Ubuntu中Fortran并行计算如何实现

在Ubuntu中实现Fortran并行计算，通常有两种主要的方法：使用OpenMP进行共享内存并行计算，以及使用MPI进行分布式内存并行计算。以下是具体实现步骤：

使用OpenMP进行并行计算

OpenMP是一种支持多平台共享内存并行编程的API。要在Fortran中使用OpenMP，你需要安装支持OpenMP的Fortran编译器，如Intel Fortran编译器或GNU Fortran编译器。以下是在Ubuntu上使用Intel Fortran编译器进行OpenMP并行计算的步骤：

1. 安装Intel Parallel Studio XE：这是一个包含了Intel Fortran编译器、OpenMP和MPI库等工具的集成开发环境。你可以从Intel官方网站下载并安装。
2. 配置环境变量：安装完成后，需要配置环境变量。打开终端，运行以下命令：

source /opt/intel/bin/compilervars.sh intel64

这将设置必要的环境变量，使得你可以在终端中使用ifort编译器。 3. 编写Fortran代码：创建一个名为hello_world.f90的文件，并输入以下内容：

program hello_world
  use omp_lib
  implicit none
  integer :: num_threads, thread_id
  !OMP PARALLEL PRIVATE(thread_id)
  thread_id = omp_get_thread_num()
  print *, "Hello from thread", thread_id, "of", omp_get_num_threads()
end program hello_world

这是一个简单的并行程序，使用OpenMP并行化。 4. 编译代码：在终端中，导航到包含hello_world.f90的目录，然后运行以下命令：

ifort -qopenmp hello_world.f90 -o hello_world

这将使用ifort编译器编译代码，并启用OpenMP支持。 5. 运行程序：在终端中，运行以下命令：

./hello_world

你应该会看到类似以下的输出：

Hello from thread 0 of 4
Hello from thread 1 of 4
Hello from thread 2 of 4
Hello from thread 3 of 4

输出显示了每个线程的ID和总线程数。

使用MPI进行并行计算

MPI（Message Passing Interface）是一种用于并行计算的标准，适用于分布式内存系统。以下是在Ubuntu上使用Fortran进行MPI并行计算的步骤：

1. 安装OpenMPI：

sudo apt-get install openmpi-bin openmpi-common libopenmpi-dev

2. 编写Fortran代码：创建一个名为mpi_example.f90的文件，并输入以下内容：

program mpi_example
  use mpi
  implicit none
  integer :: rank, size, ierr
  call MPI_INIT(ierr)
  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
  call MPI_FINALIZE(ierr)
end program mpi_example

3. 编译代码：使用以下命令编译：

ifort -qopenmp -I/usr/include/mpi -lmpi -lmpi_f90 mpi_example.f90 -o mpi_example

4. 运行程序：使用以下命令运行程序：

mpirun -np 4 ./mpi_example

输出应该类似于：

Hello from process 0 of 4
Hello from process 1 of 4
Hello from process 2 of 4
Hello from process 3 of 4

通过以上步骤，你已经成功地在Ubuntu上使用Fortran进行了并行计算。