Alpsize-02 Fortran 入门

本章介绍 ALPS Fortran 的安装方法和使用方式，假设读者具备 Fortran 编程基础知识。

运行环境

ALPS Fortran 是一个用于在 ALPS 系统上运行 Fortran 代码的封装库。使用前需要以下环境：

安装

ALPS Fortran 以补丁文件的形式提供，需将其应用到 ALPS 源码树中。

1. 下载补丁

   从 ALPS 仓库 下载 ALPS Fortran 归档文件并解压：

    $ cd ~/
    $ wget http://xxx.xxx/alps_fortran.tar.gz
    $ tar -zxvf alps_fortran.tar.gz
   

   解压后将创建以下文件和目录：

    alps_fortran/
        + alps_fortran.patch
        + samples/
            + hello/
            + ising/
            + looper-2/
            + tutorial/
   

2. 应用补丁

   进入 ALPS 源码目录（${ALPS_SRC}）并应用补丁：

    $ cd ${ALPS_SRC}
    $ patch -p0 < ~/alps_fortran/alps_fortran.patch
   

3. 构建并安装 ALPS

   按照安装文档构建 ALPS。ALPS Fortran 会随 ALPS 一同安装，生成以下文件（${ALPS_ROOT} 为 ALPS 的安装前缀）：

   • ${ALPS_ROOT}/lib/libalps_fortran.a
   • ${ALPS_ROOT}/include/alps/fortran/alps_fortran.h
   • ${ALPS_ROOT}/include/alps/fortran/fortran_wrapper.h
   • ${ALPS_ROOT}/include/alps/fortran/fwrapper_impl.h

示例源代码

ALPS Fortran 包含三个示例应用程序：

• “hello” — 不执行计算，仅将参数文件的内容输出到标准输出。
• “ising” — Ising 模型计算的示例应用程序。
• “looper-2” — 演示外部库使用方式的示例应用程序。

以下各节说明如何构建和运行 hello 应用程序。ising 和 looper-2 的步骤与此相同。

“hello” 应用程序

hello 应用程序由以下文件组成：

• hello_impl.f90 — 主程序
• hello.C — 设置入口点
• hello_params — 参数文件
• CMakeLists.txt — 构建配置

编译

1. 创建构建目录

    $ mkdir -p ${HOME}/alps_fortran_build/hello
    $ cd ${HOME}/alps_fortran_build/hello
   

2. 运行 CMake

   指定源代码目录并运行 cmake（${SAMPLES} 为解压 ALPS Fortran 归档后生成的示例文件夹）：

    $ cmake -DALPS_ROOT:PATH=${ALPS_ROOT} \
    >       ${SAMPLES}/hello
   

3. 构建

    $ make
   

   构建成功后，当前目录下将生成可执行文件 hello。

线程级并行化

1. 进入构建目录

    $ cd ${HOME}/alps_fortran_build/hello
   

   如果工作目录中存在上次运行的结果文件（hello_param.out.*），请在继续之前将其全部删除。

2. 准备参数文件

   从参数文件生成 XML 输入文件：

    $ cp ${SAMPLES}/hello/hello_params .
    $ parameter2xml hello_params
   

   关于 parameter2xml 命令的详细说明，请参阅 ALPS 文档。

3. 运行

    $ ./hello hello_params.in.xml
   

   hello_params 中定义的参数将输出到标准输出。以下是执行结果示例：

    ##### alps_init() #####
    parameter X     =    3.2000000000000002
    parameter Y     =            0
    parameter WORLD = world
    defined parameter Z =            1
   

   [2011-May-13 11:45:42]: dispatching a new clone[1,1] on threadgroup[3]

    ##### alps_init() #####
    parameter X     =   -3.1000000000000001
    parameter Y     =            6
    parameter WORLD = alps
    defined parameter Z =            0
   

   [2011-May-13 11:45:42]: dispatching a new clone[2,1] on threadgroup[8]

    ##### alps_init() #####
    parameter X     =   1.00000000000000002E-003
    parameter Y     =         -100
    parameter WORLD = looper
    defined parameter Z =            0
   

   [2011-May-13 11:45:43]: dispatching a new clone[3,1] on threadgroup[7] [2011-May-13 11:45:43]: clone[3,1] finished on threadgroup[7]

    ##### alps_init() #####
    parameter X     =    100.00000000000000
    parameter Y     =            2
    parameter WORLD = japan
    defined parameter Z =            0
   

   [2011-May-13 11:45:43]: dispatching a new clone[4,1] on threadgroup[1] [2011-May-13 11:45:43]: clone[4,1] finished on threadgroup[1]

    ##### alps_init() #####
    parameter X     =    3.0000000000000000
    parameter Y     =            0
    parameter WORLD = wistaria
    defined parameter Z =            0
   

MPI 并行化

1. 进入构建目录

    $ cd ${HOME}/alps_fortran_build/hello
   

   同上，运行前请确认不存在残留的结果文件（hello_param.out.*）。

2. 准备参数文件

    $ cp ${SAMPLES}/hello/hello_params .
    $ parameter2xml hello_params
   

3. 使用 MPI 运行

    $ mpirun -np 4 -x OMP_NUM_THREADS=1 ./hello --mpi hello_params.in.xml
   

   hello_params 中定义的参数将输出到标准输出，与线程级并行化示例相同。