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IHEP-LQCD/Tutorial

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格点 QCD 软件简介

0. Markdown 中英文混排标准

本项目采用 Markdown 作为书写语言,这是一种轻量级标记语言。这种语言容易学习,便于读写,但是它在中英文混排并不会像专业的排版软件(LaTeX 或者 Word)那样在中文和英文之间插入额外的空白,需要手动添加一个空格,例如

  • C语言于1969年至1973年间,为了移植与开发UNIX操作系统,由Dennis Ritchie与Ken Thompson,以B语言为基础,在贝尔实验室设计、开发出来。
  • C 语言于 1969 年至 1973 年间,为了移植与开发 UNIX 操作系统,由 Dennis Ritchie 与 Ken Thompson,以 B 语言为基础,在贝尔实验室设计、开发出来。

我们提议你在为此项目做出贡献时,可以适当地在中文和英文/数字之间添加空格,更详细的规则见中文文案排版指北“空格”部分。

1. 操作系统和软件准备

我们将简单介绍一些操作系统和软件上的准备,以使你的个人电脑能够运行格点 QCD 所需的软件。

下面的内容大致介绍了各个操作系统下你需要准备的工具和软件,包括包管理工具,终端,Git,Python,C/C++ 编译器和构建系统,文本编辑器,以及一些重要软件简单使用方法。

2. 数据分析软件

一般而言,数据分析将是一个格点 QCD 领域初学者首先接触的内容。我们将在这里介绍一种格点 QCD 中最为常见的分析案例,即从介子两点关联函数中抽取相应质量谱。

目前我们的数据分析主要使用 Python 完成。这得益于著名的数值计算库 NumPy 和科学计算库 SciPy 在世界范围内的广泛使用。在使用蒸馏方法时,NumPy 以及相应的 GPU 实现也是我们抽取可观测量最重要的工具。

下面的内容大致介绍了目前主要使用的误差分析和拟合工具,NumPy 以及它的一些 GPU 实现。

3. Linux 集群

Linux 集群是我们实际上进行计算时使用的环境,它们搭载了大量的计算资源。一般而言,超级计算机会使用略微不同的环境,但大体上还是可以作为参考。

下面的内容大致介绍了在 Linux 集群中常用的环境管理软件,MPI 和任务调度系统。关于 Linux 的普通操作说明,请参阅上一节相应内容。

4. 格点 QCD 软件

对于格点 QCD 而言,大部分的算力都用于组态生成和传播子求解,从其中获得可观测量相比之下显得没那么困难。因此目前大部分的格点 QCD 软件都专注于前述的两个方面,这里介绍的也主要是这一类的软件。其他生成可观测量的软件或者库将会在数据分析软件部分进行介绍。

我们不太建议在你的个人电脑上直接运行本节介绍的程序,因为它们往往需要数量众多的 CPU 核心或者 GPU 进行运算,很难在个人电脑上获得一个有实际意义的计算结果。但考虑到简单的尝试可能可以从本地安装中受益,我们仍然建议你阅读下面的部分,来大致了解格点 QCD 软件编译和运行的步骤,以及一些基本的使用方法。

下面的内容大致介绍了编译系统,QDP,Chroma 和 QUDA,以及以它们为基础编写扩展的方法。

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