parsuperluwrap.h

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/* $Header: /var/cvs/mbdyn/mbdyn/mbdyn-1.0/libraries/libmbwrap/parsuperluwrap.h,v 1.24 2017/01/12 14:44:25 masarati Exp $ */
/* 
 * MBDyn (C) is a multibody analysis code. 
 * http://www.mbdyn.org
 *
 * Copyright (C) 2004-2017
 *
 * Pierangelo Masarati  <masarati@aero.polimi.it>
 * Paolo Mantegazza     <mantegazza@aero.polimi.it>
 *
 * Dipartimento di Ingegneria Aerospaziale - Politecnico di Milano
 * via La Masa, 34 - 20156 Milano, Italy
 * http://www.aero.polimi.it
 *
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 * GNU General Public License for more details.
 *
 * You should have received a copy of the GNU General Public License
 * along with this program; if not, write to the Free Software
 * Foundation, Inc., 59 Temple Place, Suite 330, Boston, MA  02111-1307  USA
 */

/*****************************************************************************
 *                                                                           *
 *                          SuperLU C++ WRAPPER                              *
 *                                                                           *
 *****************************************************************************/

/*
 * Wrapper for SuperLU sparse smp LU solution 
 * http://www.cs.berkeley.edu/~xiaoye/superlu_mt.html
 */

#ifndef PARSUPERLUWRAP_H
#define PARSUPERLUWRAP_H

#ifdef USE_SUPERLU_MT

#include <iostream>
#include "ac/pthread.h"
#include <vector>

#include "myassert.h"
#include "mynewmem.h"
#include "except.h"
#include "solman.h"
#include "submat.h"
#include "spmapmh.h"
#include "ls.h"

/* ParSuperLUSolver - begin */

/*
 * Solutore LU per matrici sparse. usa spazio messo a disposizione da altri 
 * e si aspetta le matrici gia' bell'e preparate
 */

struct ParSuperLUSolverData;

class ParSuperLUSolver : public LinearSolver  {
public:
private:
        mutable integer *Aip;
        mutable integer *App;
        mutable doublereal *Axp;

        mutable integer iN;             /* ordine della matrice */
        mutable integer iNonZeroes;

        doublereal dPivotFactor;

        mutable bool bFirstSol;         /* true se prima backsubst */
        mutable bool bRegenerateMatrix; /* true se prima backsubst */

        ParSuperLUSolverData *sld;

        unsigned nThreads;

        enum Op {
                FACTOR,
                EXIT
        };

        struct thread_data_t {
                pthread_t               thread;
                ParSuperLUSolver        *pSLUS;
                unsigned                threadNumber;
                sem_t                   sem;
                void                    *pdgstrf_threadarg;
        } *thread_data;

        Op              thread_operation;
        unsigned        thread_count;
        pthread_mutex_t thread_mutex;
        pthread_cond_t  thread_cond;

        /* Thread process */
        static void *thread_op(void *arg);

        /* Fattorizza la matrice */
        void Factor(void);

        void EndOfOp(void);

public:
        /* Costruttore: si limita ad allocare la memoria */
        ParSuperLUSolver(unsigned nt, integer iMatOrd, const doublereal &dPivot);

        /* Distruttore */
        ~ParSuperLUSolver(void);

#ifdef DEBUG    
        void IsValid(void) const;
#endif /* DEBUG */

        /* Risolve */
        void Solve(void) const;

        /* Index Form */
        void MakeCompactForm(SparseMatrixHandler& mh,
                        std::vector<doublereal>& Ax,
                        std::vector<integer>& Ar,
                        std::vector<integer>& Ac,
                        std::vector<integer>& Ap) const;
};

/* ParSuperLUSolver - end */



/* ParSuperLUSparseSolutionManager - begin */

/*
 * Gestisce la soluzione del problema; alloca le matrici occorrenti
 * e gli oggetti dedicati alla gestione delle matrici ed alla soluzione
 */

class ParSuperLUSparseSolutionManager : public SolutionManager {
protected:
        integer iMatSize;               /* ordine della matrice */
        std::vector<integer> Ai;        /* array di interi con
                                         * indici di riga di ParSuperLUSolver */
        std::vector<integer> Adummy;    /* dummy */
        std::vector<integer> Ap;        /* array di interi con
                                                 * indici di colonna CC */
        std::vector<doublereal> Ax;     /* reali con la matrice */
        std::vector<doublereal> xb;     /* reali con residuo/soluzione */

        mutable SpMapMatrixHandler MH;  /* sparse MatrixHandler */
        mutable MyVectorHandler VH;     /* puntatore a VectorHandler */

        /* Fattorizza la matrice (non viene mai chiamato direttamente, 
         * ma da Solve se la matrice ancora non e' stata fattorizzata) */
        void Factor(void);

#ifdef DEBUG
        /* Usata per il debug */
        void IsValid(void) const;
#endif /* DEBUG */

        virtual void MakeCompressedColumnForm(void);
public:
        /* Costruttore: usa e mette a disposizione matrici che gli sono date */
        ParSuperLUSparseSolutionManager(unsigned nt, integer iSize,
                        const doublereal& dPivotFactor = 1.0);

        /* Distruttore: dealloca le matrici e distrugge gli oggetti propri */
        ~ParSuperLUSparseSolutionManager(void);

        /* Inizializza il gestore delle matrici */
        void MatrReset(void);

        /* Risolve il sistema */
        void Solve(void);

        /* Rende disponibile l'handler per la matrice */
        MatrixHandler* pMatHdl(void) const {
                return &MH;
        };

        /* Rende disponibile l'handler per il termine noto */
        VectorHandler* pResHdl(void) const {
#ifdef DEBUG
                VH.IsValid();
#endif /* DEBUG */
                return &VH;
        };

        /* Rende disponibile l'handler per la soluzione (e' lo stesso 
         * del termine noto, ma concettualmente sono separati) */
        VectorHandler* pSolHdl(void) const {
#ifdef DEBUG
                VH.IsValid();
#endif /* DEBUG */
                return &VH;
        };
};

/* ParSuperLUSparseSolutionManager - end */

/* ParSuperLUSparseCCSolutionManager - begin */
template <class CC>
class ParSuperLUSparseCCSolutionManager: public ParSuperLUSparseSolutionManager {
protected:
        bool CCReady;
        CompactSparseMatrixHandler *Ac;

        virtual void MatrReset(void);
        virtual void MakeCompressedColumnForm(void);
        
public:
        ParSuperLUSparseCCSolutionManager(unsigned nt, integer Dim,
                        const doublereal &dPivot = -1.);
        virtual ~ParSuperLUSparseCCSolutionManager(void);

        /* Inizializzatore "speciale" */
        virtual void MatrInitialize(void);
        
        /* Rende disponibile l'handler per la matrice */
        virtual MatrixHandler* pMatHdl(void) const;
};

/* ParSuperLUSparseCCSolutionManager - end */

#endif /* USE_SUPERLU_MT */

#endif /* PARSUPERLUWRAP_H */