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   1 : C PRGMR     SOURCE    GOUNAND   11/07/21    21:15:43     7046           
   2 :       SUBROUTINE PRGMR(KMORS,KISA,KS2B,MATRIK,MAPREC,LRES,INCX,
   3 :      $     ITER,RESID,KPREC,
   4 :      $     RESTRT,IMPR,IRET)
   5 :       IMPLICIT INTEGER(I-N)
   6 :       IMPLICIT REAL*8 (A-H,O-Z)
   7 : C***********************************************************************
   8 : C NOM         : PRGMR
   9 : C DESCRIPTION :
  10 : C     Préparation de la résolution d'un système linéaire Ax=b
  11 : C     par une méthode GMRES(m) (restarted Generalized Minimal
  12 : C     Residual) préconditionnée ou non.
  13 : C
  14 : C     A peut etre symétrique (mais mieux vaut utiliser
  15 : C                             le gradient conjugué)
  16 : C          ou non symétrique (le résidu b-Ax est toujours DECROISSANT
  17 : C                             mais peut éventuellement stagner si
  18 : C                             m=RESTRT est trop faible).
  19 : C
  20 : C     Les 4 préconditionnements disponibles pour cette méthode
  21 : C     sont :
  22 : C       * Jacobi (diagonal)
  23 : C       * D-ILU (Diagonal Incomplete LU factorization)
  24 : C       * ILU(0) (Incomplete LU factorization
  25 : C                 of level zero ie Choleski incomplet)
  26 : C       * MILU(0) (Modified ILU(0)) relaxé
  27 : C       5 : préconditionnement ILUT (dual truncation)
  28 : C       6 : préconditionnement ILUT2 (une variante du
  29 : C           précédent qui remplit mieux la mémoire et
  30 : C           fonctionne mieux quelquefois)
  31 : C
  32 : C     Ces préconditionneurs sont supposés déjà construits (ie
  33 : C     factorisés), voir les subroutines MEIDIA, PRDILU, PRILU0,
  34 : C     PRMILU et PRILUT.
  35 : C
  36 : C     Ce sous-programme est en fait une interface aux sous-programmes :
  37 : C       gmr, gmrd, gmrdi, gmri0
  38 : C     qui sont en Fortran presque pur (pour raison de rapidité) 
  39 : C     et effectuent la résolution du système linéaire
  40 : C     proprement dite.
  41 : C
  42 : C LANGAGE     : ESOPE
  43 : C AUTEUR      : Stéphane GOUNAND (CEA/DRN/DMT/SEMT/TTMF)
  44 : C               mél : gounand@semt2.smts.cea.fr
  45 : C REFERENCE (bibtex-like) :
  46 : C  @BOOK{templates,
  47 : C        AUTHOR={R.Barrett, M.Berry, T.F.Chan, J.Demmel, J.Donato,
  48 : C                J.Dongarra, V.Eijkhout, R.Pozo, C.Romine,
  49 : C                H. Van der Vorst},
  50 : C        TITLE={Templates for the Solution of Linear Systems :
  51 : C               Building Blocks for Iterative Methods},
  52 : C        PUBLISHER={SIAM}, YEAR={1994}, ADDRESS={Philadelphia,PA} }
  53 : C  -> URL : http://www.netlib.org/templates/Templates.html
  54 : C***********************************************************************
  55 : C APPELES (Calcul) : GMR, GMRD, GMRDI, GMRI0
  56 : C***********************************************************************
  57 : C ENTREES            : MATRIK, MAPREC, KPREC, RESTRT, IMPR
  58 : C ENTREES/SORTIES    : INCX, ITER, RESID
  59 : C SORTIES            : LRES, IRET
  60 : C CODE RETOUR (IRET) : 0 si ok
  61 : C                     <0 si problème
  62 : C                     >0 si l'algorithme appelé n'a pas convergé
  63 : C     MATRIK : pointeur sur segment MATRIK de l'include SMMATRIK
  64 : C              on pioche dedans les informations nécessaires
  65 : C              (différents pointeurs, nb. de ddl...)
  66 : C     MAPREC : pointeur sur segment MATRIK de l'include SMMATRIK
  67 : C              on va l'utiliser comme préconditionneur.
  68 : C     KPREC  : type de préconditionnement à effectuer
  69 : C              0 : pas de préconditionnement
  70 : C              1 : préconditionnement Jacobi (diagonal)
  71 : C              2 : préconditionnement D-ILU
  72 : C              3 : préconditionnement ILU(0) (Crout incomplet)
  73 : C              4 : préconditionnement MILU(0) 
  74 : C                     (Crout incomplet modifié)
  75 : C              5 : préconditionnement ILUT (dual truncation)
  76 : C              6 : préconditionnement ILUT2 (une variante du
  77 : C                  précédent qui remplit mieux la mémoire et
  78 : C                  fonctionne mieux quelquefois)
  79 : C     RESTRT : INTEGER
  80 : C              paramètre de redémarrage (restart) (i.e m) pour
  81 : C              la méthode GMRES(m). 
  82 : C              En gros, on 'minimise' le résidu par rapport
  83 : C              à ITER<(m=RESTRT) vecteurs orthogonaux 2 à 2.
  84 : C              A ITER=multiple(m), on réinitialise le tableau
  85 : C              de vecteurs orthogonaux à zéro.
  86 : C              Plus m est grand, plus la convergence est bonne
  87 : C              et plus l'occupation mémoire et le temps de calcul
  88 : C              moyen pour une itération sont élevés.
  89 : C              A contrario, si m est trop petit, on peut avoir 
  90 : C              stagnation du résidu.
  91 : C     IMPR   : niveau d'impression (0..4)
  92 : C     INCX   : pointeur sur segment IZA de l'include SMMATRIK
  93 : C              C'est le vecteur des inconnues.
  94 : C              En entrée, contient l'estimation x(0).
  95 : C              En sortie, la solution trouvée (si la méthode
  96 : C              a convergé).
  97 : C     ITER   : type INTEGER.
  98 : C              En entrée, contient le nombre maximum 
  99 : C                d'itérations à effectuer. 
 100 : C              En sortie, contient le nombre d'itérations 
 101 : C                réellement effectuées.
 102 : C     RESID  : type REAL*8.
 103 : C              En entrée, la valeur maximale du résidu à
 104 : C                convergence de l'algorithme mesurée comme suit :
 105 : C                    norme[L2](b - A*x) / norme[L2]( b )
 106 : C              En sortie, la valeur effective de cette mesure.
 107 : C     LRES   : pointeur sur segment MLREEL (include SMLREEL)
 108 : C              contient l'historique de la valeur de RESID en
 109 : C              fonction du nombre d'itérations effectuées.
 110 : C
 111 : C***********************************************************************
 112 : C VERSION    : v1, 16/06/98, version initiale
 113 : C HISTORIQUE : v1, 16/06/98, création
 114 : C HISTORIQUE : 09/02/99 : ajout préconditionneur <> MATRIK
 115 : C HISTORIQUE : 20/12/99 : interfaçage avec le nouveau gmri0
 116 : C (factorisations incomplètes stockées au format MSR (Modified Sparse
 117 : C Row) (voir la doc de Sparskit version 2+)
 118 : C http://www.cs.umn.edu/Research/arpa/SPARSKIT/sparskit.html
 119 : C HISTORIQUE : 09/04/04 : ajout des préconditionneurs ILUTP
 120 : C HISTORIQUE :
 121 : C HISTORIQUE :
 122 : C***********************************************************************
 123 : C Prière de PRENDRE LE TEMPS de compléter les commentaires
 124 : C en cas de modification de ce sous-programme afin de faciliter
 125 : C la maintenance !
 126 : C***********************************************************************
 127 : *
 128 : *     .. Includes et pointeurs associés ..
 129 : -INC CCOPTIO
 130 : -INC SMLREEL
 131 :       INTEGER JG
 132 :       POINTEUR LRES.MLREEL
 133 : -INC SMMATRIK
 134 :       POINTEUR MAPREC.MATRIK
 135 :       POINTEUR KMORS.PMORS
 136 :       POINTEUR KISA.IZA
 137 :       POINTEUR KS2B.IZA
 138 :       POINTEUR INCX.IZA
 139 :       POINTEUR INVDIA.IZA
 140 :       POINTEUR ILUM.PMORS
 141 :       POINTEUR ILUI.IZA
 142 : *     .. Parameters
 143 : *     This is a restart parameter for GMRES
 144 :       INTEGER  RESTRT
 145 :       INTEGER LDW,NLDW
 146 :       SEGMENT SPACE
 147 :       REAL*8  WRK(LDW,NLDW)
 148 :       ENDSEGMENT 
 149 : *     .. Work Vectors for GMRES..
 150 :       POINTEUR IV.SPACE
 151 :       POINTEUR IH.SPACE
 152 :       POINTEUR IR.IZA,IW.IZA,IAV.IZA
 153 :       POINTEUR IY.IZA,IGCOS.IZA,IGSIN.IZA
 154 :       POINTEUR IS.IZA
 155 : *     .. Scalar Arguments ..
 156 :       INTEGER ITER, KPREC, IMPR, IRET
 157 :       REAL*8  RESID
 158 :       INTEGER NBVA,NJA,NTT,NTTPRE
 159 : *     .. Executable Statements ..
 160 : *
 161 :       IRET = 0
 162 : *
 163 : * On récupère les paramètres
 164 : *
 165 :       SEGACT MATRIK
 166 :       SEGACT MAPREC
 167 :       IF (KSYM.EQ.0) THEN
 168 :          IF (IMPR.GT.0) THEN
 169 :             WRITE(IOIMP,*) 'MATRIK',MATRIK,'symétrique : ',
 170 :      $           'use a Conjugate Gradient instead !'
 171 :          ENDIF
 172 : C         IRET=-2
 173 : C         GOTO 9999
 174 :       ENDIF
 175 : *     Pour le préconditionneur
 176 :       ILUM =MAPREC.KIDMAT(6)
 177 :       ILUI =MAPREC.KIDMAT(7)
 178 :       IDMAT=MAPREC.KIDMAT(1)
 179 :       SEGACT IDMAT
 180 :       INVDIA=IDIAG
 181 :       SEGDES IDMAT
 182 : 
 183 :       SEGACT KMORS
 184 :       NTT =KMORS.IA(/1)-1
 185 :       NJA =KMORS.JA(/1)
 186 :       SEGACT KISA
 187 :       SEGACT KS2B
 188 :       SEGACT INCX*MOD
 189 : C Paramètres des préconditionnements diagonaux et D-ILU
 190 :       IF (KPREC.EQ.1.OR.KPREC.EQ.2) THEN         
 191 : C     Est-il compatible avec la matrice ?
 192 :          SEGACT INVDIA
 193 :          NTTPRE=INVDIA.A(/1)
 194 :          IF (NTTPRE.NE.NTT) THEN
 195 :             WRITE(IOIMP,*) 'La matrice et son préconditionnement'
 196 :             WRITE(IOIMP,*) 'ne sont pas compatibles...'
 197 :             WRITE(IOIMP,*) 'NTT=',NTT
 198 :             WRITE(IOIMP,*) 'NTTPRE=',NTTPRE
 199 :             IRET=-2
 200 :             GOTO 9999
 201 :          ENDIF
 202 : C Paramètres des préconditionnements ILU(0), MILU(0), ILUT et ILUT2
 203 : C ilutp, ilutpg, ilutpg2
 204 :       ELSEIF (KPREC.GE.3.AND.KPREC.LE.10) THEN
 205 :          SEGACT ILUM
 206 :          SEGACT ILUI
 207 :          NTTPRE=ILUM.IA(/1)
 208 :          IF (NTTPRE.NE.NTT) THEN
 209 :             WRITE(IOIMP,*) 'La matrice et son préconditionnement',
 210 :      $           'ne sont pas compatibles...'
 211 :             WRITE(IOIMP,*) 'NTT=',NTT,' NTTPRE=',NTTPRE
 212 :             IRET=-2
 213 :             GOTO 9999
 214 :          ENDIF
 215 :       ELSE
 216 :          INVDIA=0
 217 :       ENDIF
 218 : C
 219 : C     Initialisation de l'historique de convergence
 220 : C
 221 :       JG=ITER
 222 :       SEGINI LRES
 223 : C
 224 : C
 225 : C     Initialisation des vecteurs de travail pour GMRES
 226 : C
 227 :       NBVA=NTT
 228 :       SEGINI IR,IW,IAV
 229 :       NBVA=RESTRT
 230 :       SEGINI IY,IGCOS,IGSIN
 231 :       NBVA=RESTRT+1
 232 :       SEGINI IS
 233 :       LDW=NTT
 234 :       NLDW=RESTRT+1
 235 :       SEGINI IV
 236 :       LDW=RESTRT+1
 237 :       NLDW=RESTRT
 238 :       SEGINI IH
 239 : C
 240 :       IF (KPREC.EQ.0) THEN
 241 : C
 242 : C     Le GMRES non préconditionné (fortran pur)
 243 : C
 243 :          CALL GMR(NTT,NJA,KMORS.IA,KMORS.JA,KISA.A,
 244 :      $        KS2B.A,INCX.A,
 245 :      $        LRES.PROG,
 246 :      $        IR.A,IW.A,IAV.A,
 247 :      $        IY.A,IGCOS.A,IGSIN.A,IS.A,
 248 :      $        IV.WRK, IH.WRK,
 249 :      $        ITER,RESTRT,RESID,IMPR,IRET)
 250 :       ELSE IF (KPREC.EQ.1) THEN
 251 : C
 252 : C     Le GMRES préconditionné par la diagonale (fortran pur)
 253 : C
 253 :          CALL GMRD(NTT,NJA,KMORS.IA,KMORS.JA,KISA.A,
 254 :      $        KS2B.A,INCX.A,
 255 :      $        INVDIA.A,
 256 :      $        LRES.PROG,
 257 :      $        IR.A,IW.A,IAV.A,
 258 :      $        IY.A,IGCOS.A,IGSIN.A,IS.A,
 259 :      $        IV.WRK, IH.WRK,
 260 :      $        ITER,RESTRT,RESID,IMPR,IRET)
 261 :       ELSE IF (KPREC.EQ.2) THEN
 262 : C
 263 : C     Le GMRES préconditionné par une factorisation
 264 : C     incomplete D-ILU (fortran pur)
 265 : C
 265 :          CALL GMRDI(NTT,NJA,KMORS.IA,KMORS.JA,KISA.A,
 266 :      $        KS2B.A,INCX.A,
 267 :      $        INVDIA.A,
 268 :      $        LRES.PROG,
 269 :      $        IR.A,IW.A,IAV.A,
 270 :      $        IY.A,IGCOS.A,IGSIN.A,IS.A,
 271 :      $        IV.WRK, IH.WRK,
 272 :      $        ITER,RESTRT,RESID,IMPR,IRET)
 273 :          IF (IRET.NE.0) GOTO 9999
 274 :       ELSE IF (KPREC.GE.3.AND.KPREC.LE.9) THEN
 275 : C
 276 : C     Le GMRES préconditionné par une factorisation
 277 : C     incomplete (fortran pur)
 278 : C
 278 :          CALL GMRI0(NTT,NJA,KMORS.IA,KMORS.JA,KISA.A,
 279 :      $        KS2B.A,INCX.A,
 280 :      $        ILUM.IA,ILUM.JA,ILUI.A,
 281 :      $        LRES.PROG,
 282 :      $        IR.A,IW.A,IAV.A,
 283 :      $        IY.A,IGCOS.A,IGSIN.A,IS.A,
 284 :      $        IV.WRK, IH.WRK,
 285 :      $        ITER,RESTRT,RESID,IMPR,IRET)
 286 :       ELSE
 287 :          WRITE (IOIMP,*) 'KPREC out of range (0..9)'
 288 :          IRET=-4
 289 :          GOTO 9999
 290 :       ENDIF
 291 : C
 292 : C     Désactivation-suppression
 293 : C
 294 :       SEGSUP IH
 295 :       SEGSUP IV
 296 :       SEGSUP IS
 297 :       SEGSUP IY,IGCOS,IGSIN
 298 :       SEGSUP IR,IW,IAV
 299 :       JG=ITER
 300 :       SEGADJ LRES
 301 :       SEGDES LRES
 302 :       IF (KPREC.EQ.1.OR.KPREC.EQ.2) THEN
 303 :          SEGDES INVDIA
 304 :       ELSEIF (KPREC.GE.3.AND.KPREC.LE.9) THEN
 305 :          SEGDES ILUI
 306 :          SEGDES ILUM
 307 :       ENDIF
 308 :       SEGDES INCX
 309 :       SEGDES KS2B
 310 :       SEGDES KISA
 311 :       SEGDES KMORS
 312 :       SEGDES MAPREC
 313 :       SEGDES MATRIK
 314 : C
 315 : C     A problem has occured in the GMRES method
 316 : C
 317 :       IF (IRET.LT.0) GOTO 9999
 318 : *
 319 : *     Normal termination
 320 : *
 321 :       RETURN
 322 : *
 323 : * Format handling
 324 : *
 325 :  1002 FORMAT(10(1X,1PE11.4))
 326 : *
 327 : * Error handling
 328 : *
 329 :  9999 CONTINUE
 330 :       WRITE(IOIMP,*) 'An error was detected in prgmr.eso'
 331 :       RETURN
 332 : *
 333 : *     End of prgmr
 334 : *
 335 :       END
 336 : 
 337 :  
 338 :  
 339 :  
 340 :  
 341 :  
 342 :  
 343 :  
 344 :  
 345 :  
 346 :  
 347 :  

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