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revision 1931 by artak, Mon Oct 27 01:31:28 2008 UTC revision 2765 by artak, Fri Nov 20 01:49:19 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);
         MEMFREE(in->inv_A_FF);  
         MEMFREE(in->A_FF_pivot);  
55          Paso_SparseMatrix_free(in->A_FC);          Paso_SparseMatrix_free(in->A_FC);
56            Paso_SparseMatrix_free(in->A_FF);
57            Paso_SparseMatrix_free(in->W_FC);
58          Paso_SparseMatrix_free(in->A_CF);          Paso_SparseMatrix_free(in->A_CF);
59            Paso_SparseMatrix_free(in->P);
60            Paso_SparseMatrix_free(in->R);
61            
62            Paso_SparseMatrix_free(in->A);
63            if(in->coarsest_level==TRUE) {
64            #ifdef MKL
65              Paso_MKL_free1(in->AOffset1);
66              Paso_SparseMatrix_free(in->AOffset1);
67            #else
68              #ifdef UMFPACK
69              Paso_UMFPACK1_free((Paso_UMFPACK_Handler*)(in->solver));
70              #endif
71            #endif
72            }
73          MEMFREE(in->rows_in_F);          MEMFREE(in->rows_in_F);
74          MEMFREE(in->rows_in_C);          MEMFREE(in->rows_in_C);
75          MEMFREE(in->mask_F);          MEMFREE(in->mask_F);
# Line 47  void Paso_Solver_AMG_free(Paso_Solver_AM Line 78  void Paso_Solver_AMG_free(Paso_Solver_AM
78          MEMFREE(in->b_F);          MEMFREE(in->b_F);
79          MEMFREE(in->x_C);          MEMFREE(in->x_C);
80          MEMFREE(in->b_C);          MEMFREE(in->b_C);
81            in->solver=NULL;
82            Paso_Solver_AMG_free(in->AMG_of_Coarse);
83            MEMFREE(in->b_C);
84          MEMFREE(in);          MEMFREE(in);
85       }       }
86  }  }
# Line 70  to Line 104  to
104     then AMG is applied to S again until S becomes empty     then AMG is applied to S again until S becomes empty
105    
106  */  */
107  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) {
108    Paso_Solver_AMG* out=NULL;    Paso_Solver_AMG* out=NULL;
109      /*
110       Paso_Pattern* temp1=NULL;
111      Paso_Pattern* temp2=NULL;
112      */
113      bool_t verbose=options->verbose;
114    dim_t n=A_p->numRows;    dim_t n=A_p->numRows;
115    dim_t n_block=A_p->row_block_size;    dim_t n_block=A_p->row_block_size;
116    index_t* mis_marker=NULL;      index_t* mis_marker=NULL;  
117    index_t* counter=NULL;    index_t* counter=NULL;
118    index_t iPtr,*index, *where_p, iPtr_s;    /*index_t iPtr,*index, *where_p;*/
119    dim_t i,k,j,j0;    dim_t i;
120    Paso_SparseMatrix * schur=NULL;    Paso_SparseMatrix * A_c=NULL;
121    Paso_SparseMatrix * schur_withFillIn=NULL;    double time0=0;
   double time0,time1,time2,S;  
122        
123      /*
124      double *temp,*temp_1;
125      double S;
126      index_t iptr;
127      */
128      
129      /*char filename[8];*/
130      /*sprintf(filename,"AMGLevel%d",level);
131      
132      Paso_SparseMatrix_saveMM(A_p,filename);
133      */
134      
135      /*Make sure we have block sizes 1*/
136      if (A_p->col_block_size>1) {
137         Paso_setError(TYPE_ERROR,"Paso_Solver_getAMG: AMG requires column block size 1.");
138         return NULL;
139      }
140      if (A_p->row_block_size>1) {
141         Paso_setError(TYPE_ERROR,"Paso_Solver_getAMG: AMG requires row block size 1.");
142         return NULL;
143      }
144      out=MEMALLOC(1,Paso_Solver_AMG);
145    /* identify independend set of rows/columns */    /* identify independend set of rows/columns */
146    mis_marker=TMPMEMALLOC(n,index_t);    mis_marker=TMPMEMALLOC(n,index_t);
147    counter=TMPMEMALLOC(n,index_t);    counter=TMPMEMALLOC(n,index_t);
148    out=MEMALLOC(1,Paso_Solver_AMG);    if ( !( Paso_checkPtr(mis_marker) || Paso_checkPtr(counter) || Paso_checkPtr(out)) ) {
149    out->AMG_of_Schur=NULL;       out->AMG_of_Coarse=NULL;
150    out->inv_A_FF=NULL;       out->A_FF=NULL;
151    out->A_FF_pivot=NULL;       out->A_FC=NULL;
152    out->A_FC=NULL;       out->A_CF=NULL;
153    out->A_CF=NULL;       out->W_FC=NULL;
154    out->rows_in_F=NULL;       out->P=NULL;
155    out->rows_in_C=NULL;       out->R=NULL;
156    out->mask_F=NULL;       out->rows_in_F=NULL;
157    out->mask_C=NULL;       out->rows_in_C=NULL;
158    out->x_F=NULL;       out->mask_F=NULL;
159    out->b_F=NULL;       out->mask_C=NULL;
160    out->x_C=NULL;       out->x_F=NULL;
161    out->b_C=NULL;       out->b_F=NULL;
162    out->A=Paso_SparseMatrix_getReference(A_p);       out->x_C=NULL;
163    out->level=level;       out->b_C=NULL;
164           out->GS=NULL;
165    if ( !(Paso_checkPtr(mis_marker) || Paso_checkPtr(out) || Paso_checkPtr(counter) ) ) {       out->A=Paso_SparseMatrix_getReference(A_p);
166       /* identify independend set of rows/columns */       out->GS=NULL;
167       time0=Paso_timer();       out->solver=NULL;
168       #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)       /*out->GS=Paso_Solver_getGS(A_p,verbose);*/
169       for (i=0;i<n;++i) mis_marker[i]=-1;       out->level=level;
170       Paso_Pattern_RS(A_p,mis_marker,0.25);       out->n=n;
171       /*Paso_Pattern_coup(A_p,mis_marker,0.05);*/       out->n_F=n+1;
172       time2=Paso_timer()-time0;       out->n_block=n_block;
173       if (Paso_noError()) {      
174         if (level==0 || n<=options->min_coarse_matrix_size) {
175             out->coarsest_level=TRUE;
176             #ifdef MKL
177                      out->AOffset1=Paso_SparseMatrix_alloc(MATRIX_FORMAT_BLK1 + MATRIX_FORMAT_OFFSET1, out->A->pattern,1,1, FALSE);
178                      #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)
179                      for (i=0;i<out->A->len;++i) {
180                           out->AOffset1->val[i]=out->A->val[i];
181                      }
182             #else
183                #ifdef UMFPACK
184                #else
185                    out->GS=Paso_Solver_getJacobi(A_p);
186                #endif
187             #endif
188         } else {
189             out->coarsest_level=FALSE;
190             out->GS=Paso_Solver_getJacobi(A_p);
191    
192             /* identify independend set of rows/columns */
193             #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)
194             for (i=0;i<n;++i) mis_marker[i]=-1;
195    
196              /*mesuring coarsening time */
197              time0=Paso_timer();
198              
199             if (options->coarsening_method == PASO_YAIR_SHAPIRA_COARSENING) {
200                  Paso_Pattern_YS(A_p,mis_marker,options->coarsening_threshold);
201             }
202             else if (options->coarsening_method == PASO_RUGE_STUEBEN_COARSENING) {
203                  Paso_Pattern_RS(A_p,mis_marker,options->coarsening_threshold);
204             }
205             else if (options->coarsening_method == PASO_AGGREGATION_COARSENING) {
206                 Paso_Pattern_Aggregiation(A_p,mis_marker,options->coarsening_threshold);
207            }
208            else {
209               /*Default coarseneing*/
210                Paso_Pattern_RS_MI(A_p,mis_marker,options->coarsening_threshold);
211                /*Paso_Pattern_YS(A_p,mis_marker,options->coarsening_threshold);*/
212                /*Paso_Pattern_RS(A_p,mis_marker,options->coarsening_threshold);*/
213                /*Paso_Pattern_Aggregiation(A_p,mis_marker,options->coarsening_threshold);*/
214                
215            }
216            
217            time0=Paso_timer()-time0;
218            if (verbose) fprintf(stderr,"timing: Coarsening: %e\n",time0);
219    
220          #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)          #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)
221          for (i = 0; i < n; ++i) counter[i]=mis_marker[i];          for (i = 0; i < n; ++i) counter[i]=mis_marker[i];
222          out->n=n;          
         out->n_block=n_block;  
223          out->n_F=Paso_Util_cumsum(n,counter);          out->n_F=Paso_Util_cumsum(n,counter);
224          out->mask_F=MEMALLOC(n,index_t);          
225          out->rows_in_F=MEMALLOC(out->n_F,index_t);          if (out->n_F==0) {
226          out->inv_A_FF=MEMALLOC(n_block*n_block*out->n_F,double);             out->coarsest_level=TRUE;
227          out->A_FF_pivot=NULL; /* later use for block size>3 */             level=0;
228          if (! (Paso_checkPtr(out->mask_F) || Paso_checkPtr(out->inv_A_FF) || Paso_checkPtr(out->rows_in_F) ) ) {             if (verbose) {
229             #pragma omp parallel                 /*printf("AMG coarsening eliminates all unknowns, switching to Jacobi preconditioner.\n");*/
230             {                 printf("AMG coarsening does not eliminate any of the unknowns, switching to Jacobi preconditioner.\n");
231                /* creates an index for F from mask */             }
232                #pragma omp for private(i) schedule(static)          }
233                for (i = 0; i < out->n_F; ++i) out->rows_in_F[i]=-1;          else if (out->n_F==n) {
234                #pragma omp for private(i) schedule(static)            out->coarsest_level=TRUE;
235                for (i = 0; i < n; ++i) {             level=0;
236                   if  (mis_marker[i]) {             if (verbose) {
237                          out->rows_in_F[counter[i]]=i;                 /*printf("AMG coarsening eliminates all unknowns, switching to Jacobi preconditioner.\n");*/
238                          out->mask_F[i]=counter[i];                 printf("AMG coarsening eliminates all of the unknowns, switching to Jacobi preconditioner.\n");
239                   } else {            
240                          out->mask_F[i]=-1;              }
241            } else {
242        
243                  if (Paso_noError()) {
244                    
245                     /*#pragma omp parallel for private(i) schedule(static)
246                     for (i = 0; i < n; ++i) counter[i]=mis_marker[i];
247                     out->n_F=Paso_Util_cumsum(n,counter);
248                     */
249                    
250                     out->mask_F=MEMALLOC(n,index_t);
251                     out->rows_in_F=MEMALLOC(out->n_F,index_t);
252                     if (! (Paso_checkPtr(out->mask_F) || Paso_checkPtr(out->rows_in_F) ) ) {
253                        /* creates an index for F from mask */
254                        #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)
255                        for (i = 0; i < out->n_F; ++i) out->rows_in_F[i]=-1;
256                        #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)
257                        for (i = 0; i < n; ++i) {
258                           if  (mis_marker[i]) {
259                                  out->rows_in_F[counter[i]]=i;
260                                  out->mask_F[i]=counter[i];
261                           } else {
262                                  out->mask_F[i]=-1;
263                           }
264                        }
265                        
266                   }                   }
267                }                }
268                /* Compute row-sum for getting rs(A_FF)*/        
269                #pragma omp for private(i,iPtr) schedule(static)                /*check whether coarsening process actually makes sense to continue.
270                for (i = 0; i < out->n_F; ++i) {                if coarse matrix at least smaller by 30% then continue, otherwise we stop.*/
271                  out->inv_A_FF[i]=0;                if ((out->n_F*100/n)<30) {
272                  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];  
273                  }                  }
274                
275                  if ( Paso_noError()) {
276                        /* if there are no nodes in the coarse level there is no more work to do */
277                        out->n_C=n-out->n_F;
278                      
279                       /*if (out->n_F>500) */
280                        out->rows_in_C=MEMALLOC(out->n_C,index_t);
281                        out->mask_C=MEMALLOC(n,index_t);
282                        if (! (Paso_checkPtr(out->mask_C) || Paso_checkPtr(out->rows_in_C) ) ) {
283                             /* creates an index for C from mask */
284                             #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)
285                             for (i = 0; i < n; ++i) counter[i]=! mis_marker[i];
286                             Paso_Util_cumsum(n,counter);
287                             #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)
288                             for (i = 0; i < out->n_C; ++i) out->rows_in_C[i]=-1;
289                             #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)
290                             for (i = 0; i < n; ++i) {
291                                      if  (! mis_marker[i]) {
292                                          out->rows_in_C[counter[i]]=i;
293                                          out->mask_C[i]=counter[i];
294                                       } else {
295                                          out->mask_C[i]=-1;
296                                       }
297                             }
298                        }
299                  }
300                  if ( Paso_noError()) {
301                          /* get A_FF block: */
302                          /*
303                           out->A_FF=Paso_SparseMatrix_getSubmatrix(A_p,out->n_F,out->n_F,out->rows_in_F,out->mask_F);
304                          out->A_CF=Paso_SparseMatrix_getSubmatrix(A_p,out->n_C,out->n_F,out->rows_in_C,out->mask_F);
305                          out->A_FC=Paso_SparseMatrix_getSubmatrix(A_p,out->n_F,out->n_C,out->rows_in_F,out->mask_C);
306                          */
307                          
308                          /*Compute W_FC*/
309                          /*initialy W_FC=A_FC*/
310                          out->W_FC=Paso_SparseMatrix_getSubmatrix(A_p,out->n_F,out->n_C,out->rows_in_F,out->mask_C);
311                          
312                          /*sprintf(filename,"W_FCbefore_%d",level);
313                          Paso_SparseMatrix_saveMM(out->W_FC,filename);
314                          */
315                          
316                          time0=Paso_timer();
317                          Paso_SparseMatrix_updateWeights(A_p,out->W_FC,mis_marker);
318                          time0=Paso_timer()-time0;
319                          if (verbose) fprintf(stderr,"timing: updateWeights: %e\n",time0);
320            
321                          /*
322                           printf("GOT W_FC, but n=%d,n_F=%d,n_C=%d\n",out->n,out->n_F,out->n_C);
323                          sprintf(filename,"W_FCafter_%d",level);
324                          Paso_SparseMatrix_saveMM(out->W_FC,filename);
325                          */
326                          /* get Prolongation and Restriction */
327                          
328                          time0=Paso_timer();
329                          out->P=Paso_SparseMatrix_getProlongation(out->W_FC,mis_marker);
330                          time0=Paso_timer()-time0;
331                          if (verbose) fprintf(stderr,"timing: getProlongation: %e\n",time0);
332                          
333                          /*
334                           printf("GOT Prolongation P->nxc %dx%d\n",out->P->numRows,out->P->numCols);
335                          sprintf(filename,"P_%d",level);
336                          Paso_SparseMatrix_saveMM(out->P,filename);
337                          */
338                          
339                          time0=Paso_timer();
340                          out->R=Paso_SparseMatrix_getRestriction(out->P);
341                          time0=Paso_timer()-time0;
342                          if (verbose) fprintf(stderr,"timing: getRestriction: %e\n",time0);
343                          
344                          /*
345                          printf("GOT Restriction->cxn %dx%d\n",out->R->numRows,out->R->numCols);
346                          sprintf(filename,"R_%d",level);
347                          Paso_SparseMatrix_saveMM(out->R,filename);
348                          */
349                        
350                }                }
351                  if ( Paso_noError()) {
352                #pragma omp for private(i, where_p,iPtr,index) schedule(static)                      
353                for (i = 0; i < out->n_F; i++) {                      time0=Paso_timer();
354                  /* find main diagonal */                      A_c=Paso_Solver_getCoarseMatrix(A_p,out->R,out->P);
355                  iPtr=A_p->pattern->ptr[out->rows_in_F[i]];                      time0=Paso_timer()-time0;
356                  index=&(A_p->pattern->index[iPtr]);                      if (verbose) fprintf(stderr,"timing: getCoarseMatrix: %e\n",time0);
357                  where_p=(index_t*)bsearch(&out->rows_in_F[i],                      
358                                          index,                      /*Paso_Solver_getCoarseMatrix(A_c, A_p,out->R,out->P);*/
359                                          A_p->pattern->ptr[out->rows_in_F[i] + 1]-A_p->pattern->ptr[out->rows_in_F[i]],                      /*
360                                          sizeof(index_t),                       sprintf(filename,"A_C_%d",level);
361                                          Paso_comparIndex);                      Paso_SparseMatrix_saveMM(A_c,filename);
362                  if (where_p==NULL) {                      */
363                      Paso_setError(VALUE_ERROR, "Paso_Solver_getAMG: main diagonal element missing.");                      out->AMG_of_Coarse=Paso_Solver_getAMG(A_c,level-1,options);
                 } 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.");  
                       }  
                 }  
364                }                }
            } /* end parallel region */  
365    
366             if( Paso_noError()) {                /* allocate work arrays for AMG application */
367                /* if there are no nodes in the coarse level there is no more work to do */                if (Paso_noError()) {
368                out->n_C=n-out->n_F;                           out->x_F=MEMALLOC(n_block*out->n_F,double);
369                 if (level>0) {                           out->b_F=MEMALLOC(n_block*out->n_F,double);
370                     out->rows_in_C=MEMALLOC(out->n_C,index_t);                           out->x_C=MEMALLOC(n_block*out->n_C,double);
371                     out->mask_C=MEMALLOC(n,index_t);                           out->b_C=MEMALLOC(n_block*out->n_C,double);
372                     if (! (Paso_checkPtr(out->mask_C) || Paso_checkPtr(out->rows_in_C) ) ) {        
373                         /* creates an index for C from mask */                           if (! (Paso_checkPtr(out->x_F) || Paso_checkPtr(out->b_F) || Paso_checkPtr(out->x_C) || Paso_checkPtr(out->b_C) ) ) {
374                         #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)                               #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)
375                         for (i = 0; i < n; ++i) counter[i]=! mis_marker[i];                               for (i = 0; i < out->n_F; ++i) {
376                         Paso_Util_cumsum(n,counter);                                           out->x_F[i]=0.;
377                         #pragma omp parallel                                           out->b_F[i]=0.;
                        {  
                           #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 */  
                       /* get A_CF block: */  
                       out->A_CF=Paso_SparseMatrix_getSubmatrix(A_p,out->n_C,out->n_F,out->rows_in_C,out->mask_F);  
                       if (Paso_noError()) {  
                          /* get A_FC block: */  
                          out->A_FC=Paso_SparseMatrix_getSubmatrix(A_p,out->n_F,out->n_C,out->rows_in_F,out->mask_C);  
                          /* get A_CC block: */  
                          if (Paso_noError()) {  
                             schur=Paso_SparseMatrix_getSubmatrix(A_p,out->n_C,out->n_C,out->rows_in_C,out->mask_C);  
                               
                             /*find the pattern of the schur complement with fill in*/  
                             schur_withFillIn=Paso_SparseMatrix_alloc(A_p->type,Paso_Pattern_binop(PATTERN_FORMAT_DEFAULT, schur->pattern, Paso_Pattern_multiply(PATTERN_FORMAT_DEFAULT,out->A_CF->pattern,out->A_FC->pattern)),1,1);  
   
                             /* copy values over*/  
                             #pragma omp for private(i,iPtr,iPtr_s,j,j0) schedule(static)  
                             for (i = 0; i < schur_withFillIn->numRows; ++i) {  
                               for (iPtr=schur_withFillIn->pattern->ptr[i];iPtr<schur_withFillIn->pattern->ptr[i + 1]; ++iPtr) {  
                                 j=schur_withFillIn->pattern->index[iPtr];  
                                 schur_withFillIn->val[iPtr]=0.;  
                                 for (iPtr_s=schur->pattern->ptr[i];iPtr_s<schur->pattern->ptr[i + 1]; ++iPtr_s){  
                                     j0=schur->pattern->index[iPtr_s];  
                                     if (j==j0) {  
                                       schur_withFillIn->val[iPtr]=schur->val[iPtr_s];  
                                       break;  
                                     }  
                                 }  
378                                }                                }
379                              }                                #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)
380                             time0=Paso_timer()-time0;                                for (i = 0; i < out->n_C; ++i) {
381                                                                   out->x_C[i]=0.;
382                              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 */  
383                                }                                }
                             }  
384                           }                           }
                      }  
                  }  
385                }                }
386             }              Paso_SparseMatrix_free(A_c);
387          }           }
388       }       }
389    }    }
390    TMPMEMFREE(mis_marker);    TMPMEMFREE(mis_marker);
391    TMPMEMFREE(counter);    TMPMEMFREE(counter);
392    
393    if (Paso_noError()) {    if (Paso_noError()) {
394        if (verbose) {        if (verbose && level>0 && !out->coarsest_level) {
395           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);  
          }  
396       }       }
397       return out;       return out;
398    } else  {    } else  {
# Line 305  Paso_Solver_AMG* Paso_Solver_getAMG(Paso Line 407  Paso_Solver_AMG* Paso_Solver_getAMG(Paso
407    
408       in fact it solves       in fact it solves
409    
410    [      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]
411    [ 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]
412    
413   in the form   in the form
# Line 324  Paso_Solver_AMG* Paso_Solver_getAMG(Paso Line 426  Paso_Solver_AMG* Paso_Solver_getAMG(Paso
426  */  */
427    
428  void Paso_Solver_solveAMG(Paso_Solver_AMG * amg, double * x, double * b) {  void Paso_Solver_solveAMG(Paso_Solver_AMG * amg, double * x, double * b) {
429       dim_t i,k,oldsweeps;       dim_t i;
430       dim_t n_block=amg->n_block;       double time0=0;
431       double *r=MEMALLOC(amg->n,double);       double *r=NULL, *x0=NULL;
432       Paso_Solver_GS* GS=NULL;       bool_t verbose=0;
433       double *bold=MEMALLOC(amg->n*amg->n_block,double);       #ifdef UMFPACK
434       double *bnew=MEMALLOC(amg->n*amg->n_block,double);            Paso_UMFPACK_Handler * ptr=NULL;
435         #endif
436        
437         r=MEMALLOC(amg->n,double);
438         x0=MEMALLOC(amg->n,double);
439            
440       if (amg->level==0) {       if (amg->coarsest_level) {
441          Paso_UMFPACK1(amg->A,x,b,1);        
442          time0=Paso_timer();
443          /*If all unknown are eliminated then Jacobi is the best preconditioner*/
444          if (amg->n_F==0 || amg->n_F==amg->n) {
445            Paso_Solver_solveJacobi(amg->GS,x,b);
446          }
447           else {
448           #ifdef MKL
449              Paso_MKL1(amg->AOffset1,x,b,verbose);
450           #else
451              #ifdef UMFPACK
452                 ptr=(Paso_UMFPACK_Handler *)(amg->solver);
453                 Paso_UMFPACK1(&ptr,amg->A,x,b,verbose);
454                 amg->solver=(void*) ptr;
455              #else      
456                 Paso_Solver_solveJacobi(amg->GS,x,b);
457             #endif
458           #endif
459           }
460           time0=Paso_timer()-time0;
461           if (verbose) fprintf(stderr,"timing: DIRECT SOLVER: %e\n",time0);
462          
463       } else {       } else {
   
464          /* presmoothing */          /* presmoothing */
465           GS=Paso_Solver_getGS(amg->A,-1);           time0=Paso_timer();
466           Paso_Solver_solveGS(GS,x,b);           Paso_Solver_solveJacobi(amg->GS,x,b);
467           oldsweeps=GS->sweeps;           time0=Paso_timer()-time0;
468           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;  
469          /* end of presmoothing */          /* end of presmoothing */
470            
471            
472             time0=Paso_timer();
473           #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)           #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)
474           for (i=0;i<amg->n;++i) r[i]=b[i];           for (i=0;i<amg->n;++i) r[i]=b[i];
475                    
476           /*r=b-Ax*/           /*r=b-Ax*/
477           Paso_SparseMatrix_MatrixVector_CSR_OFFSET0(-1.,amg->A,x,1.,r);           Paso_SparseMatrix_MatrixVector_CSR_OFFSET0(-1.,amg->A,x,1.,r);
478            
479          /* b->[b_F,b_C]     */          
480          if (n_block==1) {          /* b_c <- R*r  */
481             #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)           Paso_SparseMatrix_MatrixVector_CSR_OFFSET0(1.,amg->R,r,0.,amg->b_C);
            for (i=0;i<amg->n_F;++i) amg->b_F[i]=r[amg->rows_in_F[i]];    
           #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)  
            for (i=0;i<amg->n_C;++i) amg->b_C[i]=r[amg->rows_in_C[i]];  
         } else {  
            #pragma omp parallel for private(i,k) schedule(static)  
            for (i=0;i<amg->n_F;++i)  
                  for (k=0;k<n_block;k++) amg->b_F[amg->n_block*i+k]=r[n_block*amg->rows_in_F[i]+k];  
            #pragma omp parallel for private(i,k) schedule(static)  
            for (i=0;i<amg->n_C;++i)  
                  for (k=0;k<n_block;k++) amg->b_C[amg->n_block*i+k]=r[n_block*amg->rows_in_C[i]+k];  
         }  
   
         /* x_F=invA_FF*b_F  */  
         Paso_Solver_applyBlockDiagonalMatrix(n_block,amg->n_F,amg->inv_A_FF,amg->A_FF_pivot,amg->x_F,amg->b_F);  
482                    
483          /* b_C=b_C-A_CF*x_F */          time0=Paso_timer()-time0;
484          Paso_SparseMatrix_MatrixVector_CSR_OFFSET0(-1.,amg->A_CF,amg->x_F,1.,amg->b_C);          if (verbose) fprintf(stderr,"timing: Before next level: %e\n",time0);
485                    
486          /* x_C=AMG(b_C)     */          /* x_C=AMG(b_C)     */
487          Paso_Solver_solveAMG(amg->AMG_of_Schur,amg->x_C,amg->b_C);          Paso_Solver_solveAMG(amg->AMG_of_Coarse,amg->x_C,amg->b_C);
488            
489            time0=Paso_timer();
490            
491            /* x_0 <- P*x_c */
492            Paso_SparseMatrix_MatrixVector_CSR_OFFSET0(1.,amg->P,amg->x_C,0.,x0);
493            
494            /* x=x+x0 */
495            #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)
496            for (i=0;i<amg->n;++i) x[i]+=x0[i];
497                    
         /* b_F=b_F-A_FC*x_C */  
         Paso_SparseMatrix_MatrixVector_CSR_OFFSET0(-1.,amg->A_FC,amg->x_C,1.,amg->b_F);  
         /* x_F=invA_FF*b_F  */  
         Paso_Solver_applyBlockDiagonalMatrix(n_block,amg->n_F,amg->inv_A_FF,amg->A_FF_pivot,amg->x_F,amg->b_F);  
         /* x<-[x_F,x_C]     */  
           
         if (n_block==1) {  
            #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)  
            for (i=0;i<amg->n;++i) {  
               if (amg->mask_C[i]>-1) {  
                   x[i]+=amg->x_C[amg->mask_C[i]];  
               } else {  
                   x[i]+=amg->x_F[amg->mask_F[i]];  
               }  
            }  
         } else {  
            #pragma omp parallel for private(i,k) schedule(static)  
            for (i=0;i<amg->n;++i) {  
                  if (amg->mask_C[i]>-1) {  
                      for (k=0;k<n_block;k++) x[n_block*i+k]+=amg->x_C[n_block*amg->mask_C[i]+k];  
                  } else {  
                      for (k=0;k<n_block;k++) x[n_block*i+k]+=amg->x_F[n_block*amg->mask_F[i]+k];  
                  }  
            }  
         }  
   
498       /*postsmoothing*/       /*postsmoothing*/
499       Paso_Solver_solveGS1(GS,x,b);       time0=Paso_timer();
500       if (GS->sweeps>1) {       #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)
501             #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)       for (i=0;i<amg->n;++i) r[i]=b[i];
502             for (i=0;i<GS->n*GS->n_block;++i) bold[i]=b[i];      
503                   /*r=b-Ax */
504             while(GS->sweeps>1) {       Paso_SparseMatrix_MatrixVector_CSR_OFFSET0(-1.,amg->A,x,1.,r);
505                 #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)       Paso_Solver_solveJacobi(amg->GS,x0,r);
506                 for (i=0;i<GS->n*GS->n_block;++i) bnew[i]=bold[i]+b[i];      
507                  /* Compute the residual b=b-Ax*/      
508                 Paso_SparseMatrix_MatrixVector_CSR_OFFSET0(DBLE(-1), amg->A, x, DBLE(1), bnew);       #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)
509                 /* Go round again*/       for (i=0;i<amg->n;++i)  {
510                 Paso_Solver_solveGS(GS,x,bnew);        x[i]+=x0[i];
511                 #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)        /*printf("x[%d]=%e \n",i,x[i]);*/
512                 for (i=0;i<GS->n*GS->n_block;++i) bold[i]=bnew[i];       }
513                 GS->sweeps=GS->sweeps-1;      
514             }       time0=Paso_timer()-time0;
515             }       if (verbose) fprintf(stderr,"timing: Postsmoothing: %e\n",time0);
516    
517       /*end of postsmoothing*/       /*end of postsmoothing*/
518            
      Paso_Solver_GS_free(GS);  
519       }       }
520       MEMFREE(r);       MEMFREE(r);
521       MEMFREE(bold);       MEMFREE(x0);
      MEMFREE(bnew);  
     return;  
 }  
522    
523  /*       return;
524   * $Log$  }
  *  
  */  

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