xref: /libCEED/tests/t526-operator.c (revision 6e15d496119073f7bc35f61df7ac100e9376600e)
1*6e15d496SJeremy L Thompson /// @file
2*6e15d496SJeremy L Thompson /// Test FLOP estimation for composite mass matrix operator
3*6e15d496SJeremy L Thompson /// \test Test FLOP estimation for composite mass matrix operator
4*6e15d496SJeremy L Thompson #include <ceed.h>
5*6e15d496SJeremy L Thompson #include <stdlib.h>
6*6e15d496SJeremy L Thompson #include <math.h>
7*6e15d496SJeremy L Thompson #include "t320-basis.h"
8*6e15d496SJeremy L Thompson 
9*6e15d496SJeremy L Thompson /* The mesh comprises of two rows of 3 quadralaterals followed by one row
10*6e15d496SJeremy L Thompson      of 6 triangles:
11*6e15d496SJeremy L Thompson    _ _ _
12*6e15d496SJeremy L Thompson   |_|_|_|
13*6e15d496SJeremy L Thompson   |_|_|_|
14*6e15d496SJeremy L Thompson   |/|/|/|
15*6e15d496SJeremy L Thompson 
16*6e15d496SJeremy L Thompson */
17*6e15d496SJeremy L Thompson 
18*6e15d496SJeremy L Thompson int main(int argc, char **argv) {
19*6e15d496SJeremy L Thompson   Ceed ceed;
20*6e15d496SJeremy L Thompson   CeedInt flop_estimate;
21*6e15d496SJeremy L Thompson   CeedElemRestriction elem_restr_x_tet, elem_restr_u_tet,
22*6e15d496SJeremy L Thompson                       elem_restr_qd_i_tet,
23*6e15d496SJeremy L Thompson                       elem_restr_x_hex, elem_restr_u_hex,
24*6e15d496SJeremy L Thompson                       elem_restr_qd_i_hex;
25*6e15d496SJeremy L Thompson   CeedBasis basis_x_tet, basis_u_tet,
26*6e15d496SJeremy L Thompson             basis_x_hex, basis_u_hex;
27*6e15d496SJeremy L Thompson   CeedQFunction qf_mass;
28*6e15d496SJeremy L Thompson   CeedOperator op_mass_tet, op_mass_hex, op_mass;
29*6e15d496SJeremy L Thompson   CeedVector q_data_tet, q_data_hex;
30*6e15d496SJeremy L Thompson   CeedInt num_elem_tet = 6, P_tet = 6, Q_tet = 4,
31*6e15d496SJeremy L Thompson           num_elem_hex = 6, P_hex = 3, Q_hex = 4, dim = 2;
32*6e15d496SJeremy L Thompson   CeedInt n_x = 3, n_y = 3,
33*6e15d496SJeremy L Thompson           n_x_tet = 3, n_y_tet = 1, n_x_hex = 3;
34*6e15d496SJeremy L Thompson   CeedInt row, col, offset;
35*6e15d496SJeremy L Thompson   CeedInt num_dofs = (n_x*2+1)*(n_y*2+1),
36*6e15d496SJeremy L Thompson           num_qpts_tet = num_elem_tet*Q_tet,
37*6e15d496SJeremy L Thompson           num_qpts_hex = num_elem_hex*Q_hex*Q_hex;
38*6e15d496SJeremy L Thompson   CeedInt ind_x_tet[num_elem_tet*P_tet],
39*6e15d496SJeremy L Thompson           ind_x_hex[num_elem_hex*P_hex*P_hex];
40*6e15d496SJeremy L Thompson   CeedScalar q_ref[dim*Q_tet], q_weight[Q_tet];
41*6e15d496SJeremy L Thompson   CeedScalar interp[P_tet*Q_tet], grad[dim*P_tet*Q_tet];
42*6e15d496SJeremy L Thompson 
43*6e15d496SJeremy L Thompson   CeedInit(argv[1], &ceed);
44*6e15d496SJeremy L Thompson 
45*6e15d496SJeremy L Thompson   // Qdata Vectors
46*6e15d496SJeremy L Thompson   CeedVectorCreate(ceed, num_qpts_tet, &q_data_tet);
47*6e15d496SJeremy L Thompson   CeedVectorCreate(ceed, num_qpts_hex, &q_data_hex);
48*6e15d496SJeremy L Thompson 
49*6e15d496SJeremy L Thompson   // Set up Tet Elements
50*6e15d496SJeremy L Thompson   for (CeedInt i=0; i<num_elem_tet/2; i++) {
51*6e15d496SJeremy L Thompson     col = i % n_x_tet;
52*6e15d496SJeremy L Thompson     row = i / n_x_tet;
53*6e15d496SJeremy L Thompson     offset = col*2 + row*(n_x_tet*2+1)*2;
54*6e15d496SJeremy L Thompson 
55*6e15d496SJeremy L Thompson     ind_x_tet[i*2*P_tet +  0] =  2 + offset;
56*6e15d496SJeremy L Thompson     ind_x_tet[i*2*P_tet +  1] =  9 + offset;
57*6e15d496SJeremy L Thompson     ind_x_tet[i*2*P_tet +  2] = 16 + offset;
58*6e15d496SJeremy L Thompson     ind_x_tet[i*2*P_tet +  3] =  1 + offset;
59*6e15d496SJeremy L Thompson     ind_x_tet[i*2*P_tet +  4] =  8 + offset;
60*6e15d496SJeremy L Thompson     ind_x_tet[i*2*P_tet +  5] =  0 + offset;
61*6e15d496SJeremy L Thompson 
62*6e15d496SJeremy L Thompson     ind_x_tet[i*2*P_tet +  6] = 14 + offset;
63*6e15d496SJeremy L Thompson     ind_x_tet[i*2*P_tet +  7] =  7 + offset;
64*6e15d496SJeremy L Thompson     ind_x_tet[i*2*P_tet +  8] =  0 + offset;
65*6e15d496SJeremy L Thompson     ind_x_tet[i*2*P_tet +  9] = 15 + offset;
66*6e15d496SJeremy L Thompson     ind_x_tet[i*2*P_tet + 10] =  8 + offset;
67*6e15d496SJeremy L Thompson     ind_x_tet[i*2*P_tet + 11] = 16 + offset;
68*6e15d496SJeremy L Thompson   }
69*6e15d496SJeremy L Thompson 
70*6e15d496SJeremy L Thompson   // -- Restrictions
71*6e15d496SJeremy L Thompson   CeedElemRestrictionCreate(ceed, num_elem_tet, P_tet, dim, num_dofs,
72*6e15d496SJeremy L Thompson                             dim*num_dofs,
73*6e15d496SJeremy L Thompson                             CEED_MEM_HOST, CEED_USE_POINTER, ind_x_tet,
74*6e15d496SJeremy L Thompson                             &elem_restr_x_tet);
75*6e15d496SJeremy L Thompson 
76*6e15d496SJeremy L Thompson   CeedElemRestrictionCreate(ceed, num_elem_tet, P_tet, 1, 1, num_dofs,
77*6e15d496SJeremy L Thompson                             CEED_MEM_HOST, CEED_USE_POINTER, ind_x_tet,
78*6e15d496SJeremy L Thompson                             &elem_restr_u_tet);
79*6e15d496SJeremy L Thompson   CeedInt strides_qd_tet[3] = {1, Q_tet, Q_tet};
80*6e15d496SJeremy L Thompson   CeedElemRestrictionCreateStrided(ceed,  num_elem_tet, Q_tet, 1, num_qpts_tet,
81*6e15d496SJeremy L Thompson                                    strides_qd_tet, &elem_restr_qd_i_tet);
82*6e15d496SJeremy L Thompson 
83*6e15d496SJeremy L Thompson   // -- Bases
84*6e15d496SJeremy L Thompson   buildmats(q_ref, q_weight, interp, grad);
85*6e15d496SJeremy L Thompson   CeedBasisCreateH1(ceed, CEED_TOPOLOGY_TRIANGLE, dim, P_tet, Q_tet, interp, grad,
86*6e15d496SJeremy L Thompson                     q_ref, q_weight, &basis_x_tet);
87*6e15d496SJeremy L Thompson 
88*6e15d496SJeremy L Thompson   buildmats(q_ref, q_weight, interp, grad);
89*6e15d496SJeremy L Thompson   CeedBasisCreateH1(ceed, CEED_TOPOLOGY_TRIANGLE, 1, P_tet, Q_tet, interp, grad,
90*6e15d496SJeremy L Thompson                     q_ref, q_weight, &basis_u_tet);
91*6e15d496SJeremy L Thompson 
92*6e15d496SJeremy L Thompson   // -- QFunction
93*6e15d496SJeremy L Thompson   CeedQFunctionCreateInteriorByName(ceed, "MassApply", &qf_mass);
94*6e15d496SJeremy L Thompson 
95*6e15d496SJeremy L Thompson   // -- Operators
96*6e15d496SJeremy L Thompson   // ---- Mass Tet
97*6e15d496SJeremy L Thompson   CeedOperatorCreate(ceed, qf_mass, CEED_QFUNCTION_NONE, CEED_QFUNCTION_NONE,
98*6e15d496SJeremy L Thompson                      &op_mass_tet);
99*6e15d496SJeremy L Thompson   CeedOperatorSetField(op_mass_tet, "u", elem_restr_u_tet, basis_u_tet,
100*6e15d496SJeremy L Thompson                        CEED_VECTOR_ACTIVE);
101*6e15d496SJeremy L Thompson   CeedOperatorSetField(op_mass_tet, "qdata", elem_restr_qd_i_tet,
102*6e15d496SJeremy L Thompson                        CEED_BASIS_COLLOCATED,
103*6e15d496SJeremy L Thompson                        q_data_tet);
104*6e15d496SJeremy L Thompson   CeedOperatorSetField(op_mass_tet, "v", elem_restr_u_tet, basis_u_tet,
105*6e15d496SJeremy L Thompson                        CEED_VECTOR_ACTIVE);
106*6e15d496SJeremy L Thompson 
107*6e15d496SJeremy L Thompson   // Set up Hex Elements
108*6e15d496SJeremy L Thompson   for (CeedInt i=0; i<num_elem_hex; i++) {
109*6e15d496SJeremy L Thompson     col = i % n_x_hex;
110*6e15d496SJeremy L Thompson     row = i / n_x_hex;
111*6e15d496SJeremy L Thompson     offset = (n_x_tet*2+1)*(n_y_tet*2)*(1+row) + col*2;
112*6e15d496SJeremy L Thompson     for (CeedInt j=0; j<P_hex; j++)
113*6e15d496SJeremy L Thompson       for (CeedInt k=0; k<P_hex; k++)
114*6e15d496SJeremy L Thompson         ind_x_hex[P_hex*(P_hex*i+k)+j] = offset + k*(n_x_hex*2+1) + j;
115*6e15d496SJeremy L Thompson   }
116*6e15d496SJeremy L Thompson 
117*6e15d496SJeremy L Thompson   // -- Restrictions
118*6e15d496SJeremy L Thompson   CeedElemRestrictionCreate(ceed, num_elem_hex, P_hex*P_hex, dim, num_dofs,
119*6e15d496SJeremy L Thompson                             dim*num_dofs,
120*6e15d496SJeremy L Thompson                             CEED_MEM_HOST, CEED_USE_POINTER, ind_x_hex,
121*6e15d496SJeremy L Thompson                             &elem_restr_x_hex);
122*6e15d496SJeremy L Thompson 
123*6e15d496SJeremy L Thompson   CeedElemRestrictionCreate(ceed, num_elem_hex, P_hex*P_hex, 1, 1, num_dofs,
124*6e15d496SJeremy L Thompson                             CEED_MEM_HOST, CEED_USE_POINTER, ind_x_hex,
125*6e15d496SJeremy L Thompson                             &elem_restr_u_hex);
126*6e15d496SJeremy L Thompson   CeedInt strides_qd_hex[3] = {1, Q_hex*Q_hex, Q_hex*Q_hex};
127*6e15d496SJeremy L Thompson   CeedElemRestrictionCreateStrided(ceed, num_elem_hex, Q_hex*Q_hex, 1,
128*6e15d496SJeremy L Thompson                                    num_qpts_hex,
129*6e15d496SJeremy L Thompson                                    strides_qd_hex, &elem_restr_qd_i_hex);
130*6e15d496SJeremy L Thompson 
131*6e15d496SJeremy L Thompson   // -- Bases
132*6e15d496SJeremy L Thompson   CeedBasisCreateTensorH1Lagrange(ceed, dim, dim, P_hex, Q_hex, CEED_GAUSS,
133*6e15d496SJeremy L Thompson                                   &basis_x_hex);
134*6e15d496SJeremy L Thompson   CeedBasisCreateTensorH1Lagrange(ceed, dim, 1, P_hex, Q_hex, CEED_GAUSS,
135*6e15d496SJeremy L Thompson                                   &basis_u_hex);
136*6e15d496SJeremy L Thompson 
137*6e15d496SJeremy L Thompson   // -- Operators
138*6e15d496SJeremy L Thompson   CeedOperatorCreate(ceed, qf_mass, CEED_QFUNCTION_NONE, CEED_QFUNCTION_NONE,
139*6e15d496SJeremy L Thompson                      &op_mass_hex);
140*6e15d496SJeremy L Thompson   CeedOperatorSetField(op_mass_hex, "u", elem_restr_u_hex, basis_u_hex,
141*6e15d496SJeremy L Thompson                        CEED_VECTOR_ACTIVE);
142*6e15d496SJeremy L Thompson   CeedOperatorSetField(op_mass_hex, "qdata", elem_restr_qd_i_hex,
143*6e15d496SJeremy L Thompson                        CEED_BASIS_COLLOCATED,
144*6e15d496SJeremy L Thompson                        q_data_hex);
145*6e15d496SJeremy L Thompson   CeedOperatorSetField(op_mass_hex, "v", elem_restr_u_hex, basis_u_hex,
146*6e15d496SJeremy L Thompson                        CEED_VECTOR_ACTIVE);
147*6e15d496SJeremy L Thompson 
148*6e15d496SJeremy L Thompson   // Set up Composite Operator
149*6e15d496SJeremy L Thompson   // -- Create
150*6e15d496SJeremy L Thompson   CeedCompositeOperatorCreate(ceed, &op_mass);
151*6e15d496SJeremy L Thompson   // -- Add SubOperators
152*6e15d496SJeremy L Thompson   CeedCompositeOperatorAddSub(op_mass, op_mass_tet);
153*6e15d496SJeremy L Thompson   CeedCompositeOperatorAddSub(op_mass, op_mass_hex);
154*6e15d496SJeremy L Thompson 
155*6e15d496SJeremy L Thompson   // Estimate FLOPs
156*6e15d496SJeremy L Thompson   CeedQFunctionSetUserFlopsEstimate(qf_mass, 1);
157*6e15d496SJeremy L Thompson   CeedOperatorGetFlopsEstimate(op_mass, &flop_estimate);
158*6e15d496SJeremy L Thompson 
159*6e15d496SJeremy L Thompson   // Check output
160*6e15d496SJeremy L Thompson   if (flop_estimate != 3042)
161*6e15d496SJeremy L Thompson     // LCOV_EXCL_START
162*6e15d496SJeremy L Thompson     printf("Incorrect FLOP estimate computed, %d != 3042\n", flop_estimate);
163*6e15d496SJeremy L Thompson   // LOCV_EXCL_STOP
164*6e15d496SJeremy L Thompson 
165*6e15d496SJeremy L Thompson   // Cleanup
166*6e15d496SJeremy L Thompson   CeedQFunctionDestroy(&qf_mass);
167*6e15d496SJeremy L Thompson   CeedOperatorDestroy(&op_mass_tet);
168*6e15d496SJeremy L Thompson   CeedOperatorDestroy(&op_mass_hex);
169*6e15d496SJeremy L Thompson   CeedOperatorDestroy(&op_mass);
170*6e15d496SJeremy L Thompson   CeedElemRestrictionDestroy(&elem_restr_u_tet);
171*6e15d496SJeremy L Thompson   CeedElemRestrictionDestroy(&elem_restr_x_tet);
172*6e15d496SJeremy L Thompson   CeedElemRestrictionDestroy(&elem_restr_qd_i_tet);
173*6e15d496SJeremy L Thompson   CeedElemRestrictionDestroy(&elem_restr_u_hex);
174*6e15d496SJeremy L Thompson   CeedElemRestrictionDestroy(&elem_restr_x_hex);
175*6e15d496SJeremy L Thompson   CeedElemRestrictionDestroy(&elem_restr_qd_i_hex);
176*6e15d496SJeremy L Thompson   CeedBasisDestroy(&basis_u_tet);
177*6e15d496SJeremy L Thompson   CeedBasisDestroy(&basis_x_tet);
178*6e15d496SJeremy L Thompson   CeedBasisDestroy(&basis_u_hex);
179*6e15d496SJeremy L Thompson   CeedBasisDestroy(&basis_x_hex);
180*6e15d496SJeremy L Thompson   CeedVectorDestroy(&q_data_tet);
181*6e15d496SJeremy L Thompson   CeedVectorDestroy(&q_data_hex);
182*6e15d496SJeremy L Thompson   CeedDestroy(&ceed);
183*6e15d496SJeremy L Thompson   return 0;
184*6e15d496SJeremy L Thompson }
185