Tutoriales

Instale y configure el software ELK Code Physics en Ubuntu Linux

La ciencia se vuelve especialmente difícil cuando trabajas con números grandes, ecuaciones complejas o necesitas cálculos rápidos. Pero en los últimos años, gracias a las computadoras, y especialmente gracias a los proyectos de código abierto que se enfocaban en una mejor comprensión y experiencia en la realización de cálculos, estos problemas se han reducido enormemente.

Como estudiante de física, utilizo varias herramientas especializadas, la mayoría de las cuales son de código abierto. Hoy voy a presentar uno de ellos llamado Elk code, un proyecto de código abierto que se enfoca en la física del estado sólido.

Aunque está disponible en los repositorios de Ubuntu, hay varias dependencias que necesita instalar y configurar explícitamente.

¿Qué es Moose Code?

En pocas palabras, y gracias a su sitio oficial, Elk-Code es una onda linealizada con un plano agrandado compuesto únicamente por electrones con pleno potencial. código con un papel importante en la teoría funcional de la densidad.

Determina las propiedades de los sólidos cristalinos con muchas funciones avanzadas como Optimización de geometría, Gráficos 2D y 3D, etc.

Instale el compilador Intel Fortran en Ubuntu

Puede ser un poco difícil comenzar, pero la clave es tener bibliotecas matemáticas y compiladores instalados en su sistema antes de instalar el código Elk.

Los compiladores como GNU Fortran o Intel Fortran están disponibles para el proceso, pero se recomienda que instale el compilador Intel Fortran ya que resuelve la mayoría de los problemas en su código.

El compilador Intel Fortran consta de dos partes:

Obtenga el kit de herramientas base Intel oneAPI

¡Empecemos! Abra una terminal en Ubuntu y use el siguiente comando para descargar la parte requerida:

wget https://registrationcenter-download.intel.com/akdlm/irc_nas/17977/l_BaseKit_p_2021.3.0.3219.sh

Debe tener un aspecto como este:

Instalación 1 de Intel Fortran

Luego, en la misma terminal, ingrese el siguiente comando:

sudo bash l_BaseKit_p_2021.3.0.3219.sh

Verá algo como esto en su terminal antes de que se abra una nueva ventana, ¡no se preocupe! Es parte del proceso.

Instalación de Intel Fortran 2

Se abre una interfaz GUI:

Instalación de Intel Fortran 3

Haga clic en el botón «Siguiente» y se descargará el kit de herramientas base Intel oneAPI:

Instalación 4 de Intel Fortran

Una vez que se complete la descarga, debería ver esta ventana:

Instalación de Intel Fortran 5

Verá qué hay exactamente en esta API. Se recomienda encarecidamente que instale todos los paquetes que contiene. Acepte los términos del contrato de licencia y haga clic en el botón «Siguiente».

Instalación de Intel Fortran 6

Después de eso, la página siguiente es una especie de página de validación. Si falta algo, te advierte.

Por ejemplo, en este caso recibimos una advertencia sobre el controlador de la GPU, pero vamos a omitirlo y continuar con el proceso porque, como podemos ver, el producto aún se puede usar con la CPU.

Así que haz clic en la flecha hacia la derecha.

Instalación de Intel Fortran 7

En esta parte, si instaló el IDE de Eclipse y desea integrar las bibliotecas en él, seleccione la primera; de lo contrario, omita la integración y haga clic en el botón de flecha hacia la derecha. Una vez hecho esto, puede ver la parte final antes de la instalación completa.

Instalación de Intel Fortran 8

Lea el Programa de mejora de software de Intel, agregue sus selecciones a la lista de su información y haga clic en el botón Instalar. Finalmente comenzará la instalación.

Instalación de Intel Fortran 9

El tiempo de instalación depende de la velocidad de su conexión a Internet. Sea paciente y deje que Intel haga el trabajo.

Una vez que la tarea esté completa, verá algo como esto:

Instalación de Intel Fortran 10

Esto significa que la instalación de Intel oneAPI Base Toolkit está completa; ahora comencemos con el siguiente.

Instale el kit de herramientas Intel oneAPI HPC

Para ser honesto, es casi el mismo proceso, por lo que será un poco más rápido.

Comencemos con este comando:

wget https://registrationcenter-download.intel.com/akdlm/irc_nas/17912/l_HPCKit_p_2021.3.0.3230.sh
Instalación de Intel Fortran 11

Una vez que haya terminado el proceso anterior, use el siguiente comando:

sudo bash l_HPCKit_p_2021.3.0.3230.sh
Instalación de Intel Fortran 12

Después de eso, el proceso de instalación comienza como antes.

Instalación de Intel Fortran 13

Haga clic en Siguiente y comenzará la descarga:

Instalación de Intel Fortran 14

Una vez que haya terminado (esta descarga es muy rápida), aparecerá la siguiente ventana en su escritorio. Acepte los términos y condiciones y haga clic en Siguiente.

Instalación de Intel Fortran 15

Como antes, saltemos la integración de las bibliotecas con un IDE.

Instalación de Intel Fortran 16

Finalmente, ingrese su selección para recopilar su información y haga clic en el botón «Instalar».

Instalación de Intel Fortran 17

Las bibliotecas se descargarán e instalarán en su sistema. Espere a que se complete este proceso. Recuerde que la velocidad de descarga depende de su conexión a Internet. Sé paciente.

Instalación de Intel Fortran 18

Cuando se complete el proceso, haga clic en el botón Finalizar.

Instalación de Intel Fortran 19.png
Paso 19 de la instalación de Intel Fortran

Y esa es prácticamente la clave para completar la instalación y funcionalidad de Elk-Code. Estas dos bibliotecas son esenciales para una ejecución adecuada.

Configurar los compiladores

Finalmente, ejecutemos la siguiente línea de comando para iniciar estas dos bibliotecas en Terminal:

source /opt/intel/oneapi/setvars.sh
Instalación de Intel Fortran 20.png

Ahora ve a este directorio:

cd /opt/intel/oneapi/mkl/2021.3.0/interfaces

Puede encontrar más en esta carpeta, pero los más importantes son:

  • fftw2xc
  • fftw2x_cdft
  • fftw2xf
  • fftw3xc
  • fftw3x_cdft
  • fftw3xf
  • mklmpi

En cada carpeta que se muestra arriba, debe ejecutar el siguiente comando:

make libintel64

Lo importante es que a partir de ahora cada vez que uses el código de Elk tendrás que ejecutar la siguiente línea en tu terminal para poder habilitar estas dos bibliotecas.

source /opt/intel/oneapi/setvars.sh

Con estos pasos anteriores, está listo para el paso más importante, instalar el código Elk en su distribución de Linux.

Instale el código Elk en Ubuntu

Por supuesto, comencemos descargando el código de Elk, cuya última versión está en la página de SourceForge.

Inicie la instalación 00

Extrae la carpeta descargada.

Inicio de la instalación 01

Ahora, descargue la última biblioteca de la versión estable de Wannier90 para ayudarlo a calcular las propiedades electrónicas avanzadas de los materiales con alta eficiencia y precisión desde el sitio web oficial.

Inicio de la instalación 03

Después de descargar el archivo .tar.gz, busquémoslo en la aplicación Archivos y hagamos doble clic en él para extraer su contenido.

Inicio de la instalación 04

Navegue a la carpeta extraída y ábrala en Terminal.

Inicio de la instalación 06

Ingrese estos comandos uno por uno:

source /opt/intel/oneapi/setvars.sh
cp ./config/make.inc.ifort ./make.inc
make
make lib
cp libwannier.a ../elk-7.2.42/src/
cd ../
Inicio de la instalación 07

Estamos a punto de terminar. Ingrese el siguiente comando uno tras otro en su terminal.

wget http://www.tddft.org/programs/libxc/down.php?file=5.1.4/libxc-5.1.4.tar.gz
Inicio de la instalación 08

Ahora ejecute estos comandos uno por uno:

mv down.php?file=5.1.4%2Flibxc-5.1.4.tar.gz libxc-5.1.4.tar.gz
tar -zxvf libxc-5.1.4.tar.gz
cd libxc-5.1.4
./configure CC=icc FC=ifort
make
make check
sudo make install
cp /opt/etsf/lib/libxc.a ../elk-7.2.42/src/
cp /opt/etsf/lib/libxcf90.a ../elk-7.2.42/src/
Inicio de la instalación 09

Al final del proceso, tendrá algo como esto en su terminal:

Inicie la instalación 10

Cierra la terminal y, finalmente, es hora de hacer la última parte. Vayamos directamente a la carpeta de código Elk extraída anteriormente. Una vez allí, abre la carpeta en la terminal.

Inicie la instalación 11

E ingrese los siguientes dos comandos:

source /opt/intel/oneapi/setvars.sh
cp /opt/intel/oneapi/mkl/2021.3.0/include/mkl_dfti.f90 src/

Casi ahí. Inicie la instalación:

./setup

Tu terminal debería verse así:

Inicio de la instalación 15

Escribe el número 1 porque instaló el compilador Intel Fortran.

No cierre la terminal; Regresemos a la carpeta Elk Code en la aplicación Archivos y abramos el archivo llamado «make.inc»:

Inicio de la instalación 16

Elimina todas las palabras que contiene y escribe:

MAKE = make
F90 = mpiifort
F90_OPTS = -O3 -ip -xHost -qopenmp
F77 = mpiifort
F77_OPTS = -O3 -ip -xHost -qopenmp
AR = xiar
LIB_SYS =
SRC_OMP =
SRC_MPI =

LIB_LPK = -lmkl_intel_lp64 -lmkl_intel_thread -lmkl_core -liomp5 -lpthread
#LIB_LPK = -L/opt/intel/oneapi/mkl/2021.3.0/lib/intel64 -lmkl_cdft_core -lmkl_intel_ilp64 -lmkl_intel_thread -lmkl_core -lmkl_blacs_intelmpi_ilp64 -liomp5 -lpthread -lm -ldl
SRC_MKL =

LIB_libxc = libxcf90.a libxc.a
SRC_libxc = libxcf90.f90 libxcifc.f90

SRC_FFT = mkl_dfti.f90 zfftifc_mkl.f90

LIB_W90 = libwannier.a
SRC_W90S =

SRC_OBLAS = oblas_stub.f90
SRC_BLIS = blis_stub.f90

Guarde el archivo y regrese a la terminal. Finalmente, ingrese:

make
Inicio de la instalación 18

¡Y bueno! Después de completar este último paso, tendrá el código Elk instalado en su sistema Linux.

¡Grande! Este último paso es un poco tedioso, pero relájate, era todo lo que necesitas hacer. Finalmente ha completado todos los procesos. ¡Felicidades!

Conclusión personal

Este proceso puede resultar un poco agotador, pero cada paso es muy importante para que el software funcione correctamente. Espero mucho que esta publicación sea de mucha ayuda para usted si es un científico o simplemente quiere tener curiosidad sobre este tema.

Por otro lado, si desea obtener más información sobre cómo Elk Code puede ayudarlo con los cálculos, hay un excelente video sobre cómo obtener una ecuación de estado usando Elk Code. ¡Mucha suerte!

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