Applied Mechanics wiki

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====== ifort ======

  * スパコンで使うことが前提
  * [[http://web.kudpc.kyoto-u.ac.jp/manual/ja/compiler/intel|kudpc]] を参照．
 

===== コンパイラオプション =====
[[http://accc.riken.jp/HPC/training/text.html ]]

[[http://www.k.mei.titech.ac.jp/~stamura/NumericalComputation-Tips.html]]
これくらいオプションをつけて実行すれば，だいたいエラーは検出されそう．
<code bash>
ifort -check all -warn declarations -CB -fpe0 -traceback
</code>

[[fortran#コンパイラオプション]]も参照のこと

===== デフォルトのスタックサイズが小さすぎる =====
デフォルトのスタックサイズが小さすぎて、-openmpをやるときはスタックサイズを増やしてあげないと、頻繁にセグ落ちする。
<code fortran>
!$OMP parallel
write(*,*) KMP_GET_STACKSIZE_S()
!$OMP end parallel
</code>
とやると、各スレッドのスタックサイズを返す。これを増やす場合は、最初の!$OMPの前に、
<code fortran>
CALL KMP_SET_STACKSIZE_S(size)
</code>
とやれば良い。sizeは整数型の変数。所望のスタックサイズ(byte)を書けばよい。
===== 改行の抑制 =====
ifortでは出力時に勝手に改行する仕様になっている。
改行を抑制するためには、Format文を使用すればよい。

適当なやり方。
<code fortran>
    write(*,'(100f)') a(:)
</code>

きちんとしたやり方。以下2chより引用。

[[http://pc12.2ch.net/test/read.cgi/tech/1163319215/532]]
<code>
532 名前：デフォルトの名無しさん [sage]： 2009/03/27(金) 05:59:41  
亀だけど、Ifortなら<>がお勧め。
多次元配列の最初の数を入れることが多いです
例
program main
implicit none
integer,parameter :: num = 9
integer :: ii,jj
real :: arry(num,num)
do ii=1,num
do jj = 1,num
arry(ii,jj) = ii*jj
enddo
enddo

write(6,'(<num>F)') arry
end program 
</code>

====== MKL ======
[[http://web.kudpc.kyoto-u.ac.jp/manual/ja/library/mkl|kudpc]] に記載あり．
<code bash>
module load mkl
</code>
してから，コンパイル．お手軽．
<code bash>
ifort sample.f90 -mkl
</code>
===== 概要 =====
^パッケージ名^^
|[[ifort#lapack]] |密行列やバンド行列を直説法で解く |
|[[ifort#lapack95]] |密行列やバンド行列を直説法で解く |
|[[ifort#blas95]]   |マトベク演算や内積演算を行う     |
|[[ifort#sparse_blas95]]   |疎行列のマトベク演算行う     |
|[[ifort#pardiso]]  |疎行列を直説法で解く。（条件数の大きい問題向き）   |
|[[ifort#fgmres]]   |疎行列をFlexibleGMRESで解く。    |


MKLのコンパイラオプションは以下のとおり。
<file>
-L<MKL path> -I<MKL path>
[-lmkl_lapack95] [-lmkl_blas95]
[cluster components]
[{-lmkl_{intel, intel_ilp64, intel_lp64, intel_sp2dp, gf, gf_ilp64, gf_lp64}]
[-lmkl_{intel_thread, sequential}]
[{-lmkl_solver, -lmkl_solver_lp64, -lmkl_solver_ilp64}]
{{[-lmkl_lapack] -lmkl_{ia32, em64t, ipf}},-lmkl_core}}
[{-lguide, -liomp5}] [-lpthread] [-lm]
</file>
[ ]はあってもなくても良い、{ }はどちらか選択という意味。
-L<MKL path> -I<MKL path>は pathが通っていれば明示する必要なし。

[[http://www.ncsa.uiuc.edu/UserInfo/Resources/Hardware/SGIAltix/Doc/mkl10/doc/userguide.pdf|Intel(R) Math Kernel Library for the Linux* OS User's Guide]]に以下のような記述あり。
<file>
You are strongly encouraged to dynamically link in Intel® Legacy OpenMP* run-time
library libguide and Intel® Compatibility OpenMP* run-time library libiomp. Linking to
static OpenMP run-time library is not recommended, as it is very easy with layered
software to link in more than one copy of the library. This causes performance problems
(too many threads) and may cause correctness problems if more than one copy is
initialized.
You are advised to link with libguide and libiomp dynamically even if other libraries are
linked statically.
</file>
<file>
The second relevant component is the Compiler Support RTL Layer. Prior to Intel MKL 10.0,
this layer only included the Intel® Legacy OpenMP* run-time compiler library libguide.
Now you have a new choice to use the Intel® Compatibility OpenMP* run-time compiler
library libiomp. The Compatibility library provides support for one additional threading
compiler on Linux (gnu). That is, a program threaded with a gnu compiler can safely be
linked with Intel MKL and libiomp and execute efficiently and effectively.
</file>
libguideとlibiompはどちらかを選べば良いのだが、並列化をするのであれば、libiompを選択した方がよいかも。FIXME



===== lapack =====
  * ifortと一緒にインストールされる．
  * 環境変数の設定をしておけばパスを通す必要はない．

ifort Version 12.0では以下のようにすれば動いた．FIXME
<code bash>
ifort hoge.f90 -lmkl_lapack95_lp64 -lmkl_intel_lp64 -lmkl_intel_thread -lmkl_core -liomp5 -lpthread
</code>

ver 11くらい
<code>
ifort file.f90  -lmkl -lmkl_lapack  -lmkl_em64t -lguide -lmkl_solver
</code>
===== lapack95 =====

  * [[http://www.netlib.org/lapack95/|lapack95]]
  * [[http://www.netlib.org/lapack95/lug95/|lapack95のhtmlドキュメント]]
  * 線形方程式を解くパッケージ。
  * 固有値の計算や特異値分解も可能。
  * mklのlapack95はlapack90のラッパーらしい。
  * 自分でmakeする必要あり。

==== ライブラリの作成 ====
  * libem64t, intel64の部分は環境に応じて適当に。オプションも適当に。デフォルトで十分そうなので、オプションはなくても良さそう。
<code>
$ cd /opt/intel/Compiler/11.0/074/mkl/examples/lapack95/
$ sudo gnome-terminal
</code>
新しく開いた端末で作業((sudo make libem64tとすると、「ifort: コマンドが見つかりませんでした」と怒られる。そのため、スーパーユーザー用の端末を開き、パスを通してから作業。sudoで端末を開くのは、ちょっとお行儀悪いかも。sudoに環境変数を引き継ぐやり方もありそう…))。
<code> 
# . /opt/intel/Compiler/11.0/074/bin/ifortvars.sh intel64
# make libem64t 
# exit
</code>

==== サンプルコード　====

コードのサンプルは /opt/intel/mkl/10.1.0.015/examples/lapack95/source/ にあり。ここではgesv.f90を参考にしながら説明。
=== コンパイルオプション(intel64) ===

(2010.06.22追記）最近のver.はライブラリの場所が変わったようだ．（というか今まで間違ったファイルを使ってだけかも...．）
Fortran90でLapack95使ったときのコンパイルコマンド．file.f90のところは適当に修正して下さい．
<code bash>
ifort file.f90 -L/opt/intel/Compiler/11.1/069/mkl/lib/em64t/ -I /opt/intel/Compiler/11.1/069/mkl/include/em64t/lp64/ -lmkl_lapack95_lp64 -lmkl_intel_lp64 -lmkl_intel_thread -lmkl_core -lguide -lpthread -O2
</code>

以下，古い情報
<code bash>
$ ifort /opt/intel/Compiler/11.0/074/mkl/examples/lapack95/source/gesv.f90 -L/opt/intel/Compiler/11.0/074/mkl/examples/lapack95/lib/em64t/ -I /opt/intel/Compiler/11.0/074/mkl/examples/lapack95/lib/em64t -lmkl_lapack95 -lmkl_intel_lp64 -lmkl_intel_thread -lmkl_core -lguide -lpthread
$ ./a.out < /opt/intel/Compiler/11.0/074/mkl/examples/lapack95/data/gesv.d
</code>
=== コンパイルオプション(ia32) ===
<code bash>
ifort /opt/intel/Compiler/11.0/074/mkl/examples/lapack95/source/gesv.f90 -L/opt/intel/Compiler/11.0/074/mkl/examples/lapack95/lib/32  -I /opt/intel/Compiler/11.0/074/mkl/examples/lapack95/lib/32/ -lmkl_lapack95 -lmkl_intel -lmkl_intel_thread -lmkl_core -lguide -lpthread
$ ./a.out < /opt/intel/Compiler/11.0/074/mkl/examples/lapack95/data/gesv.d
</code>
=== 使い方 ===
/opt/intel/mkl/10.1.0.015/examples/lapack95/source/gesv.f90 の最初
<code fortran>
      USE MKL95_PRECISION, ONLY: WP => SP
      USE MKL95_LAPACK, ONLY: GESV
</code>
  * 単精度はSP、倍精度はDPを使用する。
  * 呼び出すサブルーチン名をONLYの後に書く。

/opt/intel/mkl/10.1.0.015/examples/lapack95/source/gesv.f90 の中頃
<code fortran>
      CALL GESV(  A, B )
</code>
<code fortran>
      CALL GESV(  AA, BB(:,1), IPIV, INFO )
</code>
   * 引数の数が違うのはfortran90のoptional属性によるもの。

  * LIBRARY_PATHやINCLUDEの環境変数を追加するか，libやmodを適切な位置に動かすのが良いかも．（makeほげほげで設定できないのかしら．未確認．FIXME）

===== blas95 =====

  * マトベク演算やらをしてくれるパッケージ。
  * matmulよりも高速。（多分)
  * 自分でmakeする必要あり。

==== ライブラリの作成 ====
  * libem64t, intel64の部分は環境に応じて適当に。オプションも適当に。デフォルトで十分そうなので、オプションはなくても良さそう。
  * ライブラリの作成方法はlapack95と同じ。
<code>
$ cd /opt/intel/Compiler/11.0/074/mkl/interfaces/blas95
$ sudo gnome-terminal
</code>
<code>
# . /opt/intel/Compiler/11.0/074/bin/ifortvars.sh intel64
# make libem64t 
# exit
</code>

==== サンプルコード　====
=== コンパイルオプション ===
コードのサンプルは /opt/intel/Compiler/11.0/074/mkl/examples/blas95/source/ にあり。ここでは dgemmx.f90を参考にしながら説明。
<code>
$ ifort /opt/intel/Compiler/11.0/074/mkl/include/mkl_blas.f90  /opt/intel/Compiler/11.0/074/mkl/examples/blas95/source/dgemmx.f90   /opt/intel/Compiler/11.0/074/mkl/examples/blas95/source/common_func.f -lmkl_blas95 -lmkl_intel_lp64 -lmkl_sequential -lmkl_core -lpthread
$ ./a.out < /opt/intel/Compiler/11.0/074/mkl/examples/blas/data/dgemmx.d
</code>
  * /opt/intel/Compiler/11.0/074/mkl/include/mkl_blas.f90 はインターフェース
  * /opt/intel/Compiler/11.0/074/mkl/examples/blas95/source/dgemmx.f90 がメインプログラム
  * /opt/intel/Compiler/11.0/074/mkl/examples/blas95/source/common_func.f はdgemmxが使用している副プログラム（サブルーチン）

=== コード ===
/opt/intel/Compiler/11.0/074/mkl/examples/blas95/source/dgemmx.f90 のはじめのあたり。
<code fortran>
      use mkl95_precision, only: wp => dp
      use mkl95_blas, only: gemm
</code>
  * lapack95と同様にspで単精度、dpで倍精度。
  * gemmは呼び出すルーチン名
===== sparse_blas95 =====

===== pardiso/MKL =====

  * [[http://www.pardiso-project.org]]
  * 疎行列で解く。
  * 直接法で解く。-> 条件数の大きい問題に使える。
  * [[http://dx.doi.org/10.1016/S0167-739X(00)00076-5|理論については論文を参照]]\\


==== コンパイルオプション ====
  * 77でも90でもコンパイル方法は同じ。（ファイルの拡張子が異なるだけ）
  * includeする場合はパスの設定が必要．（ifortvars.*shを読み込んでいる場合は，設定済み)
=== intel64の場合 ===
<code>
$ ifort hoge.f90 -lmkl_solver_lp64 -lmkl_intel_lp64 -lmkl_intel_thread -lmkl_core   -liomp5 -lpthread
</code>

===  ia32の場合 ===
<code>
$ ifort hoge.f90 -lmkl_solver -lmkl_intel -lmkl_intel_thread -lmkl_core -lguide -lpthread
</code>

=== コメント ===
  * mkl_pardiso.f90をincludeせずに，mkl_pardiso.f90と一緒にコンパイルするやり方もあり。
<code>
$ifort pardiso.f90 /opt/intel/Compiler/11.0/074/mkl/include/mkl_pardiso.f90 -lmkl_solver -lmkl_intel -lmkl_intel_thread -lmkl_core -lguide -lpthread
</code>



==== サンプル　コード ====
f77のコードは /opt/intel/Compiler/11.0/074/mkl/examples/solver/source/ 内にあり。

=== fortran90 ===
<code fortran>
include 'mkl_pardiso.f90'

program pardiso_test
  use MKL_PARDISO
  implicit none
  real(8),allocatable::a(:),b(:),x(:)
  integer::maxfct=1,mnum=1,mtype,phase=13,n,nzero,nrhs=1,iparm(64),msglvl=0,error
  type(mkl_pardiso_handle) :: pt(64)
  integer i,j
  integer,allocatable::ia(:),ja(:),perm(:)
!!! this matrix is quoted by slatec document...
!       |11 12  0  0 15|   A: 11 12 15 | 21 22 | 33 35 | 44 | 51 53 55
!       |21 22  0  0  0|  IA:  1       |  4    |  6    |  8 |  9       | 12
!       | 0  0 33  0 35|  JA:  1  2  5 |  1  2 |  3  5 |  4 |  1  3  5 
!       | 0  0  0 44  0|
!       |51  0 53  0 55|
!!! set parameter of pardiso
  pt(:)=mkl_pardiso_handle(0)
  iparm(1)=0
  mtype=11
!!! assign values to variables
  n=5
  nzero=11
  allocate(a(nzero),b(n),x(n),ia(n+1),ja(nzero),perm(n))
  ia(:)=(/1,4,6,8,9,12/)
  a(:)=(/11.d0,12.d0,15.d0,21.d0,22.d0,33.d0,35.d0,44.d0,51.d0,53.d0,55.d0/)
  ja(:)=(/1,2,5,1,2,3,5,4,1,3,5/)
!!! calculate b when x=(/1.d0,2.d0,3.d0,4.d0,5.d0/)
  b(:)=0.d0
  do i=1,5
     do j=ia(i),ia(i+1)-1
        b(i)=b(i)+a(j)*ja(j)
     end do
  end do
!!! solve linear equation by pardiso
  call pardiso(pt,maxfct,mnum,mtype,phase,n,a,ia,ja,perm,nrhs,iparm,msglvl,b,x,error)
  if(error /= 0) then 
     write(*,*) error 
     stop
  end if
  write(*,*) x
end program pardiso_test
</code>

=== fortran77 ===
fortran90のサンプルを書き換え。
<code fortran>
      program pardiso_test
      implicit none
      integer lzero,l
      parameter (lzero=11,l=5)
      real*8 a(lzero),b(l),x(l)
      integer maxfct,mnum,mtype,phase,n,nzero,nrhs,iparm(64),
     $     msglvl,error,pt(64),ia(l+1),ja(lzero),perm(l),i,j
      data ia /1,4,6,8,9,12/
      data ja /1,2,5,1,2,3,5,4,1,3,5/
      data a /11.d0,12.d0,15.d0,21.d0,22.d0,33.d0,35.d0,
     $     44.d0,51.d0,53.d0,55.d0/
ccc   this matrix is quoted by slatec document...
c     |11 12  0  0 15|   A: 11 12 15 | 21 22 | 33 35 | 44 | 51 53 55
c     |21 22  0  0  0|  IA:  1       |  4    |  6    |  8 |  9       | 12
c     | 0  0 33  0 35|  JA:  1  2  5 |  1  2 |  3  5 |  4 |  1  3  5 
c     | 0  0  0 44  0|
c     |51  0 53  0 55|
ccc   set parameter of pardiso
      do i=1,64
         pt(i)=0
      end do
      iparm(1)=0
      mtype=11
      maxfct=1
      mnum=1
      phase=13
      nrhs=1
      msglvl=0
ccc   assign values to variables
      n=5
      nzero=11
ccc   calculate b when x=(/1.d0,2.d0,3.d0,4.d0,5.d0/)
      b(:)=0.d0
      do i=1,5
         do j=ia(i),ia(i+1)-1
            b(i)=b(i)+a(j)*ja(j)
         end do
      end do
ccc   solve linear equation by pardiso
      call pardiso(pt,maxfct,mnum,mtype,phase,n,a,ia,ja,perm,nrhs,
     $     iparm,msglvl,b,x,error)
      if(error /= 0) then 
         write(*,*) error 
         stop
      end if
      write(*,*) x
      end program
</code>


===== fgmres =====
前処理を効率的に行えるようGMRESを改良したもの。前処理に反復解法が使える。

FIXME
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サイト用ツール

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