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General Introduction
Running Simulations
ALPS using the command line

ALPS using the command line

输入的准备

由于日常操作中你可能并不想直接处理作业文件和任务文件的 XML 格式，parameter2xml 工具让你可以用纯文本文件来指定模拟参数，然后自动将其转换为 XML 格式。

parameter2xml 工具会把一个纯文本参数文件，转换成简介中所述的 XML 格式的作业文件以及所有必要的任务文件。参数文件由若干条如下形式的参数赋值组成：

MODEL="Ising";
SWEEPS=1000;
THERMALIZATION=100; 
WORK_FACTOR=L*SWEEPS;
{ L=10; T=0.1; }
{ L=20; T=0.05; }

花括号 {…} 中的每一组赋值表示一个任务的一组参数。花括号块之外的赋值，从其定义处开始，对之后所有任务全局有效。字符串用双引号给出，如 “Ising”。

有两个参数具有特殊含义：

参数默认值含义
SEED0下一次创建的蒙特卡罗运行所使用的伪随机数生成器种子。每当一个种子被用于创建一次运行后，该值会自动加一。
WORK_FACTOR1负载均衡中，某次模拟所需工作量会被乘以的一个因子。

调用 parameter2xml 的语法是：

parameter2xml [-f] parameterfile [xmlfileprefix]

它将参数文件转换为一组 XML 文件，文件名以可选的第二个参数给出的前缀开头。若省略该第二个参数，默认使用参数文件本身的名称。 parameter2xml 工具会检查是否已经存在同名的输出 XML 文件，并询问你是否确实要覆盖它们。你可以使用 -f 选项强制 parameter2xml 覆盖这些文件。

启动程序

在单机上运行模拟

运行模拟的方式是：先创建作业文件，然后将该 XML 作业文件的名称作为参数传给程序。在我们的例子中，程序名为 my_program，运行的步骤如下：

parameter2xml parm job 
my_program job.in.xml

结果将保存在文件 job.out.xml 中，该文件会引用 job.task1.out.xml、job.task2.out.xml 和 job.task3.out.xml 这三个文件，分别对应三次模拟的结果。

命令行选项

该程序接受若干命令行选项，用于控制调度器的行为。这些选项在蒙特卡罗模拟中尤其有用。

选项默认值说明
–time-limit timelimit无穷大指定程序在写出最终检查点并退出之前应运行的时间（秒）。
–checkpoint-time checkpointtime1800指定程序写出检查点的时间间隔（秒）。
–Tmin checkingtime60指定调度器在再次检查某次模拟是否完成之前等待的最短时间（秒）。
–Tmax checkingtime900指定调度器在再次检查某次模拟是否完成之前等待的最长时间（秒）。
–write-xml使用该选项后，结果也会被写入 .out.xml 文件；否则结果只会被写入 HDF5 文件。

在并行机器上运行模拟

在并行机器上运行模拟，和在单机上运行一样简单。这里给出一个使用 Open MPI 的例子：不需要单独的步骤来启动 MPI 环境，直接用 mpirun 运行程序即可（若需跨多个节点运行，用 --hostfile 指定主机文件）。例如，要在四个进程上运行：

parameter2xml parm job 
mpirun -np 4 my_program --mpi job.in.xml

命令行选项

除了串行程序的命令行选项之外，并行程序还多了两个选项：

选项默认值说明
–mpi指定程序应以 MPI 模式运行
–Nmax numprocs无穷大指定分配给某次模拟的最大进程数。
–Nmin numprocs1指定分配给某次模拟的最小进程数。

如果可用的处理器数目多于模拟的数目，每次模拟会启动不止一个蒙特卡罗运行。

分析模拟结果

在模拟过程中，若干个物理量（由模拟代码指定并实现）的期望值会被测量并保存到各自的任务文件中。为了归档某次模拟产生的任务文件，以及从这些文件或归档中提取数据，下面介绍几个相关工具。

convert2xml

模拟的输出文件中只包含来自所有运行的汇总测量结果。若要获得每次模拟中各个蒙特卡罗运行的详细信息，可以使用 convert2xml 工具将检查点文件转换为 XML，例如：

convert2xml run-file

这会生成该任务的一个 XML 文件，其中包含从这次蒙特卡罗运行中提取出的信息。

物理量的评估

命令行下可用于评估的程序包括：dirloop_sse_evaluate、spinmc_evaluate、worm_evaluate、fulldiag_evaluate 和 qwl_evaluate。其中三个（dirloop_sse_evaluate、spinmc_evaluate 和 worm_evaluate）采用相同的语法：

spinmc_evaluate [--write-xml] job.task1.out.xml [job.task2.out.xml ... ]

这将利用保存下来的蒙特卡罗数据，计算模拟过程本身未曾计算的其他物理量（例如比热、压缩率等）。使用 --write-xml 会将所有结果写回 .out.xml 文件；不使用该选项时，结果只会写入 HDF5 文件。 关于另外两个程序的语法，请分别参见使用 qwl_evaluate 的 MC-06 QWL 教程和使用 fulldiag_evaluate 的 ED-06 Full Diagonalization 教程。 这些评估程序的结构相对简单，创建或修改这类评估程序也很直接。下面的例子读取某个玻色 Hubbard 模型模拟中粒子数算符 n 和 n2 的期望值，计算压缩率的期望值，并将其写回检查点。

#include <alps/scheduler.h>
#include <alps/alea.h>

void evaluate(const boost::filesystem::path& p, std::ostream& out) {
    alps::ProcessList nowhere;
    alps::scheduler::MCSimulation sim(nowhere,p);

    // read in parameters
    alps::Parameters parms=sim.get_parameters();
    double beta=parms.defined("beta") ? static_cast<double>(parms["beta"]) : (1./static_cast<double>(parms["T"]));             

    // determine compressibility
    alps::RealObsevaluator n  = sim.get_measurements()["Particle number"];
    alps::RealObsevaluator n2 = sim.get_measurements()["Particle number^2"];
    alps::RealObsevaluator kappa= beta*(n2 - n*n);  
    kappa.rename("Compressibility");

    // write compressibility back to checkpoint  
    sim << kappa;
    sim.checkpoint(p);
}

int main(int argc, char** argv)
{
    alps::scheduler::BasicFactory<alps::scheduler::MCSimulation,alps::scheduler::DummyMCRun> factory;
    alps::scheduler::init(factory);
    boost::filesystem::path p(argv[1]);
    evaluate(p,std::cout);
}

请注意，ALPS 在 Python 中提供了容易得多的数据分析与评估方式（参见使用 Python）；这个 C++ 示例仅供需要在 C++ 程序中完成分析的用户使用。

关于大多数 ALPS 应用共有的输入参数，请参见常用参数。本页所列的调度器选项（--time-limit、--checkpoint-time、--Tmin／--Tmax、--mpi、--Nmin／--Nmax、--write-xml）是直接传给调度器程序本身的命令行参数，而不是写在参数文件中的参数。关于本节其余内容的概览，请参见运行模拟。

IntroductionALPS using Python