现代化科学Fortran语言代码库

Question

亲爱的地球江南体育网页版科学社区,

我寻求一个现代化大型Fortran语言项目,与地理空间NetCDF文件。这种语言的要求包括:

• 坚如磐石的NetCDF图书馆(我们不想重新发明轮子)。
• 优秀的支持向量和矩阵(如通过操作符重载或类似的东西)。
• 本机性能是必要的(编译或jit编译)。
• 必须是开源的。
• 理想情况下,简单的绑定和Fortran(不是一个严格的要求)。

Python+numpy不是一个真正的可选项,因为定制数据与本机的性能。即使numpy在C语言中,实现对矩阵进行操作的项目包括自定义算法,我们不想写这些在Python C .我知道吗可以优化通过调用C或Fortran,但我不认为这种优化与我们的团队将会发生。因此,我是寻求一种语言,默认“快速”。茱莉亚似乎对这个交付更好的默认“快速”的承诺,而Python更像是“快速”如果你有合适的优化。

Matlab是行不通的,因为它的专利许可。

C是行不通的,因为它几乎没有“现代化”一个Fortran代码库。

去可能是不够成熟的科学计算吗?

茱莉亚可能是一个有前途的选择,因为它结合了Python的缓解与本机的性能。

芬兰湾的科特林可能会很有趣,因为它结合了JVM的强度与本机代码编译的可能性。

斯威夫特将是一个伟大的语言,但我不确定是否足够成熟我的目标域。

C + + 20和生锈附加选项,可能是有趣的,但是我担心这些语言的复杂性(记住,这是地球科学家,不是计算机科学家)。

选择你喜欢的一个渐进Fortran和NetCDF文件替换吗?

Answer 1

现代语言你正在寻找被称为现代Fortran 2018。Fortran 2008年和2018年都一个数值计算项目需要和很多特性,很多其他语言这里提到缺乏(包括极其愉快的数组语法等激发了其他所有语言MATLAB, Python, R,茱莉亚,…,即使是c++数值库)。这是唯一的语言,有本机内置的并行性和是唯一的语言,C,公布的官方标准MPI并行性。它还优秀的供应商支持GPU并行计算我在SC18听到,一些厂商像NVIDIA / PGI已经开始实现本机Fortran通过GPU的并行性特征。

现代Fortran是一个高级语言与MATLAB和Python,然而100 - 500倍(https://modelingguru.nasa.gov/docs/doc - 2783)。使用Coarray Fortran可以无缝地并行化代码运行它以最小的努力从你的笔记本电脑到世界上最大的超级计算机。目前没有其他语言有这样的能力。Fortran语言也是唯一所有级别的并行性,从教学水平矢量化,并发,coarray-distributed并行计算。如果这些特性不被认为是“现代”,也许“后现代”将是一个更好的描述。

Fortran的可靠持久的语言几乎3/4的一个世纪,拥有优秀的高度优化的编译器支持(英特尔、GNU、唠叨、IBM、PGI /英伟达,…)。如果你想持续几十年的编写代码,然后FORTRAN77代码移植到现代以最小的努力和Fortran节省自己的时间,精力,金钱,和计算能力。

一个良好的开端与现代并行面向对象的Fortran是“现代Fortran解释:将Fortran 2018”等。

如果你决定代码轻松地移植到现代Fortran,你也可以得到帮助从官方Fortran语言的网站https://fortran-lang.org/和社区的程序员在Fortran的话语:https://fortran-lang.discourse.group/

更新11月17日,2020年

就在昨天NVIDIA的新闻发布在GPU实现Fortran的并发特性的2008/2018。用户现在可以在纯现代Fortran编写代码,让编译器自动卸载它为thousands-way gpu并行。

这一成就的相关性和重要性是什么?的相同的Fortran代码用户现在可以通过gpu并行写道,分布式cpu, OpenMP线程,或auto-parallelization特性的Fortran编译器根据用户的平台和编译器的选择。所有的复杂性对用户隐藏。不需要预处理和条件编译了。这进一步增强了现有优秀的跨平台可移植性的Fortran程序和架构。

Answer 2

作为前Fortran编程几周前我在网上做了一个小回顾到目前的趋势进行科学规划。

首先,尽管其年龄和有时古老的编程风格,因为它的巨大遗产,Fortran没有被定向到垃圾桶。这将是很长一段时间来使用。

别人和你一样,一直在寻找另一个开始远离Fortran。

虽然很受欢迎,Python非常慢当执行程序。Fortran的速度是它的另一个原因是仍在使用。

对于天文和物理应用程序,我看过很多引用国家偏爱最初教学生Fortran但当他们得到更多的经验在他们的领域暴露他们c++。

这句话从2013年开始,从一个物理论坛封装了将军的想法我看到:

年长的人使用fortran和c + +。年轻人使用python、java和c++。

与你的答案,我认为如果茱莉亚更广泛使用它可能有潜力取代Fortran和Python科学计算。

Answer 3

现在,我认为茱莉亚使减少,因为它提供了一个很好的权衡“快速脚本”和“高性能科学计算”。但我愿意听别人的意见,也许我忽略了一些东西。

Answer 4

你可以试试Haskell,现代的函数式语言。直接使用但也许缺乏熟悉可能有点吓人不知情者。现在有一个广泛的图书馆。