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revision 1917 by phornby, Thu Oct 23 09:09:31 2008 UTC revision 1975 by artak, Thu Nov 6 03:07:02 2008 UTC
# Line 25  Line 25 
25  #include "Paso.h"  #include "Paso.h"
26  #include "Solver.h"  #include "Solver.h"
27  #include "PasoUtil.h"  #include "PasoUtil.h"
28    #include "UMFPACK.h"
29  #include "Pattern_coupling.h"  #include "Pattern_coupling.h"
30    
31  /**************************************************************/  /**************************************************************/
# Line 34  Line 35 
35  void Paso_Solver_AMG_free(Paso_Solver_AMG * in) {  void Paso_Solver_AMG_free(Paso_Solver_AMG * in) {
36       if (in!=NULL) {       if (in!=NULL) {
37          Paso_Solver_AMG_free(in->AMG_of_Schur);          Paso_Solver_AMG_free(in->AMG_of_Schur);
38            Paso_Solver_GS_free(in->GS);
39          MEMFREE(in->inv_A_FF);          MEMFREE(in->inv_A_FF);
40          MEMFREE(in->A_FF_pivot);          MEMFREE(in->A_FF_pivot);
41          Paso_SparseMatrix_free(in->A_FC);          Paso_SparseMatrix_free(in->A_FC);
# Line 79  Paso_Solver_AMG* Paso_Solver_getAMG(Paso Line 81  Paso_Solver_AMG* Paso_Solver_getAMG(Paso
81    dim_t i,k,j,j0;    dim_t i,k,j,j0;
82    Paso_SparseMatrix * schur=NULL;    Paso_SparseMatrix * schur=NULL;
83    Paso_SparseMatrix * schur_withFillIn=NULL;    Paso_SparseMatrix * schur_withFillIn=NULL;
84    Paso_Pattern* mult=NULL;    double time0=0,time1=0,time2=0,S;
   double time0,time1,time2,S;  
85        
86    /* identify independend set of rows/columns */    /* identify independend set of rows/columns */
87    mis_marker=TMPMEMALLOC(n,index_t);    mis_marker=TMPMEMALLOC(n,index_t);
# Line 100  Paso_Solver_AMG* Paso_Solver_getAMG(Paso Line 101  Paso_Solver_AMG* Paso_Solver_getAMG(Paso
101    out->x_C=NULL;    out->x_C=NULL;
102    out->b_C=NULL;    out->b_C=NULL;
103    out->A=Paso_SparseMatrix_getReference(A_p);    out->A=Paso_SparseMatrix_getReference(A_p);
104      out->GS=Paso_Solver_getGS(A_p,verbose);
105      out->GS->sweeps=2;
106    out->level=level;    out->level=level;
107        
108    if ( !(Paso_checkPtr(mis_marker) || Paso_checkPtr(out) || Paso_checkPtr(counter) ) ) {    if ( !(Paso_checkPtr(mis_marker) || Paso_checkPtr(out) || Paso_checkPtr(counter) ) ) {
# Line 108  Paso_Solver_AMG* Paso_Solver_getAMG(Paso Line 111  Paso_Solver_AMG* Paso_Solver_getAMG(Paso
111       #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)       #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)
112       for (i=0;i<n;++i) mis_marker[i]=-1;       for (i=0;i<n;++i) mis_marker[i]=-1;
113       /*Paso_Pattern_RS(A_p,mis_marker,0.25);*/       /*Paso_Pattern_RS(A_p,mis_marker,0.25);*/
114       Paso_Pattern_coup(A_p,mis_marker);       /*Paso_Pattern_Aggregiation(A_p,mis_marker,0.5);*/
115         Paso_Pattern_coup(A_p,mis_marker,0.05);
116       time2=Paso_timer()-time0;       time2=Paso_timer()-time0;
117       if (Paso_noError()) {       if (Paso_noError()) {
118          #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)          #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)
# Line 140  Paso_Solver_AMG* Paso_Solver_getAMG(Paso Line 144  Paso_Solver_AMG* Paso_Solver_getAMG(Paso
144                for (i = 0; i < out->n_F; ++i) {                for (i = 0; i < out->n_F; ++i) {
145                  out->inv_A_FF[i]=0;                  out->inv_A_FF[i]=0;
146                  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) {
147                   out->inv_A_FF[i]+=A_p->val[iPtr];                   j=A_p->pattern->index[iPtr];
148                     if (mis_marker[j])
149                         out->inv_A_FF[i]+=A_p->val[iPtr];
150                  }                  }
151                }                }
152                                
153  /*              fprintf(stderr,"\n MATRIX START\n");  /*          for (i=0;i<out->n_F;++i) {
154                j=0;            fprintf(stderr,"GET INV_A_FF %g %d of %d (%d)\n",out->inv_A_FF[i],i,out->rows_in_F[i],(out->inv_A_FF[i]==0));
155                for (i = 0; i < n; ++i) {            }
156                  for (iPtr=A_p->pattern->ptr[i];iPtr<A_p->pattern->ptr[i + 1]; ++iPtr) {            fprintf(stderr,"END\n");
157                   fprintf(stderr,"A[%d,%d]=%.2f ",i,A_p->pattern->index[iPtr],A_p->val[iPtr]);  */
                 }  
                 if (mis_marker[i]) {  
                  fprintf(stderr,"ROW SUM %.2f\n ",out->inv_A_FF[j]);  
                  j++;  
                 }  
                 else {  
                   fprintf(stderr,"\n ");  
                 }  
               }  
               fprintf(stderr,"\n MATRIX END\n");  
 */                
158                #pragma omp for private(i, where_p,iPtr,index) schedule(static)                #pragma omp for private(i, where_p,iPtr,index) schedule(static)
159                for (i = 0; i < out->n_F; i++) {                for (i = 0; i < out->n_F; i++) {
160                  /* find main diagonal */                  /* find main diagonal */
# Line 179  Paso_Solver_AMG* Paso_Solver_getAMG(Paso Line 174  Paso_Solver_AMG* Paso_Solver_getAMG(Paso
174                        if (ABS(A_p->val[iPtr])>0.) {                        if (ABS(A_p->val[iPtr])>0.) {
175                              if(ABS(S)>0.)                              if(ABS(S)>0.)
176                                 out->inv_A_FF[i]=1./S;                                 out->inv_A_FF[i]=1./S;
177                                else
178                                {
179                                   fprintf(stderr,"ROWSUM OF ROW %d->%d is 0\n",i,out->rows_in_F[i]);
180                                   S=0;
181                                   for (iPtr=A_p->pattern->ptr[out->rows_in_F[i]];iPtr<A_p->pattern->ptr[out->rows_in_F[i] + 1]; ++iPtr) {
182                                   if(A_p->val[iPtr]!=0) {
183                                    fprintf(stderr,"A_p[%d,%d]=%f ",out->rows_in_F[i],A_p->pattern->index[iPtr],A_p->val[iPtr]);
184                                    S+=A_p->val[iPtr];
185                                   }
186                                  }
187                                  fprintf(stderr,"\n SUMMMMMMM %f\n",S);
188                                }
189                        } else {                        } else {
190                              Paso_setError(ZERO_DIVISION_ERROR, "Paso_Solver_getAMG: Break-down in AMG decomposition: non-regular main diagonal block.");                              Paso_setError(ZERO_DIVISION_ERROR, "Paso_Solver_getAMG: Break-down in AMG decomposition: non-regular main diagonal block.");
191                        }                        }
# Line 189  Paso_Solver_AMG* Paso_Solver_getAMG(Paso Line 196  Paso_Solver_AMG* Paso_Solver_getAMG(Paso
196             if( Paso_noError()) {             if( Paso_noError()) {
197                /* 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 */
198                out->n_C=n-out->n_F;                out->n_C=n-out->n_F;
199                 /*if (out->n_C>11) {*/                if (level<3) {
200                 /*fprintf(stderr,"SPARSITY in level %d \n", level);*/                 /*if (out->n_C>10) {*/
                if (level>0) {  
201                     out->rows_in_C=MEMALLOC(out->n_C,index_t);                     out->rows_in_C=MEMALLOC(out->n_C,index_t);
202                     out->mask_C=MEMALLOC(n,index_t);                     out->mask_C=MEMALLOC(n,index_t);
203                     if (! (Paso_checkPtr(out->mask_C) || Paso_checkPtr(out->rows_in_C) ) ) {                     if (! (Paso_checkPtr(out->mask_C) || Paso_checkPtr(out->rows_in_C) ) ) {
# Line 224  Paso_Solver_AMG* Paso_Solver_getAMG(Paso Line 230  Paso_Solver_AMG* Paso_Solver_getAMG(Paso
230                                                            
231                              /*find the pattern of the schur complement with fill in*/                              /*find the pattern of the schur complement with fill in*/
232                              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);                              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);
233  /*                            fprintf(stderr,"\nSHURE MATRIX START\n");  
                               
                             for (i = 0; i < schur->numRows; ++i) {  
                               for (iPtr=schur->pattern->ptr[i];iPtr<schur->pattern->ptr[i + 1]; ++iPtr) {  
                                fprintf(stderr,"A[%d,%d]=%.2f ",i,schur->pattern->index[iPtr],schur->val[iPtr]);  
                               }  
                               fprintf(stderr,"\n");  
                            }  
                             fprintf(stderr,"MATRIX END\n");  
   
                             fprintf(stderr,"\nA_CF MATRIX START\n");  
                             for (i = 0; i < out->n_C; ++i) {  
                               for (iPtr=out->A_CF->pattern->ptr[i];iPtr<out->A_CF->pattern->ptr[i + 1]; ++iPtr) {  
                                fprintf(stderr,"A_CF[%d,%d]=%.2f ",i,out->A_CF->pattern->index[iPtr],out->A_CF->val[iPtr]);  
                               }  
                               fprintf(stderr,"\n");  
                            }  
                             fprintf(stderr,"MATRIX END\n");  
   
                             fprintf(stderr,"\nA_FC MATRIX START\n");  
                             for (i = 0; i < out->n_F; ++i) {  
                               for (iPtr=out->A_FC->pattern->ptr[i];iPtr<out->A_FC->pattern->ptr[i + 1]; ++iPtr) {  
                                fprintf(stderr,"A_FC[%d,%d]=%.2f ",i,out->A_FC->pattern->index[iPtr],out->A_FC->val[iPtr]);  
                               }  
                               fprintf(stderr,"\n");  
                            }  
                             fprintf(stderr,"MATRIX END\n");  
                                             
                            mult=Paso_Pattern_multiply(PATTERN_FORMAT_DEFAULT,out->A_CF->pattern,out->A_FC->pattern);  
                             fprintf(stderr,"\nPATTERN MATRIX START\n");  
                             for (i = 0; i < mult->numOutput; ++i) {  
                               for (iPtr=mult->ptr[i];iPtr<mult->ptr[i + 1]; ++iPtr) {  
                                fprintf(stderr," P[%d,%d]=X ",i,mult->index[iPtr]);  
                               }  
                               fprintf(stderr,"\n");  
                            }  
                             fprintf(stderr,"MATRIX END\n");  
 */      
234                              /* copy values over*/                              /* copy values over*/
235                              #pragma omp for private(i,iPtr,iPtr_s,j,j0) schedule(static)                              #pragma omp for private(i,iPtr,iPtr_s,j,j0) schedule(static)
236                              for (i = 0; i < schur_withFillIn->numRows; ++i) {                              for (i = 0; i < schur_withFillIn->numRows; ++i) {
# Line 278  Paso_Solver_AMG* Paso_Solver_getAMG(Paso Line 247  Paso_Solver_AMG* Paso_Solver_getAMG(Paso
247                                }                                }
248                              }                              }
249                             time0=Paso_timer()-time0;                             time0=Paso_timer()-time0;
250                              
251                              if (Paso_noError()) {                              if (Paso_noError()) {
252                                  time1=Paso_timer();                                  time1=Paso_timer();
253                                  /* update A_CC block to get Schur complement and then apply AMG to it */                                  /* update A_CC block to get Schur complement and then apply AMG to it */
254                                  Paso_Solver_updateIncompleteSchurComplement(schur_withFillIn,out->A_CF,out->inv_A_FF,out->A_FF_pivot,out->A_FC);                                  Paso_Solver_updateIncompleteSchurComplement(schur_withFillIn,out->A_CF,out->inv_A_FF,out->A_FF_pivot,out->A_FC);
   
 /*  
                                  fprintf(stderr,"\n SHURE WITH FILL IN MATRIX START\n");  
                                 for (i = 0; i < schur_withFillIn->numRows; ++i) {  
                                   for (iPtr=schur_withFillIn->pattern->ptr[i];iPtr<schur_withFillIn->pattern->ptr[i + 1]; ++iPtr) {  
                                    fprintf(stderr,"A[%d,%d]=%.2f ",i,schur_withFillIn->pattern->index[iPtr],schur_withFillIn->val[iPtr]);  
                                   }  
                                   fprintf(stderr,"\n");  
                                  }  
                                 fprintf(stderr,"MATRIX END\n");  
 */                                  
255                                  time1=Paso_timer()-time1;                                  time1=Paso_timer()-time1;
256                                  out->AMG_of_Schur=Paso_Solver_getAMG(schur_withFillIn,verbose,level-1);                                  out->AMG_of_Schur=Paso_Solver_getAMG(schur_withFillIn,verbose,level+1);
257                                                                    
258                                  Paso_SparseMatrix_free(schur);                                  /*Paso_SparseMatrix_free(schur);*/
259                                  /* Paso_SparseMatrix_free(schur_withFillIn);*/                                  /* Paso_SparseMatrix_free(schur_withFillIn);*/
260                              }                              }
261                              /* allocate work arrays for AMG application */                              /* allocate work arrays for AMG application */
# Line 339  Paso_Solver_AMG* Paso_Solver_getAMG(Paso Line 298  Paso_Solver_AMG* Paso_Solver_getAMG(Paso
298    if (Paso_noError()) {    if (Paso_noError()) {
299        if (verbose) {        if (verbose) {
300           printf("AMG: %d unknowns eliminated. %d left.\n",out->n_F,n-out->n_F);           printf("AMG: %d unknowns eliminated. %d left.\n",out->n_F,n-out->n_F);
301           if (out->n_C>0) {           if (level<3) {
302              printf("timing: AMG: MIS/reordering/elemination : %e/%e/%e\n",time2,time0,time1);              printf("timing: AMG: MIS/reordering/elemination : %e/%e/%e\n",time2,time0,time1);
303           } else {           } else {
304              printf("timing: AMG: MIS: %e\n",time2);              printf("timing: AMG: MIS: %e\n",time2);
# Line 377  Paso_Solver_AMG* Paso_Solver_getAMG(Paso Line 336  Paso_Solver_AMG* Paso_Solver_getAMG(Paso
336  */  */
337    
338  void Paso_Solver_solveAMG(Paso_Solver_AMG * amg, double * x, double * b) {  void Paso_Solver_solveAMG(Paso_Solver_AMG * amg, double * x, double * b) {
339       dim_t i,k;       dim_t i,oldsweeps;
      dim_t n_block=amg->n_block;  
340       double *r=MEMALLOC(amg->n,double);       double *r=MEMALLOC(amg->n,double);
341       Paso_Solver_GS* GS=NULL;       /*Paso_Solver_GS* GS=NULL;*/
342             double *bold=MEMALLOC(amg->n,double);
343       if (amg->level==0) {       double *bnew=MEMALLOC(amg->n,double);
344          /* x=invA_FF*b  */       double *x0=MEMALLOC(amg->n,double);
345          /*Paso_Solver_applyBlockDiagonalMatrix(n_block,amg->n_F,amg->inv_A_FF,amg->A_FF_pivot,x,b);*/  
346          GS=Paso_Solver_getGS(amg->A,-1);       if (amg->level==3) {
347          Paso_Solver_solveGS(GS,x,b);       /*if (amg->n_C<=10) {*/
348          Paso_Solver_GS_free(GS);          Paso_UMFPACK1(amg->A,x,b,0);
349       } else {       } else {
350        
351          /* presmoothing */          /* presmoothing */
352           GS=Paso_Solver_getGS(amg->A,-1);           Paso_Solver_solveGS(amg->GS,x,b);
353           Paso_Solver_solveGS(GS,x,b);            oldsweeps=amg->GS->sweeps;
354             if (amg->GS->sweeps>1) {
355              
356               #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)
357               for (i=0;i<amg->GS->n;++i) bold[i]=b[i];
358              
359               while(amg->GS->sweeps>1) {
360                   #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)
361                   for (i=0;i<amg->GS->n;++i) bnew[i]=bold[i]+b[i];
362                   Paso_SparseMatrix_MatrixVector_CSR_OFFSET0(DBLE(-1), amg->A, x, DBLE(1), bnew);
363                   Paso_Solver_solveGS(amg->GS,x,bnew);
364                   #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)
365                   for (i=0;i<amg->GS->n;++i) bold[i]=bnew[i];
366                   amg->GS->sweeps=amg->GS->sweeps-1;
367               }
368               }
369               amg->GS->sweeps=oldsweeps;
370              
371            /* end of presmoothing */
372                    
373           #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)           #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)
374           for (i=0;i<amg->n;++i) r[i]=b[i];           for (i=0;i<amg->n;++i) r[i]=b[i];
375                    
376           /*r=b-Ax*/           /*r=b-Ax*/
377           Paso_SparseMatrix_MatrixVector_CSR_OFFSET0(-1.,amg->A,x,1.,r);           Paso_SparseMatrix_MatrixVector_CSR_OFFSET0(-1.,amg->A,x,1.,r);
378         /****************/                
379          /* b->[b_F,b_C]     */          /* b->[b_F,b_C]     */
380          if (n_block==1) {          #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)
381             #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]];
382             for (i=0;i<amg->n_F;++i) amg->b_F[i]=r[amg->rows_in_F[i]];            
383            #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)          #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)
384             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];  
         }  
385    
386          /* x_F=invA_FF*b_F  */          /* x_F=invA_FF*b_F  */
387          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);
388                    
389          /* b_C=b_C-A_CF*x_F */          /* b_C=b_C-A_CF*x_F */
390          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);
# Line 427  void Paso_Solver_solveAMG(Paso_Solver_AM Line 395  void Paso_Solver_solveAMG(Paso_Solver_AM
395          /* b_F=b_F-A_FC*x_C */          /* b_F=b_F-A_FC*x_C */
396          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);
397          /* x_F=invA_FF*b_F  */          /* x_F=invA_FF*b_F  */
398          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);
399          /* x<-[x_F,x_C]     */          /* x<-[x_F,x_C]     */
400                    
401          if (n_block==1) {          #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)
402             #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)          for (i=0;i<amg->n;++i) {
403             for (i=0;i<amg->n;++i) {              if (amg->mask_C[i]>-1) {
404                if (amg->mask_C[i]>-1) {                   x[i]+=amg->x_C[amg->mask_C[i]];
405                    x[i]+=amg->x_C[amg->mask_C[i]];              } else {
406                } else {                   x[i]+=amg->x_F[amg->mask_F[i]];
407                    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];  
                  }  
            }  
408          }          }
409          /* all done */          
410       /*post smoothing*/  
411       Paso_Solver_solveGS1(GS,x,b);       /*postsmoothing*/
412         #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)
413         for (i=0;i<amg->n;++i) r[i]=b[i];
414    
415       Paso_Solver_GS_free(GS);       /*r=b-Ax*/
416         Paso_SparseMatrix_MatrixVector_CSR_OFFSET0(-1.,amg->A,x,1.,r);
417         Paso_Solver_solveGS(amg->GS,x0,r);
418        
419         #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)
420         for (i=0;i<amg->n;++i) {
421          x[i]+=x0[i];
422         }
423        
424         /*end of postsmoothing*/
425        
426         /*Paso_Solver_GS_free(amg->GS);*/
427       }       }
428       MEMFREE(r);       MEMFREE(r);
429       return;       MEMFREE(bold);
430         MEMFREE(bnew);
431         MEMFREE(x0);
432        return;
433  }  }
434    
435  /*  /*

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