Wissenschaft wird besonders schwierig, wenn Sie mit großen Zahlen, komplexen Gleichungen arbeiten oder schnelle Berechnungen benötigen. In den letzten Jahren wurden diese Probleme jedoch dank der Computer und insbesondere dank der Open-Source-Projekte erheblich reduziert, die darauf ausgerichtet waren, ein besseres Verständnis und eine bessere Erfahrung bei der Durchführung von Berechnungen zu ermöglichen.
Als Physikstudent verwende ich mehrere spezialisierte Tools, von denen die meisten Open Source sind. Ich werde heute eine davon teilen, die heißt Beliebiger Code, ein Open-Source-Projekt mit Fokus auf Festkörperphysik.
Obwohl es in den Ubuntu-Repositorys verfügbar ist, gibt es mehrere Abhängigkeiten, die Sie explizit installieren und konfigurieren müssen.
Was ist der Elch-Code?
In wenigen Worten und dank seiner Offizielle Seite, Elk-Code ist eine Vollelektronen-linearisierte Augmented-Plane-Welle Code mit einer starken Rolle im Bereich der Dichtefunktionaltheorie.
Es bestimmt die Eigenschaften kristalliner Feststoffe mit vielen erweiterten Funktionen wie Geometrieoptimierung, 2D- und 3D-Plots, etc.
Installieren Sie den Intel Fortran-Compiler auf Ubuntu
Es könnte ein bisschen schwierig sein, damit anzufangen, aber der Schlüssel liegt darin, mathematische Bibliotheken und Compiler in Ihrem System zu installieren, bevor Sie Elk-Code installieren.
Compiler wie GNU Fortran oder Intel Fortran für den Prozess verfügbar sind, es wird jedoch empfohlen, den Intel Fortran-Compiler zu installieren, da die meisten Probleme im Code damit gelöst werden.
Der Intel Fortran-Compiler besteht aus zwei Teilen:
- Der erste Intel oneAPI-Basis-Toolkit, bringt uns die Mathebibliotheken.
- Der zweite Intel oneAPI HPC-Toolkit, bringt uns die Fortran-Bibliotheken für die korrekte Berechnung des Elk-Codes.
Holen Sie sich das Intel oneAPI Base Toolkit
Lasst uns beginnen! Öffnen Sie ein Terminal in Ubuntu und verwenden Sie den folgenden Befehl, um den erforderlichen Teil herunterzuladen:
wget https://registrationcenter-download.intel.com/akdlm/irc_nas/17977/l_BaseKit_p_2021.3.0.3219.sh
Es sollte so aussehen:
Geben Sie danach im selben Terminal den nächsten Befehl ein:
sudo bash l_BaseKit_p_2021.3.0.3219.sh
Sie werden so etwas auf Ihrem Terminal sehen, bevor sich ein neues Fenster öffnet, keine Sorge! Es ist Teil des Prozesses.
Es öffnet sich eine GUI-Schnittstelle:
Klicken Sie auf die Schaltfläche „Weiter“ und das Intel oneAPI Base Toolkit wird heruntergeladen:
Sobald der Download abgeschlossen ist, sollten Sie dieses Fenster sehen:
Sie werden sehen, was genau in dieser API enthalten ist. Es wird dringend empfohlen, jedes darin enthaltene Paket zu installieren. Akzeptieren Sie die Bedingungen der Lizenzvereinbarung und klicken Sie auf die Schaltfläche „Weiter“.
Danach ist die nächste Seite eine Art Validierungsseite. Wenn etwas fehlt, warnt es Sie.
Für example, in diesem Fall haben wir eine Warnung zum GPU-Treiber erhalten, aber lassen Sie uns diese einfach überspringen und mit dem Vorgang fortfahren, da das Produkt, wie wir sehen, weiterhin mit CPU verwendet werden kann.
Klicken Sie also einfach auf die rechte Pfeilschaltfläche.
Wenn Sie in diesem Teil die Eclipse-IDE installiert haben und die Bibliotheken darin integrieren möchten, wählen Sie die erste aus, andernfalls überspringen Sie einfach die Integration und klicken auf die Schaltfläche mit dem rechten Pfeil. Sobald Sie fertig sind, können Sie den letzten Teil vor der vollständigen Installation sehen.
Lesen Sie das Intel Software Improvement Program, geben Sie Ihre Auswahl in die Sammlung Ihrer Informationen ein und klicken Sie auf die Schaltfläche „Installieren“. Schließlich wird die Installation gestartet.
Die Dauer der Installation hängt davon ab, wie schnell Ihre Internetverbindung ist. Seien Sie geduldig und lassen Sie Intel die Aufgabe erledigen.
Sobald die Aufgabe abgeschlossen ist, sehen Sie etwa Folgendes:
Dies bedeutet, dass die Installation von Intel oneAPI Base Toolkit abgeschlossen ist; jetzt fangen wir mit dem nächsten an.
Installieren des Intel oneAPI HPC-Toolkits
Um ehrlich zu sein, ist es fast der gleiche Prozess, also wird es ein bisschen schneller sein.
Beginnen wir mit diesem Befehl:
wget https://registrationcenter-download.intel.com/akdlm/irc_nas/17912/l_HPCKit_p_2021.3.0.3230.sh
Wenn der obige Vorgang abgeschlossen ist, verwenden Sie den nächsten Befehl:
sudo bash l_HPCKit_p_2021.3.0.3230.sh
Danach beginnt der Installationsvorgang wie zuvor.
Klicken Sie auf Weiter und der Download beginnt:
Sobald Sie fertig sind (dieser Download ist wirklich schnell), erscheint das nächste Fenster auf Ihrem Schreibtisch. Akzeptieren Sie die Allgemeinen Geschäftsbedingungen und klicken Sie auf Weiter.
Lassen Sie uns wie zuvor die Integration der Bibliotheken mit einer IDE überspringen.
Geben Sie abschließend Ihre Auswahl für die Erfassung Ihrer Informationen ein und klicken Sie auf die Schaltfläche „Installieren“.
Die Bibliotheken werden heruntergeladen und auf Ihrem System installiert. Warten Sie einfach, bis dieser Vorgang abgeschlossen ist. Denken Sie daran, dass die Geschwindigkeit des Downloads von Ihrer Internetverbindung abhängt, seien Sie also geduldig.
Wenn der Vorgang abgeschlossen ist, klicken Sie auf die Schaltfläche Fertig stellen.
Intel Fortran Installationsschritt 19
Und das ist praktisch der Schlüssel zur vollständigen Installation und Funktionalität von Elk-Code. Diese beiden Bibliotheken sind für die korrekte Ausführung unerlässlich.
Konfigurieren Sie die Compiler
Lassen Sie uns schließlich die nächste Befehlszeile ausführen, um diese beiden Bibliotheken im Terminal zu starten:
source /opt/intel/oneapi/setvars.sh
Gehen Sie nun in dieses Verzeichnis:
cd /opt/intel/oneapi/mkl/2021.3.0/interfaces
In diesem Ordner finden Sie weitere, aber die wichtigsten sind:
- fftw2xc
- fftw2x_cdft
- fftw2xf
- fftw3xc
- fftw3x_cdft
- fftw3xf
- mklmpi
In jedem oben gezeigten Ordner müssen Sie den nächsten Befehl ausführen:
make libintel64
Wichtig ist, dass Sie ab jetzt jedes Mal, wenn Sie Elk-Code verwenden, die nächste Zeile auf Ihrem Terminal ausführen müssen, um diese beiden Bibliotheken zu habilitieren.
source /opt/intel/oneapi/setvars.sh
Mit diesen Schritten zuvor sind Sie bereit für den wichtigsten Schritt, die Installation von Elk-Code auf Ihrer Linux-Distribution.
Elk-Code auf Ubuntu installieren
Beginnen wir natürlich mit dem Herunterladen des Elk-Codes, der letzte Version liegt an der SourceForge Seite.
Extrahieren Sie den heruntergeladenen Ordner.
Jetzt laden wir die . herunter Wannier90 neueste stabile Versionsbibliothek, die Ihnen hilft, fortschrittliche elektronische Eigenschaften von Materialien mit hoher Effizienz und Genauigkeit zu berechnen offizielle Website.
Nachdem Sie die .tar.gz-Datei heruntergeladen haben, suchen wir sie in der Datei-App und doppelklicken Sie darauf, um ihren Inhalt zu extrahieren.
Navigieren Sie in den extrahierten Ordner und öffnen Sie ihn im Terminal.
Geben Sie diese Befehle nacheinander ein:
source /opt/intel/oneapi/setvars.sh
cp ./config/make.inc.ifort ./make.inc
make
make lib
cp libwannier.a ../elk-7.2.42/src/
cd ../
Wir sind dabei, fertig zu werden. Geben Sie nacheinander den nächsten Befehl auf Ihrem Terminal ein.
wget https://www.tddft.org/programs/libxc/down.php?file=5.1.4/libxc-5.1.4.tar.gz
Führen Sie nun diese Befehle nacheinander aus:
mv down.php?file=5.1.4%2Flibxc-5.1.4.tar.gz libxc-5.1.4.tar.gz
tar -zxvf libxc-5.1.4.tar.gz
cd libxc-5.1.4
./configure CC=icc FC=ifort
make
make check
sudo make install
cp /opt/etsf/lib/libxc.a ../elk-7.2.42/src/
cp /opt/etsf/lib/libxcf90.a ../elk-7.2.42/src/
Am Ende des Vorgangs sehen Sie auf Ihrem Terminal so etwas:
Bitte, close das Terminal und schließlich ist es an der Zeit, den letzten Teil zu erledigen. Gehen wir direkt zum vorherigen extrahierten Elk-Code-Ordner. Dort angekommen, öffnen Sie den Ordner im Terminal.
Und geben Sie die nächsten beiden Befehle ein:
source /opt/intel/oneapi/setvars.sh
cp /opt/intel/oneapi/mkl/2021.3.0/include/mkl_dfti.f90 src/
Fast dort. Starten Sie die Einrichtung:
./setup
Ihr Terminal sollte so aussehen:
Sie schreiben Nummer 1, weil Sie den Intel Fortran-Compiler installiert haben.
Nicht close Das Terminal; Kehren wir zum Elk-Code-Ordner in der Dateien-App zurück und öffnen die Datei namens „make.inc“:
Löschen Sie jedes darin enthaltene Wort und geben Sie stattdessen Folgendes ein:
MAKE = make
F90 = mpiifort
F90_OPTS = -O3 -ip -xHost -qopenmp
F77 = mpiifort
F77_OPTS = -O3 -ip -xHost -qopenmp
AR = xiar
LIB_SYS =
SRC_OMP =
SRC_MPI =
LIB_LPK = -lmkl_intel_lp64 -lmkl_intel_thread -lmkl_core -liomp5 -lpthread
#LIB_LPK = -L/opt/intel/oneapi/mkl/2021.3.0/lib/intel64 -lmkl_cdft_core -lmkl_intel_ilp64 -lmkl_intel_thread -lmkl_core -lmkl_blacs_intelmpi_ilp64 -liomp5 -lpthread -lm -ldl
SRC_MKL =
LIB_libxc = libxcf90.a libxc.a
SRC_libxc = libxcf90.f90 libxcifc.f90
SRC_FFT = mkl_dfti.f90 zfftifc_mkl.f90
LIB_W90 = libwannier.a
SRC_W90S =
SRC_OBLAS = oblas_stub.f90
SRC_BLIS = blis_stub.f90
Save die Datei und kehren Sie zum Terminal zurück. Geben Sie zum Schluss einfach ein:
make
Und gut! Nachdem dieser letzte Schritt abgeschlossen ist, haben Sie Elk-Code auf Ihrem Linux-System installiert.
Toll! Dieser letzte Schritt ist ein bisschen langwierig, aber entspannen Sie sich, es war alles, was Sie tun müssen. Sie haben endlich alle Prozesse abgeschlossen. Herzliche Glückwünsche!
Persönliches Fazit
Dieser Vorgang kann etwas erschöpfend sein, aber jeder Schritt ist für die korrekte Funktionalität der Software sehr wichtig. Ich hoffe sehr, dass dieser Beitrag sehr hilfreich für Sie ist, wenn Sie Wissenschaftler sind oder einfach nur neugierig auf dieses Thema sind.
Auf der anderen Seite, wenn Sie mehr darüber erfahren möchten, wie Elk-Code Ihnen bei Berechnungen helfen kann, gibt es ein großartiges Video zum Erhalten einer Zustandsgleichung mit Elk-Code. Viel Glück!
