Ubuntu下Fortran并行計算如何實現

在Ubuntu下使用Fortran進行并行計算，通常會采用OpenMP或MPI（Message Passing Interface）這兩種技術。以下是使用這兩種技術實現Fortran并行計算的基本步驟：

使用OpenMP

1. 安裝OpenMP： Ubuntu系統通常已經預裝了OpenMP，但如果沒有，可以通過以下命令安裝：

   sudo apt-get update
   sudo apt-get install libomp-dev
   

2. 編寫Fortran代碼： 在Fortran代碼中使用OpenMP指令來指定并行區域。例如：

   program parallel_example
       use omp_lib
       implicit none
       integer :: i, num_threads
   
       ! 獲取當前線程數
       call omp_get_num_threads(num_threads)
       print *, 'Number of threads:', num_threads
   
       ! 并行區域
       !$omp parallel do private(i)
       do i = 1, 10
           print *, 'Thread', omp_get_thread_num(), 'is executing iteration', i
       end do
       !$omp end parallel do
   end program parallel_example
   

3. 編譯代碼： 使用gfortran編譯器并添加-fopenmp選項來啟用OpenMP支持：

   gfortran -fopenmp -o parallel_example parallel_example.f90
   

4. 運行程序：

   ./parallel_example
   

使用MPI

1. 安裝MPI： Ubuntu系統通常已經預裝了MPI，但如果沒有，可以通過以下命令安裝：

   sudo apt-get update
   sudo apt-get install mpich
   

2. 編寫Fortran代碼： 使用MPI庫來編寫并行程序。例如：

   program mpi_example
       use mpi
       implicit none
       integer :: rank, size
   
       ! 初始化MPI環境
       call MPI_INIT(NULL, NULL)
   
       ! 獲取進程的rank和總進程數
       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
   
       ! 并行區域
       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
   
       ! 結束MPI環境
       call MPI_FINALIZE(ierr)
   end program mpi_example
   

3. 編譯代碼： 使用mpif90編譯器來編譯MPI程序：

   mpif90 -o mpi_example mpi_example.f90
   

4. 運行程序： 使用mpiexec或mpirun命令來運行MPI程序，并指定進程數：

   mpiexec -n 2 ./mpi_example
   

   或者

   mpirun -np 2 ./mpi_example
   

通過以上步驟，你可以在Ubuntu下使用Fortran進行并行計算。選擇OpenMP還是MPI取決于你的具體需求和應用場景。OpenMP適用于共享內存系統，而MPI適用于分布式內存系統。