src/BenchKernelD3Q19ListAaRiaCommon.c

   1 // --------------------------------------------------------------------------
   2 //
   3 // Copyright
   4 //   Markus Wittmann, 2016-2017
   5 //   RRZE, University of Erlangen-Nuremberg, Germany
   6 //   markus.wittmann -at- fau.de or hpc -at- rrze.fau.de
   7 //
   8 //   Viktor Haag, 2016
   9 //   LSS, University of Erlangen-Nuremberg, Germany
  10 //
  11 //  This file is part of the Lattice Boltzmann Benchmark Kernels (LbmBenchKernels).
  12 //
  13 //  LbmBenchKernels is free software: you can redistribute it and/or modify
  14 //  it under the terms of the GNU General Public License as published by
  15 //  the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
  16 //  (at your option) any later version.
  17 //
  18 //  LbmBenchKernels is distributed in the hope that it will be useful,
  19 //  but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  20 //  MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  21 //  GNU General Public License for more details.
  22 //
  23 //  You should have received a copy of the GNU General Public License
  24 //  along with LbmBenchKernels.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
  25 //
  26 // --------------------------------------------------------------------------
  27 #include "BenchKernelD3Q19ListAaRiaCommon.h"
  28
  29 #include "Memory.h"
  30 #include "Vtk.h"
  31 #include "Padding.h"
  32
  33 #include <math.h>
  34
  35 #ifdef _OPENMP
  36         #include <omp.h>
  37 #endif
  38
  39 // Forward definition.
  40 void FNAME(D3Q19ListAaRiaKernel)(LatticeDesc * ld, struct KernelData_ * kd, CaseData * cd);
  41
  42
  43
  44
  45 // -----------------------------------------------------------------------
  46 // Functions which are used as callback by the kernel to read or write
  47 // PDFs and nodes.
  48
  49 static void FNAME(BCGetPdf)(KernelData * kd, int x, int y, int z, int dir, PdfT * pdf)
  50 {
  51         Assert(kd != NULL);
  52         Assert(kd->PdfsActive != NULL);
  53         Assert(kd->PdfsActive == kd->Pdfs[0] || kd->PdfsActive == kd->Pdfs[1]);
  54         Assert(pdf != NULL);
  55
  56         Assert(x >= 0); Assert(y >= 0); Assert(z >= 0);
  57         Assert(x < kd->Dims[0]); Assert(y < kd->Dims[1]); Assert(z < kd->Dims[2]);
  58         Assert(dir >= 0); Assert(dir < N_D3Q19);
  59
  60         KernelDataList * kdl = (KernelDataList *)kd;
  61
  62         if (kdl->Iteration % 2 == 0) {
  63                 // Pdfs are stored inverse, local PDFs are located in remote nodes
  64
  65                 uint32_t nodeIndex = KDL(kd)->Grid[L_INDEX_4(kd->Dims, x, y, z)];
  66
  67                 if (dir != D3Q19_C) {
  68                         uint32_t adjListIndex = nodeIndex * N_D3Q19_IDX;
  69
  70                         *pdf = kd->PdfsActive[KDL(kd)->AdjList[adjListIndex + D3Q19_INV[dir]]];
  71                 }
  72                 else {
  73                         *pdf = kd->PdfsActive[P_INDEX_3(KDL(kd)->nCells, nodeIndex, dir)];
  74                 }
  75
  76         }
  77         else {
  78                 *pdf = kd->PdfsActive[P_INDEX_5(KDL(kd), x, y, z, dir)];
  79         }
  80
  81
  82         return;
  83 }
  84
  85 static void FNAME(BCSetPdf)(KernelData * kd, int x, int y, int z, int dir, PdfT pdf)
  86 {
  87         Assert(kd != NULL);
  88         Assert(kd->PdfsActive != NULL);
  89         Assert(kd->PdfsActive == kd->Pdfs[0] || kd->PdfsActive == kd->Pdfs[1]);
  90         Assert(x >= 0); Assert(y >= 0); Assert(z >= 0);
  91         Assert(x < kd->Dims[0]); Assert(y < kd->Dims[1]); Assert(z < kd->Dims[2]);
  92         Assert(dir >= 0); Assert(dir < N_D3Q19);
  93
  94 #if 0
  95         if (isnan(pdf)) {
  96                 printf("ERROR: setting nan %d %d %d %d %s\n", x, y, z, dir, D3Q19_NAMES[dir]);
  97                 DEBUG_BREAK_POINT();
  98                 exit(1);
  99         }
 100 #endif
 101
 102         KernelDataList * kdl = (KernelDataList *)kd;
 103
 104         if (kdl->Iteration % 2 == 0) {
 105                 // Pdfs are stored inverse, local PDFs are located in remote nodes
 106
 107                 uint32_t nodeIndex = KDL(kd)->Grid[L_INDEX_4(kd->Dims, x, y, z)];
 108
 109                 if (dir != D3Q19_C) {
 110                         uint32_t adjListIndex = nodeIndex * N_D3Q19_IDX;
 111
 112                         kd->PdfsActive[KDL(kd)->AdjList[adjListIndex + D3Q19_INV[dir]]] = pdf;
 113                 }
 114                 else {
 115                         kd->PdfsActive[P_INDEX_3(KDL(kd)->nCells, nodeIndex, dir)] = pdf;
 116                 }
 117
 118         }
 119         else {
 120                 kd->PdfsActive[P_INDEX_5(KDL(kd), x, y, z, dir)] = pdf;
 121         }
 122
 123         return;
 124 }
 125
 126
 127 static void GetNode(KernelData * kd, int x, int y, int z, PdfT * pdfs)
 128 {
 129         Assert(kd != NULL);
 130         Assert(kd->PdfsActive != NULL);
 131         Assert(kd->PdfsActive == kd->Pdfs[0] || kd->PdfsActive == kd->Pdfs[1]);
 132         Assert(pdfs != NULL);
 133         Assert(x >= 0); Assert(y >= 0); Assert(z >= 0);
 134         Assert(x < kd->Dims[0]); Assert(y < kd->Dims[1]); Assert(z < kd->Dims[2]);
 135
 136         KernelDataList * kdl = (KernelDataList *)kd;
 137
 138         if(kdl->Iteration % 2 == 0){
 139
 140                 uint32_t nodeIndex = kdl->Grid[L_INDEX_4(kdl->kd.Dims, x, y, z)];
 141                 uint32_t adjListIndex = nodeIndex * N_D3Q19_IDX;
 142
 143                 // Load PDFs of local cell: pdf_N = src[adjList[adjListIndex + D3Q19_S]]; ...
 144                 pdfs[D3Q19_C] = kd->PdfsActive[P_INDEX_3(kdl->nCells, nodeIndex, D3Q19_C)];
 145
 146                 #define X(name, idx, idxinv, _x, _y, _z)        pdfs[idx] = kd->PdfsActive[kdl->AdjList[adjListIndex + idxinv]];
 147                 D3Q19_LIST_WO_C
 148                 #undef X
 149
 150         } else {
 151
 152                 #define I(x, y, z, dir) P_INDEX_5(KDL(kd), (x), (y), (z), (dir))
 153                 #define X(name, idx, idxinv, _x, _y, _z)        pdfs[idx] = kd->PdfsActive[I(x, y, z, idx)];
 154                 D3Q19_LIST
 155                 #undef X
 156                 #undef I
 157
 158         }
 159
 160 #if 0
 161         for (int d = 0; d < 19; ++d) {
 162                 if(isnan(pdfs[d]) || isinf(pdfs[d])) {
 163                         printf("%d %d %d %d nan! get node\n", x, y, z, d);
 164                                                 for (int d2 = 0; d2 < 19; ++d2) {
 165                                                         printf("%d: %e\n", d2, pdfs[d2]);
 166                                                 }
 167                         exit(1);
 168                 }
 169         }
 170 #endif
 171
 172         return;
 173 }
 174
 175
 176 static void SetNode(KernelData * kd, int x, int y, int z, PdfT * pdfs)
 177 {
 178         Assert(kd != NULL);
 179         Assert(kd->PdfsActive != NULL);
 180         Assert(kd->PdfsActive == kd->Pdfs[0] || kd->PdfsActive == kd->Pdfs[1]);
 181         Assert(pdfs != NULL);
 182
 183         Assert(x >= 0); Assert(y >= 0); Assert(z >= 0);
 184         Assert(x < kd->Dims[0]); Assert(y < kd->Dims[1]); Assert(z < kd->Dims[2]);
 185
 186 #if 0
 187         for (int d = 0; d < 19; ++d) {
 188                 if(isnan(pdfs[d])) {
 189                         printf("%d %d %d %d nan! get node\n", x, y, z, d);
 190                                                 for (int d2 = 0; d2 < 19; ++d2) {
 191                                                         printf("%d: %e\n", d2, pdfs[d2]);
 192                                                 }
 193                         exit(1);
 194                 }
 195         }
 196 #endif
 197
 198         KernelDataList * kdl = (KernelDataList *)kd;
 199
 200         if(kdl->Iteration % 2 == 0){
 201
 202                 uint32_t nodeIndex = kdl->Grid[L_INDEX_4(kdl->kd.Dims, x, y, z)];
 203                 uint32_t adjListIndex = nodeIndex * N_D3Q19_IDX;
 204
 205                 // Load PDFs of local cell: pdf_N = src[adjList[adjListIndex + D3Q19_S]]; ...
 206                 kd->PdfsActive[P_INDEX_3(kdl->nCells, nodeIndex, D3Q19_C)] = pdfs[D3Q19_C];
 207
 208                 #define X(name, idx, idxinv, _x, _y, _z)        kd->PdfsActive[kdl->AdjList[adjListIndex + idxinv]] = pdfs[idx];
 209                 D3Q19_LIST_WO_C
 210                 #undef X
 211
 212         } else {
 213
 214                 #define I(x, y, z, dir) P_INDEX_5(KDL(kd), (x), (y), (z), (dir))
 215                 #define X(name, idx, idxinv, _x, _y, _z)        kd->PdfsActive[I(x, y, z, idx)] = pdfs[idx];
 216                 D3Q19_LIST
 217                 #undef X
 218                 #undef I
 219
 220         }
 221
 222         return;
 223 }
 224
 225 static void ParameterUsage()
 226 {
 227         printf("Kernel parameters:\n");
 228         printf("  [-blk <n>] [-blk-[xyz] <n>]\n");
 229 #ifdef DATA_LAYOUT_SOA
 230         printf("  [-pad auto|modulus_1+offset_1(,modulus_n+offset_n)*]\n");
 231 #endif
 232
 233         return;
 234 }
 235
 236 static void ParseParameters(Parameters * params, int * blk, PadInfo ** padInfo)
 237 {
 238         Assert(blk != NULL);
 239
 240         blk[0] = 0; blk[1] = 0; blk[2] = 0;
 241         *padInfo = NULL;
 242
 243         #define ARG_IS(param)                   (!strcmp(params->KernelArgs[i], param))
 244         #define NEXT_ARG_PRESENT() \
 245                 do { \
 246                         if (i + 1 >= params->nKernelArgs) { \
 247                                 printf("ERROR: argument %s requires a parameter.\n", params->KernelArgs[i]); \
 248                                 exit(1); \
 249                         } \
 250                 } while (0)
 251
 252
 253         for (int i = 0; i < params->nKernelArgs; ++i) {
 254                 if (ARG_IS("-blk") || ARG_IS("--blk")) {
 255                         NEXT_ARG_PRESENT();
 256
 257                         int tmp = strtol(params->KernelArgs[++i], NULL, 0);
 258
 259                         if (tmp < 0) {
 260                                 printf("ERROR: blocking parameter must be >= 0.\n");
 261                                 exit(1);
 262                         }
 263
 264                         blk[0] = blk[1] = blk[2] = tmp;
 265                 }
 266                 else if (ARG_IS("-blk-x") || ARG_IS("--blk-x")) {
 267                         NEXT_ARG_PRESENT();
 268
 269                         int tmp = strtol(params->KernelArgs[++i], NULL, 0);
 270
 271                         if (tmp < 0) {
 272                                 printf("ERROR: blocking parameter must be >= 0.\n");
 273                                 exit(1);
 274                         }
 275
 276                         blk[0] = tmp;
 277                 }
 278                 else if (ARG_IS("-blk-y") || ARG_IS("--blk-y")) {
 279                         NEXT_ARG_PRESENT();
 280
 281                         int tmp = strtol(params->KernelArgs[++i], NULL, 0);
 282
 283                         if (tmp < 0) {
 284                                 printf("ERROR: blocking parameter must be >= 0.\n");
 285                                 exit(1);
 286                         }
 287
 288                         blk[1] = tmp;
 289                 }
 290                 else if (ARG_IS("-blk-z") || ARG_IS("--blk-z")) {
 291                         NEXT_ARG_PRESENT();
 292
 293                         int tmp = strtol(params->KernelArgs[++i], NULL, 0);
 294
 295                         if (tmp < 0) {
 296                                 printf("ERROR: blocking parameter must be >= 0.\n");
 297                                 exit(1);
 298                         }
 299
 300                         blk[2] = tmp;
 301                 }
 302 #ifdef DATA_LAYOUT_SOA
 303                 else if (ARG_IS("-pad") || ARG_IS("--pad")) {
 304                         NEXT_ARG_PRESENT();
 305
 306                         *padInfo = PadInfoFromStr(params->KernelArgs[++i]);
 307                 }
 308 #endif
 309                 else if (ARG_IS("-h") || ARG_IS("-help") || ARG_IS("--help")) {
 310                         ParameterUsage();
 311                         exit(1);
 312                 }
 313                 else {
 314                         printf("ERROR: unknown kernel parameter.\n");
 315                         ParameterUsage();
 316                         exit(1);
 317                 }
 318         }
 319
 320         #undef ARG_IS
 321         #undef NEXT_ARG_PRESENT
 322
 323         return;
 324 }
 325
 326 static void SetupConsecNodes(LatticeDesc * ld, KernelDataListRia * kdlr, int nThreads)
 327 {
 328         Assert(ld != NULL);
 329         Assert(kdlr != NULL);
 330         Assert(nThreads > 0);
 331
 332         uint32_t * adjList = kdlr->kdl.AdjList;
 333
 334         uint32_t nConsecNodes = 0;
 335         uint32_t consecIndex = 0;
 336
 337         int nFluid = kdlr->kdl.nFluid;
 338
 339         uint32_t * consecThreadIndices = (uint32_t *)malloc(sizeof(uint32_t) * (nThreads + 1));
 340         int * fluidNodeThreadIndices = (int *)malloc(sizeof(int) * (nThreads + 1));
 341
 342         int nNodesPerThread = nFluid / nThreads;
 343
 344         for (int i = 0; i < nThreads; ++i) {
 345                 consecThreadIndices[i]     = i * nNodesPerThread + MinI(i, nFluid % nThreads);
 346                 fluidNodeThreadIndices[i] = consecThreadIndices[i];
 347         }
 348         consecThreadIndices[nThreads]     = -1;
 349         fluidNodeThreadIndices[nThreads] = nFluid;
 350
 351         int indexThread = 1;
 352
 353         // We execute following code two times.
 354         // - The first time to get the count of how many entries we need for the
 355         //   consecNodes array.
 356         // - The second time to fill the array.
 357
 358         // Loop over adjacency list of all nodes.
 359     // Compare if adjacent nodes share the same access pattern.
 360         for (int index = 1; index < nFluid; ++index) {
 361
 362                 int different = 0;
 363
 364                 // Loop over all directions except the center one.
 365                 for(int d = 0; d < N_D3Q19 - 1; ++d) {
 366                         Assert(d != D3Q19_C);
 367
 368                         if (adjList[index * N_D3Q19_IDX + d] != adjList[(index - 1) * N_D3Q19_IDX + d] + 1) {
 369                                 // Different access pattern.
 370                                 different = 1;
 371                                 break;
 372                         }
 373                 }
 374
 375                 if (consecThreadIndices[indexThread] == index) {
 376                         // We are at a thread boundary. Starting from this index the fluids
 377                         // belong to another thread. Force a break, if nodes are consecutive.
 378                         ++indexThread;
 379                         different = 1;
 380                 }
 381
 382                 if (different) {
 383                         ++consecIndex;
 384                 }
 385         }
 386
 387         if (nFluid > 0) {
 388                 nConsecNodes = consecIndex + 1;
 389         }
 390
 391         uint32_t * consecNodes;
 392         MemAlloc((void **)&consecNodes, sizeof(uint32_t) * nConsecNodes);
 393
 394         consecIndex = 0;
 395
 396         if (nFluid > 0) {
 397                 consecNodes[consecIndex] = 1;
 398         }
 399
 400         indexThread = 1;
 401         consecThreadIndices[0] = 0;
 402
 403         // Loop over adjacency list of all nodes.
 404     // Compare if adjacent nodes share the same access pattern.
 405         for (int index = 1; index < nFluid; ++index) {
 406
 407                 int different = 0;
 408
 409                 // Loop over all directions except the center one.
 410                 for(int d = 0; d < N_D3Q19 - 1; ++d) {
 411                         Assert(d != D3Q19_C);
 412
 413                         if (adjList[index * N_D3Q19_IDX + d] != adjList[(index - 1) * N_D3Q19_IDX + d] + 1) {
 414                                 // Different access pattern.
 415                                 different = 1;
 416                                 break;
 417                         }
 418                 }
 419
 420                 if (consecThreadIndices[indexThread] == index) {
 421                         // We are at a thread boundary. Starting from this index the fluids
 422                         // belong to another thread. Force a break, if nodes are consecutive.
 423                         consecThreadIndices[indexThread] = consecIndex + 1;
 424                         ++indexThread;
 425                         different = 1;
 426                 }
 427
 428                 if (different) {
 429                         ++consecIndex;
 430                         Assert(consecIndex < nConsecNodes);
 431                         consecNodes[consecIndex] = 1;
 432                 }
 433                 else {
 434                         Assert(consecIndex < nConsecNodes);
 435                         consecNodes[consecIndex] += 1;
 436                 }
 437         }
 438
 439
 440         kdlr->ConsecNodes = consecNodes;
 441         kdlr->nConsecNodes = nConsecNodes;
 442
 443         kdlr->ConsecThreadIndices  = consecThreadIndices;
 444         kdlr->nConsecThreadIndices = nThreads;
 445
 446         kdlr->FluidNodeThreadIndices = fluidNodeThreadIndices;
 447         kdlr->nFluidNodeThreadIndices = nThreads;
 448
 449         printf("# total fluid nodes: %d   consecutive blocks: %d\n", nFluid, nConsecNodes);
 450
 451         return;
 452 }
 453
 454 void FNAME(D3Q19ListAaRiaInit)(LatticeDesc * ld, KernelData ** kernelData, Parameters * params)
 455 {
 456         KernelData * kd;
 457         KernelDataList * kdl;
 458         KernelDataListRia * kdlr;
 459         MemAlloc((void **)&kdlr, sizeof(KernelDataListRia));
 460
 461         kd = (KernelData *)kdlr;
 462         kdl = KDL(kdlr);
 463
 464         *kernelData = kd;
 465
 466 #ifdef DEBUG
 467         kd->Pdfs[0] = NULL;
 468         kd->Pdfs[1] = NULL;
 469         kd->PdfsActive = NULL;
 470         kd->DstPdfs = NULL;
 471         kd->SrcPdfs = NULL;
 472         kd->Dims[0] = -1;
 473         kd->Dims[1] = -1;
 474         kd->Dims[2] = -1;
 475         kd->GlobalDims[0] = -1;
 476         kd->GlobalDims[1] = -1;
 477         kd->GlobalDims[2] = -1;
 478         kd->Offsets[0] = -1;
 479         kd->Offsets[1] = -1;
 480         kd->Offsets[2] = -1;
 481
 482         kd->ObstIndices = NULL;
 483         kd->nObstIndices = -1;
 484         kd->BounceBackPdfsSrc = NULL;
 485         kd->BounceBackPdfsDst = NULL;
 486         kd->nBounceBackPdfs = -1;
 487
 488         kdl->AdjList = NULL;
 489         kdl->Coords = NULL;
 490         kdl->Grid = NULL;
 491         kdl->nCells = -1;
 492         kdl->nFluid = -1;
 493
 494         kdlr->ConsecNodes = NULL;
 495         kdlr->nConsecNodes = 0;
 496         kdlr->ConsecThreadIndices = NULL;
 497         kdlr->nConsecThreadIndices = 0;
 498 #endif
 499
 500         int blk[3] = { 0 };
 501         PadInfo * padInfo = NULL;
 502
 503         ParseParameters(params, blk, &padInfo);
 504
 505         // Ajust the dimensions according to padding, if used.
 506         kd->Dims[0] = kd->GlobalDims[0] = ld->Dims[0];
 507         kd->Dims[1] = kd->GlobalDims[1] = ld->Dims[1];
 508         kd->Dims[2] = kd->GlobalDims[2] = ld->Dims[2];
 509
 510         int * lDims = ld->Dims;
 511
 512         int lX = lDims[0];
 513         int lY = lDims[1];
 514         int lZ = lDims[2];
 515
 516         int nTotalCells = lX * lY * lZ;
 517         int nCells = ld->nFluid; // TODO: + padding
 518         int nFluid = ld->nFluid;
 519
 520 #ifdef DATA_LAYOUT_SOA
 521         {
 522                 nCells = PadCellsAndReport(nCells, sizeof(PdfT), &padInfo);
 523                 PadInfoFree(padInfo); padInfo = NULL;
 524         }
 525 #endif
 526
 527         kdl->nCells = nCells;
 528         kdl->nFluid = nFluid;
 529
 530         PdfT * pdfs[2];
 531
 532
 533         if (blk[0] == 0) blk[0] = lX;
 534         if (blk[1] == 0) blk[1] = lY;
 535         if (blk[2] == 0) blk[2] = lZ;
 536
 537         printf("# blocking               x: %3d y: %3d z: %3d\n", blk[0], blk[1], blk[2]);
 538
 539         double latMiB      = nCells * sizeof(PdfT) * N_D3Q19 / 1024.0 / 1024.0;
 540         double latFluidMib = nFluid * sizeof(PdfT) * N_D3Q19 / 1024.0 / 1024.0;
 541         double latPadMib   = (nCells - nFluid) * sizeof(PdfT) * N_D3Q19 / 1024.0 / 1024.0;
 542
 543         printf("# lattice size:          %e MiB\n", latMiB);
 544         printf("# fluid lattice size:    %e MiB\n", latFluidMib);
 545         printf("# lattice padding:       %e MiB\n", latPadMib);
 546
 547 #define PAGE_4K         4096
 548
 549         printf("# aligning lattices to:  %d b\n", PAGE_4K);
 550
 551         MemAllocAligned((void **)&pdfs[0], sizeof(PdfT) * nCells * N_D3Q19, PAGE_4K);
 552
 553         kd->Pdfs[0] = pdfs[0];
 554
 555         // Initialize PDFs with some (arbitrary) data for correct NUMA placement.
 556         // Here we touch only the fluid nodes as this loop is OpenMP parallel and
 557         // we want the same scheduling as in the kernel.
 558         #ifdef _OPENMP
 559                 #pragma omp parallel for
 560         #endif
 561         for (int i = 0; i < nFluid; ++i) { for(int d = 0; d < N_D3Q19; ++d) {
 562                 pdfs[0][P_INDEX_3(nCells, i, d)] = 1.0;
 563         } }
 564
 565         // Initialize all PDFs to some standard value.
 566         for (int i = 0; i < nFluid; ++i) { for(int d = 0; d < N_D3Q19; ++d) {
 567                 pdfs[0][P_INDEX_3(nCells, i, d)] = 0.0;
 568         } }
 569
 570         // ----------------------------------------------------------------------
 571         // create grid which will hold the index numbers of the fluid nodes
 572
 573         uint32_t * grid;
 574
 575         if (MemAlloc((void **)&grid, nTotalCells * sizeof(uint32_t))) {
 576                 printf("ERROR: allocating grid for numbering failed: %lu bytes.\n", nTotalCells * sizeof(uint32_t));
 577                 exit(1);
 578         }
 579         kdl->Grid = grid;
 580
 581         int latticeIndex;
 582
 583 #ifdef DEBUG
 584         for(int z = 0; z < lZ; ++z) {
 585                 for(int y = 0; y < lY; ++y) {
 586                         for(int x = 0; x < lX; ++x) {
 587
 588                                 latticeIndex = L_INDEX_4(ld->Dims, x, y, z);
 589
 590                                 grid[latticeIndex] = ~0;
 591                         }
 592                 }
 593         }
 594 #endif
 595
 596         // ----------------------------------------------------------------------
 597         // generate numbering over grid
 598
 599         uint32_t * coords;
 600
 601         if (MemAlloc((void **)&coords, nFluid * sizeof(uint32_t) * 3)) {
 602                 printf("ERROR: allocating coords array failed: %lu bytes.\n", nFluid * sizeof(uint32_t) * 3);
 603                 exit(1);
 604         }
 605
 606         kdl->Coords = coords;
 607
 608         // Index for the PDF nodes can start at 0 as we distinguish solid and fluid nodes
 609         // through the ld->Lattice array.
 610         int counter = 0;
 611
 612         // Blocking is implemented via setup of the adjacency list. The kernel later will
 613         // walk through the lattice blocked automatically.
 614         for (int bX = 0; bX < lX; bX += blk[0]) {
 615         for (int bY = 0; bY < lY; bY += blk[1]) {
 616         for (int bZ = 0; bZ < lZ; bZ += blk[2]) {
 617
 618                 int eX = MIN(bX + blk[0], lX);
 619                 int eY = MIN(bY + blk[1], lY);
 620                 int eZ = MIN(bZ + blk[2], lZ);
 621
 622                 for (int x = bX; x < eX; ++x) {
 623                 for (int y = bY; y < eY; ++y) {
 624                 for (int z = bZ; z < eZ; ++z) {
 625
 626                         latticeIndex = L_INDEX_4(lDims, x, y, z);
 627
 628                         if (ld->Lattice[latticeIndex] != LAT_CELL_OBSTACLE) {
 629                                 grid[latticeIndex] = counter;
 630
 631                                 coords[C_INDEX_X(counter)] = x;
 632                                 coords[C_INDEX_Y(counter)] = y;
 633                                 coords[C_INDEX_Z(counter)] = z;
 634
 635                                 ++counter;
 636                         }
 637                 } } }
 638         } } }
 639
 640         Verify(counter == nFluid);
 641
 642         uint32_t * adjList;
 643
 644         double indexMib = nFluid * sizeof(uint32_t) * N_D3Q19_IDX / 1024.0 / 1024.0;
 645
 646         printf("# index size:            %e MiB\n", indexMib);
 647
 648         // AdjList only requires 18 instead of 19 entries per node, as
 649         // the center PDF needs no addressing.
 650         if (MemAlloc((void **)&adjList, nFluid * sizeof(uint32_t) * N_D3Q19_IDX)) {
 651                 printf("ERROR: allocating adjList array failed: %lu bytes.\n", nFluid * sizeof(uint32_t) * N_D3Q19_IDX);
 652                 exit(1);
 653         }
 654
 655         kdl->AdjList = adjList;
 656
 657         int x, y, z;
 658
 659         uint32_t neighborIndex;
 660         uint32_t dstIndex;
 661
 662         int nx, ny, nz, px, py, pz;
 663
 664         // Loop over all fluid nodes and compute the indices to the neighboring
 665         // PDFs for configured data layout (AoS/SoA).
 666         #ifdef _OPENMP
 667                 #pragma omp parallel for
 668         #endif
 669         for (int index = 0; index < nFluid; ++index) {
 670                 for (int d = 0; d < N_D3Q19_IDX; ++d) {
 671                         adjList[index * N_D3Q19_IDX + d] = -1;
 672                 }
 673         }
 674
 675         // #ifdef _OPENMP  --> add line continuation
 676         //      #pragma omp parallel for default(none)
 677         //              shared(nFluid, nCells, coords, D3Q19_INV, D3Q19_X, D3Q19_Y, D3Q19_Z,
 678         //                              stderr,
 679         //                              lDims, grid, ld, lX, lY, lZ, adjList)
 680         //              private(x, y, z, nx, ny, nz, neighborIndex, dstIndex)
 681         // #endif
 682         for (int index = 0; index < nFluid; ++index) {
 683                 x = coords[C_INDEX_X(index)];
 684                 y = coords[C_INDEX_Y(index)];
 685                 z = coords[C_INDEX_Z(index)];
 686
 687                 Assert(x >= 0 && x < lX);
 688                 Assert(y >= 0 && y < lY);
 689                 Assert(z >= 0 && z < lZ);
 690
 691                 Assert(ld->Lattice[L_INDEX_4(lDims, x, y, z)] != LAT_CELL_OBSTACLE);
 692
 693                 // Loop over all directions except the center one.
 694                 for(int d = 0; d < N_D3Q19 - 1; ++d) {
 695                         Assert(d != D3Q19_C);
 696
 697 #ifdef PROP_MODEL_PUSH
 698                         nx = x + D3Q19_X[d];
 699                         ny = y + D3Q19_Y[d];
 700                         nz = z + D3Q19_Z[d];
 701
 702 #elif PROP_MODEL_PULL
 703                         nx = x - D3Q19_X[d];
 704                         ny = y - D3Q19_Y[d];
 705                         nz = z - D3Q19_Z[d];
 706 #else
 707                         #error No implementation for this PROP_MODEL_NAME.
 708 #endif
 709                         // If the neighbor is outside the latcie in X direction and we have a
 710                         // periodic boundary then we need to wrap around.
 711                         if (    ((nx < 0 || nx >= lX) && ld->PeriodicX) ||
 712                                         ((ny < 0 || ny >= lY) && ld->PeriodicY) ||
 713                                         ((nz < 0 || nz >= lZ) && ld->PeriodicZ)
 714                                                                                                                                 ){
 715                                 // x periodic
 716
 717                                 if (nx < 0) {
 718                                         px = lX - 1;
 719                                 }
 720                                 else if (nx >= lX) {
 721                                         px = 0;
 722                                 } else {
 723                                         px = nx;
 724                                 }
 725                                 // y periodic
 726                                 if (ny < 0) {
 727                                         py = lY - 1;
 728                                 }
 729                                 else if (ny >= lY) {
 730                                         py = 0;
 731                                 } else {
 732                                         py = ny;
 733                                 }
 734
 735                                 // z periodic
 736                                 if (nz < 0) {
 737                                         pz = lZ - 1;
 738                                 }
 739                                 else if (nz >= lZ) {
 740                                         pz = 0;
 741                                 } else {
 742                                         pz = nz;
 743                                 }
 744
 745                                 if (ld->Lattice[L_INDEX_4(lDims, px, py, pz)] == LAT_CELL_OBSTACLE) {
 746                                         dstIndex = P_INDEX_3(nCells, index, D3Q19_INV[d]);
 747                                 }
 748                                 else {
 749                                         neighborIndex = grid[L_INDEX_4(lDims, px, py, pz)];
 750
 751                                         AssertMsg(neighborIndex != ~0, "Neighbor has no Index. (%d %d %d) direction %s (%d)\n", px, py, pz, D3Q19_NAMES[d], d);
 752
 753                                         dstIndex = P_INDEX_3(nCells, neighborIndex, d);
 754                                 }
 755                         }
 756                         else if (nx < 0 || ny < 0 || nz < 0 || nx >= lX || ny >= lY || nz >= lZ) {
 757                                 dstIndex = P_INDEX_3(nCells, index, D3Q19_INV[d]);
 758                         }
 759                         else if (ld->Lattice[L_INDEX_4(lDims, nx, ny, nz)] == LAT_CELL_OBSTACLE) {
 760                                 dstIndex = P_INDEX_3(nCells, index, D3Q19_INV[d]);
 761                         }
 762                         else {
 763                                 neighborIndex = grid[L_INDEX_4(lDims, nx, ny, nz)];
 764
 765                                 Assert(neighborIndex != ~0);
 766
 767                                 dstIndex = P_INDEX_3(nCells, neighborIndex, d);
 768                         }
 769
 770                         Assert(dstIndex >= 0);
 771                         Assert(dstIndex < nCells * N_D3Q19);
 772
 773                         adjList[index * N_D3Q19_IDX + d] = dstIndex;
 774                 }
 775         }
 776
 777         int nThreads = 1;
 778
 779 #ifdef _OPENMP
 780         nThreads = omp_get_max_threads();
 781 #endif
 782
 783         SetupConsecNodes(ld, KDLR(kd), nThreads);
 784
 785         double loopBalanceEven = 2.0 * 19 * sizeof(PdfT);
 786         double loopBalanceOdd  = 2.0 * 19 * sizeof(PdfT) + (double)kdlr->nConsecNodes / nFluid * (18 * 4.0 + 4.0);
 787         double loopBalance     = (loopBalanceEven + loopBalanceOdd) / 2.0;
 788
 789         printf("# loop balance:          %.2f B/FLUP  even: %.2f B/FLUP  odd %.2f B/FLUP\n",
 790                         loopBalance, loopBalanceEven, loopBalanceOdd);
 791
 792         // Fill remaining KernelData structures
 793         kd->GetNode = GetNode;
 794         kd->SetNode = SetNode;
 795
 796         kd->BoundaryConditionsGetPdf = FNAME(BCGetPdf);
 797         kd->BoundaryConditionsSetPdf = FNAME(BCSetPdf);
 798
 799         kd->Kernel = FNAME(D3Q19ListAaRiaKernel);
 800
 801         kd->DstPdfs = NULL;
 802         kd->PdfsActive = kd->Pdfs[0];
 803
 804         return;
 805 }
 806
 807 void FNAME(D3Q19ListAaRiaDeinit)(LatticeDesc * ld, KernelData ** kernelData)
 808 {
 809         KernelDataListRia ** kdlr = (KernelDataListRia **)kernelData;
 810
 811         MemFree((void **)&((*kdlr)->ConsecNodes));
 812
 813         if ((*kdlr)->ConsecThreadIndices != NULL) {
 814                 MemFree((void **)&((*kdlr)->ConsecThreadIndices));
 815         }
 816
 817         if ((*kdlr)->FluidNodeThreadIndices != NULL) {
 818                 MemFree((void **)&((*kdlr)->FluidNodeThreadIndices));
 819         }
 820
 821         KernelDataList ** kdl = (KernelDataList **)kernelData;
 822
 823         MemFree((void **)&((*kdl)->AdjList));
 824         MemFree((void **)&((*kdl)->Coords));
 825         MemFree((void **)&((*kdl)->Grid));
 826
 827         MemFree((void **)&((*kernelData)->Pdfs[0]));
 828
 829         MemFree((void **)kernelData);
 830         return;
 831 }
 832