Ubuntu Fortran如何使用GPU加速

在Ubuntu上使用Fortran语言进行GPU加速，可以通过以下步骤实现：

1. 安装CUDA Toolkit

首先，你需要安装NVIDIA的CUDA Toolkit，它提供了在Linux系统上进行GPU编程所需的所有工具和库。

# 添加NVIDIA PPA
sudo add-apt-repository ppa:graphics-drivers/ppa
sudo apt-get update

# 安装CUDA Toolkit
sudo apt-get install nvidia-cuda-toolkit

2. 安装Fortran编译器

确保你已经安装了Fortran编译器，例如gfortran。

sudo apt-get install gfortran

3. 安装cuFortran

cuFortran是NVIDIA提供的Fortran绑定库，允许你在Fortran代码中使用CUDA功能。

# 下载cuFortran
wget https://developer.download.nvidia.com/compute/cufortran/releases/latest/download/cufortran-<version>_linux64.tar.gz

# 解压文件
tar -xzvf cufortran-<version>_linux64.tar.gz -C /opt

# 设置环境变量
echo "export PATH=/opt/cufortran/bin:$PATH" >> ~/.bashrc
echo "export LD_LIBRARY_PATH=/opt/cufortran/lib64:$LD_LIBRARY_PATH" >> ~/.bashrc
source ~/.bashrc

4. 编写Fortran代码

编写你的Fortran代码，并使用cuFortran提供的接口来调用GPU函数。

! example.f90
program main
    use cufortran
    implicit none

    ! 定义GPU变量
    real, device :: a(10), b(10), c(10)

    ! 初始化数据
    a = [ (i, i=1, 10) ]
    b = [ (i, i=1, 10) ]

    ! 调用GPU核函数
    call add_kernel(a, b, c, 10)

    ! 将结果从GPU复制回CPU
    call copy_to_host(c, c_host, 10)

    ! 打印结果
    print *, "Result:", c_host

contains

    ! GPU核函数
    subroutine add_kernel(a, b, c, n) bind(c, name="add_kernel")
        use, intrinsic :: iso_c_binding
        real(c_float), intent(in) :: a(n), b(n)
        real(c_float), intent(out) :: c(n)
        integer(c_int), value :: n

        integer :: i

        do i = 1, n
            c(i) = a(i) + b(i)
        end do
    end subroutine add_kernel

end program main

5. 编译和运行代码

使用gfortran编译你的Fortran代码，并链接cuFortran库。

gfortran -o example example.f90 -lcufortran -lcudart

运行编译后的程序：

./example

6. 使用OpenACC（可选）

如果你更喜欢使用OpenACC来进行GPU加速，可以安装OpenACC编译器，并在Fortran代码中使用OpenACC指令。

sudo apt-get install gfortran-openacc

修改Fortran代码以使用OpenACC指令：

! example_openacc.f90
program main
    use iso_c_binding
    implicit none

    real, dimension(10) :: a, b, c

    ! 初始化数据
    a = [ (i, i=1, 10) ]
    b = [ (i, i=1, 10) ]

    ! 使用OpenACC指令进行GPU加速
    !$acc parallel copy(a[:], b[:], c[:])
    do i = 1, 10
        c(i) = a(i) + b(i)
    end do
    !$acc end parallel

    ! 打印结果
    print *, "Result:", c

end program main

编译和运行代码：

gfortran -o example_openacc example_openacc.f90 -fopenacc
./example_openacc

通过以上步骤，你可以在Ubuntu上使用Fortran语言进行GPU加速。根据你的具体需求，可以选择使用cuFortran或OpenACC。