معرفی کامپایلر فرترن اینتل Intel Fortran Compiler

معرفی کامپایلر فرترن اینتل Intel Fortran Compiler

در این مقاله سعی شده است که به آموزش مقدماتی کامپایلر اینتل فرترن پرداخته شود تا دانشجویان بتوانند  از این آموزش مقدماتی در ارایه مقالات و پژوهش های خود استفاده نمایند . در ادامه به آموزش مقدماتی intel visual fortran پرداخته می شود . Intel Fortran Compiler که با حروف اختصاری IFORT شناخته می‌شود ، شامل گروهی از کامپایلرهای زبان برنامه‌نویسی فرترن است که توسط کمپانی Intel برای سیستم ‌عامل‌های ویندوز ، لینوکس و مک او اس (OS X) ، منتشر شده است که به دلیل گستردگی آن سهم زیادی در تولید مقالات علمی و پژهش های علمی دارد .

هدف اصلی توسعه کامپایلر اینتل فرترن  ، استفاده هر چه بهتر از قابلیت‌های پردازش موازی کامپیوتر است ، به نحوی که بتوان از حداکثر قدرت پردازنده‌های سیستم استفاده نمود . نتیجه این امر اجرای سریعتر برنامه‌های نوشته شده می‌باشد . کامپایلر فرترن اینتل ، با پردازنده‌های  IA-32 و  Intel64 و برخی از پردازنده‌های غیر Intel مانند AMD ( بعضی از آنها ) سازگاری دارد و کدها را به راحتی بر روی آن پردازنده‌ّها اجرا می‌کند . در محیط ویندوز این کامپایلر تحت عنوان اینتل ویژوال فرترن (Intel Visual Fortran) و در محیط‌های لینوکس و مک او اس به نام فرترن اینتل (Intel Fortran) شناخته می‌شود . کامپایلر فرترن اینتل از سه تکنیک به منظور بهینه‌سازی برنامه‌ها استفاده می‌کند : بهینه‌‌سازی بین رویه‌ای (IPO) بهینه‌سازی پروفایل-راهنما (PGO) و بهینه‌سازی‌های سطح بالا (HLO). بهینه‌سازی IPO , بهینه سازی کامپایلر معمولی (مانند گسترش ثابت) را اعمال می‌نماید ؛ اما در عین حال از دامنه گسترده‌تری که می‌تواند شامل رویه‌های متعدد ، فایل‌های متعدد و یا یک برنامه کامل باشد استفاده می‌کند که در تولید مقالات علمی و پروژه های کارشناسی ارشد و دکترا کاربرد فراوان دارد  .

در بهینه‌سازی  PGO، کامپایلر ، مجموعه داده‌ای از اطلاعات مربوط به حجم کار برنامه را تولید می‌کند . با آنالیز این اطلاعات مشخص می‌شود که کدام بخش‌های برنامه بیشتر و کدام بخش‌ها کمتر اجرا می‌شوند . کامپایلر اینتل فرترن از این اطلاعات برای ساماندهی و بهینه‌سازی اجرای برنامه استفاده می‌کند . این رویه با IPO در تضاد است ؛ چرا که در IPO ، بهینه‌سازی برنامه از حجم کار مستقل است . بهینه‌سازی‌های HLO عموماً بر روی برنامه‌ای اجرا می‌شوند که نماینده کد منبع (Source code) می‌باشد. این امر شامل تبادل حلقه (loop interchange )، همجوشی حلقه (loop fusion) ، نورد حلقه (loop unrolling ) و ... می باشد .کامپایلر فرترن اینتل از تمام ویژگی‌های  OpneMP 4.0 ،  OpenMP 4.5، فرترن ۶۶ ، فرترن ۷۷ ، فرترن ۹۰ ، فرترن ۹۵، فرترن ۲۰۰۳  ، فرترن ۲۰۰۸ و فرترن ۲۰۱۵ پشتیبانی می‌نماید که این گشتردگی کاربرد آن را در پروژه های مختلف و مقاله ها علمی گسترش می دهد  . فرترن اینتل بخشی از بسته نرم‌افزاری Intel Parallel Studio است که اخیراً نسخه ۲۰۱۷ آن نیز منتشر شده است . لازم به ذکر است که بسته Intel Parallel Studio ، علاوه بر InQtel Fortran Compiler شامل  Intel MPI Library، Intel Math Kernel Library و برخی دیگر از نرم‌افزارهای متعلق به شرکت Intel می‌باشد .

برخی از ویژگیهای کامپایلر فرترن اینتل به قرار زیر است :

• اجرای هر چه سریعتر برنامه با بهره‌گیری از هسته‌های پردازشی پر قدرت Intel® Xeon® و Intel® Xeon Phi
• پیاده‌سازی برنامه به صورت قابل حمل (پرتابل)
• سازگاری با سیستم‌عامل‌های ویندوز ، لینوکس و مک

برخی از ویژگی‌های Intel Fortran Compiler در محیط ویندوز عبارت است از :

• سازگاری با نرم‌افزار Visual Studio (نسخه ۲۰۱۲ به بعد)
• توسعه ، ساخت ، اشکال زدایی (debug) و اجرای برنامه از طریق نرم افزار visual Studio ؛ یا ساخت و اجرای برنامه از طریق خط فرمان (command line) ( به دلخواه کاربر)
• سازگاری با نسخه‌های ۳۲ و ۶۴ بیتی
• ایجاد واسط گرافیکی پیشرفته با OpenGL و QuickWin
• امکان ایجاد کدهای ترکیبی با زبان‌های برنامه‌نویسی  C++، ویژوال بیسیک ، سی شارپ (C#) و ... (برای این منظور نیاز به نرم‌افزار Visual Studio می‌باشد)
• اشکال‌زدایی کامل از کد‌های فرترن

برخی از ویژگی‌های Intel Fortran Compiler در محیط لینوکس عبارت است از:

• استفاده از ابزارهایgcc ، شامل اشکال‌یاب gdb
• ارتباط با زبان‌های برنامه‌نویسی C‌ و C++ از طریق gcc
• سازگاری با نسخه‌های ۳۲ و ۶۴ بیتی

برخی از ویژگی‌های Intel Fortran Compiler در محیط مک او اس (OS X ) عبارت است از:

• اجرا از طریق خط فرمان (command line) یا استفاده از یکپارچه‌سازی Xcodes
• پیوند با زبان‌های برنامه‌نویسی C‌ و C++ از طریق gcc
• سازگاری با نسخه‌های ۳۲ و ۶۴ بیتی

در این مقاله سعی شد به دلیل گستردگی استفاده از کامپایلر اینتل فرترن در رشته های مهندسی و سهم عظیمی که Intel Fortran Compiler در تولید و ارایه مقالات علمی و پروهش های علمی دارد به آموزش مقدماتی Intel Fortran Compiler پرداخته شود . 

برایی مطالعه مقالات آموزشی بیشتر می توانید با کلیک بر روی عنوان های زیر به مقاله مورد نظر هدایت شوید :

آشنایی با نرم افزار OpenFoam

آموزش نصب نرم افزار CFX

مدل سازی نرم افزار FSI در نرم افزار Fluent

مراحل نصب نرم افزار Bitzer