Linux下Fortran如何进行并行计算

在Linux下使用Fortran进行并行计算，通常会借助一些并行编程库，如OpenMP、MPI（Message Passing Interface）或者PGI的并行环境。以下是使用这些库进行并行计算的基本步骤：

使用OpenMP

1. 安装OpenMP：

• 大多数Linux发行版默认已经安装了OpenMP。
• 如果没有，可以使用包管理器安装，例如在Ubuntu上：sudo apt-get install libomp-dev。

2. 编写Fortran代码：

• 在Fortran代码中使用OpenMP指令来指定并行区域。
• 例如，使用!$omp parallel do来并行化一个循环。

program parallel_example
    use omp_lib
    implicit none
    integer :: i, n = 1000
    real :: sum = 0.0

    !$omp parallel do reduction(+:sum)
    do i = 1, n
        sum = sum + sin(real(i))
    end do
    !$omp end parallel do

    print *, 'Sum:', sum
end program parallel_example

3. 编译代码：

• 使用支持OpenMP的编译器（如gfortran）并添加-fopenmp标志。
• 例如：gfortran -fopenmp parallel_example.f90 -o parallel_example

4. 运行程序：

• 直接运行编译后的可执行文件。
• 例如：./parallel_example

使用MPI

1. 安装MPI：

• 可以使用Open MPI或MPICH等。
• 在Ubuntu上安装Open MPI：sudo apt-get install libopenmpi-dev

2. 编写Fortran代码：

• 使用MPI库提供的函数来初始化并行环境、分发任务和收集结果。
• 例如，使用MPI_Init、MPI_Comm_size、MPI_Comm_rank等函数。

program mpi_example
    use mpi
    implicit none
    integer :: rank, size, ierr
    real :: local_sum = 0.0, global_sum = 0.0

    call MPI_Init(ierr)
    call MPI_Comm_size(MPI_COMM_WORLD, size, ierr)
    call MPI_Comm_rank(MPI_COMM_WORLD, rank, ierr)

    ! 每个进程计算部分和
    do i = 1, 1000 / size
        local_sum = local_sum + sin(real(rank * (1000 / size) + i))
    end do

    ! 收集所有进程的部分和
    call MPI_Reduce(local_sum, global_sum, 1, MPI_REAL, MPI_SUM, 0, MPI_COMM_WORLD, ierr)

    if (rank == 0) then
        print *, 'Global Sum:', global_sum
    end if

    call MPI_Finalize(ierr)
end program mpi_example

3. 编译代码：

• 使用支持MPI的编译器（如mpif90或mpifort）并添加相应的标志。
• 例如：mpif90 mpi_example.f90 -o mpi_example

4. 运行程序：

• 使用mpiexec或mpirun命令来启动并行程序，并指定进程数。
• 例如：mpiexec -n 4 ./mpi_example

使用PGI并行环境

1. 安装PGI编译器：

• 可以从NVIDIA官网下载并安装PGI编译器。

2. 编写Fortran代码：

• 使用PGI提供的并行指令和库函数。
• 例如，使用!$acc parallel loop来并行化循环。

program pgi_example
    implicit none
    integer :: i, n = 1000
    real :: sum = 0.0

    !$acc parallel loop reduction(+:sum)
    do i = 1, n
        sum = sum + sin(real(i))
    end do

    print *, 'Sum:', sum
end program pgi_example

3. 编译代码：

• 使用PGI编译器并添加相应的标志。
• 例如：pgfortran -acc pgi_example.f90 -o pgi_example

4. 运行程序：

• 直接运行编译后的可执行文件。
• 例如：./pgi_example

通过以上步骤，你可以在Linux下使用Fortran进行并行计算。选择哪种并行编程模型取决于你的具体需求和硬件环境。