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。    |


===== 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。

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