数学函数库的使用.pdf

. 数学函数库的使用 . 李会民 hmli@ustc.edu.cn 中国科学技术大学 超级运算中心 2011年10月 . 李会民 (中国科大超算中心) 数学函数库的使用 . . . . 2011年10月 . 1 / 36 1. Intel MKL 2. IBM数学函数库 3. 联系信息 . 李会民 (中国科大超算中心) 数学函数库的使用 . . . . 2011年10月 . 2 / 36 Intel MKL 科大超算系统Intel和AMD CPU系统上有Intel MKL：MKL安装后的路径 类似下面，请登录具体系统后查看，选择使用： / opt / intel /mkl /10.0.4.023 / opt / intel /Compiler /11.1/073/ mkl / opt / intel /composerxe−2011.3.174/mkl / opt / intel −10.1.008/mkl /10.2.2.025 . 李会民 (中国科大超算中心) 数学函数库的使用 . . . . 2011年10月 . 3 / 36 环境设置 设置针对em64t的MKL所需的INCLUDE、LD_LIBRARY_PATH和 MANPATH等环境变量： bash下可在 ~/. bashrc之类文件中添加类似以下代码之一（与具体版 本对应）  . /opt/intel/mkl/10.0.4.023/tools/environment/mklvarsem64t.sh . /opt/intel/Compiler/11.1/073/mkl/tools/environment/mklvarsem64t.sh . /opt/intel/composerxe/mkl/bin/intel64/mklvars_intel64.sh   csh下可在 ~/. login之类文件中添加以下代码之一（与具体版本对应）  . /opt/intel/mkl/10.0.4.023/tools/environment/mklvarsem64t.csh . /opt/intel/Compiler/11.1/073/mkl/tools/environment/mklvarsem64t.csh . /opt/intel/composerxe/mkl/bin/intel64/mklvars_intel64.csh  注意：.与/之间有个空格 李会民 (中国科大超算中心) 数学函数库的使用 . . . . . 2011年10月  . 4 / 36 MKL主要内容 MKL主要包含如下内容： 基本线性代数子系统库(BLAS) 离散基本线性代数库(Sparse BLAS) 线性代数库(LAPACK) 可扩展性线性代数库(ScaLAPACK) 离散求解程序(Sparse Solver routines) 向量数学库函数(Vector Mathematical Library functions) 向量统计库函数(Vector Statistical Library functions) 傅立叶变换程序(Fourier Transform functions (FFT)) 集群版傅立叶变换程序(Cluster FFT) 区间求解程序(Interval Solver routines) 三角变换程序(Trigonometric Transform routines) 泊松、拉普拉斯和哈密顿求解程序(Poisson, Laplace, and Helmholtz Solver routines) 优化（信赖域）求解程序(Optimization (Trust-Region) Solver routines) . 李会民 (中国科大超算中心) 数学函数库的使用 . . . . 2011年10月 . 5 / 36 MKL目录内容 目录 /benchmarks/linpack/benchmarks/mp_linpack/doc/examples/include/interfaces/blas95/interfaces/LAPACK95/interfaces/fftw2xc/interfaces/fftw2xf/interfaces/fftw3xc/interfaces/fftw3xf/interfaces/fftw2x_cdft/lib/32/lib/em64t/lib/intel64/man/man3/tests/tools/builder/tools/environment/tools/support 内容 MKL主目录，比如/opt/intel/Compiler/11.1/064/mkl 包含OpenMP版的LINPACK的基准程序 包含MPI版的LINPACK的基准程序 MKL文档目录 一些例子，建议用户参考学习 含有INCLUDE文件 包含BLAS的Fortran 90封装及用于编译成库的makefile 包含LAPACK的Fortran 90封装及用于编译成库的makefile 包含2.x版FFTW(C接口)封装及用于编译成库的makefile 包含2.x版FFTW(Fortran接口)封装及用于编译成库的makefile 包含3.x版FFTW(C接口)封装及用于编译成库的makefile 包含3.x版FFTW(Fortran接口)封装及用于编译成库的makefile 包含2.x版MPI FFTW(集群FFT)封装及用于编译成库的makefile 包含IA32架构的静态库和共享目标文件 旧系列版本MKL路径，包含EM64T架构的静态库和共享目标文件 新系列版本MKL路径，包含EM64T架构的静态库和共享目标文件 MKL的man文档 一些测试文件 包含用于生成定制动态可链接库的工具 包含用于设置环境变量的shell脚本 包含使用Intel Premier支持时所需要的包ID和许可代码等信息 一般程序编译时，用户主要需要设定的是/include、/ lib/em64t之类，比如-L/lib/em64t和-I/include。 . 李会民 (中国科大超算中心) 数学函数库的使用 . . . . 2011年10月 . 6 / 36 链接MKL 可以采用两种方式链接： 在链接行中，列举含有相对或绝对路径的库名，比如： myprog.o /opt/intel/Compiler/11.1/064/mkl/lib/em64t/libmkl_solver.a \ /opt/intel/Compiler/11.1/064/mkl/lib/em64t/libmkl_intel.a \ /opt/intel/Compiler/11.1/064/mkl/lib/em64t/libmkl_intel_thread.a \ /opt/intel/Compiler/11.1/064/mkl/lib/em64t/libmkl_core.a \ /opt/intel/Compiler/11.1/064/lib/intel64/libguide.so -lpthread 其中为链接命令，比如ld，myprog.o是用户的目标文件。 首先列举所需的MKL库，然后跟着系统库libpthread： 在链接行中，利用-L列举含有相对或绝对路径的库名（指明搜索库 的路径），和-I（指明搜索头文件的路径）< files to link >−L−I[−I/{32|em64t|{ilp64|lp64 }|64/{ ilp64 | lp64}}] [−lmkl_blas{95|95_ilp64 |95_lp64}] [−lmkl_lapack{95|95_ilp64 |95_lp64}] [< cluster components>] −lmkl_{intel | intel_ilp64 | intel_lp64 | intel_sp2dp | gf | gf_ilp64 | gf_lp64} −lmkl_{ intel_thread | gnu_thread | pgi_thread | sequential } [−lmkl_lapack] −lmkl_core {−liomp5|−lguide} [− lpthread ] [−lm] []内的表示可选，|表示其中之一、{}表示含有 具体链接参数与MKL的具体版本有关，请务必查看对应版本的官方手册， 一般在/ opt / intel /Compiler /11.1/073/ Documentation/en_US/mkl类似目录下 . 李会民 (中国科大超算中心) 数学函数库的使用 . . . . 2011年10月 . 7 / 36 1. Intel MKL 2. IBM数学函数库 3. 联系信息 . 李会民 (中国科大超算中心) 数学函数库的使用 . . . . 2011年10月 . 8 / 36 IBM数学函数库 IBM JS22上目前安装的数学函数库主要有： 数学加速子系统：Mathematics Acceleration Subsystem(MASS) 基本线性代数子系统库：Basic Linear Algebra Subprograms (BLAS) 工程与科学子函数库：Engineering and Scientific Subroutine Library(ESSL) 并行工程与科学子函数库：Parallel Engineering and Scientific Subroutine Library(PESSL) 上面数学函数库集合了常用的BLAS、LAPACK、ScaLapack、FFT等数 学函数库，用户可以直接调用，以提高性能、加快开发。 . 李会民 (中国科大超算中心) 数学函数库的使用 . . . . 2011年10月 . 9 / 36 数学加速子系统：MASS 数学加速子系统（Mathematics Acceleration Subsystem-MASS），是优化 的基本数学内部函数，包括sin、exp等函数，具有32和64位版本。编译 时，在某些优化级别时会自动调用，或者也可设定编译参数以进行显式 调用。 . 李会民 (中国科大超算中心) 数学函数库的使用 . . . . 2011年10月 . 10 / 36 XL C/C++中调用MASS标量库 MASS标量库libmass.a安装在/usr/lib下，包含一些优化过的常用数学内部 函数，这些函数在用户使用如下参数编译程序时将自动调用： -qhot -qignerrno -qnostrict -qhot -O3 -qsmp -O3 -O4 -O5 XL C/C++编译器自动对大多数数学函数调用更快的MASS函数，实际 上，编译器首先尝试调用等价的MASS向量库进行向量调用，如果失败， 那么将调用标量函数。当编译器实现自动代替数学库函数时，它调用的 库包含在系统库libxlopt.a中。调用时，用户无需在源码中添加任何特殊 的调用，或者特别指定链接到libxlopt库。 . 李会民 (中国科大超算中心) 数学函数库的使用 . . . . 2011年10月 . 11 / 36 明确指明使用MASS标量函数 如果用户未使用上述的任何优化选项，想明确指定调用MASS标量函数， 可以采用下述方法： 在源码中包含math.h以提供函数原型（anint、cosisin、dnint、sincos 除外） 在源码中包含mass.h以提供anint、cosisin、dnint、sincos函数的原型 在链接时指定libmass.a . 李会民 (中国科大超算中心) 数学函数库的使用 . . . . 2011年10月 . 12 / 36 XL C/C++中调用MASS向量库 在用户使用如下参数编译程序时将自动调用MASS向量库： -qhot -qignerrno -qnostrict -qhot -O3 -O4 -O5 XL C/C++编译器会自动尝试通过调用等价的MASS向量函数来向量调用 除vdnint、vdint、vsincos、vssincos、vcosisin、vscosisin、vqdrt、vsqdrt、 vrqdrt、vsrqdrt、vpopcnt4、vpopcnt8之外的系统数学函数。编译器自动 代替数学库函数时，它调用的库包含在系统库libxlopt.a中，用户无需在 源码中添加任何特殊的调用，或者特别指定链接到libxlopt库。 . 李会民 (中国科大超算中心) 数学函数库的使用 . . . . 2011年10月 . 13 / 36 明确指明使用MASS向量函数 如果用户没使用上述的优化选项，想显式指定调用的库，可在源文件中 包含mass.h以调用下面的库： libmassv.a：通用向量库 libmassvp3.a：某些函数针对POWER3优化，其余等价于libmassv.a中 的 libmassvp4.a：某些函数针对POWER4优化，其余等价于libmassv.a中 的 libmassvp5.a：某些函数针对POWER5优化，其余等价于libmassv.a中 的 libmassvp6.a：某些函数针对POWER6优化，其余等价于libmassv.a中 的，建议在JS22上使用 . 李会民 (中国科大超算中心) 数学函数库的使用 . . . . 2011年10月 . 14 / 36 XL C/C++中调用MASS库的编译与链接 为了使程序链接时调用MASS库，请在链接参数中添加mass和massv （或massvp3、massvp4、massvp5、massvp6，针对JS22建议massvp6），比 如用如下方式进行编译： xlc progc.c −o progc −lmass −lmassv 如果用户想对某些函数调用libmass.a标量库，而对其余的函数调用通常 的数学库libm.a中的，可按下面流程进行编译链接： 生成一包含想调用函数的列表（可为一纯文本文件）。例如在程序sample.c 中只想从libmass.a调用快速的正切函数，那么可生成一个文件fasttan.exp， 内部只需要有一行：tan。 利用ld命令链接libmass.a库，生成共享目标文件： ld −bexport:fasttan.exp −o fasttan.o −bnoentry −lmass −bmodtype:SRE 利用ar命令打包此共享库： ar −q libfasttan.a fasttan.o 利用xlc生成最终的可执行文件时，在标准数学库libm.a前指明包含MASS 函数的目标文件。这将只链接在此目标文件中的函数（在上述例子中为tan 函数），其余的将调用标准数学库中的函数： xlc sample.c −o sample −Ldir_containing_libfasttan −lfasttan −lm . 李会民 (中国科大超算中心) 数学函数库的使用 . . . . 2011年10月 . 15 / 36 XL Fortran中调用MASS标量库 MASS标量库libmass.a安装在/usr/lib下，包含一些优化过的常用数学内部 函数，这些函数在用户使用如下参数编译程序时将自动调用： -qhot -qnostrict -qhot -O3 -qsmp -O3 -O4 -O5 XL Fortran编译器自动对大多数数学函数调用更快的MASS函数，实际 上，编译器首先尝试调用等价的MASS向量库进行向量调用，如果失败， 那么将调用标量函数。当编译器自动代替数学库函数时，它调用的库包 含在系统库libxlopt.a中。用户无需在源码中添加任何特殊的调用，或者 特别指定链接到libxlopt库。 . 李会民 (中国科大超算中心) 数学函数库的使用 . . . . 2011年10月 . 16 / 36 明确指明使用MASS标量函数 如果用户未使用上述的任何优化选项，想明确指定调用MASS标量函数， 可采用下述方法： 在用户的应用中调用MASS标量库进行链接 所有MASS标量程序，除了那些在下面列出的函数被XL Fortran重组 作为内部函数外，无需明确指定接口块。如果需要调用如下函数， 需明确指定接口块，并且要在源码中引用mass.include： acosf、acosh、acoshf、asinf、asinh、asinhf、atan2f、atan、atanf、 atanh、atanhf、cbrt、cbrtf、copysign、copysignf、cosf、coshf、 cosisin、erff、erfcf、expf、expm1f、hypot、hypotf、lgammaf、logf、 log10f、log1pf、rsqrt、sinf、sincos、sinhf、tanf、tanhf、x**y . 李会民 (中国科大超算中心) 数学函数库的使用 . . . . 2011年10月 . 17 / 36 XL Fortran中调用MASS向量库 在用户使用如下参数编译程序时将自动调用MASS向量库： -qhot -qnostrict -qhot -O3 -O4 -O5 编译器自动尝试通过调用等价的MASS向量函数来向量调用除vatan2 、 vsatan2、vdnint、vdint、vsincos、vssincos、vcosisin、vscosisin、 vqdrt、vsqdrt、vrqdrt、vsrqdrt、vpopcnt4、vpopcnt8之外的系统数学函 数。编译器自动代替数学库函数时，它使用的库包含在系统 库libxlopt.a中，用户无需在代码中添加任何特殊的调用，或者特别指明 链接到libxlopt库。向量库包含32位和64位的下列库： libmassv.a：通用向量库 libmassvp3.a：某些函数针对POWER3优化，其余等价于libmassv.a中的 libmassvp4.a：某些函数针对POWER4优化，其余等价于libmassv.a中的 libmassvp5.a：某些函数针对POWER5优化，其余等价于libmassv.a中的 libmassvp6.a：某些函数针对POWER6优化，其余等价于libmassv.a中的，建议在JS22上使用 . 李会民 (中国科大超算中心) 数学函数库的使用 . . . . 2011年10月 . 18 / 36 XL Fortran中MASS库的编译与链接 为了使程序调用MASS库，请在链接参数中添加mass和massv （或massvp3、massvp4、massvp5、massvp6，建议针对JS22平台使 用massvp6），可用如下方式进行编译： xlf progf.f −o progf −lmass −lmassv . 李会民 (中国科大超算中心) 数学函数库的使用 . . . . 2011年10月 . 19 / 36 明确指明使用MASS标量函数 如果用户想对某些函数使用libmass.a变量库，而对其余的使用通常的数 学库libm.a，可按下面流程进行编译链接： 生成一包含想调用函数的列表（可为一纯文本文件）。例如对sample.f只想 从libmass.a调用快速的正切函数，那么可以生成一个文件fasttan.exp，内部 只需要有一行：tan 利用ld命令链接libmass.a库，生成一个共享目标文件： ld −bexport:fasttan.exp −o fasttan.o −bnoentry −lmass −bmodtype:SRE 利用ar命令打包此共享库： ar −q libfasttan.a fasttan.o 利用 xlf 生成最终的可执行文件时，在标准数学库libm.a前指明包含MASS 函数的目标文件。这样将只链接在此目标文件中的函数（在此例子中为tan 函数），其余的将使用标准数学库中的函数： xlf sample.f −o sample −Ldir_containing_libfasttan −lfasttan −lm . 李会民 (中国科大超算中心) 数学函数库的使用 . . . . 2011年10月 . 20 / 36 基本线性代数库：BLAS 基本线性代数库（Basic Linear Algebra Subprograms-BLAS）由libxlopt库 提供，主要包含下面的内容： sgemv（单精度）和dgemv（双精度） ：计算普通矩阵或其转矩阵的 矩阵-向量乘 sgemm（单精度）和dgemm（双精度）：计算普通矩阵或其转矩阵的 乘与加 由于BLAS子程序是用Fortran写的，因此所有参数传递采用的是引用 （reference）方式，所有数组是以列优先（column-major）方式存储。 注意：libxlopt中一些出错处理代码已被移除，在调用这些函数的时候不 会有出错信息给出。 . 李会民 (中国科大超算中心) 数学函数库的使用 . . . . 2011年10月 . 21 / 36 链接libxlopt库中的BLAS 默认的情况下，当用XL C/C++编译时，libxlopt库自动被链接到应用程序 中，但是如果用户使用第三方的BLAS库，并且想利用libxlopt提供的 BLAS函数，那么用户必须在其余BLAS库之前指明libxlopt库。例如，如 第三方库的名字为libblas，用户可以利用下面命令编译： xlc app.c −lxlopt −lblas Fortran调用的时候，需要按照如下方式调用： xlf app.f −lxlopt −lblas 此时编译器将从libxlopt库中调用sgemv、dgemv、sgemm、dgemm函数， 而其余的BLAS函数则从libblas中调用。 . 李会民 (中国科大超算中心) 数学函数库的使用 . . . . 2011年10月 . 22 / 36 工程与科学子函数库：ESSL 工程与科学子函数库（Engineering and Scientific Subroutine LibraryESSL）是一个优秀的子程序集合，包括广大针对不同科学和工程应用方 面所需的数学函数，主要特征为高性能、函数兼容性及易用性。 ESSL主要针对以下计算领域对性能进行了优化： 线性代数子函数 矩阵运算 线性方程 本征系统分析 傅立叶变换、卷积和相关性、相关计算 排序与搜索 插值 数学积分 随机数产生 . 李会民 (中国科大超算中心) 数学函数库的使用 . . . . 2011年10月 . 23 / 36 使用ESSL时需要注意 ESSL的安装目录为/usr/lib，编译的调用参数为-lessl 对于SMP形式的ESSL库，可用XL Fortran的XLSMPOPTS或 OMP_NUM_THREADS环境变量来影响SMP下的执行 如用户需用64位的ESSL，需要在编译的时候添加-q64参数 ESSL支持XL Fortran的编译时选项-qextname，以在函数后添加 _， 避免此类函数找不到 利用XL Fortran编译时，-qessl编译参数允许在Fortran 90内部过程中 调用ESSL函数 AIX系统中，ESSL只能采用动态方式链接，不能采用静态方式 . 李会民 (中国科大超算中心) 数学函数库的使用 . . . . 2011年10月 . 24 / 36 C程序调用ESSL的基本编译方式 C/C++程序的ESSL的头文件为essl.h，安装在/usr/include下 除非用户想指明自己定义的复杂数据，否则用户一般无需对现有 的C编译过程进行修改 如果用户想定义自己的短精度和长精度复数数据，需要在编译参数 中分别添加-D_CMPLX或-D_DCMPLX，否则将自动使用ESSL头文 件中定义的短精度和长精度复数数据 . 李会民 (中国科大超算中心) 数学函数库的使用 . . . . 2011年10月 . 25 / 36 一般编译方式 ESSL库名 32-bit SMP 64-bit 32-bit 串行 64-bit 32-bit 串行 64-bit 命令 cc_r −O xyz.c −lesslsmp cc_r cc_r −O −D_CMPLX −D_DCMPLX −O −q64 xyz.c −lesslsmp xyz.c −lesslsmp cc_r cc_r −O −D_CMPLX −D_DCMPLX −O xyz.c −lessl −q64 xyz.c −lesslsmp cc_r cc_r −O −D_CMPLX −D_DCMPLX −O −q64 xyz.c −lessl xyz.c −lessl cc_r cc_r −O −D_CMPLX −D_DCMPLX −O xyz.c −lessl −q64 xyz.c −lessl cc_r −O −D_CMPLX −D_DCMPLX cc −O −q64 xyz.c −lessl cc −O −D_CMPLX −D_DCMPLX xyz.c −lessl −q64 xyz.c −lessl . 李会民 (中国科大超算中心) 数学函数库的使用 . . . . 2011年10月 . 26 / 36 C++程序调用ESSL的基本编译方式 C/C++程序的PESSL的头文件为essl.h，安装在/usr/include目录下。 与C程序不同，C++程序调用ESSL进行编译时必需指定-qnocinc=/ usr/include/essl。 如果用户使用IBM Open Class Complex Mathematics库，将自动使 用ESSL头文件中指定的短精度和长精度复数数据。如果用户想定义 自己的短精度和长精度复数数据，需要在编译链接参数中分别添 加-D_CMPLX，否则ESSL将用IBM Open Class Complex Mathematics库或标准数学库。 如用户想明确指定对复数计算使用标准数学库，需添加编译参 数-D_ESV_COMPLEX_。 EESSL头文件支持两种描述标量输出参数，默认的参数被声明为类 型引用（type reference）。如果用户想声明为指针引用，请在编译参 数中添加-D_ESVCPTR。 . 李会民 (中国科大超算中心) 数学函数库的使用 . . . . 2011年10月 . 27 / 36 一般编译方式 ESSL库名 32-bit SMP 64-bit 32-bit 串行 64-bit 32-bit 串行 64-bit 命令 xlC_r −O xyz.C −lesslsmp −qnocinc=/usr/include/essl xlC_r −O −D_CMPLX xyz.C −lesslsmp −qnocinc=/usr/include/essl xlC_r −O −D_ESV_COMPLEX_ xyz.C −lesslsmp −qnocinc=/usr/include/essl xlC_r −O −D_ESVCPTR xyz.C −lesslsmp −qnocinc=/usr/include/essl xlC_r −O −q64 xyz.C −lesslsmp −qnocinc=/usr/include/essl xlC_r −O −D_CMPLX −q64 xyz.C −lesslsmp −qnocinc=/usr/include/essl xlC_r −O −D_ESV_COMPLEX_ −q64 xyz.C −lesslsmp −qnocinc=/usr/include/essl xlC_r −O −D_ESVCPTR −q64 xyz.C −lesslsmp −qnocinc=/usr/include/essl xlC_r −O xyz.C −lessl −qnocinc=/usr/include/essl xlC_r −O −D_CMPLX xyz.C −lessl −qnocinc=/usr/include/essl xlC_r −O −D_ESV_COMPLEX_ xyz.C −lessl −qnocinc=/usr/include/essl xlC_r −O −D_ESVCPTR xyz.C −lessl −qnocinc=/usr/include/essl xlC_r −O −q64 xyz.C −lessl −qnocinc=/usr/include/essl xlC_r −O −D_CMPLX −q64 xyz.C −lessl −qnocinc=/usr/include/essl xlC_r −O −D_ESV_COMPLEX_ −q64 xyz.C −lessl −qnocinc=/usr/include/essl xlC_r −O −D_ESVCPTR −q64 xyz.C −lessl −qnocinc=/usr/include/essl xlC −O xyz.C −lessl −qnocinc=/usr/include/essl xlC −O −D_CMPLX xyz.C −lessl −qnocinc=/usr/include/essl xlC −O −D_ESV_COMPLEX_ xyz.C −lessl −qnocinc=/usr/include/essl xlC −O −D_ESVCPTR xyz.C −lessl −qnocinc=/usr/include/essl xlC −O −q64 xyz.C −lessl −qnocinc=/usr/include/essl xlC −O −D_CMPLX −q64 xyz.C −lessl −qnocinc=/usr/include/essl xlC −O −D_ESV_COMPLEX_ −q64 xyz.C −lessl −qnocinc=/usr/include/essl xlC −O −D_ESVCPTR −q64 xyz.C −lessl −qnocinc=/usr/include/essl . 李会民 (中国科大超算中心) 数学函数库的使用 . . . . 2011年10月 . 28 / 36 Fortran程序调用ESSL的基本编译方式 对于Fortran程序，用户无需修改现有的编译方式，只需要添加必要的参 数即可 ESSL库名 32-bit SMP 64-bit 32-bit 串行 64-bit 32-bit 串行 64-bit 命令 xlf_r xlf_r xlf_r xlf_r xlf_r xlf_r −O −O −O −O −O −O −qnosave xyz.f −lesslsmp −qnosave −q64 xyz.f −lesslsmp −qnosave xyz.f −lessl −qnosave −q64 xyz.f −lessl xyz.f −lessl −q64 xyz.f −lessl . 李会民 (中国科大超算中心) 数学函数库的使用 . . . . 2011年10月 . 29 / 36 并行工程与科学子函数库：PESSL 并行工程与科学子函数库（Parallel Engineering and Scientific Subroutine Library-PESSL）是可缩放的数学子函数库，支持利用高 性能交换机连接的集群上的处理器进行并行处理的应用。PESSL支 持在单程序多数据（SPMD）编程模型中采用MPI库。PESSL提供下 面方面的通信： 2和3级别的并行基本线性代数子程序（PBLAS） 线性代数方程 本征系统分析和奇异值分析 傅立叶变换 随机数产生 对于通信，PESSL包含利用MPI的基本线性代数通信子函数 （BLACS），而计算则采用ESSL库，PESSL支持32位和64位 的Fortran、C/C++程序的调用。 注意PESSL SMP库，是用于在提供并行环境（PE）中的MPI线程 库，不能同时在多线程中调用。 . 李会民 (中国科大超算中心) 数学函数库的使用 . . . . 2011年10月 . 30 / 36 使用PESSL时需要注意以下几点 PESSL的安装目录为/usr/lib，编译的调用参数为-lpessl 对于SMP形式的PESSL库，可用环境变量XLSMPOPTS或 OMP_NUM_THREADS来影响SMP下的执行 如用户需要用64位的PESSL，需要在编译的时候添加-q64参数 PESSL支持XL Fortran的编译时选项-qextname，以在函数后添加 _， 避免此类函数找不到 ESSL和PESSL是共享库，必须联合使用。具有相同名字的等价子程 序（比如libblas.a） ，尽管在编译参数中代替ESSL库的位置，也将不 被使用 AIX系统中，PESSL只能采用动态方式链接，不能静态链接 . 李会民 (中国科大超算中心) 数学函数库的使用 . . . . 2011年10月 . 31 / 36 C程序调用PESSL的基本编译方式 C和C++程序的PESSL的头文件为essl.h和Cblacs.h，安装在/usr/ include目录下 用户一般无需对现有的C编译过程进行修改，除非用户想指明自己 定义的复杂数据 如果用户想定义自己的短精度和长精度复数数据，需要在编译链接 参数中分别添加-D_CMPLX或-D_DCMPLX，否则将自动使 用ESSL头文件中定义的短精度和长精度复数数据 当链接和运行C程序时，必须设置合适的参数，一般可采用下表中 的编译方式 应用模式 32-bit 64-bit 命令 mpcc_r mpcc_r mpcc_r mpcc_r −O −O −O −O xyz.c −lesslsmp −lpesslsmp −lblacssmp −D_CMPLX −D_DCMPLX xyz.c −lesslsmp −lpesslsmp −lblacssmp −q64 xyz.c −lesslsmp −lpesslsmp −lblacssmp −q64 −D_CMPLX −D_DCMPLX xyz.c −lesslsmp −lpesslsmp −lblacssmp . 李会民 (中国科大超算中心) 数学函数库的使用 . . . . 2011年10月 . 32 / 36 C++程序调用PESSL的基本编译方式 C和C++程序的PESSL的头文件为essl.h和Cblacs.h，安装在/usr/ include目录下 与C程序不同，C++程序调用PESSL进行编译时必需要指 定-qnocinc=/usr/include/essl参数 如果用户使用IBM Open Class Complex Mathematics库，将自动使 用ESSL头文件中指定的短精度和长精度复数数据 如果用户想定义自己的短精度和长精度复数数据，需要在编译链接 参数中分别添加-D_CMPLX，否则ESSL将用IBM Open Class Complex Mathematics库或标准数学库 如果想明确指定想对复数计算使用标准数学库，请添加编译参 数-D_ESV_COMPLEX_ EESSL头文件支持两种描述标量输出参数，默认的参数被声明为类 型引用（type reference）。如果用户想声明为指针引用，请在编译参 数中添加-D_ESVCPTR . 李会民 (中国科大超算中心) 数学函数库的使用 . . . . 2011年10月 . 33 / 36 编译方式 模式 32-bit 64-bit 命令 mpCC_r mpCC_r mpCC_r mpCC_r mpCC_r mpCC_r mpCC_r mpCC_r −O −O −O −O −O −O −O −O xyz.C $CFLAGS −D_CMPLX xyz.C $CFLAGS −D_ESV_COMPLEX_ xyz.C $CFLAGS −D_ESVCPTR xyz.C $CFLAGS −q64 xyz.C $CFLAGS −D_CMPLX −q64 xyz.C $CFLAGS −D_ESV_COMPLEX_ −q64 xyz.C $CFLAGS −D_ESVCPTR −q64 xyz.C $CFLAGS $CFLAGS=−lesslsmp −lpesslsmp −lblacssmp −qnocinc=/usr/include/pessl . 李会民 (中国科大超算中心) 数学函数库的使用 . . . . 2011年10月 . 34 / 36 Fortran程序调用PESSL的基本编译方式 对于Fortran程序，用户一般无需修改现有的编译方式，但使用64位 的Fortran 90离散线性代数方程子程序时，需在编译参数中加：-I/ usr/lpp/pessl.rte.common/include/64 Fortran程序调用PESSL一般采用下表的方式进行编译 应用模式 32-bit 64-bit 命令 mpxlf_r −O xyz.f −lesslsmp −lpesslsmp −lblacssmp mpxlf_r −O −q64 xyz.f −lesslsmp −lpesslsmp −lblacssm mpxlf_r −O −q64 xyz.f −lesslsmp −lpesslsmp \ −lblacssmp −I/usr/lpp/pessl . rte . common/include/64 . 李会民 (中国科大超算中心) 数学函数库的使用 . . . . 2011年10月 . 35 / 36 1. Intel MKL 2. IBM数学函数库 3. 联系信息 . 李会民 (中国科大超算中心) 数学函数库的使用 . . . . 2011年10月 . 36 / 36 联系信息 李会民： 办公室：科大东区新科研楼A座网络信息中心二楼205室 办公电话：0551-3602248 电子信箱：hmli@ustc.edu.cn 个人主页：http://hmli.ustc.edu.cn 中国科大超算平台：http://scc.ustc.edu.cn . 李会民 (中国科大超算中心) 数学函数库的使用 . . . . 2011年10月 . 37 / 36