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lib_fortran.F90 in trunk/NEMOGCM/NEMO/OPA_SRC – NEMO

source: trunk/NEMOGCM/NEMO/OPA_SRC/lib_fortran.F90 @ 3604

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Adding routines and modules for TAM - Ticket #1005

  • Property svn:keywords set to Id
File size: 20.2 KB
Line 
1MODULE lib_fortran
2   !!======================================================================
3   !!                       ***  MODULE  lib_fortran  ***
4   !! Fortran utilities:  includes some low levels fortran functionality
5   !!======================================================================
6   !! History :  3.2  !  2010-05  (M. Dunphy, R. Benshila)  Original code
7   !!----------------------------------------------------------------------
8
9   !!----------------------------------------------------------------------
10   !!   glob_sum    : generic interface for global masked summation over
11   !!                 the interior domain for 1 or 2 2D or 3D arrays
12   !!                 it works only for T points
13   !!   SIGN        : generic interface for SIGN to overwrite f95 behaviour
14   !!                 of intrinsinc sign function
15   !!----------------------------------------------------------------------
16   USE par_oce         ! Ocean parameter
17   USE dom_oce         ! ocean domain
18   USE in_out_manager  ! I/O manager
19   USE lib_mpp         ! distributed memory computing
20
21   IMPLICIT NONE
22   PRIVATE
23
24   PUBLIC   glob_sum   ! used in many places
25   PUBLIC   DDPDD      ! also used in closea module
26#if defined key_nosignedzero
27   PUBLIC SIGN
28#endif
29
30   INTERFACE glob_sum
31      MODULE PROCEDURE glob_sum_1d, glob_sum_2d, glob_sum_3d, &
32         &             glob_sum_2d_a, glob_sum_3d_a
33   END INTERFACE
34
35#if defined key_nosignedzero
36   INTERFACE SIGN
37      MODULE PROCEDURE SIGN_SCALAR, SIGN_ARRAY_1D, SIGN_ARRAY_2D, SIGN_ARRAY_3D,   &
38         &             SIGN_ARRAY_1D_A, SIGN_ARRAY_2D_A, SIGN_ARRAY_3D_A,          &
39         &             SIGN_ARRAY_1D_B, SIGN_ARRAY_2D_B, SIGN_ARRAY_3D_B
40   END INTERFACE
41#endif
42
43   !!----------------------------------------------------------------------
44   !! NEMO/OPA 3.3 , NEMO Consortium (2010)
45   !! $Id$
46   !! Software governed by the CeCILL licence     (NEMOGCM/NEMO_CeCILL.txt)
47   !!----------------------------------------------------------------------
48CONTAINS
49
50#if ! defined key_mpp_rep
51   FUNCTION glob_sum_1d( ptab, kdim )
52      !!-----------------------------------------------------------------------
53      !!                  ***  FUNCTION  glob_sum_1D  ***
54      !!
55      !! ** Purpose : perform a masked sum on the inner global domain of a 1D array
56      !!-----------------------------------------------------------------------
57      INTEGER :: kdim
58      REAL(wp), INTENT(in), DIMENSION(kdim) ::   ptab        ! input 1D array
59      REAL(wp)                              ::   glob_sum_1d ! global sum
60      !!-----------------------------------------------------------------------
61      !
62      glob_sum_1d = SUM( ptab(:) )
63      IF( lk_mpp )   CALL mpp_sum( glob_sum_1d )
64      !
65   END FUNCTION glob_sum_1d
66
67   FUNCTION glob_sum_2d( ptab )
68      !!-----------------------------------------------------------------------
69      !!                  ***  FUNCTION  glob_sum_2D  ***
70      !!
71      !! ** Purpose : perform a masked sum on the inner global domain of a 2D array
72      !!-----------------------------------------------------------------------
73      REAL(wp), INTENT(in), DIMENSION(:,:) ::   ptab          ! input 2D array
74      REAL(wp)                             ::   glob_sum_2d   ! global masked sum
75      !!-----------------------------------------------------------------------
76      !
77      glob_sum_2d = SUM( ptab(:,:)*tmask_i(:,:) )
78      IF( lk_mpp )   CALL mpp_sum( glob_sum_2d )
79      !
80   END FUNCTION glob_sum_2d
81
82
83   FUNCTION glob_sum_3d( ptab )
84      !!-----------------------------------------------------------------------
85      !!                  ***  FUNCTION  glob_sum_3D  ***
86      !!
87      !! ** Purpose : perform a masked sum on the inner global domain of a 3D array
88      !!-----------------------------------------------------------------------
89      REAL(wp), INTENT(in), DIMENSION(:,:,:) ::   ptab          ! input 3D array
90      REAL(wp)                               ::   glob_sum_3d   ! global masked sum
91      !!
92      INTEGER :: jk
93      !!-----------------------------------------------------------------------
94      !
95      glob_sum_3d = 0.e0
96      DO jk = 1, jpk
97         glob_sum_3d = glob_sum_3d + SUM( ptab(:,:,jk)*tmask_i(:,:) )
98      END DO
99      IF( lk_mpp )   CALL mpp_sum( glob_sum_3d )
100      !
101   END FUNCTION glob_sum_3d
102
103
104   FUNCTION glob_sum_2d_a( ptab1, ptab2 )
105      !!-----------------------------------------------------------------------
106      !!                  ***  FUNCTION  glob_sum_2D _a ***
107      !!
108      !! ** Purpose : perform a masked sum on the inner global domain of two 2D array
109      !!-----------------------------------------------------------------------
110      REAL(wp), INTENT(in), DIMENSION(:,:) ::   ptab1, ptab2    ! input 2D array
111      REAL(wp)            , DIMENSION(2)   ::   glob_sum_2d_a   ! global masked sum
112      !!-----------------------------------------------------------------------
113      !
114      glob_sum_2d_a(1) = SUM( ptab1(:,:)*tmask_i(:,:) )
115      glob_sum_2d_a(2) = SUM( ptab2(:,:)*tmask_i(:,:) )
116      IF( lk_mpp )   CALL mpp_sum( glob_sum_2d_a, 2 )
117      !
118   END FUNCTION glob_sum_2d_a
119
120
121   FUNCTION glob_sum_3d_a( ptab1, ptab2 )
122      !!-----------------------------------------------------------------------
123      !!                  ***  FUNCTION  glob_sum_3D_a ***
124      !!
125      !! ** Purpose : perform a masked sum on the inner global domain of two 3D array
126      !!-----------------------------------------------------------------------
127      REAL(wp), INTENT(in), DIMENSION(:,:,:) ::   ptab1, ptab2    ! input 3D array
128      REAL(wp)            , DIMENSION(2)     ::   glob_sum_3d_a   ! global masked sum
129      !!
130      INTEGER :: jk
131      !!-----------------------------------------------------------------------
132      !
133      glob_sum_3d_a(:) = 0.e0
134      DO jk = 1, jpk
135         glob_sum_3d_a(1) = glob_sum_3d_a(1) + SUM( ptab1(:,:,jk)*tmask_i(:,:) )
136         glob_sum_3d_a(2) = glob_sum_3d_a(2) + SUM( ptab2(:,:,jk)*tmask_i(:,:) )
137      END DO
138      IF( lk_mpp )   CALL mpp_sum( glob_sum_3d_a, 2 )
139      !
140   END FUNCTION glob_sum_3d_a
141
142#else
143   !!----------------------------------------------------------------------
144   !!   'key_mpp_rep'                                   MPP reproducibility
145   !!----------------------------------------------------------------------
146
147   FUNCTION glob_sum_1d( ptab, kdim )
148      !!----------------------------------------------------------------------
149      !!                  ***  FUNCTION  glob_sum_1d ***
150      !!
151      !! ** Purpose : perform a sum in calling DDPDD routine
152      !!----------------------------------------------------------------------
153      INTEGER , INTENT(in) :: kdim
154      REAL(wp), INTENT(in), DIMENSION(kdim) ::   ptab
155      REAL(wp)                              ::   glob_sum_1d   ! global sum
156      !!
157      COMPLEX(wp)::   ctmp
158      REAL(wp)   ::   ztmp
159      INTEGER    ::   ji   ! dummy loop indices
160      !!-----------------------------------------------------------------------
161      !
162      ztmp = 0.e0
163      ctmp = CMPLX( 0.e0, 0.e0, wp )
164      DO ji = 1, kdim
165         ztmp =  ptab(ji)
166         CALL DDPDD( CMPLX( ztmp, 0.e0, wp ), ctmp )
167         END DO
168      IF( lk_mpp )   CALL mpp_sum( ctmp )   ! sum over the global domain
169      glob_sum_1d = REAL(ctmp,wp)
170      !
171   END FUNCTION glob_sum_1d
172
173   FUNCTION glob_sum_2d( ptab )
174      !!----------------------------------------------------------------------
175      !!                  ***  FUNCTION  glob_sum_2d ***
176      !!
177      !! ** Purpose : perform a sum in calling DDPDD routine
178      !!----------------------------------------------------------------------
179      REAL(wp), INTENT(in), DIMENSION(jpi,jpj) ::   ptab
180      REAL(wp)                                 ::   glob_sum_2d   ! global masked sum
181      !!
182      COMPLEX(wp)::   ctmp
183      REAL(wp)   ::   ztmp
184      INTEGER    ::   ji, jj   ! dummy loop indices
185      !!-----------------------------------------------------------------------
186      !
187      ztmp = 0.e0
188      ctmp = CMPLX( 0.e0, 0.e0, wp )
189      DO jj = 1, jpj
190         DO ji =1, jpi
191         ztmp =  ptab(ji,jj) * tmask_i(ji,jj)
192         CALL DDPDD( CMPLX( ztmp, 0.e0, wp ), ctmp )
193         END DO
194      END DO
195      IF( lk_mpp )   CALL mpp_sum( ctmp )   ! sum over the global domain
196      glob_sum_2d = REAL(ctmp,wp)
197      !
198   END FUNCTION glob_sum_2d
199
200
201   FUNCTION glob_sum_3d( ptab )
202      !!----------------------------------------------------------------------
203      !!                  ***  FUNCTION  glob_sum_3d ***
204      !!
205      !! ** Purpose : perform a sum on a 3D array in calling DDPDD routine
206      !!----------------------------------------------------------------------
207      REAL(wp), INTENT(in), DIMENSION(jpi,jpj,jpk) ::   ptab
208      REAL(wp)                                     ::   glob_sum_3d   ! global masked sum
209      !!
210      COMPLEX(wp)::   ctmp
211      REAL(wp)   ::   ztmp
212      INTEGER    ::   ji, jj, jk   ! dummy loop indices
213      !!-----------------------------------------------------------------------
214      !
215      ztmp = 0.e0
216      ctmp = CMPLX( 0.e0, 0.e0, wp )
217      DO jk = 1, jpk
218         DO jj = 1, jpj
219            DO ji =1, jpi
220            ztmp =  ptab(ji,jj,jk) * tmask_i(ji,jj)
221            CALL DDPDD( CMPLX( ztmp, 0.e0, wp ), ctmp )
222            END DO
223         END DO
224      END DO
225      IF( lk_mpp )   CALL mpp_sum( ctmp )   ! sum over the global domain
226      glob_sum_3d = REAL(ctmp,wp)
227      !
228   END FUNCTION glob_sum_3d
229
230
231   FUNCTION glob_sum_2d_a( ptab1, ptab2 )
232      !!----------------------------------------------------------------------
233      !!                  ***  FUNCTION  glob_sum_2d_a ***
234      !!
235      !! ** Purpose : perform a sum on two 2D arrays in calling DDPDD routine
236      !!----------------------------------------------------------------------
237      REAL(wp), INTENT(in), DIMENSION(jpi,jpj) ::   ptab1, ptab2
238      REAL(wp)                                 ::   glob_sum_2d_a   ! global masked sum
239      !!
240      COMPLEX(wp)::   ctmp
241      REAL(wp)   ::   ztmp
242      INTEGER    ::   ji, jj   ! dummy loop indices
243      !!-----------------------------------------------------------------------
244      !
245      ztmp = 0.e0
246      ctmp = CMPLX( 0.e0, 0.e0, wp )
247      DO jj = 1, jpj
248         DO ji =1, jpi
249         ztmp =  ptab1(ji,jj) * tmask_i(ji,jj)
250         CALL DDPDD( CMPLX( ztmp, 0.e0, wp ), ctmp )
251         ztmp =  ptab2(ji,jj) * tmask_i(ji,jj)
252         CALL DDPDD( CMPLX( ztmp, 0.e0, wp ), ctmp )
253         END DO
254      END DO
255      IF( lk_mpp )   CALL mpp_sum( ctmp )   ! sum over the global domain
256      glob_sum_2d_a = REAL(ctmp,wp)
257      !
258   END FUNCTION glob_sum_2d_a
259
260
261   FUNCTION glob_sum_3d_a( ptab1, ptab2 )
262      !!----------------------------------------------------------------------
263      !!                  ***  FUNCTION  glob_sum_3d_a ***
264      !!
265      !! ** Purpose : perform a sum on two 3D array in calling DDPDD routine
266      !!----------------------------------------------------------------------
267      REAL(wp), INTENT(in), DIMENSION(jpi,jpj,jpk) ::   ptab1, ptab2
268      REAL(wp)                                     ::   glob_sum_3d_a   ! global masked sum
269      !!
270      COMPLEX(wp)::   ctmp
271      REAL(wp)   ::   ztmp
272      INTEGER    ::   ji, jj, jk   ! dummy loop indices
273      !!-----------------------------------------------------------------------
274      !
275      ztmp = 0.e0
276      ctmp = CMPLX( 0.e0, 0.e0, wp )
277      DO jk = 1, jpk
278         DO jj = 1, jpj
279            DO ji =1, jpi
280            ztmp =  ptab1(ji,jj,jk) * tmask_i(ji,jj)
281            CALL DDPDD( CMPLX( ztmp, 0.e0, wp ), ctmp )
282            ztmp =  ptab2(ji,jj,jk) * tmask_i(ji,jj)
283            CALL DDPDD( CMPLX( ztmp, 0.e0, wp ), ctmp )
284            END DO
285         END DO
286      END DO
287      IF( lk_mpp )   CALL mpp_sum( ctmp )   ! sum over the global domain
288      glob_sum_3d_a = REAL(ctmp,wp)
289      !
290   END FUNCTION glob_sum_3d_a
291
292#endif
293
294   SUBROUTINE DDPDD( ydda, yddb )
295      !!----------------------------------------------------------------------
296      !!               ***  ROUTINE DDPDD ***
297      !!
298      !! ** Purpose : Add a scalar element to a sum
299      !!
300      !!
301      !! ** Method  : The code uses the compensated summation with doublet
302      !!              (sum,error) emulated useing complex numbers. ydda is the
303      !!               scalar to add to the summ yddb
304      !!
305      !! ** Action  : This does only work for MPI.
306      !!
307      !! References : Using Acurate Arithmetics to Improve Numerical
308      !!              Reproducibility and Sability in Parallel Applications
309      !!              Yun HE and Chris H. Q. DING, Journal of Supercomputing 18, 259-277, 2001
310      !!----------------------------------------------------------------------
311      COMPLEX(wp), INTENT(in   ) ::   ydda
312      COMPLEX(wp), INTENT(inout) ::   yddb
313      !
314      REAL(wp) :: zerr, zt1, zt2  ! local work variables
315      !!-----------------------------------------------------------------------
316      !
317      ! Compute ydda + yddb using Knuth's trick.
318      zt1  = REAL(ydda) + REAL(yddb)
319      zerr = zt1 - REAL(ydda)
320      zt2  = ( (REAL(yddb) - zerr) + (REAL(ydda) - (zt1 - zerr)) )   &
321         &   + AIMAG(ydda)         + AIMAG(yddb)
322      !
323      ! The result is t1 + t2, after normalization.
324      yddb = CMPLX( zt1 + zt2, zt2 - ((zt1 + zt2) - zt1), wp )
325      !
326   END SUBROUTINE DDPDD
327
328#if defined key_nosignedzero
329   !!----------------------------------------------------------------------
330   !!   'key_nosignedzero'                                         F90 SIGN
331   !!----------------------------------------------------------------------
332
333   FUNCTION SIGN_SCALAR( pa, pb )
334      !!-----------------------------------------------------------------------
335      !!                  ***  FUNCTION SIGN_SCALAR  ***
336      !!
337      !! ** Purpose : overwrite f95 behaviour of intrinsinc sign function
338      !!-----------------------------------------------------------------------
339      REAL(wp) :: pa,pb          ! input
340      REAL(wp) :: SIGN_SCALAR    ! result
341      !!-----------------------------------------------------------------------
342      IF ( pb >= 0.e0) THEN   ;   SIGN_SCALAR = ABS(pa)
343      ELSE                    ;   SIGN_SCALAR =-ABS(pa)
344      ENDIF
345   END FUNCTION SIGN_SCALAR
346
347
348   FUNCTION SIGN_ARRAY_1D( pa, pb )
349      !!-----------------------------------------------------------------------
350      !!                  ***  FUNCTION SIGN_ARRAY_1D  ***
351      !!
352      !! ** Purpose : overwrite f95 behaviour of intrinsinc sign function
353      !!-----------------------------------------------------------------------
354      REAL(wp) :: pa,pb(:)                   ! input
355      REAL(wp) :: SIGN_ARRAY_1D(SIZE(pb,1))  ! result
356      !!-----------------------------------------------------------------------
357      WHERE ( pb >= 0.e0 )   ;   SIGN_ARRAY_1D = ABS(pa)
358      ELSEWHERE              ;   SIGN_ARRAY_1D =-ABS(pa)
359      END WHERE
360   END FUNCTION SIGN_ARRAY_1D
361
362
363   FUNCTION SIGN_ARRAY_2D(pa,pb)
364      !!-----------------------------------------------------------------------
365      !!                  ***  FUNCTION SIGN_ARRAY_2D  ***
366      !!
367      !! ** Purpose : overwrite f95 behaviour of intrinsinc sign function
368      !!-----------------------------------------------------------------------
369      REAL(wp) :: pa,pb(:,:)      ! input
370      REAL(wp) :: SIGN_ARRAY_2D(SIZE(pb,1),SIZE(pb,2))  ! result
371      !!-----------------------------------------------------------------------
372      WHERE ( pb >= 0.e0 )   ;   SIGN_ARRAY_2D = ABS(pa)
373      ELSEWHERE              ;   SIGN_ARRAY_2D =-ABS(pa)
374      END WHERE
375   END FUNCTION SIGN_ARRAY_2D
376
377   FUNCTION SIGN_ARRAY_3D(pa,pb)
378      !!-----------------------------------------------------------------------
379      !!                  ***  FUNCTION SIGN_ARRAY_3D  ***
380      !!
381      !! ** Purpose : overwrite f95 behaviour of intrinsinc sign function
382      !!-----------------------------------------------------------------------
383      REAL(wp) :: pa,pb(:,:,:)      ! input
384      REAL(wp) :: SIGN_ARRAY_3D(SIZE(pb,1),SIZE(pb,2),SIZE(pb,3))  ! result
385      !!-----------------------------------------------------------------------
386      WHERE ( pb >= 0.e0 )   ;   SIGN_ARRAY_3D = ABS(pa)
387      ELSEWHERE              ;   SIGN_ARRAY_3D =-ABS(pa)
388      END WHERE
389   END FUNCTION SIGN_ARRAY_3D
390
391
392   FUNCTION SIGN_ARRAY_1D_A(pa,pb)
393      !!-----------------------------------------------------------------------
394      !!                  ***  FUNCTION SIGN_ARRAY_1D_A  ***
395      !!
396      !! ** Purpose : overwrite f95 behaviour of intrinsinc sign function
397      !!-----------------------------------------------------------------------
398      REAL(wp) :: pa(:),pb(:)      ! input
399      REAL(wp) :: SIGN_ARRAY_1D_A(SIZE(pb,1))  ! result
400      !!-----------------------------------------------------------------------
401      WHERE ( pb >= 0.e0 )   ;   SIGN_ARRAY_1D_A = ABS(pa)
402      ELSEWHERE              ;   SIGN_ARRAY_1D_A =-ABS(pa)
403      END WHERE
404   END FUNCTION SIGN_ARRAY_1D_A
405
406
407   FUNCTION SIGN_ARRAY_2D_A(pa,pb)
408      !!-----------------------------------------------------------------------
409      !!                  ***  FUNCTION SIGN_ARRAY_2D_A  ***
410      !!
411      !! ** Purpose : overwrite f95 behaviour of intrinsinc sign function
412      !!-----------------------------------------------------------------------
413      REAL(wp) :: pa(:,:),pb(:,:)      ! input
414      REAL(wp) :: SIGN_ARRAY_2D_A(SIZE(pb,1),SIZE(pb,2))  ! result
415      !!-----------------------------------------------------------------------
416      WHERE ( pb >= 0.e0 )   ;   SIGN_ARRAY_2D_A = ABS(pa)
417      ELSEWHERE              ;   SIGN_ARRAY_2D_A =-ABS(pa)
418      END WHERE
419   END FUNCTION SIGN_ARRAY_2D_A
420
421
422   FUNCTION SIGN_ARRAY_3D_A(pa,pb)
423      !!-----------------------------------------------------------------------
424      !!                  ***  FUNCTION SIGN_ARRAY_3D_A  ***
425      !!
426      !! ** Purpose : overwrite f95 behaviour of intrinsinc sign function
427      !!-----------------------------------------------------------------------
428      REAL(wp) :: pa(:,:,:),pb(:,:,:)  ! input
429      REAL(wp) :: SIGN_ARRAY_3D_A(SIZE(pb,1),SIZE(pb,2),SIZE(pb,3)) ! result
430      !!-----------------------------------------------------------------------
431      WHERE ( pb >= 0.e0 )   ;   SIGN_ARRAY_3D_A = ABS(pa)
432      ELSEWHERE              ;   SIGN_ARRAY_3D_A =-ABS(pa)
433      END WHERE
434   END FUNCTION SIGN_ARRAY_3D_A
435
436
437   FUNCTION SIGN_ARRAY_1D_B(pa,pb)
438      !!-----------------------------------------------------------------------
439      !!                  ***  FUNCTION SIGN_ARRAY_1D_B  ***
440      !!
441      !! ** Purpose : overwrite f95 behaviour of intrinsinc sign function
442      !!-----------------------------------------------------------------------
443      REAL(wp) :: pa(:),pb      ! input
444      REAL(wp) :: SIGN_ARRAY_1D_B(SIZE(pa,1))  ! result
445      !!-----------------------------------------------------------------------
446      IF( pb >= 0.e0 ) THEN   ;   SIGN_ARRAY_1D_B = ABS(pa)
447      ELSE                    ;   SIGN_ARRAY_1D_B =-ABS(pa)
448      ENDIF
449   END FUNCTION SIGN_ARRAY_1D_B
450
451
452   FUNCTION SIGN_ARRAY_2D_B(pa,pb)
453      !!-----------------------------------------------------------------------
454      !!                  ***  FUNCTION SIGN_ARRAY_2D_B  ***
455      !!
456      !! ** Purpose : overwrite f95 behaviour of intrinsinc sign function
457      !!-----------------------------------------------------------------------
458      REAL(wp) :: pa(:,:),pb      ! input
459      REAL(wp) :: SIGN_ARRAY_2D_B(SIZE(pa,1),SIZE(pa,2))  ! result
460      !!-----------------------------------------------------------------------
461      IF( pb >= 0.e0 ) THEN   ;   SIGN_ARRAY_2D_B = ABS(pa)
462      ELSE                    ;   SIGN_ARRAY_2D_B =-ABS(pa)
463      ENDIF
464   END FUNCTION SIGN_ARRAY_2D_B
465
466
467   FUNCTION SIGN_ARRAY_3D_B(pa,pb)
468      !!-----------------------------------------------------------------------
469      !!                  ***  FUNCTION SIGN_ARRAY_3D_B  ***
470      !!
471      !! ** Purpose : overwrite f95 behaviour of intrinsinc sign function
472      !!-----------------------------------------------------------------------
473      REAL(wp) :: pa(:,:,:),pb      ! input
474      REAL(wp) :: SIGN_ARRAY_3D_B(SIZE(pa,1),SIZE(pa,2),SIZE(pa,3))  ! result
475      !!-----------------------------------------------------------------------
476      IF( pb >= 0.e0 ) THEN   ;   SIGN_ARRAY_3D_B = ABS(pa)
477      ELSE                    ;   SIGN_ARRAY_3D_B =-ABS(pa)
478      ENDIF
479   END FUNCTION SIGN_ARRAY_3D_B
480#endif
481
482   !!======================================================================
483END MODULE lib_fortran
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.