材料科学软件实施指南曙光信息产业（北京）有限公司高性能计算产品事业部丛维涛计算决定未来 材料科学软件特征分析 实施案例Abinit 实施案例CP2K 实施案例VASP 常见问题与分析（VASP） 总结 附录：材料科学仿真软件列表目录计算决定未来材料科学软件特征分析CPU平台GPU&XeonPhiARM其他大部分使用x86CPU计算,少量使用GPU加速器，极少使用ARM,几乎所有软件支持多机并行计算备注：软件统计请参照附录计算决定未来软件的运行流程缓存寄存器ALU硬件层操作系统层应用程序层总线接口I/O接口主存USB显卡磁盘网卡CPU计算决定未来软件的运行流程网络互联出现之后，带来新的编程模型，即MPI编程Interconnect计算决定未来软件系统 ： 操作系统操作系统的分类RedHat/CentOS、SuSE、MacOS、Windows、Solaris、Ubuntu操作系统提供了对底层硬件应用的基本驱动、文件系统、预装软件系统掌握指令的基本应用查询OS和内核版本：uname-r查询OS已安装的RPM包：#rpm-qa一句话，软件与操作系统的兼容性要求是前提！计算决定未来软件系统 ： 编译器编译器分类GNU、IntelCompiler、PGICompiler、NVIDIACUDA编译器完成高级语言向低级语言的转换任务，工作流程为：源代码(sourcecode)预处理器(preprocessor)编译器(compiler)目标代码(objectcode)链接器(Linker)可执行程序(executables)MPIOpenMPI、MVAPICH、MPICH、IntelMPI多核、多节点应用的编程语言，适用于集群架构服务器理解编译器系统是如何工作的？ 最大功能是优化源代码，提高计算效率；如何设置和加载编译器环境变量？指令有export, source, module load一句话，搞清楚软件所需编译器，以及指令应用！计算决定未来软件系统 ： 数学库为什么需要数学库？数学库的分类Lapack、Blas、fftw、Scalapack、MKL动态库与静态库的区别在Linux中,静态库是以.a为后缀的文件，动态库是以.so为后缀的文件。
链接静态库，库所含函数被复制到最终执行程序内，占较大磁盘或内存；链接动态库，可执行程序可实现共享某些库，执行ldd可查看程序调用的动态库经常遇到的错误提示 “error while loading shared libraries”一句话，搞清楚软件所依赖的数学库！计算决定未来软件系统 ： 静态库和动态库的链接文件目录如下：libtest/|-lt.c|-lt.h|-test.c/*lt.c*/#includevoidmyprint(void)printf(Linuxlibrarytest!n);/*lt.h*/voidmyprint(void);/*test.c*/#includelt.hintmain(void)myprint();return0;生成静态库#gcc-clt.c-olt.o#arcqsliblt.alt.o再链接#gcctest.cliblt.a-otest查看引用的库#lddtest计算决定未来软件系统 ： 静态库和动态库的链接文件目录如下：libtest/|-lt.c|-lt.h|-test.c/*lt.c*/#includevoidmyprint(void)printf(Linuxlibrarytest!n);/*lt.h*/voidmyprint(void);/*test.c*/#includelt.hintmain(void)myprint();return0;生成动态库#gcc-fPIC-clt.c-olt.o#gcc-shared-Wall-fPIClt.o-oliblt.so再链接#gcc-otesttest.c-L/lustre/congwt/practice_makes_perfect/libllt查看引用的库#lddtest计算决定未来软件系统 ： 静态库和动态库的链接./test:error while loading shared libraries:liblt.so:cannotopensharedobjectfile:NosuchfileordirectoryOK！设置动态链接库系统变量LD_LIBRARY_PATHexportLD_LIBRARY_PATH=/lustre/congwt/practice_makes_perfect/lib计算决定未来编译与安装实例：Abinit本实例讲解使用GNU和OpenMPI编译第一性原理计算软件Abinit。
CPU/GPURHEL/CentOSGNUGCCOpenMPIFFTW、BLAS、LapackDownloadSourceCodeComplieBenchmark计算决定未来编译与安装实例：Abinit下载源码包abinit-8.4.2.tar.gzhttp:/www.abinit.org/本实例讲解使用GNU和OpenMPI编译第一性原理计算软件Abinittarxvfabinit-8.4.2.tar.gz&cdabinit-8.4.2./configure-prefix=/public/software/apps/abinit/7.10.4/openmpi-enable-mpi=yes-enable-mpi-io=yesFC=mpif90CC=gcc-with-mpi-prefix=/public/software/mpi/openmpi/2.0.1/gnu/-enable-openmp=yesmakemj4计算决定未来编译与安装实例：CP2K1. 阅读文件cp2k/INSTALL2. 修改ARCH文件&编译计算决定未来编译与安装实例：VASP1.阅读文件README2.编辑修改makefile.include&编译理解环境变量概念，掌握加载环境变量的方法！计算决定未来常见问题与分析应用调试其他内存大小是否合适输入文件&参数存储读写能力版本兼容性链接库BUGBUGchaos编译器&库原则：出现问题首先从软硬件上思考，再定位是哪一部分可能存在问题计算决定未来常见问题与分析（VASP）(1) warning:thedistancebetweensomeionsisverysmall可以判断是POSCAR原子坐标文件有错误，可能是坐标类型没有顶格写(2)VASP计算出现SegmentationFault而终止运算 设置unlimt-sunlimited(3)计算输出forrtl:severe(41):insufficientvirtualmemory而终止运算节点内存不足输入相关文件INCAR, POSCAR,KPOINTS,POTCAR输出日志文件OSZICAR, OUTCAR，以及重定向输出文件log计算决定未来总结通过本课程，我们学习了材料科学领域软件实施与调试的基本流程， 掌握软件运行的基本流程 掌握Linux操作系统基本命令 掌握开源软件编译与安装的基本流程 理解动态库和静态库的区别 掌握软件基本调试技巧计算决定未来软件名称属性软件名称属性软件名称属性软件名称属性VASP商业Lammps开源Exciting开源Gamess开源MaterialStudio商业Abinit开源HOMED开源FEFF商业Gaussian商业Elk开源Modeller开源FLEUR开源CPMD开源Molpro开源MPQC开源Thinker开源ATK商业NanoDCAL商业Nwchem开源Siesta开源Octopus开源SMASH开源OpenMX开源QuantumEspresso开源CP2K开源Q-Chem开源NAMD开源Amber商业Gromacs开源附录：材料科学仿真软件列表。
