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计算化学及其应用

计算化学及其应用. 计算化学的软硬件 Hardware and Software for Computation. 计算化学的工具. 计算化学的基本工具是计算机 计算机包括两方面 : 硬件和软件. 计算机硬件的特点. 主频高 (2.0-3.0GHz), 双 CPU, 多核 CPU( 双核 , 四核 ). CPU 个数 : 快 , 多 ,. 内存 : 大 , 快. 1G, 2G, 4G, 8G. 主板 : 稳定 ,. 华硕等大品牌. 网络 : 千兆网局域网. 常见 网卡. 显示器 , 显卡 : 通用 , 常见.

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计算化学及其应用

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Presentation Transcript

  1. 计算化学及其应用 计算化学的软硬件 Hardware and Software for Computation

  2. 计算化学的工具 • 计算化学的基本工具是计算机 • 计算机包括两方面: 硬件和软件

  3. 计算机硬件的特点 主频高(2.0-3.0GHz), 双CPU, 多核CPU(双核, 四核) CPU个数: 快, 多, 内存: 大, 快 1G, 2G, 4G, 8G 主板: 稳定, 华硕等大品牌 网络: 千兆网局域网 常见网卡 显示器, 显卡: 通用, 常见 Nvidia显卡, InsightII 其它: 一般

  4. 计算软件的特点 • 稳定 • 支持并行 • 支持大内存 首选Unix/Linux系统 Windows: 个人使用 Linux: 计算使用

  5. Linux简介 • 常用系列: Redhat • 7.2→8.0→9.0 • 企业版系列2.1→3.8→4.4→5.0 • 支持的硬件越来越多, 但跟不上硬件的发展 • 其它系列: SuSE系列, Fedora Core系列, Debian系列, Ubuntu系列, BSD系列 • 版权: GNU(通用公共授权 )

  6. Linux的架构 • 多用户系统: root为管理员, 最高权限, 管理系统和用户 • 文件系统以”/”为最高的根目录, 所有文件, 目录, 硬件设备(硬盘,光驱)都是一个文件或目录 • 其文件格式是ext3, 不是FAT32或NTFS, 但是它可以读写FAT32文件, 无法读写NTFS文件

  7. Linux的启动选项 • Linux可启动为字符界面和视窗界面 • 文件/etc/inittab • id:3:initdefault: 字符界面 • id:5:initdefault: 视窗界面 • 字符转视窗界面: startx • 字符界面可以少使用内存100-400MB • Gaussian计算采用字符界面 • InsightII计算使用视窗界面搭建模型, 字符界面计算

  8. Linux文件系统 • /bin : 可执行的命令 • /dev : 设备目录 • /etc : 大多数设置文件, Linux启动, 网络等 • /home : 所有用户都在此 • /lib : 库文件 • /usr : 更多的命令, 库文件, 图形界面 • /root : 管理员的主目录 • /sbin : 系统命令, 一般设置和查看系统信息

  9. Linux文件的属性 • Linux用户分为不同的组 • 对于每个文件有三类用户: • 文件所有者 • 与文件所有者同组的 • 其它组的用户 • 文件的属性: 可读(r), 可写(w), 可执行性(x) • 文件的目录属性(d) • 文件属性表示 –rwxrwxrwx drwxr-xr-x drwx------

  10. Linux基本命令: Shell • Linux下人与机器的交流是通过shell进行的 • Shell是一系列Linux命令以及类似c语言的控制结构组成 • 可以用一个命令完成一件事情 • 也可以把命令用控制结构组合起来完成复杂的重复劳动的事情, shell编程

  11. 用户登录 • login:用户名 • password: 密码 • 登录进去 • exit (退出)

  12. Linux下的输入与输出 • 输入: 命令<文件 • 输出: 命令>文件 • 附加: 命令>>文件 • 管道: 命令|命令

  13. Linux文件名的通配符 • *: 任意个字符, *.log 所有的log文件 • ?: 单个字符, CH?.log: CH1.log CH2.log,…, Cha.log, …

  14. Linux的简单命令 • cat: 在屏幕上显示文件的内容 • cat 文件1 文件2 … • cat 文件1 文件2 … > 文件a • 把文件串起来放在另一个文件中 • head –n 显示文件的前n行 • tail –n 显示文件的最后n行 • tail –f 文件名 : 监测文件的输出情况

  15. Linux的简单命令 • grep • grep 字符串 文件名 • grep “SCF Done” CH3COOH.log • grep –i “SCF Done” CH3COOH.log • cp • cp filea fileb 文件拷贝 • cp –r dirA dirB 目录拷贝

  16. Linux的简单命令 • ls • ls 显示当前目录下文件和目录 • ls –l 显示详细信息 • ls –a 把隐藏目录和文件(以.开头的文件)也显示 • .bashrc和.cshrc • 登录时自动执行的命令文件, 设置环境变量等 • mkdir 目录名: 创建目录 • rm 文件名: 删除文件; • rm –r 目录名 :删除目录

  17. Linux的简单命令 • ps 进程 • ps –e 查看所有进程 • top 动态查看系统运行情况 • q 退出top状态 • kill -9 进程号 : 结束此进程

  18. Linux的简单命令 • dos2unix文件名 : • 把DOS/windows格式的文件转换为Unix/Linux文件格式 • df : 查看磁盘剩余空间 • cd: 改变目录 • ~: 用户主目录 • ..: 上一级目录 • chmod: 改变文件属性 • chmod 755 文件名 :–rwxr-xr-x • chmod +x 文件名: 此文件变得可以直接执行

  19. Linux的简单命令 • /sbin/ifconfig : 查看本机的IP地址 • 多机并行计算必须使用静态IP地址 • env : 查看现在的环境变量 • gzip, gunzip: 压缩的解压缩后缀为.gz的文件 • tar: 打包文件 • tar cvf aa.tar 目录A : 把目录A打包成文件 • tar rvf aa.tar 目录B : 把目录B添加到文件中 • tar xvf aa.tar : 把文件报解开在本目录下

  20. Gaussian在Linux下的安装 • 安装系统 • 建立用户gau • 以gau登录 • 下载软件包 • 在/home/gau目录下解压缩包: gunzip g03.tar.gz tar xvf g03.tar • cd g03下, 执行 bsd/install • 在/home/gau/.bashrc文件中加入两行: g03root=/home/gau . /home/gau/g03/bsd/g03.profile • 现在可以运行g03了 • 用法: g03 文件.gjf &

  21. Gaussian在Linux下的使用 • 首先在Windows下的GaussView上建立模型, 保存g03的输入文件: CH4.gjf • 用ftp软件把输入文件都传到gau的某个目录下面: work • 用SecureCRT软件登录Linux系统, • cd work • dos2unix CH4.gjf • g03 CH4.gjf &

  22. Gaussian在Linux下的使用 • 计算完毕或需要检查结构时, 下传输出文件: CH4.log, 绘图则下传check文件或fromcheck文件 • 内存设置: 系统内存-200MB • 处理器个数: • nproc=2(双核) • nproc=4(四核或双核双CPU)

  23. shell编程(一) • Head.txt: 包含欲计算的性质, 甚至电荷和多重度 • Tail.txt: 包含分子说明部分后的内容 • CH4.xyz: 分子几何结构 • cat Head.txt CH4.xyz Tail.txt >tmp.gjf • g03 tmp.gjf • mv tmp.log CH4.log • mv ???.chk CH4.chk • 优点: 可以保证使用同样的条件进行计算 • 执行方法: chmod +x run.sh • ./run.sh

  24. shell编程实例 #!/bin/sh for i in `ls *.gjf` for i in C1.gjf C2.gjf C3.gjf …. do cat Head.txt $i Tail.txt >tmp.gjf g03 tmp.gjf mv tmp.log $i.log mv ??.chk $i.chk done

  25. 网络知识 • 硬件: 网卡, 网线, 交换机 • 软件: 操作系统(Windows, Linux) • 协议: TCP/IP, • 服务: telnet, ssh, ftp, http

  26. TCP/IP协议 • 四段地址: xxx.xxx.xxx.xxx • 掩码: 255.255.255.0 • 自己的地址: 127.0.0.1 • 局域网地址: 192.168.xxx.xxx • 分子所地址: 192.168.127.xxx • 分子所网关地址: 192.168.127.1 • 负责自动指定IP地址

  27. 计算机集群技术 • 多处理器并行 • 多节点并行 • Gaussian03—Linda • InsightII—MPI • 并行准备 • Linux系统 • 固定IP地址, 在同一网段 • 可执行软件 • 可信任的用户, 最好用户相同

  28. Gaussian03网络并行实现(一) • 安装Linux操作系统, • 设置防火墙: ssh, ftp, telnet等允许使用 • 设置固定IP地址(自动指定的IP无法并行) • 设置欲使用的节点名称: /etc/hosts Node1 192.168.1.1 Node2 192.168.1.2 …….. • 安装Gaussian03软件 • 设置各个用户的环境, 使每个用户都可执行g03

  29. Gaussian03网络并行实现(二) • 设置各个用户在不同节点之间的互信 • rsh (MPI协议使用, 保密性不好) • /etc/hosts.equiv Node1 Node2 …… • 设置各个用户下的.rhosts文件 • 与/etc/hosts.equiv相同

  30. Gaussian03网络并行实现(三) • ssh • ssh-keygen –t rsa • 生成公钥id_rsa.pub和私钥id_rsa 把本节点的公钥放在对方节点的 .ssh/authorized_keys文件中, 并 chmod 600 .ssh/authorized_keys • 即可无密码直接ssh到此节点上

  31. Gaussian03网络并行实现(四) • 用户的环境设置 echo “Tsnet.Node.lindarsharg: ssh” >~/.tsnet.config export GAUSS_LFLAGS=' -nodelist “Node1 Node2"' export GAUSS_EXEDIR=/home/gau/g03/linda-exe:$GAUSS_EXEDIR • 输入文件: %nprocl=2 %nprocs=1 • 命令: g03l CH4.gjf

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