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AlexYoung

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日志

 
 

MCNP5在windows PC机上的改善  

2011-12-06 20:08:03|  分类: 专业mcnp |  标签: |举报 |字号 订阅

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LA-UR-02-7162

MCNP5windows PC机上的改善(MCNP5TM IMPROVEMENTS FOR WINDOWS PCS)

Athors:

Tim Goorley

Forrest Brown

Lawerence J. Cox

< xmlnamespace prefix ="st1" ns ="urn:schemas-microsoft-com:office:smarttags" />Los Alamos National Laboratory, X-5

jgoorley@lanl.gov, fbrown@lanl.gov, ljcox@lanl.gov

译者:杨万奎

英文版提交至:M&C 2003: Nuclear Mathematical and Computational Sciences: a Century in Review, a Century Anew

April 7 - April 10, 2003

Gatlinburg, TN

Los Alamos National Laboratory, an affirmative action/equal opportunity employer, is operated by the University of California for the U.S. Department of Energy under contract W-7405-ENG-36. By acceptance of this article, the publisher recognizes that the U.S. Government retains a nonexclusive, royalty-free license to publish or reproduce the published form of this contribution, or to allow others to do so, for U.S. Government purposes. Los Alamos National Laboratory requests that the publisher identify this article as work performed under the auspices of the U.S. Department of Energy. Los Alamos National Laboratory strongly supports academic freedom and a researcher’s right to publish; as an institution, however, the Laboratory does not endorse the viewpoint of a publication or guarantee its technical correctness.

 

MCNP is a trademark of the Regents of the University of California, Los Alamos National Laboratory

摘要:

MCNP5版本的发行,注重该程序在个人计算机windows操作系统下的功能改善。增强的安装及编译系统,支持更多的Fortran编译器,集成了X11图像处理文件,并且MPIPVM两种并行计算方式在windows PC下的MCNP5都已经实现。MCNP5可以与其它windows安装程序类似的安装过程,因此对于用户来说,只需要执行安装的可执行文件及数据库就行。对于想要编译源文件的用户而言,GUN make终端可以支持三种不同的Fortran编译器:CVF(Compaq Visual Fortran)LF95(Lahey Fortran 95)AF95(Absoft Fortran 95)。当然,Compaq Developer Studio也可以用来编译MCNP5X-Windows画图能力也得到改善,所有用于编译MCNP5的开源X11R6文件都包含在MCNP5源程序中。但是,要显示几何、截面及计数结果的绘图还需要X客户端软件。在其它平台上开发的并行技术都已经扩展至windows平台,用户可以充分利用双核CPU、同类windows PC计算模块(使用MPI并行更适合)及不同类计算模块(使用PVM并行更适合)。运行时间显示用CVF编译的MCNP5比用其余两者编译的要快1.4倍,并且采用MPI并行方式在双核个人计算机上更有效。

关键字:MCNP5, Microsoft Windows, Parallel, MPI, PVM

1. 引言

MCNP5版本是一个综合应用的辐射输运计算机程序,由辐射安全信息计算中心(RSICC)。MCNP程序由LANLEolus团队开发并提供技术支持,是为完成计算创新加速策略(ASCI)项目而开展的。该版本的MCNP程序已经由Fortran 90语言重写,并增加了若干新特征,包括:新的编译及安装过程、增加了彩色绘图、光子的多普勒展宽、中性粒子的X射线照相成像技术、改善了源选项、减小了时间重要性方差、所有平台上均采用动态存储及新的网格计数能力。由于桌面化的PC机增加了科学计算应用能力和用户友好性,故为windows操作系统发展的一系列改进都包含在该版本中。除了应用于所有平台的新特征外,专门对windows系统开发的改进包括两个关于源程序安装及编译的新方法,即:支持三种商业Fortran编译器,及采用X11图形文件的更容易的绘图程序编译。支持并行能力,最初用于其它计算平台上的MPIPVM协议,已经扩展到了windows平台。这就允许使用同类或不同并行模块的双核计算机进行科学计算。这些windows PC上的改进是本文的主要内容。接下来的两个部分介绍了如何在个人计算机windows系统下安装编译MCNP5。后续的两章讨论了MCNP5在双核计算机上与不同的CPU速度架构下的计算机上的运行时间比较。

2. MCNP5windows PC机上的安装

有两种方法将MCNP5安装到windows95/98/NT/2000/XP/ME PC机上。最简单的方法就是使用windows安装文件进行安装。安装程序的第一步是复制MCNP可执行文件、源程序及测试问题至用户选定的文件夹目录下,然后设置两个环境变量。完成之后,MCNP可视化编辑器及MCNP相关的文件也被安装上了。第二步就是安装数据库、MAKXSF(一个截面库压缩程序)XSDIR文件和SPECS,并设置一个环境变量。之后用户会被询问注销及登录,之后会运行测试问题以验证MCNP是否已被正确安装。该安装方法的优点显然在于不需要编译器,不需要源程序编译。该安装方式可以满足绝大多数用户的需求。

第二种安装方式:用户可以先复制MCNP文件夹目录树到期望的位置,然后使用安装脚本来编译MCNP5MAKXSF或(和)问题测试包。该安装方式的优点在于允许用户(高级玩家)对源程序进行增加或修改。

在安装完MCNP可执行文件后,需要安装一些附加软件并设置一系列环境变量,以便于应用X11图形工具及并行计算能力。需要安装X-windows 客户端软件(并不由MCNP5提供),以便显示几何、截面及计数绘图结果。X-windows客户端软件将在2.4节中讨论。为应用并行版本的MCNP可执行程序,如果不是用windows安装文件进行的MCNP安装的话,在编译并行版本的MCNP之前需要安装并行交互软件。关于MPIPVM安装的具体指导可参考2.5节。环境变量PATHDATAPATH可以修改以便文件管理更加容易。DISPLAY环境变量需要重新设置以便应用MCNP的绘图能力。MCNP环境变量设置参见2.6节。

2.1 InstallShield安装程序

MCNP5InstallShield安装程序与其它的windows应用程序是相似的。一般情况下只需双击安装文件就启动InstallShield安装程序。之后便会出现初始化安装界面,之后的两个窗口是关于产权提示及软件许可协议的,并且要求用户信息。之后的安装窗口询问MCNP的安装路径。没有必要选其默认目录:Program Files/LANL/MCNP5/。安装包之后复制图形和并行可执行文件、MCNP源程序、文件(包括MCNP手册)、可视化编辑器及问题测试包到指定文件夹目录。最后的窗口询问用户是否改变适当的环境变量:PATHDISPLAY。当PATH环境变量设定之后,MCNP5的目录路径就与该环境变量绑定了。如果环境变量改变之后要使新的环境变量值起效的话需要注销或重启。用户需要注意的是如果另外一个具有同名的MCNP5可执行文件存在于该环境变量中的话,之前存在的MCNP5可能会被错误的使用。InstallShield安装程序就不能建立MCNP可执行文件。

第二步是安装数据库、MAKXSF程序、XSDIRSPECS文件。安装程序会询问用户存放这些文件的文件夹目录,这个目录可以是也可以不是MCNP5被安装的目录。该目录设定之后,环境变量DATAPATH就随之设定了。这需要管理员权限,并需要至少2.5GB的可写权限硬盘空间。大量的存储空间中绝大部分是用于ASCII码形式的更新的ENDF/B-VI截面库,它们可以被压缩成MAKXSF以及SPECS文件,从而存储空间减少至800MB左右。要了解更多关于MAKXSF文件的使用信息,参见MCNP5手册的附录C的第XIV章。

InstallShield安装程序完成之后,用户可以运行测试包以验证是否正确安装。启动该测试程序可以通过双击runprob.bat图标,该批处理文件位于MCNP5的安装目录下。测试问题运行之后会产生一个有差别的文件列表,并显示期望的结果。这些有差别的文件要求用户区决定该差别是否是简单的round-off误差或某些更本质的问题,例如硬件或软件的不兼容。这些情况下MCNP可能会给出错误的结果。

如果要卸载MCNP5可执行文件或MCNP Data安装包,用户可以通过windows控制面板里的增加或删除程序功能移除它们。这个操作将删除所有被安装上的文件(但由问题测试包产生的一系列文件将不会被删除),并适当修改注册表项。但是环境变量值不会被移除,尽管如此,这些都可以手动删除。

2.2 安装脚本、

第二种安装方法就是通过安装脚本进行,这就会有选择地询问用户不同的编译选项,之后执行make终端来编译MCNPMAKXSF和运行问题测试包。这些不同的编译选项包括使用哪种FortranC编译器,X11文件的位置及XSDIR的文件路径。这个脚本同时也给用户提供了生成用户个性化makefile文件的机会。该文件包括了所选的编译选项,并且会被自动应用无论make终端在何时执行。一个回应文件也被创建了,该文件中列出了所选的安装脚本选项。该回应文件当且仅当用于安装命令行中才会对安装脚本进行设置选项。如果MCNP被编译,测试包被选为运行之后,安装脚本将执行gmakeGUN版本的make),并且将输出结果的大部分写入install.log文件中。这个gmake终端进行编译的脚本只有当安装有Unix Shell时才可用。

2.3 安装一个Unix Shell-Cygwin

到官网www.cygwin.com or http://www.redhat.com/apps/download/下载Cygwin安装文件,注意选项的选择。运行之后的应用包选择时,除默认选择的之外,gcc包和make包(位于Devel directory目录下)需要选择来使用make终端编译MCNP。另外,如果是采用除CVFFortran编译器的话,建议加上perl包(位于Interpreters directory目录下)。

2.4 安装绘图软件——X-windows客户端

几个商业化的X-windows客户端都可用:Reflection X(http://www.wrq.com/products/)Hummingbird’s Exceed_NT (http://www.hummingbird.com/products/nc/exceed/index.html), and Starnet’s X-win32 (http://www.starnet.com/).这些X客户端软件包并不需要是开发版本或专业版本,因为X11的头文件和库文件都包含在MCNP5发行版中。

2.5 安装并行软件——MPICH.NTPVM

要编译并行版本的MCNP5程序参加3.6节。WindowsMPIMPICH.NTANL开发,下载地址:http://www-unix.mcs.anl.gov/~ashton/mpich.nt/。如果不需要重写编译并行版本的MCNP5的话,只需运行时间dllsmpirun包(mpich.nt.1.2.4.exe)。如果MCNP5需要编译,则需要下载源代码包(mpich.nt.1.2.4.src.exe)。在MPICH.NT安装完后,程序MPIConfig必须在每台计算机上运行。必须加入本地主机名称,并应用所有设置。

一旦MPICH.NT安装后,还要求一些附加的步骤。MPI要求MCNP必须被复制到所有主机的相同目录下。MCNP可以通过windows MPIRun GUN执行,也可以通过命令行MPIRun执行。前者,主机需要通过选择或键入主机区域的主机名,环境变量DATAPATH也许需要在高级选项模式下设置。后者,必须通过主机选项进行具体说明,这将说明每个主机上的启动的进程数。典型的进程数等于使用的CPU数加1。列出的第一条进程是主进程,没有任何运行历史。当命令行末有“balance”说明符的话,MCNP将加载它的MPI进程数。例如,启动在CompA(一个双核计算机)上的三条MCNP MPI进程及在CompB上的一条进程的命令为:

Mpirun –hosts  2 CompA  3  CompB  1  mcnp5mpi inp=test  balance

当然也可以用PVM并行,暂时不多讲,用到时再来参考。

2.6 设定环境变量

不同的windows系统可以用相同的方式查看环境变量值,例如,查看PATH环境变量的值,可用dos 命令提示符后输入:echo %PATH%

 

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