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revision 2360 by artak, Thu Apr 2 04:12:12 2009 UTC revision 2828 by artak, Tue Dec 22 01:24:40 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);          
55          Paso_Solver_Jacobi_free(in->GS);          if(in->Smoother->ID==PASO_JACOBI)
56          MEMFREE(in->inv_A_FF);              Paso_Solver_Jacobi_free(in->Smoother->Jacobi);
57          MEMFREE(in->A_FF_pivot);          else if (in->Smoother->ID==PASO_GS)    
58                Paso_Solver_GS_free(in->Smoother->GS);
59            MEMFREE(in->Smoother);
60                
61          Paso_SparseMatrix_free(in->A_FC);          Paso_SparseMatrix_free(in->A_FC);
62            Paso_SparseMatrix_free(in->A_FF);
63            Paso_SparseMatrix_free(in->W_FC);
64          Paso_SparseMatrix_free(in->A_CF);          Paso_SparseMatrix_free(in->A_CF);
65            Paso_SparseMatrix_free(in->P);
66            Paso_SparseMatrix_free(in->R);
67            Paso_SparseMatrix_free(in->A);
68            if(in->coarsest_level==TRUE) {
69            #ifdef MKL
70              Paso_MKL_free1(in->AOffset1);
71              Paso_SparseMatrix_free(in->AOffset1);
72            #else
73              #ifdef UMFPACK
74              Paso_UMFPACK1_free((Paso_UMFPACK_Handler*)(in->solver));
75              #endif
76            #endif
77            }
78          MEMFREE(in->rows_in_F);          MEMFREE(in->rows_in_F);
79          MEMFREE(in->rows_in_C);          MEMFREE(in->rows_in_C);
80          MEMFREE(in->mask_F);          MEMFREE(in->mask_F);
# Line 48  void Paso_Solver_AMG_free(Paso_Solver_AM Line 83  void Paso_Solver_AMG_free(Paso_Solver_AM
83          MEMFREE(in->b_F);          MEMFREE(in->b_F);
84          MEMFREE(in->x_C);          MEMFREE(in->x_C);
85          MEMFREE(in->b_C);          MEMFREE(in->b_C);
86            in->solver=NULL;
87            Paso_Solver_AMG_free(in->AMG_of_Coarse);
88            MEMFREE(in->b_C);
89          MEMFREE(in);          MEMFREE(in);
90       }       }
91  }  }
# Line 71  to Line 109  to
109     then AMG is applied to S again until S becomes empty     then AMG is applied to S again until S becomes empty
110    
111  */  */
112  Paso_Solver_AMG* Paso_Solver_getAMG(Paso_SparseMatrix *A_p,bool_t verbose,dim_t level, double couplingParam) {  Paso_Solver_AMG* Paso_Solver_getAMG(Paso_SparseMatrix *A_p,dim_t level,Paso_Options* options) {
113    Paso_Solver_AMG* out=NULL;    Paso_Solver_AMG* out=NULL;
114      /*
115       Paso_Pattern* temp1=NULL;
116      Paso_Pattern* temp2=NULL;
117      */
118      bool_t verbose=options->verbose;
119    dim_t n=A_p->numRows;    dim_t n=A_p->numRows;
120    dim_t n_block=A_p->row_block_size;    dim_t n_block=A_p->row_block_size;
121    index_t* mis_marker=NULL;      index_t* mis_marker=NULL;  
122    index_t* counter=NULL;    index_t* counter=NULL;
123    index_t iPtr,*index, *where_p, iPtr_s;    /*index_t iPtr,*index, *where_p;*/
124    dim_t i,k,j;    dim_t i;
125    Paso_SparseMatrix * schur=NULL;    Paso_SparseMatrix * A_c=NULL;
126    Paso_SparseMatrix * schur_withFillIn=NULL;    double time0=0;
127    double time0=0,time1=0,time2=0,S=0;    Paso_SparseMatrix * Atemp=NULL;
128    /*Paso_Pattern* test;*/    double sparsity=0;
129      
130      /*
131      double *temp,*temp_1;
132      double S;
133      index_t iptr;
134      */
135      /*char filename[8];*/
136      /*sprintf(filename,"AMGLevel%d",level);
137        
138      Paso_SparseMatrix_saveMM(A_p,filename);
139      */
140      
141      /*Make sure we have block sizes 1*/
142      if (A_p->col_block_size>1) {
143         Paso_setError(TYPE_ERROR,"Paso_Solver_getAMG: AMG requires column block size 1.");
144         return NULL;
145      }
146      if (A_p->row_block_size>1) {
147         Paso_setError(TYPE_ERROR,"Paso_Solver_getAMG: AMG requires row block size 1.");
148         return NULL;
149      }
150      out=MEMALLOC(1,Paso_Solver_AMG);
151      out->Smoother=MEMALLOC(1,Paso_Solver_Smoother);
152    /* identify independend set of rows/columns */    /* identify independend set of rows/columns */
153    mis_marker=TMPMEMALLOC(n,index_t);    mis_marker=TMPMEMALLOC(n,index_t);
154    counter=TMPMEMALLOC(n,index_t);    counter=TMPMEMALLOC(n,index_t);
155    out=MEMALLOC(1,Paso_Solver_AMG);    if ( !( Paso_checkPtr(mis_marker) || Paso_checkPtr(counter) || Paso_checkPtr(out)) ) {
156    out->AMG_of_Schur=NULL;       out->AMG_of_Coarse=NULL;
157    out->inv_A_FF=NULL;       out->A_FF=NULL;
158    out->A_FF_pivot=NULL;       out->A_FC=NULL;
159    out->A_FC=NULL;       out->A_CF=NULL;
160    out->A_CF=NULL;       out->W_FC=NULL;
161    out->rows_in_F=NULL;       out->P=NULL;
162    out->rows_in_C=NULL;       out->R=NULL;
163    out->mask_F=NULL;       out->rows_in_F=NULL;
164    out->mask_C=NULL;       out->rows_in_C=NULL;
165    out->x_F=NULL;       out->mask_F=NULL;
166    out->b_F=NULL;       out->mask_C=NULL;
167    out->x_C=NULL;       out->x_F=NULL;
168    out->b_C=NULL;       out->b_F=NULL;
169    out->GS=NULL;       out->x_C=NULL;
170    out->A=Paso_SparseMatrix_getReference(A_p);       out->b_C=NULL;
171    /*out->GS=Paso_Solver_getGS(A_p,verbose);*/       out->A=Paso_SparseMatrix_getReference(A_p);
172    out->GS=Paso_Solver_getJacobi(A_p);       out->solver=NULL;
173    /*out->GS->sweeps=2;*/       out->Smoother->ID=options->smoother;
174    out->level=level;       out->Smoother->Jacobi=NULL;
175           out->Smoother->GS=NULL;
176    if ( !(Paso_checkPtr(mis_marker) || Paso_checkPtr(out) || Paso_checkPtr(counter) ) ) {       /*out->GS=Paso_Solver_getGS(A_p,verbose);*/
177       /* identify independend set of rows/columns */       out->level=level;
178       #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)       out->n=n;
179       for (i=0;i<n;++i) mis_marker[i]=-1;       out->n_F=n+1;
180       Paso_Pattern_coup(A_p,mis_marker,couplingParam);       out->n_block=n_block;
181       if (Paso_noError()) {       out->post_sweeps=options->post_sweeps;
182         out->pre_sweeps=options->pre_sweeps;
183        
184         sparsity=(A_p->len*1.)/(1.*A_p->numRows*A_p->numCols);
185        
186         if (verbose) fprintf(stdout,"Stats: Sparsity of the Coarse Matrix with %d non-zeros (%d,%d) in level %d is %.6f\n",A_p->len,A_p->numRows,A_p->numCols,level,sparsity);
187        
188        
189         /*if(sparsity>0.01) {
190          level=0;
191         }
192         */
193            
194         if (level==0 || n<=options->min_coarse_matrix_size) {
195             out->coarsest_level=TRUE;
196             /*out->GS=Paso_Solver_getJacobi(A_p);*/
197            
198             #ifdef MKL
199                      out->AOffset1=Paso_SparseMatrix_alloc(MATRIX_FORMAT_BLK1 + MATRIX_FORMAT_OFFSET1, out->A->pattern,1,1, FALSE);
200                      #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)
201                      for (i=0;i<out->A->len;++i) {
202                           out->AOffset1->val[i]=out->A->val[i];
203                      }
204             #else
205                #ifdef UMFPACK
206                #else
207                  if (options->smoother == PASO_JACOBI)
208                    out->Smoother->Jacobi=Paso_Solver_getJacobi(A_p);
209                  else if (options->smoother == PASO_GS)
210                    out->Smoother->GS=Paso_Solver_getGS(A_p,verbose));
211                #endif
212             #endif
213            
214         } else {
215             out->coarsest_level=FALSE;
216            
217            if (options->smoother == PASO_JACOBI)
218                    out->Smoother->Jacobi=Paso_Solver_getJacobi(A_p);
219            else if (options->smoother == PASO_GS)
220                    out->Smoother->GS=Paso_Solver_getGS(A_p,verbose);
221    
222             /* identify independend set of rows/columns */
223             #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)
224             for (i=0;i<n;++i) mis_marker[i]=-1;
225    
226              /*mesuring coarsening time */
227              time0=Paso_timer();
228              
229             if (options->coarsening_method == PASO_YAIR_SHAPIRA_COARSENING) {
230                  Paso_Pattern_YS(A_p,mis_marker,options->coarsening_threshold);
231             }
232             else if (options->coarsening_method == PASO_RUGE_STUEBEN_COARSENING) {
233                  Paso_Pattern_RS(A_p,mis_marker,options->coarsening_threshold);
234             }
235             else if (options->coarsening_method == PASO_AGGREGATION_COARSENING) {
236                 Paso_Pattern_Aggregiation(A_p,mis_marker,options->coarsening_threshold);
237            }
238            else if (options->coarsening_method == PASO_STANDARD_COARSENING) {
239                 Paso_Pattern_Standard(A_p,mis_marker,options->coarsening_threshold);
240            }
241            else {
242               /*Default coarseneing*/
243                Paso_Pattern_Standard(A_p,mis_marker,options->coarsening_threshold);
244                /*Paso_Pattern_YS(A_p,mis_marker,options->coarsening_threshold);*/
245                /*Paso_Pattern_greedy_Agg(A_p,mis_marker,options->coarsening_threshold);*/
246                /*Paso_Pattern_greedy(A_p->pattern,mis_marker);*/
247                /*Paso_Pattern_Aggregiation(A_p,mis_marker,options->coarsening_threshold);*/
248                
249            }
250            
251            if (verbose) fprintf(stdout,"timing: Profilining for level %d:\n",level);
252            
253            time0=Paso_timer()-time0;
254            if (verbose) fprintf(stdout,"timing: Coarsening: %e\n",time0);
255    
256          #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)          #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)
257          for (i = 0; i < n; ++i) counter[i]=mis_marker[i];          for (i = 0; i < n; ++i) counter[i]=mis_marker[i];
258          out->n=n;          
         out->n_block=n_block;  
259          out->n_F=Paso_Util_cumsum(n,counter);          out->n_F=Paso_Util_cumsum(n,counter);
260          out->mask_F=MEMALLOC(n,index_t);          
261          out->rows_in_F=MEMALLOC(out->n_F,index_t);          if (out->n_F==0) {
262          out->inv_A_FF=MEMALLOC(n_block*n_block*out->n_F,double);             out->coarsest_level=TRUE;
263          out->A_FF_pivot=NULL; /* later use for block size>3 */             level=0;
264          if (! (Paso_checkPtr(out->mask_F) || Paso_checkPtr(out->inv_A_FF) || Paso_checkPtr(out->rows_in_F) ) ) {             if (verbose) {
265                /* creates an index for F from mask */                 /*printf("AMG coarsening eliminates all unknowns, switching to Jacobi preconditioner.\n");*/
266                #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)                 printf("AMG coarsening does not eliminate any of the unknowns, switching to Jacobi preconditioner.\n");
267                for (i = 0; i < out->n_F; ++i) out->rows_in_F[i]=-1;             }
268                #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)          }
269                for (i = 0; i < n; ++i) {          else if (out->n_F==n) {
270                   if  (mis_marker[i]) {            out->coarsest_level=TRUE;
271                          out->rows_in_F[counter[i]]=i;             level=0;
272                          out->mask_F[i]=counter[i];             if (verbose) {
273                   } else {                 /*printf("AMG coarsening eliminates all unknowns, switching to Jacobi preconditioner.\n");*/
274                          out->mask_F[i]=-1;                 printf("AMG coarsening eliminates all of the unknowns, switching to Jacobi preconditioner.\n");
275              
276                }
277            } else {
278        
279                  if (Paso_noError()) {
280                    
281                     /*#pragma omp parallel for private(i) schedule(static)
282                     for (i = 0; i < n; ++i) counter[i]=mis_marker[i];
283                     out->n_F=Paso_Util_cumsum(n,counter);
284                     */
285                    
286                     out->mask_F=MEMALLOC(n,index_t);
287                     out->rows_in_F=MEMALLOC(out->n_F,index_t);
288                     if (! (Paso_checkPtr(out->mask_F) || Paso_checkPtr(out->rows_in_F) ) ) {
289                        /* creates an index for F from mask */
290                        #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)
291                        for (i = 0; i < out->n_F; ++i) out->rows_in_F[i]=-1;
292                        #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)
293                        for (i = 0; i < n; ++i) {
294                           if  (mis_marker[i]) {
295                                  out->rows_in_F[counter[i]]=i;
296                                  out->mask_F[i]=counter[i];
297                           } else {
298                                  out->mask_F[i]=-1;
299                           }
300                        }
301                        
302                   }                   }
303                }                }
304                  /*
305                   if(level==1) {
306                       printf("##TOTAL: %d, ELIMINATED: %d\n",n,out->n_F);
307                       for (i = 0; i < n; ++i) {
308                        printf("##%d %d\n",i,mis_marker[i]);
309                       }
310                    }
311                  */
312                                
313                /* Compute row-sum for getting rs(A_FF)^-1*/                /*check whether coarsening process actually makes sense to continue.
314                #pragma omp parallel for private(i,iPtr,j,S) schedule(static)                if coarse matrix at least smaller by 30% then continue, otherwise we stop.*/
315                for (i = 0; i < out->n_F; ++i) {                if ((out->n_F*100/n)<30) {
316                  S=0;                      level=1;
                 for (iPtr=A_p->pattern->ptr[out->rows_in_F[i]];iPtr<A_p->pattern->ptr[out->rows_in_F[i] + 1]; ++iPtr) {  
                  j=A_p->pattern->index[iPtr];  
                  if (mis_marker[j])  
                      S+=A_p->val[iPtr];  
317                  }                  }
318                     out->inv_A_FF[i]=1./S;              
319                  if ( Paso_noError()) {
320                        out->n_C=n-out->n_F;
321                        out->rows_in_C=MEMALLOC(out->n_C,index_t);
322                        out->mask_C=MEMALLOC(n,index_t);
323                        if (! (Paso_checkPtr(out->mask_C) || Paso_checkPtr(out->rows_in_C) ) ) {
324                             /* creates an index for C from mask */
325                             #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)
326                             for (i = 0; i < n; ++i) counter[i]=! mis_marker[i];
327                             Paso_Util_cumsum(n,counter);
328                             #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)
329                             for (i = 0; i < out->n_C; ++i) out->rows_in_C[i]=-1;
330                             #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)
331                             for (i = 0; i < n; ++i) {
332                                      if  (! mis_marker[i]) {
333                                          out->rows_in_C[counter[i]]=i;
334                                          out->mask_C[i]=counter[i];
335                                       } else {
336                                          out->mask_C[i]=-1;
337                                       }
338                             }
339                        }
340                  }
341                  if ( Paso_noError()) {
342                          /* get A_FF block: */
343                          /*
344                           out->A_FF=Paso_SparseMatrix_getSubmatrix(A_p,out->n_F,out->n_F,out->rows_in_F,out->mask_F);
345                          out->A_CF=Paso_SparseMatrix_getSubmatrix(A_p,out->n_C,out->n_F,out->rows_in_C,out->mask_F);
346                          out->A_FC=Paso_SparseMatrix_getSubmatrix(A_p,out->n_F,out->n_C,out->rows_in_F,out->mask_C);
347                          */
348                          
349                          /*Compute W_FC*/
350                          /*initialy W_FC=A_FC*/
351                          out->W_FC=Paso_SparseMatrix_getSubmatrix(A_p,out->n_F,out->n_C,out->rows_in_F,out->mask_C);
352                          
353                          /*sprintf(filename,"W_FCbefore_%d",level);
354                          Paso_SparseMatrix_saveMM(out->W_FC,filename);
355                          */
356                          /* for (i = 0; i < n; ++i) {
357                                      printf("##mis_marker[%d]=%d\n",i,mis_marker[i]);
358                           }
359                          */                    
360                          time0=Paso_timer();
361                          Paso_SparseMatrix_updateWeights(A_p,out->W_FC,mis_marker);
362                          time0=Paso_timer()-time0;
363                          if (verbose) fprintf(stdout,"timing: updateWeights: %e\n",time0);
364            
365                          
366                          /*sprintf(filename,"W_FCafter_%d",level);
367                          Paso_SparseMatrix_saveMM(out->W_FC,filename);
368                          */
369                          
370                          /* get Prolongation and Restriction */
371                          time0=Paso_timer();
372                          out->P=Paso_SparseMatrix_getProlongation(out->W_FC,mis_marker);
373                          time0=Paso_timer()-time0;
374                          if (verbose) fprintf(stdout,"timing: getProlongation: %e\n",time0);
375                          
376                          
377                          /*
378                           sprintf(filename,"P_%d",level);
379                          Paso_SparseMatrix_saveMM(out->P,filename);
380                          */
381                          
382                          time0=Paso_timer();
383                          out->R=Paso_SparseMatrix_getRestriction(out->P);
384                          time0=Paso_timer()-time0;
385                          if (verbose) fprintf(stdout,"timing: getRestriction: %e\n",time0);
386                          
387                          
388                          /*sprintf(filename,"R_%d",level);
389                          Paso_SparseMatrix_saveMM(out->R,filename);
390                          */
391                        
392                  }
393                  if ( Paso_noError()) {
394                        
395                        time0=Paso_timer();
396                        
397                        Atemp=Paso_SparseMatrix_MatrixMatrix(A_p,out->P);
398                        A_c=Paso_SparseMatrix_MatrixMatrix(out->R,Atemp);
399                        
400                        Paso_SparseMatrix_free(Atemp);
401                        
402                        /*A_c=Paso_Solver_getCoarseMatrix(A_p,out->R,out->P);*/
403                        time0=Paso_timer()-time0;
404                        if (verbose) fprintf(stdout,"timing: getCoarseMatrix: %e\n",time0);
405                        
406                                            
407                        /*Paso_Solver_getCoarseMatrix(A_c, A_p,out->R,out->P);*/
408                        
409                        
410                        /*sprintf(filename,"A_C_%d",level);
411                        Paso_SparseMatrix_saveMM(A_c,filename);
412                        */
413                        
414                        out->AMG_of_Coarse=Paso_Solver_getAMG(A_c,level-1,options);
415                }                }
416    
417             if( Paso_noError()) {                /* allocate work arrays for AMG application */
418                /* if there are no nodes in the coarse level there is no more work to do */                if (Paso_noError()) {
419                out->n_C=n-out->n_F;                           /*
420                if (level>0 && out->n_F>500) {                            out->x_F=MEMALLOC(n_block*out->n_F,double);
421                 /*if (out->n_F>500) {*/                           out->b_F=MEMALLOC(n_block*out->n_F,double);
422                     out->rows_in_C=MEMALLOC(out->n_C,index_t);                           */
423                     out->mask_C=MEMALLOC(n,index_t);                           out->x_C=MEMALLOC(n_block*out->n_C,double);
424                     if (! (Paso_checkPtr(out->mask_C) || Paso_checkPtr(out->rows_in_C) ) ) {                           out->b_C=MEMALLOC(n_block*out->n_C,double);
425                         /* creates an index for C from mask */        
426                         #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)                           /*if (! (Paso_checkPtr(out->x_F) || Paso_checkPtr(out->b_F) || Paso_checkPtr(out->x_C) || Paso_checkPtr(out->b_C) ) ) {*/
427                         for (i = 0; i < n; ++i) counter[i]=! mis_marker[i];                           if ( ! ( Paso_checkPtr(out->x_C) || Paso_checkPtr(out->b_C) ) ) {
428                         Paso_Util_cumsum(n,counter);                              
429                            #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)                               /*
430                            for (i = 0; i < out->n_C; ++i) out->rows_in_C[i]=-1;                                #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)
431                            #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)                               for (i = 0; i < out->n_F; ++i) {
432                            for (i = 0; i < n; ++i) {                                           out->x_F[i]=0.;
433                               if  (! mis_marker[i]) {                                           out->b_F[i]=0.;
                                 out->rows_in_C[counter[i]]=i;  
                                 out->mask_C[i]=counter[i];  
                              } else {  
                                 out->mask_C[i]=-1;  
                              }  
                           }  
                       /* 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);  
                               
                             /*fprintf(stderr,"Sparsity of Schure: %dx%d LEN %d Percentage %f\n",schur_withFillIn->pattern->numOutput,schur_withFillIn->pattern->numInput,schur_withFillIn->len,schur_withFillIn->len/(1.*schur_withFillIn->pattern->numOutput*schur_withFillIn->pattern->numInput));*/  
                               
                             /* copy values over*/  
                             #pragma omp parallel for private(i,iPtr,j,iPtr_s,index,where_p) 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];  
                                 iPtr_s=schur->pattern->ptr[i];  
                                 schur_withFillIn->val[iPtr]=0.;  
                                 index=&(schur->pattern->index[iPtr_s]);  
                                 where_p=(index_t*)bsearch(&j,  
                                         index,  
                                         schur->pattern->ptr[i + 1]-schur->pattern->ptr[i],  
                                         sizeof(index_t),  
                                         Paso_comparIndex);  
                                 if (where_p!=NULL) {  
                                     schur_withFillIn->val[iPtr]=schur->val[iPtr_s+(index_t)(where_p-index)];  
                                 }  
434                                }                                }
435                              }                               */
436                                                                
437                              if (Paso_noError()) {                                #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)
438                                  Paso_Solver_updateIncompleteSchurComplement(schur_withFillIn,out->A_CF,out->inv_A_FF,out->A_FF_pivot,out->A_FC);                                for (i = 0; i < out->n_C; ++i) {
439                                  out->AMG_of_Schur=Paso_Solver_getAMG(schur_withFillIn,verbose,level-1,couplingParam);                                       out->x_C[i]=0.;
440                                  Paso_SparseMatrix_free(schur);                                       out->b_C[i]=0.;
                             }  
                             /* 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 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 parallel 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.;  
                                         }  
                                     }  
441                                }                                }
                             }  
442                           }                           }
                      }  
                  }  
443                }                }
444             }              Paso_SparseMatrix_free(A_c);
445          }           }
446       }       }
447    }    }
448    TMPMEMFREE(mis_marker);    TMPMEMFREE(mis_marker);
449    TMPMEMFREE(counter);    TMPMEMFREE(counter);
450    
451    if (Paso_noError()) {    if (Paso_noError()) {
452        if (verbose) {        if (verbose && level>0 && !out->coarsest_level) {
453           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 (level>0 && out->n_F>500) {  
         /* if (out->n_F<500) {*/  
             printf("timing: AMG: MIS/reordering/elemination : %e/%e/%e\n",time2,time0,time1);  
          } else {  
             printf("timing: AMG: MIS: %e\n",time2);  
          }  
454       }       }
455       return out;       return out;
456    } else  {    } else  {
# Line 267  Paso_Solver_AMG* Paso_Solver_getAMG(Paso Line 465  Paso_Solver_AMG* Paso_Solver_getAMG(Paso
465    
466       in fact it solves       in fact it solves
467    
468    [      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]
469    [ 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]
470    
471   in the form   in the form
# Line 287  Paso_Solver_AMG* Paso_Solver_getAMG(Paso Line 485  Paso_Solver_AMG* Paso_Solver_getAMG(Paso
485    
486  void Paso_Solver_solveAMG(Paso_Solver_AMG * amg, double * x, double * b) {  void Paso_Solver_solveAMG(Paso_Solver_AMG * amg, double * x, double * b) {
487       dim_t i;       dim_t i;
      double *r=MEMALLOC(amg->n,double);  
      /*Paso_Solver_GS* GS=NULL;*/  
      double *x0=MEMALLOC(amg->n,double);  
488       double time0=0;       double time0=0;
489         double *r=NULL, *x0=NULL;
490         bool_t verbose=0;
491        
492         dim_t post_sweeps=amg->post_sweeps;
493         dim_t pre_sweeps=amg->pre_sweeps;
494            
495       if (amg->level==0  || amg->n_F<=500) {       #ifdef UMFPACK
496       /*if (amg->n_F<=500) {*/            Paso_UMFPACK_Handler * ptr=NULL;
497         #endif
498        
499              
500         r=MEMALLOC(amg->n,double);
501         x0=MEMALLOC(amg->n,double);
502        
503         if (amg->coarsest_level) {
504          
505        time0=Paso_timer();        time0=Paso_timer();
506                  /*If all unknown are eliminated then Jacobi is the best preconditioner*/
507          Paso_Solver_solveJacobi(amg->GS,x,b);        /*Paso_Solver_solveJacobi(amg->GS,x,b);*/
508                  
509          /* #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)        if (amg->n_F==0 || amg->n_F==amg->n) {
510          for (i=0;i<amg->n;++i) r[i]=b[i];          if(amg->Smoother->ID==PASO_JACOBI)
511          Paso_SparseMatrix_MatrixVector_CSR_OFFSET0(-1.,amg->A,x,1.,r);              Paso_Solver_solveJacobi(amg->Smoother->Jacobi,x,b);
512          Paso_Solver_solveGS(amg->GS,x0,r);          else if (amg->Smoother->ID==PASO_GS)    
513          #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)              Paso_Solver_solveGS(amg->Smoother->GS,x,b);
514          for (i=0;i<amg->n;++i) {        }
515           x[i]+=x0[i];         else {
516          }         #ifdef MKL
517          */            Paso_MKL1(amg->AOffset1,x,b,verbose);
518          /*Paso_UMFPACK1(amg->A,x,b,0);*/         #else
519              #ifdef UMFPACK
520                 ptr=(Paso_UMFPACK_Handler *)(amg->solver);
521                 Paso_UMFPACK1(&ptr,amg->A,x,b,verbose);
522                 amg->solver=(void*) ptr;
523              #else      
524               if(amg->Smoother->ID==PASO_JACOBI)
525                 Paso_Solver_solveJacobi(amg->Smoother->Jacobi,x,b);
526              else if (amg->Smoother->ID==PASO_GS)    
527                Paso_Solver_solveGS(amg->Smoother->GS,x,b);
528             #endif
529           #endif
530           }
531          
532         time0=Paso_timer()-time0;         time0=Paso_timer()-time0;
533         /*fprintf(stderr,"timing: DIRECT SOLVER: %e/\n",time0);*/         if (verbose) fprintf(stdout,"timing: DIRECT SOLVER: %e\n",time0);
534          
535       } else {       } else {
       
536          /* presmoothing */          /* presmoothing */
537           Paso_Solver_solveJacobi(amg->GS,x,b);           time0=Paso_timer();
538           /*           if(amg->Smoother->ID==PASO_JACOBI)
539           #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)              Paso_Solver_solveJacobi(amg->Smoother->Jacobi,x,b);
540           for (i=0;i<amg->n;++i) r[i]=b[i];          else if (amg->Smoother->ID==PASO_GS)    
541                Paso_Solver_solveGS(amg->Smoother->GS,x,b);
           Paso_SparseMatrix_MatrixVector_CSR_OFFSET0(-1.,amg->A,x,1.,r);  
           Paso_Solver_solveGS(amg->GS,x0,r);  
             
           #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)  
           for (i=0;i<amg->n;++i) {  
            x[i]+=x0[i];  
           }  
           */  
         /* end of presmoothing */  
542                    
543            /***********/
544            if (pre_sweeps>1) {
545                #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)
546                for (i=0;i<amg->n;++i) r[i]=b[i];
547            }
548      
549            while(pre_sweeps>1) {
550               #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)
551               for (i=0;i<amg->n;++i) r[i]+=b[i];
552              
553                /* Compute the residual r=r-Ax*/
554               Paso_SparseMatrix_MatrixVector_CSR_OFFSET0(-1.,amg->A,x,1.,r);
555               /* Go round again*/
556              
557               if(amg->Smoother->ID==PASO_JACOBI)
558                Paso_Solver_solveJacobi(amg->Smoother->Jacobi,x,r);
559               else if (amg->Smoother->ID==PASO_GS)    
560                Paso_Solver_solveGS(amg->Smoother->GS,x,r);
561              
562               pre_sweeps-=1;
563            }
564             /***********/
565            
566             time0=Paso_timer()-time0;
567             if (verbose) fprintf(stdout,"timing: Presmooting: %e\n",time0);
568             /* end of presmoothing */
569            
570             time0=Paso_timer();
571           #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)           #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)
572           for (i=0;i<amg->n;++i) r[i]=b[i];           for (i=0;i<amg->n;++i) r[i]=b[i];
573                    
574           /*r=b-Ax*/           /*r=b-Ax*/
575           Paso_SparseMatrix_MatrixVector_CSR_OFFSET0(-1.,amg->A,x,1.,r);           Paso_SparseMatrix_MatrixVector_CSR_OFFSET0(-1.,amg->A,x,1.,r);
576                  
577          /* b->[b_F,b_C]     */          /* b_c <- R*r  */
578          #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]];  
   
         /* x_F=invA_FF*b_F  */  
         Paso_Solver_applyBlockDiagonalMatrix(1,amg->n_F,amg->inv_A_FF,amg->A_FF_pivot,amg->x_F,amg->b_F);  
579                    
580          /* b_C=b_C-A_CF*x_F */          time0=Paso_timer()-time0;
581          Paso_SparseMatrix_MatrixVector_CSR_OFFSET0(-1.,amg->A_CF,amg->x_F,1.,amg->b_C);          if (verbose) fprintf(stdout,"timing: Before next level: %e\n",time0);
582                    
583          /* x_C=AMG(b_C)     */          /* x_C=AMG(b_C)     */
584          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);
585                    
586          /* b_F=b_F-A_FC*x_C */          time0=Paso_timer();
587          Paso_SparseMatrix_MatrixVector_CSR_OFFSET0(-1.,amg->A_FC,amg->x_C,1.,amg->b_F);          
588          /* x_F=invA_FF*b_F  */          /* x_0 <- P*x_c */
589          Paso_Solver_applyBlockDiagonalMatrix(1,amg->n_F,amg->inv_A_FF,amg->A_FF_pivot,amg->x_F,amg->b_F);          Paso_SparseMatrix_MatrixVector_CSR_OFFSET0(1.,amg->P,amg->x_C,0.,x0);
590          /* x<-[x_F,x_C]     */          
591            /* x=x+x0 */
592          #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)          #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)
593          for (i=0;i<amg->n;++i) {          for (i=0;i<amg->n;++i) x[i]+=x0[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]];  
             }  
         }  
594                    
595       /*postsmoothing*/        /*postsmoothing*/
   
      #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)  
      for (i=0;i<amg->n;++i) r[i]=b[i];  
       
      /*r=b-Ax*/  
      Paso_SparseMatrix_MatrixVector_CSR_OFFSET0(-1.,amg->A,x,1.,r);  
      Paso_Solver_solveJacobi(amg->GS,x0,r);  
       
      #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)  
      for (i=0;i<amg->n;++i) x[i]+=x0[i];  
       
       
      /*#pragma omp parallel for private(i) schedule(static)  
      for (i=0;i<amg->n;++i) r[i]=b[i];  
596    
597       Paso_SparseMatrix_MatrixVector_CSR_OFFSET0(-1.,amg->A,x,1.,r);        time0=Paso_timer();
598       Paso_Solver_solveGS(amg->GS,x0,r);        #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)
599              for (i=0;i<amg->n;++i) r[i]=b[i];
600       #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)        
601       for (i=0;i<amg->n;++i) {        /*r=b-Ax */
602        x[i]+=x0[i];        Paso_SparseMatrix_MatrixVector_CSR_OFFSET0(-1.,amg->A,x,1.,r);
603       }        if(amg->Smoother->ID==PASO_JACOBI)
604       */              Paso_Solver_solveJacobi(amg->Smoother->Jacobi,x0,r);
605       /*end of postsmoothing*/        else if (amg->Smoother->ID==PASO_GS)    
606                Paso_Solver_solveGS(amg->Smoother->GS,x0,r);
607          
608          
609          #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)
610          for (i=0;i<amg->n;++i)  {
611           x[i]+=x0[i];
612          }
613            /***************/
614            while(post_sweeps>1) {
615              
616               #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)
617               for (i=0;i<amg->n;++i) r[i]=b[i];
618              
619               Paso_SparseMatrix_MatrixVector_CSR_OFFSET0(-1.,amg->A,x,1.,r);
620              
621               if(amg->Smoother->ID==PASO_JACOBI)
622                  Paso_Solver_solveJacobi(amg->Smoother->Jacobi,x0,r);
623               else if (amg->Smoother->ID==PASO_GS)    
624                  Paso_Solver_solveGS(amg->Smoother->GS,x0,r);
625                  
626               #pragma omp parallel for private(i) schedule(static)
627                for (i=0;i<amg->n;++i)  {
628                 x[i]+=x0[i];
629                }
630               post_sweeps-=1;
631            }
632            /**************/
633          
634          time0=Paso_timer()-time0;
635          if (verbose) fprintf(stdout,"timing: Postsmoothing: %e\n",time0);
636    
637          /*end of postsmoothing*/
638            
639       }       }
640       MEMFREE(r);       MEMFREE(r);
641       MEMFREE(x0);       MEMFREE(x0);
     return;  
 }  
642    
643  /*       return;
644   * $Log$  }
  *  
  */  

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