source: sasmodels/sasmodels/kernel_iq.c @ a4280bd

core_shell_microgelscostrafo411magnetic_modelrelease_v0.94release_v0.95ticket-1257-vesicle-productticket_1156ticket_1265_superballticket_822_more_unit_tests
Last change on this file since a4280bd was a4280bd, checked in by Paul Kienzle <pkienzle@…>, 8 years ago

restructure magnetic models to use less code

  • Property mode set to 100644
File size: 11.2 KB
Line 
1
2/*
3    ##########################################################
4    #                                                        #
5    #   !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!   #
6    #   !!                                              !!   #
7    #   !!  KEEP THIS CODE CONSISTENT WITH KERNELPY.PY  !!   #
8    #   !!                                              !!   #
9    #   !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!   #
10    #                                                        #
11    ##########################################################
12*/
13
14#ifndef _PAR_BLOCK_ // protected block so we can include this code twice.
15#define _PAR_BLOCK_
16
17typedef struct {
18#if MAX_PD > 0
19    int32_t pd_par[MAX_PD];     // id of the nth polydispersity variable
20    int32_t pd_length[MAX_PD];  // length of the nth polydispersity weight vector
21    int32_t pd_offset[MAX_PD];  // offset of pd weights in the value & weight vector
22    int32_t pd_stride[MAX_PD];  // stride to move to the next index at this level
23#endif // MAX_PD > 0
24    int32_t pd_prod;            // total number of voxels in hypercube
25    int32_t pd_sum;             // total length of the weights vector
26    int32_t num_active;         // number of non-trivial pd loops
27    int32_t theta_par;          // id of spherical correction variable
28} ProblemDetails;
29
30typedef struct {
31    PARAMETER_TABLE;
32} ParameterBlock;
33#endif // _PAR_BLOCK_
34
35
36#if defined(MAGNETIC) && NUM_MAGNETIC>0
37
38// Return value restricted between low and high
39static double clip(double value, double low, double high)
40{
41  return (value < low ? low : (value > high ? high : value));
42}
43
44// Compute spin cross sections given in_spin and out_spin
45// To convert spin cross sections to sld b:
46//     uu * (sld - m_sigma_x);
47//     dd * (sld + m_sigma_x);
48//     ud * (m_sigma_y + 1j*m_sigma_z);
49//     du * (m_sigma_y - 1j*m_sigma_z);
50static void set_spins(double in_spin, double out_spin, double spins[4])
51{
52  in_spin = clip(in_spin, 0.0, 1.0);
53  out_spin = clip(out_spin, 0.0, 1.0);
54  spins[0] = sqrt(sqrt((1.0-in_spin) * (1.0-out_spin))); // dd
55  spins[1] = sqrt(sqrt((1.0-in_spin) * out_spin));       // du
56  spins[2] = sqrt(sqrt(in_spin * (1.0-out_spin)));       // ud
57  spins[3] = sqrt(sqrt(in_spin * out_spin));             // uu
58}
59
60static double mag_sld(double qx, double qy, double p,
61                       double mx, double my, double sld)
62{
63    const double perp = qy*mx - qx*my;
64    return sld + perp*p;
65}
66
67#endif // MAGNETIC
68
69kernel
70void KERNEL_NAME(
71    int32_t nq,                 // number of q values
72    const int32_t pd_start,     // where we are in the polydispersity loop
73    const int32_t pd_stop,      // where we are stopping in the polydispersity loop
74    global const ProblemDetails *details,
75    global const double *values,
76    global const double *q, // nq q values, with padding to boundary
77    global double *result,  // nq+1 return values, again with padding
78    const double cutoff     // cutoff in the polydispersity weight product
79    )
80{
81
82  // Storage for the current parameter values.  These will be updated as we
83  // walk the polydispersity cube.  local_values will be aliased to pvec.
84  ParameterBlock local_values;
85  double *pvec = (double *)&local_values;
86
87#if defined(MAGNETIC) && NUM_MAGNETIC>0
88  // Location of the sld parameters in the parameter pvec.
89  // These parameters are updated with the effective sld due to magnetism.
90  #if NUM_MAGNETIC > 3
91  const int32_t slds[] = { MAGNETIC_PARS };
92  #endif
93
94  // TODO: could precompute these outside of the kernel.
95  // Interpret polarization cross section.
96  //     up_frac_i = values[NUM_PARS+2];
97  //     up_frac_f = values[NUM_PARS+3];
98  //     up_angle = values[NUM_PARS+4];
99  double spins[4];
100  double cos_mspin, sin_mspin;
101  set_spins(values[NUM_PARS+2], values[NUM_PARS+3], spins);
102  SINCOS(-values[NUM_PARS+4]*M_PI_180, sin_mspin, cos_mspin);
103#endif // MAGNETIC
104
105  // Fill in the initial variables
106  //   values[0] is scale
107  //   values[1] is background
108  #ifdef USE_OPENMP
109  #pragma omp parallel for
110  #endif
111  for (int i=0; i < NUM_PARS; i++) {
112    pvec[i] = values[2+i];
113//printf("p%d = %g\n",i, pvec[i]);
114  }
115
116  double pd_norm;
117//printf("start: %d %d\n",pd_start, pd_stop);
118  if (pd_start == 0) {
119    pd_norm = 0.0;
120    #ifdef USE_OPENMP
121    #pragma omp parallel for
122    #endif
123    for (int q_index=0; q_index < nq; q_index++) result[q_index] = 0.0;
124//printf("initializing %d\n", nq);
125  } else {
126    pd_norm = result[nq];
127  }
128//printf("start %d %g %g\n", pd_start, pd_norm, result[0]);
129
130#if MAX_PD>0
131  global const double *pd_value = values + NUM_VALUES + 2;
132  global const double *pd_weight = pd_value + details->pd_sum;
133#endif
134
135  // Jump into the middle of the polydispersity loop
136#if MAX_PD>4
137  int n4=details->pd_length[4];
138  int i4=(pd_start/details->pd_stride[4])%n4;
139  const int p4=details->pd_par[4];
140  global const double *v4 = pd_value + details->pd_offset[4];
141  global const double *w4 = pd_weight + details->pd_offset[4];
142#endif
143#if MAX_PD>3
144  int n3=details->pd_length[3];
145  int i3=(pd_start/details->pd_stride[3])%n3;
146  const int p3=details->pd_par[3];
147  global const double *v3 = pd_value + details->pd_offset[3];
148  global const double *w3 = pd_weight + details->pd_offset[3];
149//printf("offset %d: %d %d\n", 3, details->pd_offset[3], NUM_VALUES);
150#endif
151#if MAX_PD>2
152  int n2=details->pd_length[2];
153  int i2=(pd_start/details->pd_stride[2])%n2;
154  const int p2=details->pd_par[2];
155  global const double *v2 = pd_value + details->pd_offset[2];
156  global const double *w2 = pd_weight + details->pd_offset[2];
157#endif
158#if MAX_PD>1
159  int n1=details->pd_length[1];
160  int i1=(pd_start/details->pd_stride[1])%n1;
161  const int p1=details->pd_par[1];
162  global const double *v1 = pd_value + details->pd_offset[1];
163  global const double *w1 = pd_weight + details->pd_offset[1];
164#endif
165#if MAX_PD>0
166  int n0=details->pd_length[0];
167  int i0=(pd_start/details->pd_stride[0])%n0;
168  const int p0=details->pd_par[0];
169  global const double *v0 = pd_value + details->pd_offset[0];
170  global const double *w0 = pd_weight + details->pd_offset[0];
171//printf("w0:%p, values:%p, diff:%d, %d\n",w0,values,(w0-values),NUM_VALUES);
172#endif
173
174
175  double spherical_correction=1.0;
176  const int theta_par = details->theta_par;
177#if MAX_PD>0
178  const int fast_theta = (theta_par == p0);
179  const int slow_theta = (theta_par >= 0 && !fast_theta);
180#else
181  const int slow_theta = (theta_par >= 0);
182#endif
183
184  int step = pd_start;
185
186
187#if MAX_PD>4
188  const double weight5 = 1.0;
189  while (i4 < n4) {
190    pvec[p4] = v4[i4];
191    double weight4 = w4[i4] * weight5;
192//printf("step:%d level %d: p:%d i:%d n:%d value:%g weight:%g\n", step, 4, p4, i4, n4, pvec[p4], weight4);
193#elif MAX_PD>3
194    const double weight4 = 1.0;
195#endif
196#if MAX_PD>3
197  while (i3 < n3) {
198    pvec[p3] = v3[i3];
199    double weight3 = w3[i3] * weight4;
200//printf("step:%d level %d: p:%d i:%d n:%d value:%g weight:%g\n", step, 3, p3, i3, n3, pvec[p3], weight3);
201#elif MAX_PD>2
202    const double weight3 = 1.0;
203#endif
204#if MAX_PD>2
205  while (i2 < n2) {
206    pvec[p2] = v2[i2];
207    double weight2 = w2[i2] * weight3;
208//printf("step:%d level %d: p:%d i:%d n:%d value:%g weight:%g\n", step, 2, p2, i2, n2, pvec[p2], weight2);
209#elif MAX_PD>1
210    const double weight2 = 1.0;
211#endif
212#if MAX_PD>1
213  while (i1 < n1) {
214    pvec[p1] = v1[i1];
215    double weight1 = w1[i1] * weight2;
216//printf("step:%d level %d: p:%d i:%d n:%d value:%g weight:%g\n", step, 1, p1, i1, n1, pvec[p1], weight1);
217#elif MAX_PD>0
218    const double weight1 = 1.0;
219#endif
220    if (slow_theta) { // Theta is not in inner loop
221      spherical_correction = fmax(fabs(cos(M_PI_180*pvec[theta_par])), 1.e-6);
222    }
223#if MAX_PD>0
224  while(i0 < n0) {
225    pvec[p0] = v0[i0];
226    double weight0 = w0[i0] * weight1;
227//printf("step:%d level %d: p:%d i:%d n:%d value:%g weight:%g\n", step, 0, p0, i0, n0, pvec[p0], weight0);
228    if (fast_theta) { // Theta is in inner loop
229      spherical_correction = fmax(fabs(cos(M_PI_180*pvec[p0])), 1.e-6);
230    }
231#else
232    const double weight0 = 1.0;
233#endif
234
235//printf("step:%d of %d, pars:",step,pd_stop); for (int i=0; i < NUM_PARS; i++) printf("p%d=%g ",i, pvec[i]); printf("\n");
236//printf("sphcor: %g\n", spherical_correction);
237
238    #ifdef INVALID
239    if (!INVALID(local_values))
240    #endif
241    {
242      // Accumulate I(q)
243      // Note: weight==0 must always be excluded
244      if (weight0 > cutoff) {
245        // spherical correction has some nasty effects when theta is +90 or -90
246        // where it becomes zero.
247        const double weight = weight0 * spherical_correction;
248        pd_norm += weight * CALL_VOLUME(local_values);
249
250        #ifdef USE_OPENMP
251        #pragma omp parallel for
252        #endif
253        for (int q_index=0; q_index<nq; q_index++) {
254#if defined(MAGNETIC) && NUM_MAGNETIC > 0
255          const double qx = q[2*q_index];
256          const double qy = q[2*q_index+1];
257          const double qsq = qx*qx + qy*qy;
258
259          // Constant across orientation, polydispersity for given qx, qy
260          double scattering = 0.0;
261          // TODO: what is the magnetic scattering at q=0
262          if (qsq > 1.e-16) {
263            double p[4];
264            p[0] = (qy*cos_mspin + qx*sin_mspin)/qsq;
265            p[3] = -p[0];
266            p[1] = p[2] = (qy*sin_mspin - qx*cos_mspin)/qsq;
267
268            for (int index=0; index<4; index++) {
269              const double xs = spins[index];
270              if (xs > 1.e-8) {
271                const int spin_flip = (index==1) || (index==2);
272                const double pk = p[index];
273                for (int axis=0; axis<=spin_flip; axis++) {
274                  #define M1 NUM_PARS+5
275                  #define M2 NUM_PARS+8
276                  #define M3 NUM_PARS+13
277                  #define SLD(_M_offset, _sld_offset) \
278                      pvec[_sld_offset] = xs * (axis \
279                      ? (index==1 ? -values[_M_offset+2] : values[_M_offset+2]) \
280                      : mag_sld(qx, qy, pk, values[_M_offset], values[_M_offset+1], \
281                                (spin_flip ? 0.0 : values[_sld_offset+2])))
282                  #if NUM_MAGNETIC==1
283                      SLD(M1, MAGNETIC_PAR1);
284                  #elif NUM_MAGNETIC==2
285                      SLD(M1, MAGNETIC_PAR1);
286                      SLD(M2, MAGNETIC_PAR2);
287                  #elif NUM_MAGNETIC==3
288                      SLD(M1, MAGNETIC_PAR1);
289                      SLD(M2, MAGNETIC_PAR2);
290                      SLD(M3, MAGNETIC_PAR3);
291                  #else
292                  for (int sk=0; sk<NUM_MAGNETIC; sk++) {
293                      SLD(M1+3*sk, slds[sk]);
294                  }
295                  #endif
296                  scattering += CALL_IQ(q, q_index, local_values);
297                }
298              }
299            }
300          }
301#else  // !MAGNETIC
302          const double scattering = CALL_IQ(q, q_index, local_values);
303#endif // !MAGNETIC
304//printf("q_index:%d %g %g %g %g\n",q_index, scattering, weight, spherical_correction, weight0);
305          result[q_index] += weight * scattering;
306        }
307      }
308    }
309    ++step;
310#if MAX_PD>0
311    if (step >= pd_stop) break;
312    ++i0;
313  }
314  i0 = 0;
315#endif
316#if MAX_PD>1
317    if (step >= pd_stop) break;
318    ++i1;
319  }
320  i1 = 0;
321#endif
322#if MAX_PD>2
323    if (step >= pd_stop) break;
324    ++i2;
325  }
326  i2 = 0;
327#endif
328#if MAX_PD>3
329    if (step >= pd_stop) break;
330    ++i3;
331  }
332  i3 = 0;
333#endif
334#if MAX_PD>4
335    if (step >= pd_stop) break;
336    ++i4;
337  }
338  i4 = 0;
339#endif
340
341//printf("res: %g/%g\n", result[0], pd_norm);
342  // Remember the updated norm.
343  result[nq] = pd_norm;
344}
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.