Ubuntu下Fortran并行计算如何实现 - 问答

在Ubuntu下使用Fortran进行并行计算，通常会采用OpenMP或MPI（Message Passing Interface）这两种技术。以下是使用这两种技术实现Fortran并行计算的基本步骤：

使用OpenMP

安装OpenMP： Ubuntu系统通常已经预装了OpenMP，但如果没有，可以通过以下命令安装：
```
sudo apt-get update
sudo apt-get install libomp-dev
```

编写Fortran代码：在Fortran代码中使用OpenMP指令来指定并行区域。例如：

program parallel_example
    use omp_lib
    implicit none
    integer :: i, num_threads

    ! 获取当前线程数
    call omp_get_num_threads(num_threads)
    print *, 'Number of threads:', num_threads

    ! 并行区域
    !$omp parallel do private(i)
    do i = 1, 10
        print *, 'Thread', omp_get_thread_num(), 'is executing iteration', i
    end do
    !$omp end parallel do
end program parallel_example

编译代码：使用gfortran编译器并添加-fopenmp选项来启用OpenMP支持：
```
gfortran -fopenmp -o parallel_example parallel_example.f90
```
运行程序：
```
./parallel_example
```

使用MPI

安装MPI： Ubuntu系统通常已经预装了MPI，但如果没有，可以通过以下命令安装：
```
sudo apt-get update
sudo apt-get install mpich
```

编写Fortran代码：使用MPI库来编写并行程序。例如：

program mpi_example
    use mpi
    implicit none
    integer :: rank, size

    ! 初始化MPI环境
    call MPI_INIT(NULL, NULL)

    ! 获取进程的rank和总进程数
    call MPI_COMM_RANK(MPI_COMM_WORLD, rank, ierr)
    call MPI_COMM_SIZE(MPI_COMM_WORLD, size, ierr)

    print *, 'Hello from process', rank, 'of', size

    ! 并行区域
    if (rank == 0) then
        print *, 'Process 0 is sending a message'
        call MPI_SEND('Hello from process 0', 20, MPI_CHAR, 1, 0, MPI_COMM_WORLD, ierr)
    else if (rank == 1) then
        character(len=20) :: message
        call MPI_RECV(message, 20, MPI_CHAR, 0, 0, MPI_COMM_WORLD, MPI_STATUS_IGNORE, ierr)
        print *, 'Process 1 received:', message
    end if

    ! 结束MPI环境
    call MPI_FINALIZE(ierr)
end program mpi_example

编译代码：使用mpif90编译器来编译MPI程序：
```
mpif90 -o mpi_example mpi_example.f90
```
运行程序：使用mpiexec或mpirun命令来运行MPI程序，并指定进程数：
```
mpiexec -n 2 ./mpi_example
```
或者
```
mpirun -np 2 ./mpi_example
```

通过以上步骤，你可以在Ubuntu下使用Fortran进行并行计算。选择OpenMP还是MPI取决于你的具体需求和应用场景。OpenMP适用于共享内存系统，而MPI适用于分布式内存系统。

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