source: codes/icosagcm/devel/src/unstructured/timestep_unstructured.F90 @ 665

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devel/unstructured : OpenMP fixes
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Line 
1MODULE timestep_unstructured_mod
2  USE ISO_C_BINDING
3  USE OMP_LIB
4#ifdef CPP_USING_XIOS
5  USE xios
6#endif
7  USE caldyn_unstructured_mod
8  IMPLICIT NONE
9  PRIVATE
10  SAVE
11
12#define BINDC_(thename) BIND(C, name=#thename)
13#define BINDC(thename) BINDC_(dynamico_ ## thename)
14
15#define DBL REAL(C_DOUBLE)
16#define DOUBLE1(m) DBL, DIMENSION(m)
17#define DOUBLE2(m,n) DBL, DIMENSION(m,n)
18#define DOUBLE3(m,n,p) DBL, DIMENSION(m,n,p)
19#define DOUBLE4(m,n,p,q) DBL, DIMENSION(m,n,p,q)
20#define INDEX INTEGER(C_INT)
21
22#ifdef CPP_USING_XIOS
23  TYPE(xios_context) :: ctx_hdl
24#endif
25
26CONTAINS
27
28#define FIELD_PS      DOUBLE1(primal_num)
29#define FIELD_MASS    DOUBLE2(llm, primal_num)
30#define FIELD_Z       DOUBLE2(llm, dual_num)
31#define FIELD_U       DOUBLE2(llm, edge_num)
32#define FIELD_UL      DOUBLE2(llm+1, edge_num)
33#define FIELD_THETA   DOUBLE3(llm, primal_num, nqdyn)
34#define FIELD_GEOPOT  DOUBLE2(llm+1, primal_num)
35
36#define HASNAN(field) (ANY(.NOT.ABS(field)<1e20))
37
38  SUBROUTINE caldyn_unstructured(tau, mass_col,rhodz,theta_rhodz,u,geopot,w, & ! IN : flow state
39                                 theta,ps,pk,hflux,qv, &    ! OUT : diags (except surface geopot : IN)
40                                 dmass_col,drhodz,dtheta_rhodz,du_fast,du_slow, &
41                                 dPhi_fast, dPhi_slow, dW_fast, dW_slow) BINDC(caldyn_unstructured) ! OUT : tendencies
42    DBL, VALUE :: tau
43    FIELD_MASS   :: rhodz, drhodz, pk, berni          ! IN, OUT, DIAG
44    FIELD_THETA  :: theta_rhodz, dtheta_rhodz, theta  ! IN, OUT, DIAG
45    FIELD_GEOPOT :: wflux, w, geopot, &               ! DIAG, INOUT
46         dPhi_fast, dPhi_slow, dW_fast, dW_slow       ! OUT
47    FIELD_U      :: u,du_fast,du_slow,hflux,qu        ! INOUT,OUT,OUT,DIAG
48    FIELD_Z      :: qv                                ! DIAG
49    FIELD_PS     :: ps,dmass_col,mass_col             ! OUT,OUT,IN (if eta_mass) or OUT,UNUSED,UNUSED (if eta_lag)
50    ! buffers for fields that need to be shared among OpenMP threads
51    ! vertical size is allocated as llm+1 even if only llm is needed
52    FIELD_GEOPOT :: bufm1, bufm2, bufm3
53    FIELD_UL     :: bufu1, bufu2, bufu3,bufu4
54
55    DBL          :: time1,time2
56    INTEGER :: ij
57   
58    !  CALL CPU_TIME(time1)
59    time1=OMP_GET_WTIME()
60   
61    IF(hydrostatic) THEN
62       
63       !$OMP PARALLEL NUM_THREADS(nb_threads)
64       !$OMP DO SCHEDULE(STATIC)
65       DO ij=1,edge_num
66          du_fast(:,ij)=0.
67          du_slow(:,ij)=0.
68       END DO
69       !$OMP END DO
70       CALL compute_theta(mass_col,rhodz,theta_rhodz, theta)
71       CALL compute_geopot(rhodz,theta, ps,pk,geopot)
72       
73       CALL compute_caldyn_fast(tau, pk,berni,theta,geopot, du_fast,u)
74       
75       CALL compute_pvort_only(rhodz,u,qv,qu)
76       CALL compute_caldyn_slow_hydro(rhodz,theta,u, berni,hflux,du_slow)
77       CALL compute_coriolis(hflux,theta,qu, bufu1, drhodz,dtheta_rhodz,du_slow)
78       IF(caldyn_eta == eta_mass) THEN
79          CALL caldyn_vert(drhodz,rhodz,theta,u, dmass_col,wflux,dtheta_rhodz,du_slow,bufu1)
80       END IF
81       !$OMP END PARALLEL
82       
83    ELSE ! NH
84       DO ij=1,edge_num
85          du_fast(:,ij)=0.
86          du_slow(:,ij)=0.
87       END DO
88       DO ij=1,primal_num
89          wflux(1,ij)=0.
90          wflux(llm+1,ij)=0.
91       END DO
92       CALL compute_theta(mass_col,rhodz,theta_rhodz, theta)
93       CALL compute_caldyn_solver(tau,rhodz,theta, bufm1,bufm2,bufm3, pk,geopot,W,dPhi_fast,dW_fast,du_fast)
94       CALL compute_caldyn_fast(tau, pk,berni,theta,geopot, du_fast,u)
95       CALL compute_pvort_only(rhodz,u,qv,qu)
96       CALL compute_caldyn_slow_NH(u,rhodz,geopot,W, bufm1,bufm2,bufm3,bufu1,bufu2,bufu3,bufu4, hflux,du_slow,dPhi_slow,dW_slow) 
97       CALL compute_coriolis(hflux,theta,qu, bufu1, drhodz,dtheta_rhodz,du_slow)
98       IF(caldyn_eta == eta_mass) THEN
99          CALL caldyn_vert(drhodz,rhodz,theta,u, dmass_col,wflux,dtheta_rhodz,du_slow,bufu1)
100          CALL compute_caldyn_vert_NH(rhodz,geopot,W,wflux, bufm1,bufm2,bufm3, du_slow,dPhi_slow,dW_slow)
101       END IF
102    END IF
103   
104    time2=OMP_GET_WTIME()
105    !  CALL CPU_TIME(time2)
106    IF(time2>time1) elapsed = elapsed + time2-time1
107
108    CALL print_trace()
109  END SUBROUTINE caldyn_unstructured
110  !
111  !----------------------------- Time stepping -------------------------------
112 
113  !
114  SUBROUTINE ARK_step(nstep, mass_col,rhodz,theta_rhodz,u,geopot,w, & ! INOUT : flow state
115       theta,ps,pk,hflux,qv, &    ! OUT : diags (except surface geopot : IN)
116       dmass_col,drhodz,dtheta_rhodz,du_fast,du_slow, &
117       dPhi_fast, dPhi_slow, dW_fast, dW_slow) BINDC(ARK_step) ! OUT : tendencies
118    INTEGER, VALUE :: nstep ! advance by nstep time steps
119    FIELD_PS     :: mass_col, ps                     ! OUT,IN (if eta_mass) or OUT,UNUSED (if eta_lag)
120    FIELD_MASS   :: rhodz, pk, berni                 ! IN, DIAG
121    FIELD_THETA  :: theta_rhodz, theta               ! IN, DIAG
122    FIELD_U      :: u,hflux,qu                       ! INOUT,DIAG*2
123    FIELD_GEOPOT :: geopot, w, wflux                 ! IN, INOUT, DIAG
124    FIELD_Z      :: qv                               ! DIAG
125    DOUBLE2(       primal_num, max_nb_stage) :: dmass_col    ! OUT
126    DOUBLE3(llm,   primal_num, max_nb_stage) :: drhodz   ! OUT
127    DOUBLE4(llm,   primal_num, nqdyn, max_nb_stage) :: dtheta_rhodz ! OUT
128    DOUBLE3(llm,   edge_num,   max_nb_stage) :: du_fast,du_slow ! OUT
129    DOUBLE3(llm+1, primal_num, max_nb_stage) :: &
130         dPhi_fast, dPhi_slow, dW_fast, dW_slow      ! OUT
131    ! buffers for fields that need to be shared among OpenMP threads
132    ! vertical size is allocated as llm+1 even if only llm is needed
133    FIELD_GEOPOT :: bufm1, bufm2, bufm3
134    FIELD_UL     :: bufu1, bufu2, bufu3,bufu4
135    DBL       :: time1,time2
136    INTEGER :: step, stage, ij
137   
138    !CALL CPU_TIME(time1)
139    time1=OMP_GET_WTIME()
140   
141    !$OMP PARALLEL NUM_THREADS(nb_threads)
142   
143    DO step=1, nstep
144       DO stage=1, nb_stage
145         
146          IF(hydrostatic) THEN
147             
148             !$OMP DO SCHEDULE(STATIC)
149             DO ij=1,edge_num
150                du_fast(:,ij,stage)=0.
151                du_slow(:,ij,stage)=0.
152             END DO
153             
154             CALL compute_theta(mass_col,rhodz,theta_rhodz, theta)
155             CALL compute_geopot(rhodz,theta, ps,pk,geopot)
156             
157             CALL compute_caldyn_fast(tauj(stage), pk,berni,theta,geopot, du_fast(:,:,stage), u)
158             
159             CALL compute_pvort_only(rhodz,u,qv,qu)
160             CALL compute_caldyn_slow_hydro(rhodz,theta,u, berni,hflux,du_slow(:,:,stage))
161             CALL compute_coriolis(hflux,theta,qu, bufu1, drhodz(:,:,stage), dtheta_rhodz(:,:,:,stage),du_slow(:,:,stage))
162             IF(caldyn_eta == eta_mass) THEN
163                CALL caldyn_vert(drhodz(:,:,stage),rhodz,theta,u, &
164                     dmass_col(:,stage),wflux,dtheta_rhodz(:,:,:,stage),du_slow(:,:,stage),bufu1)
165             END IF
166             
167          ELSE ! NH
168             !$OMP DO SCHEDULE(STATIC)
169             DO ij=1,primal_num
170                wflux(1,ij)=0.
171                wflux(llm+1,ij)=0.
172             END DO
173             !$OMP END DO
174             CALL compute_theta(mass_col,rhodz,theta_rhodz, theta)
175             CALL compute_caldyn_solver(tauj(stage),rhodz,theta, bufm1,bufm2,bufm3, pk,geopot,W, &
176                  dPhi_fast(:,:,stage), dW_fast(:,:,stage), du_fast(:,:,stage))
177             CALL compute_caldyn_fast(tauj(stage), pk,berni,theta,geopot, du_fast(:,:,stage),u)
178             CALL compute_pvort_only(rhodz,u,qv,qu)
179             CALL compute_caldyn_slow_NH(u,rhodz,geopot,W, bufm1,bufm2,bufm3,bufu1,bufu2,bufu3,bufu4, hflux, &
180                  du_slow(:,:,stage), dPhi_slow(:,:,stage), dW_slow(:,:,stage))
181             CALL compute_coriolis(hflux,theta,qu, bufu1, drhodz(:,:,stage),dtheta_rhodz(:,:,:,stage), du_slow(:,:,stage))
182             IF(caldyn_eta == eta_mass) THEN
183                CALL caldyn_vert(drhodz(:,:,stage),rhodz,theta,u, &
184                     dmass_col(:,stage),wflux,dtheta_rhodz(:,:,:,stage), du_slow(:,:,stage), bufu1)
185                CALL compute_caldyn_vert_NH(rhodz,geopot,W,wflux, bufm1,bufm2,bufm3, &
186                     du_slow(:,:,stage), dPhi_slow(:,:,stage), dW_slow(:,:,stage) )
187             END IF
188          END IF ! NH
189         
190          ! FIXME : mass_col is computed from rhodz
191          ! so that the DOFs are the same whatever caldyn_eta
192          ! in DYNAMICO mass_col is prognosed rather than rhodz
193         
194#define UPDATE(clj,field,dfield) update(stage,SIZE(field),clj,field,dfield)
195         
196          CALL UPDATE(cslj, rhodz, drhodz)
197          CALL UPDATE(cslj, theta_rhodz, dtheta_rhodz)
198          CALL UPDATE(cslj, u, du_slow)
199          CALL UPDATE(cflj, u, du_fast)
200         
201          IF(.NOT.hydrostatic) THEN
202             CALL UPDATE(cslj, geopot, dPhi_slow)
203             CALL UPDATE(cflj, geopot, dPhi_fast)
204             CALL UPDATE(cslj, W, dW_slow)
205             CALL UPDATE(cflj, W, dW_fast)
206          END IF
207         
208       END DO
209    END DO
210    !$OMP END PARALLEL
211   
212    time2=OMP_GET_WTIME()
213    !  CALL CPU_TIME(time2)
214    IF(time2>time1) elapsed = elapsed + time2-time1
215
216    CALL print_trace()
217   
218  END SUBROUTINE ARK_step
219 
220 
221  SUBROUTINE update(j,sz,clj,field,dfield)
222    INTEGER :: j, sz ! stage in ARK scheme, field size
223    DOUBLE2(max_nb_stage,max_nb_stage) :: clj ! modified Butcher tableau
224    DOUBLE1(sz) :: field
225    DOUBLE2(sz, max_nb_stage) :: dfield
226    !
227    INTEGER :: l, ij
228    CALL enter_trace(id_update, 8*sz*(j+1) )
229    !  PRINT *, clj(1:j,j)
230    SELECT CASE(j)
231    CASE(1)
232       !$OMP DO SCHEDULE(static)
233       DO ij=1,sz
234          field(ij) = field(ij) &
235               + clj(1,j)*dfield(ij,1)
236       END DO
237    CASE(2)
238       !$OMP DO SCHEDULE(static)
239       DO ij=1,sz
240          field(ij) = field(ij) &
241               + clj(1,j)*dfield(ij,1) &
242               + clj(2,j)*dfield(ij,2)
243       END DO
244    CASE(3)
245       !$OMP DO SCHEDULE(static)
246       DO ij=1,sz
247          field(ij) = field(ij) &
248               + clj(1,j)*dfield(ij,1) &
249               + clj(2,j)*dfield(ij,2) &
250               + clj(3,j)*dfield(ij,3)
251         
252       END DO
253    CASE(4)
254       !$OMP DO SCHEDULE(static)
255       DO ij=1,sz
256          field(ij) = field(ij) &
257               + clj(1,j)*dfield(ij,1) &
258               + clj(2,j)*dfield(ij,2) &
259               + clj(3,j)*dfield(ij,3) &
260               + clj(4,j)*dfield(ij,4)
261       END DO
262    CASE(5)
263       !$OMP DO SCHEDULE(static)
264       DO ij=1,sz
265          field(ij) = field(ij) &
266               + clj(1,j)*dfield(ij,1) &
267               + clj(2,j)*dfield(ij,2) &
268               + clj(3,j)*dfield(ij,3) &
269               + clj(4,j)*dfield(ij,4) &
270               + clj(5,j)*dfield(ij,5)
271       END DO
272    END SELECT
273    CALL exit_trace()
274  END SUBROUTINE update
275 
276  !---------------------------------------------- XIOS ----------------------------------------
277
278#ifdef CPP_USING_XIOS
279 
280  SUBROUTINE setup_xios() BINDC(setup_xios)
281    ! MPI_INIT / MPI_finalize are assumed to be called BEFORE/AFTER this routine
282    ! This is the case when calling from Python after importing mpi4py
283    INTEGER :: ierr, mpi_threading_mode
284   
285    PRINT *, 'Initialize XIOS and obtain our communicator'
286    CALL xios_initialize("icosagcm",return_comm=comm_icosa)
287   
288    PRINT *, 'Initialize our XIOS context'
289   
290    CALL xios_context_initialize("icosagcm",comm_icosa)
291    CALL xios_get_handle("icosagcm",ctx_hdl)
292    CALL xios_set_current_context(ctx_hdl)
293    !   CALL xios_set_axis_attr("lev",n_glo=llm ,value=lev_value) ;
294    !   CALL xios_set_axis_attr("levp1",n_glo=llm+1 ,value=lev_valuep1) ;
295    !   CALL xios_set_axis_attr("nq",n_glo=nqtot, value=nq_value) ;
296    !   CALL xios_set_domaingroup_attr("i",ni_glo=ncell_tot, ibegin=displ, ni=ncell)
297    !   CALL xios_set_domaingroup_attr("i", data_dim=1, type='unstructured' , nvertex=6, i_index=ind_glo)
298    !   CALL xios_set_domaingroup_attr("i",lonvalue_1d=lon, latvalue_1d=lat, bounds_lon_1d=bounds_lon, bounds_lat_1d=bounds_lat)
299    !   CALL xios_set_domain_attr("u",ni_glo=ncell_tot, ibegin=displ, ni=ncell)
300    !   CALL xios_set_domain_attr("u", data_dim=1, type='unstructured' , nvertex=2, i_index=ind_glo)
301    !  CALL xios_set_domain_attr("u",lonvalue_1d=lon, latvalue_1d=lat, bounds_lon_1d=bounds_lon, bounds_lat_1d=bounds_lat)
302    !   CALL xios_set_domain_attr("v",ni_glo=ncell_tot, ibegin=displ, ni=ncell)
303    !   CALL xios_set_domain_attr("v", data_dim=1, type='unstructured' , nvertex=3)
304    !   CALL xios_set_domain_attr("v",lonvalue_1d=lon, latvalue_1d=lat, bounds_lon_1d=bounds_lon, bounds_lat_1d=bounds_lat)
305    !   CALL xios_set_timestep(dtime) 
306    !   CALL xios_set_fieldgroup_attr("standard_output", freq_op=itau_out*xios_timestep, freq_offset=(itau_out-1)*xios_timestep)   
307    ! CALL xios_close_context_definition()
308   
309    ! PRINT *, 'Read data'
310    ! CALL xios_recv_field(name,field)
311   
312    ! PRINT *,'Write data'
313    ! CALL xios_send_field(name,field_tmp)
314   
315   !   PRINT *, 'Flush to disk, clean up and die'
316   !   CALL xios_context_finalize
317  END SUBROUTINE setup_xios
318!
319  SUBROUTINE call_xios_set_timestep(dt) BINDC(xios_set_timestep)
320    DBL, VALUE :: dt
321    TYPE(xios_duration)      :: dtime
322    dtime%second=dt
323    CALL xios_set_timestep(dtime)
324  END SUBROUTINE call_xios_set_timestep
325
326  SUBROUTINE call_xios_update_calendar(step) BINDC(xios_update_calendar)
327    INDEX, value :: step
328    CALL xios_update_calendar(step)
329  END SUBROUTINE call_xios_update_calendar
330
331#endif
332
333END MODULE timestep_unstructured_mod
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.