SparseMatrix_free(in->A_FC);          Paso_SparseMatrix_free(in->A_FC);
59          Paso_SparseMatrix_free(in->A_CF);          Paso_SparseMatrix_free(in->A_CF);
60            Paso_SparseMatrix_free(in->A);
61          MEMFREE(in->rows_in_F);          MEMFREE(in->rows_in_F);
62          MEMFREE(in->rows_in_C);          MEMFREE(in->rows_in_C);
63          MEMFREE(in->mask_F);          MEMFREE(in->mask_F);
# Line 47  void Paso_Solver_AMG_free(Paso_Solver_AM Line 66  void Paso_Solver_AMG_free(Paso_Solver_AM
66          MEMFREE(in->b_F);          MEMFREE(in->b_F);
67          MEMFREE(in->x_C);          MEMFREE(in->x_C);
68          MEMFREE(in->b_C);          MEMFREE(in->b_C);
69            #ifdef MKL
70            #else
71               #ifdef UMFPACK
72               Paso_UMFPACK1_free((Paso_UMFPACK_Handler*)(in->solver));
73               #endif
74            #endif
75            in->solver=NULL;
76            MEMFREE(in->b_C);
77          MEMFREE(in);          MEMFREE(in);
78       }       }
79  }  }
# Line 70  to Line 97  to
97     then AMG is applied to S again until S becomes empty     then AMG is applied to S again until S becomes empty
98    
99  */  */
100  Paso_Solver_AMG* Paso_Solver_getAMG(Paso_SparseMatrix *A_p,bool_t verbose,dim_t level) {  Paso_Solver_AMG* Paso_Solver_getAMG(Paso_SparseMatrix *A_p,dim_t level,Paso_Options* options) {
101    Paso_Solver_AMG* out=NULL;    Paso_Solver_AMG* out=NULL;
102      Paso_Pattern* temp1=NULL;
103      Paso_Pattern* temp2=NULL;
104      bool_t verbose=options->verbose;
105    dim_t n=A_p->numRows;    dim_t n=A_p->numRows;
106    dim_t n_block=A_p->row_block_size;    dim_t n_block=A_p->row_block_size;
107    index_t* mis_marker=NULL;      index_t* mis_marker=NULL;  
108    index_t* counter=NULL;    index_t* counter=NULL;
109    index_t iPtr,*index, *where_p, iPtr_s;    index_t iPtr,*index, *where_p, iPtr_s;
110    dim_t i,k,j,j0;    dim_t i,k,j;
111    Paso_SparseMatrix * schur=NULL;    Paso_SparseMatrix * schur=NULL;
112    Paso_SparseMatrix * schur_withFillIn=NULL;    Paso_SparseMatrix * schur_withFillIn=NULL;
113    double time0,time1,time2,S;    double S=0;
114        
115      /*Make sure we have block sizes 1*/
116      if (A_p->col_block_size>1) {
117         Paso_setError(TYPE_ERROR,"Paso_Solver_getAMG: AMG requires column block size 1.");
118         return NULL;
119      }
120      if (A_p->row_block_size>1) {
121         Paso_setError(TYPE_ERROR,"Paso_Solver_getAMG: AMG requires row block size 1.");
122         return NULL;
123      }
124      out=MEMALLOC(1,Paso_Solver_AMG);
125    /* identify independend set of rows/columns */    /* identify independend set of rows/columns */
126    mis_marker=TMPMEMALLOC(n,index_t);    mis_marker=TMPMEMALLOC(n,index_t);
127    counter=TMPMEMALLOC(n,index_t);    counter=TMPMEMALLOC(n,index_t);
128    out=MEMALLOC(1,Paso_Solver_AMG);    if ( !( Paso_checkPtr(mis_marker) || Paso_checkPtr(counter) || Paso_checkPtr(out)) ) {
129    out->AMG_of_Schur=NULL;       out->AMG_of_Schur=NULL;
130    out->inv_A_FF=NULL;       out->inv_A_FF=NULL;
131    out->A_FF_pivot=NULL;       out->A_FF_pivot=NULL;
132    out->A_FC=NULL;       out->A_FC=NULL;
133    out->A_CF=NULL;       out->A_CF=NULL;
134    out->rows_in_F=NULL;       out->rows_in_F=NULL;
135    out->rows_in_C=NULL;       out->rows_in_C=NULL;
136    out->mask_F=NULL;       out->mask_F=NULL;
137    out->mask_C=NULL;       out->mask_C=NULL;
138    out->x_F=NULL;       out->x_F=NULL;
139    out->b_F=NULL;       out->b_F=NULL;
140    out->x_C=NULL;       out->x_C=NULL;
141    out->b_C=NULL;       out->b_C=NULL;
142    out->A=Paso_SparseMatrix_getReference(A_p);       out->GS=NULL;
143    out->level=level;       out->A=Paso_SparseMatrix_getReference(A_p);
144           out->GS=NULL;
145    if ( !(Paso_checkPtr(mis_marker) || Paso_checkPtr(out) || Paso_checkPtr(counter) ) ) {       out->solver=NULL;
146       /* identify independend set of rows/columns */       /*out->GS=Paso_Solver_getGS(A_p,verbose);*/
147       time0=Paso_timer();       out->level=level;
148       #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)       out->n=n;
149       for (i=0;i<n;++i) mis_marker[i]=-1;       out->n_block=n_block;
150       Paso_Pattern_RS(A_p,mis_marker,0.25);      
151       /*Paso_Pattern_coup(A_p,mis_marker,0.05);*/       if (level==0 || n<=options->min_coarse_matrix_size) {
152       time2=Paso_timer()-time0;           out->coarsest_level=TRUE;
153       if (Paso_noError()) {           #ifdef MKL
154          #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)           #else
155          for (i = 0; i < n; ++i) counter[i]=mis_marker[i];              #ifdef UMFPACK
156          out->n=n;              #else
157          out->n_block=n_block;                  out->GS=Paso_Solver_getJacobi(A_p);
158          out->n_F=Paso_Util_cumsum(n,counter);              #endif
159          out->mask_F=MEMALLOC(n,index_t);           #endif
160          out->rows_in_F=MEMALLOC(out->n_F,index_t);       } else {
161          out->inv_A_FF=MEMALLOC(n_block*n_block*out->n_F,double);           out->coarsest_level=FALSE;
162          out->A_FF_pivot=NULL; /* later use for block size>3 */           out->GS=Paso_Solver_getJacobi(A_p);
163          if (! (Paso_checkPtr(out->mask_F) || Paso_checkPtr(out->inv_A_FF) || Paso_checkPtr(out->rows_in_F) ) ) {  
164             #pragma omp parallel           /* identify independend set of rows/columns */
165             {           #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)
166             for (i=0;i<n;++i) mis_marker[i]=-1;
167    
168             if (options->coarsening_method == PASO_YAIR_SHAPIRA_COARSENING) {
169                  Paso_Pattern_YS(A_p,mis_marker,options->coarsening_threshold);
170             }
171             else if (options->coarsening_method == PASO_RUGE_STUEBEN_COARSENING) {
172                  Paso_Pattern_RS(A_p,mis_marker,options->coarsening_threshold);
173             }
174             else if (options->coarsening_method == PASO_AGGREGATION_COARSENING) {
175                 Paso_Pattern_Aggregiation(A_p,mis_marker,options->coarsening_threshold);
176            }
177            else {
178               /*Default coarseneing*/
179                Paso_Pattern_RS(A_p,mis_marker,options->coarsening_threshold);
180                /*Paso_Pattern_YS(A_p,mis_marker,options->coarsening_threshold);*/
181                 /*Paso_Pattern_Aggregiation(A_p,mis_marker,options->coarsening_threshold);*/
182            }
183        
184            if (Paso_noError()) {
185               #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)
186               for (i = 0; i < n; ++i) counter[i]=mis_marker[i];
187               out->n_F=Paso_Util_cumsum(n,counter);
188               out->mask_F=MEMALLOC(n,index_t);
189               out->rows_in_F=MEMALLOC(out->n_F,index_t);
190               out->inv_A_FF=MEMALLOC(n_block*n_block*out->n_F,double);
191               out->A_FF_pivot=NULL; /* later use for block size>3 */
192               if (! (Paso_checkPtr(out->mask_F) || Paso_checkPtr(out->inv_A_FF) || Paso_checkPtr(out->rows_in_F) ) ) {
193                /* creates an index for F from mask */                /* creates an index for F from mask */
194                #pragma omp for private(i) schedule(static)                #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)
195                for (i = 0; i < out->n_F; ++i) out->rows_in_F[i]=-1;                for (i = 0; i < out->n_F; ++i) out->rows_in_F[i]=-1;
196                #pragma omp for private(i) schedule(static)                #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)
197                for (i = 0; i < n; ++i) {                for (i = 0; i < n; ++i) {
198                   if  (mis_marker[i]) {                   if  (mis_marker[i]) {
199                          out->rows_in_F[counter[i]]=i;                          out->rows_in_F[counter[i]]=i;
# Line 135  Paso_Solver_AMG* Paso_Solver_getAMG(Paso Line 202  Paso_Solver_AMG* Paso_Solver_getAMG(Paso
202                          out->mask_F[i]=-1;                          out->mask_F[i]=-1;
203                   }                   }
204                }                }
205                /* Compute row-sum for getting rs(A_FF)*/                
206                #pragma omp for private(i,iPtr) schedule(static)                /* Compute row-sum for getting rs(A_FF)^-1*/
207                  #pragma omp parallel for private(i,iPtr,j,S) schedule(static)
208                for (i = 0; i < out->n_F; ++i) {                for (i = 0; i < out->n_F; ++i) {
209                  out->inv_A_FF[i]=0;                  S=0;
210    /*printf("[%d ]: [%d] -> ",i, out->rows_in_F[i]);*/
211                  for (iPtr=A_p->pattern->ptr[out->rows_in_F[i]];iPtr<A_p->pattern->ptr[out->rows_in_F[i] + 1]; ++iPtr) {                  for (iPtr=A_p->pattern->ptr[out->rows_in_F[i]];iPtr<A_p->pattern->ptr[out->rows_in_F[i] + 1]; ++iPtr) {
212                   out->inv_A_FF[i]+=A_p->val[iPtr];                   j=A_p->pattern->index[iPtr];
213    /*if (j==out->rows_in_F[i]) printf("diagonal %e",A_p->val[iPtr]);*/
214                     if (mis_marker[j])
215                         S+=A_p->val[iPtr];
216                  }                  }
217    /*printf("-> %e \n",S);*/
218                    out->inv_A_FF[i]=1./S;
219                }                }
220               }
221            }
222    
223                #pragma omp for private(i, where_p,iPtr,index) schedule(static)          /*check whether coarsening process actually makes sense to continue.
224                for (i = 0; i < out->n_F; i++) {          if coarse matrix at least smaller by 30% then continue, otherwise we stop.*/
225                  /* find main diagonal */          if ((out->n_F*100/n)<30) {
226                  iPtr=A_p->pattern->ptr[out->rows_in_F[i]];                level=1;
227                  index=&(A_p->pattern->index[iPtr]);            }
228                  where_p=(index_t*)bsearch(&out->rows_in_F[i],          
229                                          index,          if ( Paso_noError()) {
                                         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()) {  
230                /* if there are no nodes in the coarse level there is no more work to do */                /* if there are no nodes in the coarse level there is no more work to do */
231                out->n_C=n-out->n_F;                out->n_C=n-out->n_F;
232                 if (level>0) {              
233                     out->rows_in_C=MEMALLOC(out->n_C,index_t);               /*if (out->n_F>500) */
234                     out->mask_C=MEMALLOC(n,index_t);                out->rows_in_C=MEMALLOC(out->n_C,index_t);
235                     if (! (Paso_checkPtr(out->mask_C) || Paso_checkPtr(out->rows_in_C) ) ) {                out->mask_C=MEMALLOC(n,index_t);
236                         /* creates an index for C from mask */                if (! (Paso_checkPtr(out->mask_C) || Paso_checkPtr(out->rows_in_C) ) ) {
237                         #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)                     /* creates an index for C from mask */
238                         for (i = 0; i < n; ++i) counter[i]=! mis_marker[i];                     #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)
239                         Paso_Util_cumsum(n,counter);                     for (i = 0; i < n; ++i) counter[i]=! mis_marker[i];
240                         #pragma omp parallel                     Paso_Util_cumsum(n,counter);
241                         {                     #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)
242                            #pragma omp for private(i) schedule(static)                     for (i = 0; i < out->n_C; ++i) out->rows_in_C[i]=-1;
243                            for (i = 0; i < out->n_C; ++i) out->rows_in_C[i]=-1;                     #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)
244                            #pragma omp for private(i) schedule(static)                     for (i = 0; i < n; ++i) {
245                            for (i = 0; i < n; ++i) {                              if  (! mis_marker[i]) {
                              if  (! mis_marker[i]) {  
246                                  out->rows_in_C[counter[i]]=i;                                  out->rows_in_C[counter[i]]=i;
247                                  out->mask_C[i]=counter[i];                                  out->mask_C[i]=counter[i];
248                               } else {                               } else {
249                                  out->mask_C[i]=-1;                                  out->mask_C[i]=-1;
250                               }                               }
251                            }                     }
252                        } /* end parallel region */                }
253                        /* get A_CF block: */          }
254                        out->A_CF=Paso_SparseMatrix_getSubmatrix(A_p,out->n_C,out->n_F,out->rows_in_C,out->mask_F);          if ( Paso_noError()) {
255                        if (Paso_noError()) {                  /* get A_CF block: */
256                           /* get A_FC block: */                  out->A_CF=Paso_SparseMatrix_getSubmatrix(A_p,out->n_C,out->n_F,out->rows_in_C,out->mask_F);
257                           out->A_FC=Paso_SparseMatrix_getSubmatrix(A_p,out->n_F,out->n_C,out->rows_in_F,out->mask_C);                  /* get A_FC block: */
258                           /* get A_CC block: */                  out->A_FC=Paso_SparseMatrix_getSubmatrix(A_p,out->n_F,out->n_C,out->rows_in_F,out->mask_C);
259                           if (Paso_noError()) {                  /* get A_CC block: */
260                              schur=Paso_SparseMatrix_getSubmatrix(A_p,out->n_C,out->n_C,out->rows_in_C,out->mask_C);                  schur=Paso_SparseMatrix_getSubmatrix(A_p,out->n_C,out->n_C,out->rows_in_C,out->mask_C);
261                                
262                              /*find the pattern of the schur complement with fill in*/          }
263                              schur_withFillIn=Paso_SparseMatrix_alloc(A_p->type,Paso_Pattern_binop(PATTERN_FORMAT_DEFAULT, schur->pattern, Paso_Pattern_multiply(PATTERN_FORMAT_DEFAULT,out->A_CF->pattern,out->A_FC->pattern)),1,1);          if ( Paso_noError()) {
264                   /*find the pattern of the schur complement with fill in*/
265                              /* copy values over*/                temp1=Paso_Pattern_multiply(PATTERN_FORMAT_DEFAULT,out->A_CF->pattern,out->A_FC->pattern);
266                              #pragma omp for private(i,iPtr,iPtr_s,j,j0) schedule(static)                temp2=Paso_Pattern_binop(PATTERN_FORMAT_DEFAULT, schur->pattern, temp1);
267                              for (i = 0; i < schur_withFillIn->numRows; ++i) {                schur_withFillIn=Paso_SparseMatrix_alloc(A_p->type,temp2,1,1, TRUE);
268                                for (iPtr=schur_withFillIn->pattern->ptr[i];iPtr<schur_withFillIn->pattern->ptr[i + 1]; ++iPtr) {                Paso_Pattern_free(temp1);
269                                  j=schur_withFillIn->pattern->index[iPtr];                Paso_Pattern_free(temp2);
270                                  schur_withFillIn->val[iPtr]=0.;          }
271                                  for (iPtr_s=schur->pattern->ptr[i];iPtr_s<schur->pattern->ptr[i + 1]; ++iPtr_s){          if ( Paso_noError()) {
272                                      j0=schur->pattern->index[iPtr_s];                /* copy values over*/
273                                      if (j==j0) {                #pragma omp parallel for private(i,iPtr,j,iPtr_s,index,where_p) schedule(static)
274                                        schur_withFillIn->val[iPtr]=schur->val[iPtr_s];                for (i = 0; i < schur_withFillIn->numRows; ++i) {
275                                        break;                  for (iPtr=schur_withFillIn->pattern->ptr[i];iPtr<schur_withFillIn->pattern->ptr[i + 1]; ++iPtr) {
276                                      }                     j=schur_withFillIn->pattern->index[iPtr];
277                                  }                     iPtr_s=schur->pattern->ptr[i];
278                                }                     schur_withFillIn->val[iPtr]=0.;
279                              }                     index=&(schur->pattern->index[iPtr_s]);
280                             time0=Paso_timer()-time0;                     where_p=(index_t*)bsearch(&j,
281                                                                      index,
282                              if (Paso_noError()) {                                          schur->pattern->ptr[i + 1]-schur->pattern->ptr[i],
283                                  time1=Paso_timer();                                          sizeof(index_t),
284                                  /* update A_CC block to get Schur complement and then apply AMG to it */                                          Paso_comparIndex);
285                                  Paso_Solver_updateIncompleteSchurComplement(schur_withFillIn,out->A_CF,out->inv_A_FF,out->A_FF_pivot,out->A_FC);                     if (where_p!=NULL) {
286                                  time1=Paso_timer()-time1;                            schur_withFillIn->val[iPtr]=schur->val[iPtr_s+(index_t)(where_p-index)];
287                                  out->AMG_of_Schur=Paso_Solver_getAMG(schur_withFillIn,verbose,level-1);                     }
                                   
                                 /*Paso_SparseMatrix_free(schur);*/  
                                 /* Paso_SparseMatrix_free(schur_withFillIn);*/  
                             }  
                             /* allocate work arrays for AMG application */  
                             if (Paso_noError()) {  
                               out->x_F=MEMALLOC(n_block*out->n_F,double);  
                               out->b_F=MEMALLOC(n_block*out->n_F,double);  
                               out->x_C=MEMALLOC(n_block*out->n_C,double);  
                               out->b_C=MEMALLOC(n_block*out->n_C,double);  
   
                               if (! (Paso_checkPtr(out->x_F) || Paso_checkPtr(out->b_F) || Paso_checkPtr(out->x_C) || Paso_checkPtr(out->b_C) ) ) {  
                                   #pragma omp parallel  
                                   {  
                                     #pragma omp for private(i,k) schedule(static)  
                                     for (i = 0; i < out->n_F; ++i) {  
                                           for (k=0; k<n_block;++k) {  
                                              out->x_F[i*n_block+k]=0.;  
                                              out->b_F[i*n_block+k]=0.;  
                                           }  
                                     }  
                                     #pragma omp for private(i,k) schedule(static)  
                                     for (i = 0; i < out->n_C; ++i) {  
                                         for (k=0; k<n_block;++k) {  
                                           out->x_C[i*n_block+k]=0.;  
                                           out->b_C[i*n_block+k]=0.;  
                                         }  
                                     }  
                                   } /* end parallel region */  
                               }  
                             }  
                          }  
                      }  
288                   }                   }
289                }                }
290             }                Paso_Solver_updateIncompleteSchurComplement(schur_withFillIn,out->A_CF,out->inv_A_FF,out->A_FF_pivot,out->A_FC);
291                  out->AMG_of_Schur=Paso_Solver_getAMG(schur_withFillIn,level-1,options);
292            }
293            /* allocate work arrays for AMG application */
294            if (Paso_noError()) {
295                       out->x_F=MEMALLOC(n_block*out->n_F,double);
296                       out->b_F=MEMALLOC(n_block*out->n_F,double);
297                       out->x_C=MEMALLOC(n_block*out->n_C,double);
298                       out->b_C=MEMALLOC(n_block*out->n_C,double);
299    
300                       if (! (Paso_checkPtr(out->x_F) || Paso_checkPtr(out->b_F) || Paso_checkPtr(out->x_C) || Paso_checkPtr(out->b_C) ) ) {
301                           #pragma omp parallel for private(i,k) schedule(static)
302                           for (i = 0; i < out->n_F; ++i) {
303                                for (k=0; k<n_block;++k) {
304                                       out->x_F[i*n_block+k]=0.;
305                                       out->b_F[i*n_block+k]=0.;
306                                }
307                            }
308                            #pragma omp parallel for private(i,k) schedule(static)
309                            for (i = 0; i < out->n_C; ++i) {
310                               for (k=0; k<n_block;++k) {
311                                   out->x_C[i*n_block+k]=0.;
312                                   out->b_C[i*n_block+k]=0.;
313                               }
314                            }
315                       }
316          }          }
317       }       }
318    }    }
319    TMPMEMFREE(mis_marker);    TMPMEMFREE(mis_marker);
320    TMPMEMFREE(counter);    TMPMEMFREE(counter);
321      Paso_SparseMatrix_free(schur);
322      Paso_SparseMatrix_free(schur_withFillIn);
323    if (Paso_noError()) {    if (Paso_noError()) {
324        if (verbose) {        if (verbose && level>0 && !out->coarsest_level) {
325           printf("AMG: %d unknowns eliminated. %d left.\n",out->n_F,n-out->n_F);           printf("AMG: level: %d: %d unknowns eliminated. %d left.\n",level, out->n_F,out->n_C);
          if (out->n_C>0) {  
             printf("timing: AMG: MIS/reordering/elemination : %e/%e/%e\n",time2,time0,time1);  
          } else {  
             printf("timing: AMG: MIS: %e\n",time2);  
          }  
326       }       }
327       return out;       return out;
328    } else  {    } else  {
# Line 305  Paso_Solver_AMG* Paso_Solver_getAMG(Paso Line 337  Paso_Solver_AMG* Paso_Solver_getAMG(Paso
337    
338       in fact it solves       in fact it solves
339    
340    [      I         0  ]  [ A_FF 0 ] [ I    invA_FF*A_FF ]  [ x_F ]  = [b_F]    [      I         0  ]  [ A_FF 0 ] [ I    invA_FF*A_FC ]  [ x_F ]  = [b_F]
341    [ A_CF*invA_FF   I  ]  [   0  S ] [ 0          I      ]  [ x_C ]  = [b_C]    [ A_CF*invA_FF   I  ]  [   0  S ] [ 0          I      ]  [ x_C ]  = [b_C]
342    
343   in the form   in the form
# Line 324  Paso_Solver_AMG* Paso_Solver_getAMG(Paso Line 356  Paso_Solver_AMG* Paso_Solver_getAMG(Paso
356  */  */
357    
358  void Paso_Solver_solveAMG(Paso_Solver_AMG * amg, double * x, double * b) {  void Paso_Solver_solveAMG(Paso_Solver_AMG * amg, double * x, double * b) {
359       dim_t i,k,oldsweeps;       dim_t i;
360       dim_t n_block=amg->n_block;       double time0=0;
361       double *r=MEMALLOC(amg->n,double);       double *r=NULL, *x0=NULL;
362       Paso_Solver_GS* GS=NULL;       bool_t verbose=0;
363       double *bold=MEMALLOC(amg->n*amg->n_block,double);       #ifdef MKL
364       double *bnew=MEMALLOC(amg->n*amg->n_block,double);          Paso_SparseMatrix *temp=NULL;
365         #else
366            #ifdef UMFPACK
367               Paso_UMFPACK_Handler * ptr=NULL;
368            #endif
369         #endif
370         r=MEMALLOC(amg->n,double);
371         x0=MEMALLOC(amg->n,double);
372            
373       if (amg->level==0) {       if (amg->coarsest_level) {
374          Paso_UMFPACK1(amg->A,x,b,1);        
375          time0=Paso_timer();
376           #ifdef MKL
377            temp=Paso_SparseMatrix_alloc(MATRIX_FORMAT_BLK1 + MATRIX_FORMAT_OFFSET1, amg->A->pattern,1,1, FALSE);
378            #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)
379            for (i=0;i<amg->A->len;++i) {
380                 temp->val[i]=amg->A->val[i];
381            }
382            Paso_MKL1(temp,x,b,0);
383            Paso_SparseMatrix_free(temp);
384           #else
385              #ifdef UMFPACK
386                 ptr=(Paso_UMFPACK_Handler *)(amg->solver);
387                 Paso_UMFPACK1(&ptr,amg->A,x,b,verbose);
388                 amg->solver=(void*) ptr;
389              #else
390                 Paso_Solver_solveJacobi(amg->GS,x,b);
391              #endif
392           #endif
393           time0=Paso_timer()-time0;
394           if (verbose) fprintf(stderr,"timing: DIRECT SOLVER: %e\n",time0);
395          
396       } else {       } else {
   
397          /* presmoothing */          /* presmoothing */
398           GS=Paso_Solver_getGS(amg->A,-1);           time0=Paso_timer();
399           Paso_Solver_solveGS(GS,x,b);           Paso_Solver_solveJacobi(amg->GS,x,b);
400           oldsweeps=GS->sweeps;           time0=Paso_timer()-time0;
401           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;  
402          /* end of presmoothing */          /* end of presmoothing */
403            
404            
405             time0=Paso_timer();
406           #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)           #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)
407           for (i=0;i<amg->n;++i) r[i]=b[i];           for (i=0;i<amg->n;++i) r[i]=b[i];
408                    
409           /*r=b-Ax*/           /*r=b-Ax*/
410           Paso_SparseMatrix_MatrixVector_CSR_OFFSET0(-1.,amg->A,x,1.,r);           Paso_SparseMatrix_MatrixVector_CSR_OFFSET0(-1.,amg->A,x,1.,r);
411          
412          /* b->[b_F,b_C]     */          /* b->[b_F,b_C]     */
413          if (n_block==1) {          #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)
414             #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)          for (i=0;i<amg->n_F;++i) amg->b_F[i]=r[amg->rows_in_F[i]];
415             for (i=0;i<amg->n_F;++i) amg->b_F[i]=r[amg->rows_in_F[i]];            
416            #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)          #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)
417             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];  
         }  
418    
419          /* x_F=invA_FF*b_F  */          /* x_F=invA_FF*b_F  */
420          Paso_Solver_applyBlockDiagonalMatrix(n_block,amg->n_F,amg->inv_A_FF,amg->A_FF_pivot,amg->x_F,amg->b_F);          Paso_Solver_applyBlockDiagonalMatrix(1,amg->n_F,amg->inv_A_FF,amg->A_FF_pivot,amg->x_F,amg->b_F);
421                    
422          /* b_C=b_C-A_CF*x_F */          /* b_C=b_C-A_CF*x_F */
423          Paso_SparseMatrix_MatrixVector_CSR_OFFSET0(-1.,amg->A_CF,amg->x_F,1.,amg->b_C);          Paso_SparseMatrix_MatrixVector_CSR_OFFSET0(-1.,amg->A_CF,amg->x_F,1.,amg->b_C);
424                    
425            time0=Paso_timer()-time0;
426            if (verbose) fprintf(stderr,"timing: Before next level: %e\n",time0);
427            
428          /* x_C=AMG(b_C)     */          /* x_C=AMG(b_C)     */
429          Paso_Solver_solveAMG(amg->AMG_of_Schur,amg->x_C,amg->b_C);          Paso_Solver_solveAMG(amg->AMG_of_Schur,amg->x_C,amg->b_C);
430                    
431            time0=Paso_timer();
432          /* b_F=b_F-A_FC*x_C */          /* b_F=b_F-A_FC*x_C */
433          Paso_SparseMatrix_MatrixVector_CSR_OFFSET0(-1.,amg->A_FC,amg->x_C,1.,amg->b_F);          Paso_SparseMatrix_MatrixVector_CSR_OFFSET0(-1.,amg->A_FC,amg->x_C,1.,amg->b_F);
434          /* x_F=invA_FF*b_F  */          /* x_F=invA_FF*b_F  */
435          Paso_Solver_applyBlockDiagonalMatrix(n_block,amg->n_F,amg->inv_A_FF,amg->A_FF_pivot,amg->x_F,amg->b_F);          Paso_Solver_applyBlockDiagonalMatrix(1,amg->n_F,amg->inv_A_FF,amg->A_FF_pivot,amg->x_F,amg->b_F);
436          /* x<-[x_F,x_C]     */          /* x<-[x_F,x_C]     */
437            
438          if (n_block==1) {          #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)
439             #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)          for (i=0;i<amg->n;++i) {
440             for (i=0;i<amg->n;++i) {              if (amg->mask_C[i]>-1) {
441                if (amg->mask_C[i]>-1) {                   x[i]=amg->x_C[amg->mask_C[i]];
442                    x[i]+=amg->x_C[amg->mask_C[i]];              } else {
443                } else {                   x[i]=amg->x_F[amg->mask_F[i]];
444                    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];  
                  }  
            }  
445          }          }
446            
447            time0=Paso_timer()-time0;
448            if (verbose) fprintf(stderr,"timing: After next level: %e\n",time0);
449    
450       /*postsmoothing*/       /*postsmoothing*/
451       Paso_Solver_solveGS1(GS,x,b);       time0=Paso_timer();
452       if (GS->sweeps>1) {       #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)
453             #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)       for (i=0;i<amg->n;++i) r[i]=b[i];
454             for (i=0;i<GS->n*GS->n_block;++i) bold[i]=b[i];      
455                   /*r=b-Ax */
456             while(GS->sweeps>1) {       Paso_SparseMatrix_MatrixVector_CSR_OFFSET0(-1.,amg->A,x,1.,r);
457                 #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)       Paso_Solver_solveJacobi(amg->GS,x0,r);
458                 for (i=0;i<GS->n*GS->n_block;++i) bnew[i]=bold[i]+b[i];      
459                  /* Compute the residual b=b-Ax*/       #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)
460                 Paso_SparseMatrix_MatrixVector_CSR_OFFSET0(DBLE(-1), amg->A, x, DBLE(1), bnew);       for (i=0;i<amg->n;++i) x[i]+=x0[i];
461                 /* Go round again*/      
462                 Paso_Solver_solveGS(GS,x,bnew);       time0=Paso_timer()-time0;
463                 #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)       if (verbose) fprintf(stderr,"timing: Postsmoothing: %e\n",time0);
464                 for (i=0;i<GS->n*GS->n_block;++i) bold[i]=bnew[i];  
                GS->sweeps=GS->sweeps-1;  
            }  
            }  
465       /*end of postsmoothing*/       /*end of postsmoothing*/
466            
      Paso_Solver_GS_free(GS);  
467       }       }
468       MEMFREE(r);       MEMFREE(r);
469       MEMFREE(bold);       MEMFREE(x0);
470       MEMFREE(bnew);       return;
     return;  
471  }  }
   
 /*  
  * $Log$  
  *  
  */  

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