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revision 1931 by artak, Mon Oct 27 01:31:28 2008 UTC revision 2726 by artak, Wed Oct 21 23:50:05 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_Jacobi_free(in->GS);
55          MEMFREE(in->inv_A_FF);          MEMFREE(in->inv_A_FF);
56          MEMFREE(in->A_FF_pivot);          MEMFREE(in->A_FF_pivot);
57          Paso_SparseMatrix_free(in->A_FC);          Paso_SparseMatrix_free(in->A_FC);
58          Paso_SparseMatrix_free(in->A_CF);          Paso_SparseMatrix_free(in->A_CF);
59            Paso_SparseMatrix_free(in->A);
60            if(in->coarsest_level==TRUE) {
61            #ifdef MKL
62              Paso_MKL_free1(in->AOffset1);
63              Paso_SparseMatrix_free(in->AOffset1);
64            #else
65              #ifdef UMFPACK
66              Paso_UMFPACK1_free((Paso_UMFPACK_Handler*)(in->solver));
67              #endif
68            #endif
69            }
70          MEMFREE(in->rows_in_F);          MEMFREE(in->rows_in_F);
71          MEMFREE(in->rows_in_C);          MEMFREE(in->rows_in_C);
72          MEMFREE(in->mask_F);          MEMFREE(in->mask_F);
# Line 47  void Paso_Solver_AMG_free(Paso_Solver_AM Line 75  void Paso_Solver_AMG_free(Paso_Solver_AM
75          MEMFREE(in->b_F);          MEMFREE(in->b_F);
76          MEMFREE(in->x_C);          MEMFREE(in->x_C);
77          MEMFREE(in->b_C);          MEMFREE(in->b_C);
78            in->solver=NULL;
79            Paso_Solver_AMG_free(in->AMG_of_Schur);
80            MEMFREE(in->b_C);
81          MEMFREE(in);          MEMFREE(in);
82       }       }
83  }  }
# Line 70  to Line 101  to
101     then AMG is applied to S again until S becomes empty     then AMG is applied to S again until S becomes empty
102    
103  */  */
104  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) {
105    Paso_Solver_AMG* out=NULL;    Paso_Solver_AMG* out=NULL;
106      Paso_Pattern* temp1=NULL;
107      Paso_Pattern* temp2=NULL;
108      bool_t verbose=options->verbose;
109    dim_t n=A_p->numRows;    dim_t n=A_p->numRows;
110    dim_t n_block=A_p->row_block_size;    dim_t n_block=A_p->row_block_size;
111    index_t* mis_marker=NULL;      index_t* mis_marker=NULL;  
112    index_t* counter=NULL;    index_t* counter=NULL;
113    index_t iPtr,*index, *where_p, iPtr_s;    index_t iPtr,*index, *where_p, iPtr_s;
114    dim_t i,k,j,j0;    dim_t i,j;
115    Paso_SparseMatrix * schur=NULL;    Paso_SparseMatrix * schur=NULL;
116    Paso_SparseMatrix * schur_withFillIn=NULL;    Paso_SparseMatrix * schur_withFillIn=NULL;
117    double time0,time1,time2,S;    double S=0;
118      
119      
120     /* char filename[8];
121      sprintf(filename,"AMGLevel%d",level);
122        
123     Paso_SparseMatrix_saveMM(A_p,filename);
124      */
125      
126      /*Make sure we have block sizes 1*/
127      if (A_p->col_block_size>1) {
128         Paso_setError(TYPE_ERROR,"Paso_Solver_getAMG: AMG requires column block size 1.");
129         return NULL;
130      }
131      if (A_p->row_block_size>1) {
132         Paso_setError(TYPE_ERROR,"Paso_Solver_getAMG: AMG requires row block size 1.");
133         return NULL;
134      }
135      out=MEMALLOC(1,Paso_Solver_AMG);
136    /* identify independend set of rows/columns */    /* identify independend set of rows/columns */
137    mis_marker=TMPMEMALLOC(n,index_t);    mis_marker=TMPMEMALLOC(n,index_t);
138    counter=TMPMEMALLOC(n,index_t);    counter=TMPMEMALLOC(n,index_t);
139    out=MEMALLOC(1,Paso_Solver_AMG);    if ( !( Paso_checkPtr(mis_marker) || Paso_checkPtr(counter) || Paso_checkPtr(out)) ) {
140    out->AMG_of_Schur=NULL;       out->AMG_of_Schur=NULL;
141    out->inv_A_FF=NULL;       out->inv_A_FF=NULL;
142    out->A_FF_pivot=NULL;       out->A_FF_pivot=NULL;
143    out->A_FC=NULL;       out->A_FC=NULL;
144    out->A_CF=NULL;       out->A_CF=NULL;
145    out->rows_in_F=NULL;       out->rows_in_F=NULL;
146    out->rows_in_C=NULL;       out->rows_in_C=NULL;
147    out->mask_F=NULL;       out->mask_F=NULL;
148    out->mask_C=NULL;       out->mask_C=NULL;
149    out->x_F=NULL;       out->x_F=NULL;
150    out->b_F=NULL;       out->b_F=NULL;
151    out->x_C=NULL;       out->x_C=NULL;
152    out->b_C=NULL;       out->b_C=NULL;
153    out->A=Paso_SparseMatrix_getReference(A_p);       out->GS=NULL;
154    out->level=level;       out->A=Paso_SparseMatrix_getReference(A_p);
155           out->GS=NULL;
156    if ( !(Paso_checkPtr(mis_marker) || Paso_checkPtr(out) || Paso_checkPtr(counter) ) ) {       out->solver=NULL;
157       /* identify independend set of rows/columns */       /*out->GS=Paso_Solver_getGS(A_p,verbose);*/
158       time0=Paso_timer();       out->level=level;
159       #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)       out->n=n;
160       for (i=0;i<n;++i) mis_marker[i]=-1;       out->n_F=n+1;
161       Paso_Pattern_RS(A_p,mis_marker,0.25);       out->n_block=n_block;
162       /*Paso_Pattern_coup(A_p,mis_marker,0.05);*/      
163       time2=Paso_timer()-time0;       if (level==0 || n<=options->min_coarse_matrix_size) {
164       if (Paso_noError()) {           out->coarsest_level=TRUE;
165             #ifdef MKL
166                      out->AOffset1=Paso_SparseMatrix_alloc(MATRIX_FORMAT_BLK1 + MATRIX_FORMAT_OFFSET1, out->A->pattern,1,1, FALSE);
167                      #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)
168                      for (i=0;i<out->A->len;++i) {
169                           out->AOffset1->val[i]=out->A->val[i];
170                      }
171             #else
172                #ifdef UMFPACK
173                #else
174                    out->GS=Paso_Solver_getJacobi(A_p);
175                #endif
176             #endif
177         } else {
178             out->coarsest_level=FALSE;
179             out->GS=Paso_Solver_getJacobi(A_p);
180    
181             /* identify independend set of rows/columns */
182             #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)
183             for (i=0;i<n;++i) mis_marker[i]=-1;
184    
185             if (options->coarsening_method == PASO_YAIR_SHAPIRA_COARSENING) {
186                  Paso_Pattern_YS(A_p,mis_marker,options->coarsening_threshold);
187             }
188             else if (options->coarsening_method == PASO_RUGE_STUEBEN_COARSENING) {
189                  Paso_Pattern_RS(A_p,mis_marker,options->coarsening_threshold);
190             }
191             else if (options->coarsening_method == PASO_AGGREGATION_COARSENING) {
192                 Paso_Pattern_Aggregiation(A_p,mis_marker,options->coarsening_threshold);
193            }
194            else {
195               /*Default coarseneing*/
196                Paso_Pattern_RS(A_p,mis_marker,options->coarsening_threshold);
197                /*Paso_Pattern_YS(A_p,mis_marker,options->coarsening_threshold);*/
198                /*Paso_Pattern_greedy_diag(A_p,mis_marker,options->coarsening_threshold);*/
199                /*Paso_Pattern_Aggregiation(A_p,mis_marker,options->coarsening_threshold);*/
200            }
201            
202          #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)          #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)
203          for (i = 0; i < n; ++i) counter[i]=mis_marker[i];          for (i = 0; i < n; ++i) counter[i]=mis_marker[i];
204          out->n=n;          
         out->n_block=n_block;  
205          out->n_F=Paso_Util_cumsum(n,counter);          out->n_F=Paso_Util_cumsum(n,counter);
206          out->mask_F=MEMALLOC(n,index_t);          
207          out->rows_in_F=MEMALLOC(out->n_F,index_t);          if (out->n_F==0) {
208          out->inv_A_FF=MEMALLOC(n_block*n_block*out->n_F,double);             out->coarsest_level=TRUE;
209          out->A_FF_pivot=NULL; /* later use for block size>3 */             level=0;
210          if (! (Paso_checkPtr(out->mask_F) || Paso_checkPtr(out->inv_A_FF) || Paso_checkPtr(out->rows_in_F) ) ) {             if (verbose) {
211             #pragma omp parallel                 /*printf("AMG coarsening eliminates all unknowns, switching to Jacobi preconditioner.\n");*/
212             {                 printf("AMG coarsening does not eliminate any of the unknowns, switching to Jacobi preconditioner.\n");
213                /* creates an index for F from mask */             }
214                #pragma omp for private(i) schedule(static)          }
215                for (i = 0; i < out->n_F; ++i) out->rows_in_F[i]=-1;          else if (out->n_F==n) {
216                #pragma omp for private(i) schedule(static)            out->coarsest_level=TRUE;
217                for (i = 0; i < n; ++i) {             level=0;
218                   if  (mis_marker[i]) {             if (verbose) {
219                          out->rows_in_F[counter[i]]=i;                 /*printf("AMG coarsening eliminates all unknowns, switching to Jacobi preconditioner.\n");*/
220                          out->mask_F[i]=counter[i];                 printf("AMG coarsening eliminates all of the unknowns, switching to Jacobi preconditioner.\n");
221                   } else {            
222                          out->mask_F[i]=-1;              }
223            } else {
224        
225                  if (Paso_noError()) {
226                    
227                     /*#pragma omp parallel for private(i) schedule(static)
228                     for (i = 0; i < n; ++i) counter[i]=mis_marker[i];
229                     out->n_F=Paso_Util_cumsum(n,counter);
230                     */
231                     out->mask_F=MEMALLOC(n,index_t);
232                     out->rows_in_F=MEMALLOC(out->n_F,index_t);
233                     out->inv_A_FF=MEMALLOC(n_block*n_block*out->n_F,double);
234                     out->A_FF_pivot=NULL; /* later use for block size>3 */
235                     if (! (Paso_checkPtr(out->mask_F) || Paso_checkPtr(out->inv_A_FF) || Paso_checkPtr(out->rows_in_F) ) ) {
236                        /* creates an index for F from mask */
237                        #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)
238                        for (i = 0; i < out->n_F; ++i) out->rows_in_F[i]=-1;
239                        #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)
240                        for (i = 0; i < n; ++i) {
241                           if  (mis_marker[i]) {
242                                  out->rows_in_F[counter[i]]=i;
243                                  out->mask_F[i]=counter[i];
244                           } else {
245                                  out->mask_F[i]=-1;
246                           }
247                        }
248                        
249                        /* Compute row-sum for getting rs(A_FF)^-1*/
250                        #pragma omp parallel for private(i,iPtr,j,S) schedule(static)
251                        for (i = 0; i < out->n_F; ++i) {
252                          S=0;
253          /*printf("[%d ]: [%d] -> ",i, out->rows_in_F[i]);*/
254                          for (iPtr=A_p->pattern->ptr[out->rows_in_F[i]];iPtr<A_p->pattern->ptr[out->rows_in_F[i] + 1]; ++iPtr) {
255                           j=A_p->pattern->index[iPtr];
256          /*if (j==out->rows_in_F[i]) printf("diagonal %e",A_p->val[iPtr]);*/
257                           if (mis_marker[j])
258                               S+=A_p->val[iPtr];
259                          }
260          /*printf("-> %e \n",S);*/
261                          out->inv_A_FF[i]=1./S;
262                        }
263                   }                   }
264                }                }
265                /* Compute row-sum for getting rs(A_FF)*/        
266                #pragma omp for private(i,iPtr) schedule(static)                /*check whether coarsening process actually makes sense to continue.
267                for (i = 0; i < out->n_F; ++i) {                if coarse matrix at least smaller by 30% then continue, otherwise we stop.*/
268                  out->inv_A_FF[i]=0;                if ((out->n_F*100/n)<30) {
269                  for (iPtr=A_p->pattern->ptr[out->rows_in_F[i]];iPtr<A_p->pattern->ptr[out->rows_in_F[i] + 1]; ++iPtr) {                      level=1;
                  out->inv_A_FF[i]+=A_p->val[iPtr];  
270                  }                  }
271                }              
272                  if ( Paso_noError()) {
273                #pragma omp for private(i, where_p,iPtr,index) schedule(static)                      /* if there are no nodes in the coarse level there is no more work to do */
274                for (i = 0; i < out->n_F; i++) {                      out->n_C=n-out->n_F;
275                  /* find main diagonal */                    
276                  iPtr=A_p->pattern->ptr[out->rows_in_F[i]];                     /*if (out->n_F>500) */
277                  index=&(A_p->pattern->index[iPtr]);                      out->rows_in_C=MEMALLOC(out->n_C,index_t);
278                  where_p=(index_t*)bsearch(&out->rows_in_F[i],                      out->mask_C=MEMALLOC(n,index_t);
279                                          index,                      if (! (Paso_checkPtr(out->mask_C) || Paso_checkPtr(out->rows_in_C) ) ) {
280                                          A_p->pattern->ptr[out->rows_in_F[i] + 1]-A_p->pattern->ptr[out->rows_in_F[i]],                           /* creates an index for C from mask */
281                                          sizeof(index_t),                           #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)
282                                          Paso_comparIndex);                           for (i = 0; i < n; ++i) counter[i]=! mis_marker[i];
283                  if (where_p==NULL) {                           Paso_Util_cumsum(n,counter);
284                      Paso_setError(VALUE_ERROR, "Paso_Solver_getAMG: main diagonal element missing.");                           #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)
285                  } else {                           for (i = 0; i < out->n_C; ++i) out->rows_in_C[i]=-1;
286                      iPtr+=(index_t)(where_p-index);                           #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)
287                      /* get inverse of A_FF block: */                           for (i = 0; i < n; ++i) {
288                        S=out->inv_A_FF[i];                                    if  (! mis_marker[i]) {
289                        if (ABS(A_p->val[iPtr])>0.) {                                        out->rows_in_C[counter[i]]=i;
290                              if(ABS(S)>0.)                                        out->mask_C[i]=counter[i];
291                                 out->inv_A_FF[i]=1./S;                                     } else {
292  /*                            else                                        out->mask_C[i]=-1;
293                              {                                     }
294                                 fprintf(stderr,"ROWSUM OF ROW %d is 0\n",out->rows_in_F[i]);                           }
295                                 S=0;                      }
296                                 for (iPtr=A_p->pattern->ptr[out->rows_in_F[i]];iPtr<A_p->pattern->ptr[out->rows_in_F[i] + 1]; ++iPtr) {                }
297                                 if(A_p->val[iPtr]!=0) {                if ( Paso_noError()) {
                                 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()) {  
               /* if there are no nodes in the coarse level there is no more work to do */  
               out->n_C=n-out->n_F;  
                if (level>0) {  
                    out->rows_in_C=MEMALLOC(out->n_C,index_t);  
                    out->mask_C=MEMALLOC(n,index_t);  
                    if (! (Paso_checkPtr(out->mask_C) || Paso_checkPtr(out->rows_in_C) ) ) {  
                        /* creates an index for C from mask */  
                        #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)  
                        for (i = 0; i < n; ++i) counter[i]=! mis_marker[i];  
                        Paso_Util_cumsum(n,counter);  
                        #pragma omp parallel  
                        {  
                           #pragma omp for private(i) schedule(static)  
                           for (i = 0; i < out->n_C; ++i) out->rows_in_C[i]=-1;  
                           #pragma omp for private(i) schedule(static)  
                           for (i = 0; i < n; ++i) {  
                              if  (! mis_marker[i]) {  
                                 out->rows_in_C[counter[i]]=i;  
                                 out->mask_C[i]=counter[i];  
                              } else {  
                                 out->mask_C[i]=-1;  
                              }  
                           }  
                       } /* end parallel region */  
298                        /* get A_CF block: */                        /* get A_CF block: */
299                        out->A_CF=Paso_SparseMatrix_getSubmatrix(A_p,out->n_C,out->n_F,out->rows_in_C,out->mask_F);                        out->A_CF=Paso_SparseMatrix_getSubmatrix(A_p,out->n_C,out->n_F,out->rows_in_C,out->mask_F);
300                        if (Paso_noError()) {                        /* get A_FC block: */
301                           /* 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);
302                           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: */
303                           /* get A_CC block: */                        schur=Paso_SparseMatrix_getSubmatrix(A_p,out->n_C,out->n_C,out->rows_in_C,out->mask_C);
304                           if (Paso_noError()) {        
305                              schur=Paso_SparseMatrix_getSubmatrix(A_p,out->n_C,out->n_C,out->rows_in_C,out->mask_C);                }
306                                              if ( Paso_noError()) {
307                              /*find the pattern of the schur complement with fill in*/                       /*find the pattern of the schur complement with fill in*/
308                              schur_withFillIn=Paso_SparseMatrix_alloc(A_p->type,Paso_Pattern_binop(PATTERN_FORMAT_DEFAULT, schur->pattern, Paso_Pattern_multiply(PATTERN_FORMAT_DEFAULT,out->A_CF->pattern,out->A_FC->pattern)),1,1);                      temp1=Paso_Pattern_multiply(PATTERN_FORMAT_DEFAULT,out->A_CF->pattern,out->A_FC->pattern);
309                        temp2=Paso_Pattern_binop(PATTERN_FORMAT_DEFAULT, schur->pattern, temp1);
310                              /* copy values over*/                      schur_withFillIn=Paso_SparseMatrix_alloc(A_p->type,temp2,1,1, TRUE);
311                              #pragma omp for private(i,iPtr,iPtr_s,j,j0) schedule(static)                      Paso_Pattern_free(temp1);
312                              for (i = 0; i < schur_withFillIn->numRows; ++i) {                      Paso_Pattern_free(temp2);
313                                for (iPtr=schur_withFillIn->pattern->ptr[i];iPtr<schur_withFillIn->pattern->ptr[i + 1]; ++iPtr) {                }
314                                  j=schur_withFillIn->pattern->index[iPtr];                if ( Paso_noError()) {
315                                  schur_withFillIn->val[iPtr]=0.;                      /* copy values over*/
316                                  for (iPtr_s=schur->pattern->ptr[i];iPtr_s<schur->pattern->ptr[i + 1]; ++iPtr_s){                      #pragma omp parallel for private(i,iPtr,j,iPtr_s,index,where_p) schedule(static)
317                                      j0=schur->pattern->index[iPtr_s];                      for (i = 0; i < schur_withFillIn->numRows; ++i) {
318                                      if (j==j0) {                        for (iPtr=schur_withFillIn->pattern->ptr[i];iPtr<schur_withFillIn->pattern->ptr[i + 1]; ++iPtr) {
319                                        schur_withFillIn->val[iPtr]=schur->val[iPtr_s];                           j=schur_withFillIn->pattern->index[iPtr];
320                                        break;                           iPtr_s=schur->pattern->ptr[i];
321                                      }                           index=&(schur->pattern->index[iPtr_s]);
322                                  }                           where_p=(index_t*)bsearch(&j,
323                                                  index,
324                                                  schur->pattern->ptr[i + 1]-schur->pattern->ptr[i],
325                                                  sizeof(index_t),
326                                                  Paso_comparIndex);
327                             if (where_p!=NULL) {
328                                    schur_withFillIn->val[iPtr]=schur->val[iPtr_s+(index_t)(where_p-index)];
329                             }
330                           }
331                        }
332                        Paso_Solver_updateIncompleteSchurComplement(schur_withFillIn,out->A_CF,out->inv_A_FF,out->A_FF_pivot,out->A_FC);
333                        out->AMG_of_Schur=Paso_Solver_getAMG(schur_withFillIn,level-1,options);
334                  }
335                  /* allocate work arrays for AMG application */
336                  if (Paso_noError()) {
337                             out->x_F=MEMALLOC(n_block*out->n_F,double);
338                             out->b_F=MEMALLOC(n_block*out->n_F,double);
339                             out->x_C=MEMALLOC(n_block*out->n_C,double);
340                             out->b_C=MEMALLOC(n_block*out->n_C,double);
341          
342                             if (! (Paso_checkPtr(out->x_F) || Paso_checkPtr(out->b_F) || Paso_checkPtr(out->x_C) || Paso_checkPtr(out->b_C) ) ) {
343                                 #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)
344                                 for (i = 0; i < out->n_F; ++i) {
345                                             out->x_F[i]=0.;
346                                             out->b_F[i]=0.;
347                                }                                }
348                              }                                #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)
349                             time0=Paso_timer()-time0;                                for (i = 0; i < out->n_C; ++i) {
350                                                                   out->x_C[i]=0.;
351                              if (Paso_noError()) {                                       out->b_C[i]=0.;
                                 time1=Paso_timer();  
                                 /* update A_CC block to get Schur complement and then apply AMG to it */  
                                 Paso_Solver_updateIncompleteSchurComplement(schur_withFillIn,out->A_CF,out->inv_A_FF,out->A_FF_pivot,out->A_FC);  
                                 time1=Paso_timer()-time1;  
                                 out->AMG_of_Schur=Paso_Solver_getAMG(schur_withFillIn,verbose,level-1);  
                                   
                                 /*Paso_SparseMatrix_free(schur);*/  
                                 /* Paso_SparseMatrix_free(schur_withFillIn);*/  
                             }  
                             /* allocate work arrays for AMG application */  
                             if (Paso_noError()) {  
                               out->x_F=MEMALLOC(n_block*out->n_F,double);  
                               out->b_F=MEMALLOC(n_block*out->n_F,double);  
                               out->x_C=MEMALLOC(n_block*out->n_C,double);  
                               out->b_C=MEMALLOC(n_block*out->n_C,double);  
   
                               if (! (Paso_checkPtr(out->x_F) || Paso_checkPtr(out->b_F) || Paso_checkPtr(out->x_C) || Paso_checkPtr(out->b_C) ) ) {  
                                   #pragma omp parallel  
                                   {  
                                     #pragma omp for private(i,k) schedule(static)  
                                     for (i = 0; i < out->n_F; ++i) {  
                                           for (k=0; k<n_block;++k) {  
                                              out->x_F[i*n_block+k]=0.;  
                                              out->b_F[i*n_block+k]=0.;  
                                           }  
                                     }  
                                     #pragma omp for private(i,k) schedule(static)  
                                     for (i = 0; i < out->n_C; ++i) {  
                                         for (k=0; k<n_block;++k) {  
                                           out->x_C[i*n_block+k]=0.;  
                                           out->b_C[i*n_block+k]=0.;  
                                         }  
                                     }  
                                   } /* end parallel region */  
352                                }                                }
                             }  
353                           }                           }
                      }  
                  }  
354                }                }
355             }              Paso_SparseMatrix_free(schur);
356          }              Paso_SparseMatrix_free(schur_withFillIn);
357             }
358       }       }
359    }    }
360    TMPMEMFREE(mis_marker);    TMPMEMFREE(mis_marker);
361    TMPMEMFREE(counter);    TMPMEMFREE(counter);
362    
363    if (Paso_noError()) {    if (Paso_noError()) {
364        if (verbose) {        if (verbose && level>0 && !out->coarsest_level) {
365           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);  
          }  
366       }       }
367       return out;       return out;
368    } else  {    } else  {
# Line 305  Paso_Solver_AMG* Paso_Solver_getAMG(Paso Line 377  Paso_Solver_AMG* Paso_Solver_getAMG(Paso
377    
378       in fact it solves       in fact it solves
379    
380    [      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]
381    [ 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]
382    
383   in the form   in the form
# Line 324  Paso_Solver_AMG* Paso_Solver_getAMG(Paso Line 396  Paso_Solver_AMG* Paso_Solver_getAMG(Paso
396  */  */
397    
398  void Paso_Solver_solveAMG(Paso_Solver_AMG * amg, double * x, double * b) {  void Paso_Solver_solveAMG(Paso_Solver_AMG * amg, double * x, double * b) {
399       dim_t i,k,oldsweeps;       dim_t i;
400       dim_t n_block=amg->n_block;       double time0=0;
401       double *r=MEMALLOC(amg->n,double);       double *r=NULL, *x0=NULL;
402       Paso_Solver_GS* GS=NULL;       bool_t verbose=0;
403       double *bold=MEMALLOC(amg->n*amg->n_block,double);       #ifdef UMFPACK
404       double *bnew=MEMALLOC(amg->n*amg->n_block,double);            Paso_UMFPACK_Handler * ptr=NULL;
405         #endif
406         r=MEMALLOC(amg->n,double);
407         x0=MEMALLOC(amg->n,double);
408            
409       if (amg->level==0) {       if (amg->coarsest_level) {
410          Paso_UMFPACK1(amg->A,x,b,1);        
411          time0=Paso_timer();
412          /*If all unknown are eliminated then Jacobi is the best preconditioner*/
413          if (amg->n_F==0 || amg->n_F==amg->n) {
414            Paso_Solver_solveJacobi(amg->GS,x,b);
415          }
416           else {
417           #ifdef MKL
418              Paso_MKL1(amg->AOffset1,x,b,verbose);
419           #else
420              #ifdef UMFPACK
421                 ptr=(Paso_UMFPACK_Handler *)(amg->solver);
422                 Paso_UMFPACK1(&ptr,amg->A,x,b,verbose);
423                 amg->solver=(void*) ptr;
424              #else      
425                 Paso_Solver_solveJacobi(amg->GS,x,b);
426             #endif
427           #endif
428           }
429           time0=Paso_timer()-time0;
430           if (verbose) fprintf(stderr,"timing: DIRECT SOLVER: %e\n",time0);
431          
432       } else {       } else {
   
433          /* presmoothing */          /* presmoothing */
434           GS=Paso_Solver_getGS(amg->A,-1);           time0=Paso_timer();
435           Paso_Solver_solveGS(GS,x,b);           Paso_Solver_solveJacobi(amg->GS,x,b);
436           oldsweeps=GS->sweeps;           time0=Paso_timer()-time0;
437           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;  
438          /* end of presmoothing */          /* end of presmoothing */
439            
440            
441             time0=Paso_timer();
442           #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)           #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)
443           for (i=0;i<amg->n;++i) r[i]=b[i];           for (i=0;i<amg->n;++i) r[i]=b[i];
444                    
445           /*r=b-Ax*/           /*r=b-Ax*/
446           Paso_SparseMatrix_MatrixVector_CSR_OFFSET0(-1.,amg->A,x,1.,r);           Paso_SparseMatrix_MatrixVector_CSR_OFFSET0(-1.,amg->A,x,1.,r);
447          
448          /* b->[b_F,b_C]     */          /* r->[b_F,b_C]     */
449          if (n_block==1) {          #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)
450             #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]];
451             for (i=0;i<amg->n_F;++i) amg->b_F[i]=r[amg->rows_in_F[i]];            
452            #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)          #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)
453             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];  
         }  
454    
455          /* x_F=invA_FF*b_F  */          /* x_F=invA_FF*b_F  */
456          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);
457                    
458          /* b_C=b_C-A_CF*x_F */          /* b_C=b_C-A_CF*x_F */
459          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);
460                    
461            time0=Paso_timer()-time0;
462            if (verbose) fprintf(stderr,"timing: Before next level: %e\n",time0);
463            
464          /* x_C=AMG(b_C)     */          /* x_C=AMG(b_C)     */
465          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);
466                    
467            time0=Paso_timer();
468          /* b_F=b_F-A_FC*x_C */          /* b_F=b_F-A_FC*x_C */
469          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);
470          /* x_F=invA_FF*b_F  */          /* x_F=invA_FF*b_F  */
471          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);
         /* x<-[x_F,x_C]     */  
472                    
473          if (n_block==1) {          /* x<-[x_F,x_C]     */
474             #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)          #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)
475             for (i=0;i<amg->n;++i) {          for (i=0;i<amg->n;++i) {
476                if (amg->mask_C[i]>-1) {              if (amg->mask_C[i]>-1) {
477                    x[i]+=amg->x_C[amg->mask_C[i]];                   x[i]=amg->x_C[amg->mask_C[i]];
478                } else {              } else {
479                    x[i]+=amg->x_F[amg->mask_F[i]];                   x[i]=amg->x_F[amg->mask_F[i]];
480                }              }
            }  
         } 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];  
                  }  
            }  
481          }          }
482            
483            time0=Paso_timer()-time0;
484            if (verbose) fprintf(stderr,"timing: After next level: %e\n",time0);
485    
486       /*postsmoothing*/       /*postsmoothing*/
487       Paso_Solver_solveGS1(GS,x,b);       time0=Paso_timer();
488       if (GS->sweeps>1) {       #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)
489             #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)       for (i=0;i<amg->n;++i) r[i]=b[i];
490             for (i=0;i<GS->n*GS->n_block;++i) bold[i]=b[i];      
491                   /*r=b-Ax */
492             while(GS->sweeps>1) {       Paso_SparseMatrix_MatrixVector_CSR_OFFSET0(-1.,amg->A,x,1.,r);
493                 #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)       Paso_Solver_solveJacobi(amg->GS,x0,r);
494                 for (i=0;i<GS->n*GS->n_block;++i) bnew[i]=bold[i]+b[i];      
495                  /* Compute the residual b=b-Ax*/       #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)
496                 Paso_SparseMatrix_MatrixVector_CSR_OFFSET0(DBLE(-1), amg->A, x, DBLE(1), bnew);       for (i=0;i<amg->n;++i) x[i]+=x0[i];
497                 /* Go round again*/      
498                 Paso_Solver_solveGS(GS,x,bnew);       time0=Paso_timer()-time0;
499                 #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)       if (verbose) fprintf(stderr,"timing: Postsmoothing: %e\n",time0);
500                 for (i=0;i<GS->n*GS->n_block;++i) bold[i]=bnew[i];  
                GS->sweeps=GS->sweeps-1;  
            }  
            }  
501       /*end of postsmoothing*/       /*end of postsmoothing*/
502            
      Paso_Solver_GS_free(GS);  
503       }       }
504       MEMFREE(r);       MEMFREE(r);
505       MEMFREE(bold);       MEMFREE(x0);
506       MEMFREE(bnew);       return;
     return;  
507  }  }
   
 /*  
  * $Log$  
  *  
  */  

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