分子模拟与计算化学分子模拟与计算化学计算化学的软硬件计算化学的软硬件Hardware and Software for Computation 计算化学的工具•计算化学的基本工具是计算机•计算机包括两方面: 硬件和软件 计算机硬件的特点CPU个数: 快, 多,内存: 大, 快主板: 稳定, 显示器, 显卡: 通用, 常见其它: 一般主频高(2.0-3.0GHz), 双CPU, 多核CPU(双核, 四核)1G, 2G, 4G, 8G网络: 千兆网局域网华硕等大品牌常见网卡Nvidia显卡, InsightII 计算软件的特点•稳定•支持并行•支持大内存首选Unix/Linux系统Windows: 个人使用Linux: 计算使用 Linux简介•常用系列: Redhat•7.2→8.0→9.0•企业版系列2.1→3.8→4.4→5.0•支持的硬件越来越多, 但跟不上硬件的发展•其它系列: SuSE系列, Fedora Core系列, Debian系列, Ubuntu系列, BSD系列•版权: GNU(通用公共授权 ) Linux的架构•多用户系统: root为管理员, 最高权限, 管理系统和用户•文件系统以”/”为最高的根目录, 所有文件, 目录, 硬件设备(硬盘,光驱)都是一个文件或目录•其文件格式是ext3, 不是FAT32或NTFS, 但是它可以读写FAT32文件, 无法读写NTFS文件 Linux的启动选项•Linux可启动为字符界面和视窗界面•文件/etc/inittab–id:3:initdefault: 字符界面–id:5:initdefault: 视窗界面•字符转视窗界面: startx•字符界面可以少使用内存100-400MB•Gaussian计算采用字符界面•InsightII计算使用视窗界面搭建模型, 字符界面计算 Linux文件系统•/bin : 可执行的命令•/dev : 设备目录•/etc : 大多数设置文件, Linux启动, 网络等•/home : 所有用户都在此•/lib : 库文件•/usr : 更多的命令, 库文件, 图形界面•/root : 管理员的主目录•/sbin : 系统命令, 一般设置和查看系统信息 Linux文件的属性•Linux用户分为不同的组•对于每个文件有三类用户: –文件所有者–与文件所有者同组的–其它组的用户•文件的属性: 可读(r), 可写(w), 可执行性(x)•文件的目录属性(d)•文件属性表示 –rwxrwxrwx drwxr-xr-x drwx------ Linux基本命令: Shell•Linux下人与机器的交流是通过shell进行的•Shell是一系列Linux命令以及类似c语言的控制结构组成•可以用一个命令完成一件事情•也可以把命令用控制结构组合起来完成复杂的重复劳动的事情, shell编程 用户登录•login:用户名•password: 密码•登录进去•exit (退出) Linux下的输入与输出•输入: 命令<文件•输出: 命令>文件•附加: 命令>>文件•管道: 命令|命令 Linux文件名的通配符•*: 任意个字符, *.log 所有的log文件•?: 单个字符, CH?.log: CH1.log CH2.log,…, Cha.log, … Linux的简单命令•cat: 在屏幕上显示文件的内容–cat 文件1 文件2 …–cat 文件1 文件2 … > 文件a –把文件串起来放在另一个文件中•head –n 显示文件的前n行•tail –n 显示文件的最后n行–tail –f 文件名 : 监测文件的输出情况 Linux的简单命令•grep–grep 字符串 文件名–grep “SCF Done” CH3COOH.log–grep –i “SCF Done” CH3COOH.log•cp –cp filea fileb 文件拷贝–cp –r dirA dirB 目录拷贝 Linux的简单命令•ls–ls 显示当前目录下文件和目录–ls –l 显示详细信息–ls –a 把隐藏目录和文件(以.开头的文件)也显示•.bashrc和.cshrc–登录时自动执行的命令文件, 设置环境变量等•mkdir 目录名: 创建目录•rm 文件名: 删除文件; –rm –r 目录名 :删除目录 Linux的简单命令•ps 进程–ps –e 查看所有进程•top 动态查看系统运行情况–q 退出top状态•kill -9 进程号 : 结束此进程 Linux的简单命令•dos2unix 文件名 : –把DOS/windows格式的文件转换为Unix/Linux文件格式•df : 查看磁盘剩余空间•cd: 改变目录–~: 用户主目录–..: 上一级目录•chmod: 改变文件属性–chmod 755 文件名 :–rwxr-xr-x–chmod +x 文件名: 此文件变得可以直接执行 Linux的简单命令•/sbin/ifconfig : 查看本机的IP地址–多机并行计算必须使用静态IP地址•env : 查看现在的环境变量•gzip, gunzip: 压缩的解压缩后缀为.gz的文件•tar: 打包文件–tar cvf aa.tar 目录A : 把目录A打包成文件–tar rvf aa.tar 目录B : 把目录B添加到文件中–tar xvf aa.tar : 把文件报解开在本目录下 Gaussian在Linux下的安装1.安装系统2.建立用户gau3.以gau登录4.下载软件包5.在/home/gau目录下解压缩包: gunzip g03.tar.gztar xvf g03.tar6.cd g03 下, 执行 bsd/install7.在/home/gau/.bashrc文件中加入两行:g03root=/home/gau. /home/gau/g03/bsd/g03.profile8.现在可以运行g03了–用法: g03 文件.gjf & Gaussian在Linux下的使用•首先在Windows下的GaussView上建立模型, 保存g03的输入文件: CH4.gjf•用ftp软件把输入文件都传到gau的某个目录下面: work•用SecureCRT软件登录Linux系统, •cd work•dos2unix CH4.gjf•g03 CH4.gjf & Gaussian在Linux下的使用•计算完毕或需要检查结构时, 下传输出文件: CH4.log, 绘图则下传check文件或fromcheck文件•内存设置: 系统内存-200MB•处理器个数: –nproc=2(双核)–nproc=4(四核或双核双CPU) shell编程(一)•Head.txt: 包含欲计算的性质, 甚至电荷和多重度•Tail.txt: 包含分子说明部分后的内容•CH4.xyz: 分子几何结构•cat Head.txt CH4.xyz Tail.txt >tmp.gjf•g03 tmp.gjf•mv tmp.log CH4.log•mv ???.chk CH4.chk•优点: 可以保证使用同样的条件进行计算•执行方法: chmod +x run.sh•./run.sh shell编程实例#!/bin/shfor i in `ls *.gjf`for i in C1.gjf C2.gjf C3.gjf ….docat Head.txt $i Tail.txt >tmp.gjfg03 tmp.gjfmv tmp.log $i.logmv ??.chk $i.chkdone 网络知识•硬件: 网卡, 网线, 交换机•软件: 操作系统(Windows, Linux)•协议: TCP/IP, •服务: telnet, ssh, ftp, http TCP/IP协议•四段地址: xxx.xxx.xxx.xxx•掩码: 255.255.255.0•自己的地址: 127.0.0.1•局域网地址: 192.168.xxx.xxx•实验室地址: 192.168.127.xxx•实验室网关地址: 192.168.127.1–负责自动指定IP地址 计算机集群技术•多处理器并行•多节点并行–Gaussian03—Linda–InsightII—MPI•并行准备–Linux系统–固定IP地址, 在同一网段–可执行软件–可信任的用户, 最好用户相同 Gaussian03网络并行实现(一)•安装Linux操作系统, •设置防火墙: ssh, ftp, telnet等允许使用•设置固定IP地址(自动指定的IP无法并行)•设置欲使用的节点名称:/etc/hostsNode1 192.168.1.1Node2 192.168.1.2……..•安装Gaussian03软件•设置各个用户的环境, 使每个用户都可执行g03 Gaussian03网络并行实现(二)•设置各个用户在不同节点之间的互信•rsh (MPI协议使用, 保密性不好)•/etc/hosts.equivNode1Node2……•设置各个用户下的.rhosts文件–与/etc/hosts.equiv相同 Gaussian03网络并行实现(三)•ssh•ssh-keygen –t rsa•生成公钥id_rsa.pub和私钥id_rsa把本节点的公钥放在对方节点的 .ssh/authorized_keys文件中, 并chmod 600 .ssh/authorized_keys •即可无密码直接ssh到此节点上 Gaussian03网络并行实现(四)•用户的环境设置echo “Tsnet.Node.lindarsharg: ssh” >~/.tsnet.configexport GAUSS_LFLAGS=' -nodelist “Node1 Node2"'export GAUSS_EXEDIR=/home/gau/g03/linda-exe:$GAUSS_EXEDIR•输入文件:%nprocl=2%nprocs=1•命令: g03l CH4.gjf 。