CP2K的安裝
1.1?直接使用二進制版本
CP2K的安裝有很多種方法。最簡單的方法是直接使用預編譯版本的二進制可執行文件。
用戶可以選擇從發行版所帶的軟件源安裝預編譯版本的CP2K：
Debian?http://packages.debian.org/search?keywords=cp2k
Fedora?https://apps.fedoraproject.org/packages/cp2k
Ubuntu?http://packages.ubuntu.com/search?keywords=cp2k
或者直接從CP2K官方網站下載預編譯可執行文件
sourceforge.net/projects/cp2k/files/precompiled/
預編譯版本的CP2K運行比較可靠，缺點是由于其采用了沒有優化過的blas庫和lapack庫，計算速度比較慢。
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或者從CP2K源碼（http://www.cp2k.org/download）進行編譯，獲得可執行文件。好處是可以使用MKL等速度更快的數學庫，計算速度比預編譯版本快很多。測試表明，使用Intel編譯器以及MKL數學庫編譯的CP2K執行速度是預編譯版本的3倍左右。
1.2?從源代碼編譯
從源碼進行編譯得到的CP2K可執行文件有更快的運行速度。CP2K的編譯比較復雜。希望進行CP2K編譯的話，可以參考
www.cp2k.org/howto:compile
下面，介紹使用Intel編譯器以及GNU編譯器編譯CP2K的步驟。下面的編譯均在Debian testing系統上完成。CPU型號為Intel(R) Core(TM) i5-4210M，內核版本為3.17-1-amd64。為了減少編譯的工作量，可以從Debian軟件源里安裝各種數學庫，如libint，elpa，fftw3，openblas, libxc等。以root權限運行：
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apt-get install libxc1 libxc-dev libint-dev libint1 libelpa-dev libelpa0 libopenblas-base libopenblas-dev libfftw3-3 libfftw3-bin libfftw3-dev libfftw3-mpi3 openmpi-bin gcc gfortran g++ |
安裝-dev包可以獲得數學庫的靜態鏈接庫，方便進行靜態編譯。
系統安裝了4.9.1?版本的GNU編譯器，包括gcc以及gfortran，openmpi版本為1.6.5。
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使用Intel Fortran編譯器以及MKL編譯CP2K
首先，安裝Intel Fortran編譯器以及MKL。我安裝的Intel Fortran編譯環境是composerxe-2011.3.174。其中包含了Fortran編譯器ifort以及MKL，沒有Intel MPI。ifort版本是12.0.3 20110309。Intel編譯器安裝到了/opt/intel目錄中。
要使用Intel編譯器，打開終端，運行
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source /opt/intel/bin/compilervars.sh intel64 |
然后，編譯安裝MPI運行環境。如果你安裝的Intel編譯環境已經包含了impi，可以跳過該步驟。我安裝的MPI環境是openmpi 1.6.5，目前最新版本是1.8.3?。從http://www.open-mpi.org?上下載源碼，解壓縮后運行：
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./configure –prefix=/opt/openmpi-1.6.5 F77=ifort FC=ifort make make install |
注意，make install時需要root權限。
從?http://sourceforge.net/projects/cp2k/files
下載CP2K 2.5.1的源碼，解壓縮，修改arch目錄中的Linux-x86-64-intel.popt文件如下 ：
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CC = cc CPP = FC = /opt/openmpi-1.6.5/bin/mpif90 LD = /opt/openmpi-1.6.5/bin/mpif90 AR = ar -r INTEL_MKL = /opt/intel/mkl INTEL_INC = $(INTEL_MKL)/include INTEL_LIB = $(INTEL_MKL)/lib/intel64 MKL_LIB = $(INTEL_MKL)/lib/intel64 FFTW3_INC = /usr/include/ FFTW3_LIB = /usr/lib/x86_64-linux-gnu/ DFLAGS = -D__INTEL -D__FFTSG -D__parallel -D__BLACS -D__SCALAPACK -D__FFTW3 -D__LIBINT CPPFLAGS = -C -traditional $(DFLAGS) -I$(INTEL_INC) -I$(FFTW3_INC) FCFLAGS = $(DFLAGS) -I$(INTEL_INC) -I$(FFTW3_INC) -O2 -xHost -heap-arrays 64 -funroll-loops -fpp -free FCFLAGS2 = $(DFLAGS) -I$(INTEL_INC) -I$(FFTW3_INC) -O1 -xHost -heap-arrays 64 -fpp -free LDFLAGS = $(FCFLAGS) -I$(INTEL_LIB) -L$(FFTW3_LIB) LIBS = -L$(MKL_LIB) -lmkl_blas95_lp64 -lmkl_lapack95_lp64 -lmkl_scalapack_lp64 -lmkl_intel_lp64 -lmkl_intel_lp64 -lmkl_sequential -lmkl_core?-lmkl_blacs_openmpi_lp64?-lfftw3 -lpthread -lderiv -lint -lstdc++ OBJECTS_ARCHITECTURE = machine_intel.o graphcon.o: graphcon.F $(FC) -c $(FCFLAGS2) $< et_coupling.o: et_coupling.F $(FC) -c $(FCFLAGS2) $< qs_vxc_atom.o: qs_vxc_atom.F $(FC) -c $(FCFLAGS2) $< hfx_screening_methods.o: hfx_screening_methods.F $(FC) -c $(FCFLAGS2) $< |
注意，如果編譯使用intelmpi，blacs庫就設置為-lmkl_blacs_intelmpi_lp64；如果使用openmpi，則設置為-lmkl_blacs_openmpi_lp64。在makefiles目錄中運行
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make –j 4 ARCH=Linux-x86-64-intel VERSION=popt |
-j 4參數可以使編譯并行進行，以加快編譯速度。
視CPU性能，一般15分鐘左右即可在exe/Linux-x86-64-intel目錄下獲得編譯好的cp2k.popt可執行文件。
? ? ?2. 使用GNU Fortran編譯器,MKL以及ELPA庫編譯CP2K
使用gfortran編譯器，并使用MKL數學庫和ELPA庫編譯CP2K，流程與上述類似。編輯arch目錄中的Linux-x86-64-gfortran_mkl_elpa.popt文件如下：
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INTEL_MKL = /opt/intel/mkl INTEL_INC = $(INTEL_MKL)/include INTEL_MKL_LIB = $(INTEL_MKL)/lib/intel64 FFTW3_INC = /usr/include/ FFTW3_LIB = /usr/lib/x86_64-linux-gnu/ ELPA_INC = /usr/include/elpa/modules CC = cc CPP = FC = /usr/bin/mpif90 LD = /usr/bin/mpif90 AR = ar -r CPPFLAGS = DFLAGS = -D__GFORTRAN -D__FFTSG -D__parallel -D__SCALAPACK -D__BLACS -D__LIBINT -D__LIBXC2 -D__FFTW3 -D__ELPA FCFLAGS = -O3 -ffast-math -funroll-loops -ftree-vectorize -march=native -ffree-form $(DFLAGS) -g -I$(FFTW3_INC) -I$(ELPA_INC) -I$(INTEL_INC) LDFLAGS = $(FCFLAGS) -L${FFTW3_LIB} -L${INTEL_MKL_LIB} LIBS = -lmkl_scalapack_lp64 -lmkl_blacs_openmpi_lp64 -lmkl_gf_lp64 -lmkl_sequential -lmkl_core -lderiv -lint -lfftw3 -lxc -lelpa |
在makefiles目錄中運行
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make -j 4 ARCH=Linux-x86-64-gfortran_mkl_elpa VERSION=popt |
在exe/Linux-x86-64-gfortran_mkl_elpa?目錄中即可獲得編譯好的cp2k.popt可執行文件。
經過測試，使用gfortran和intel編譯器編譯的CP2K可執行文件運行速度相當，后者稍微快一點點。這主要是因為它們均使用了經過優化的MKL數學庫。本文轉載自zevan，轉載目的在于知識分享，本文觀點不代表V-suan云平臺立場。
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本課程重點側重應用，弱化過于抽象的公式和理論。通過簡單介紹理論并且結合計算輸入文件，幫助學員快速上手使用CP2K軟件來完成自己計算要求。
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