Intel Fortran Compiler (IFC)
LAPACK 3.1，LAPACK95をコンパイルする
LAPACKは著名な線形代数ライブラリです。たとえば，連立1次方程式を解いたり，固有値問題を解いたり，コレスキー分解をしたりできます。LAPACKは古いFORTRANで書かれているので，すこし使いにくいところがあります。これをFortran95の様式で利用できるようにしたものがLAPACK95です（いわゆる「ラッパー」です）。LAPACKもLAPACK95も無償で自由に使うことができます。
LAPACKは，機能ごとにプログラムが細分化されています。たとえば，逆行列を計算するプログラムは，内部で他のサブルーチンをいくつも呼び出しています。この場合，特定の機能に関係するサブルーチンを全て探すのは面倒です。そこで，使うかどうかに関係なく，複数のサブルーチンを1つのファイルに封入した方が扱いやすくなります。これをライブラリと呼びます。ライブラリにしておけば，コンパイル時に必要なサブルーチンだけ抜き出してくれます。
LAPACKとLAPACK95をコンパイルし，ライブラリにする手順を解説します。この解説の一部は，以下のサイトを参考にしました。
http://atlas.riken.jp/~shinkai/cactus/LinuxPCcluster.html
最初に LAPACK 3.1.1 をコンパイルし，その後 LAPACK95 をコンパイルします。
LAPACKのコンパイル
- NetlibからLAPACK 3.1.1 のパッケージ（lapack.tgz）をダウンロードし，任意のディレクトリで展開する。うまく展開できれば，lapack-3.1.1 なるディレクトリができるので，移動する。バージョンが上がっていれば，それに応じたディレクトリ名になる。
$ tar xvzf lapack.tgz $ cd lapack-3.1.1
なお，ドキュメント類を省いた簡易パッケージ（lapack-lite-3.1.1.tar.gz）も公開されているので，どちらか必要なほうを利用する。 - INSTALL/make.inc.LINUXを，make.incという名前でコピーする。
$ cp INSTALL/make.inc.LINUX ./make.inc
- いまコピーしたmake.incを修正する。ファイルを開き，以下のように書き換える。
FORTRAN = ifort OPTS = -O3 DRVOPTS = $(OPTS) NOOPT = -O0 LOADER = ifort LOADOPTS = -L /opt/intel/fc/10.1.018/lib
ここで LOADOPTS には，ifortをインストールしたディレクトリ以下の lib を指定する（上の例は，ifort 10.1.18を利用する場合）。 - 以下の順番に入力する。
$ make blaslib $ make lapacklib $ make tmglib
うまくゆけば，blas_LINUX.a，lapack_LINUX.aおよびtmg_LINUX.aの3つのファイル（ライブラリ）が完成している。このうち，tmg_LINUX.aは時間計測用であり，用途によっては作成する必要はない。 完成したライブラリは，任意のディレクトリに置いておく。自分用のライブラリ専用ディレクトリを作っても良い。ここでは説明のため，自作ライブラリを ~/lib に置くことにする。$ mkdir ~/lib $ cp *.a ~/lib
Vine Linux 3.2では，最初から ~/lib が用意されている。
LAPACK95のコンパイル
- NetlibからLAPACK95のパッケージ（lapack95.tgz）をダウンロードし，任意のディレクトリで展開する。うまく展開できれば，LAPACK95 ディレクトリができるので，移動する。
$ tar xvzf lapack95.tgz $ cd LAPACK95
- SRC/makefileの名前を変更する（頭文字を大文字にする）。
$ mv SRC/makefile SRC/Makefile
- lapack95_modulesというディレクトリを作成する。
$ mkdir lapack95_modules
- make.incの一部を以下のように修正する。
FC = ifort FC1 = ifort
OPTS0 = -O3 MODLIB = -I ./../lapack95_modules OPTS1 = -c $(OPTS0) OPTS3 = $(OPTS1) $(MODLIB) OPTL = -o OPTLIB = -L /opt/intel/fc/10.1.018/lib
LAPACK_PATH = ~/lib
LAPACK95 = ../lapack95.a LAPACK77 = $(LAPACK_PATH)/lapack_LINUX.a TMG77 = $(LAPACK_PATH)/tmglib_LINUX.a BLAS = $(LAPACK_PATH)/blas_LINUX.a
確認のため，書き換えた後のファイル（make.inc）を掲載しておく。 - SRCに移動して make single_double と入力する。複素数型のサブルーチンも含める場合には，make single_double_complex_dcomplex とする。
$ cd SRC $ make single_double または $ make single_double_complex_dcomplex
コンパイルが終了すると LAPACK95 ディレクトリに lapack95.a が完成している。また，LAPACK95/lapack95_modules には，関連する mod ファイルができている。これらのファイルは，任意のディレクトリに置いておく。今回は説明のため，LAPACKと同様に ~/lib に配置する。$ cd .. $ cp lapack95.a ~/lib $ cp lapack95_modules/* ~/lib
LAPACK95を使う
サンプルとして，逆行列を計算するプログラムをコンパイルしてみます。
program inv
use f95_lapack
implicit none
integer,parameter :: n=2
integer :: i,j
integer :: ipiv(1:n)
real(8) :: r(1:n,1:n)
write(*,'(A)') 'Input real matrix :'
do i=1,n
read(*,*) r(i,:)
end do
! LU分解後に逆行列を計算する
call LA_GETRF(r,ipiv)
call LA_GETRI(r,ipiv)
do i=1,n
write(*,*) (r(i,j), j=1,n)
end do
end program inv
コマンドラインから，以下のように入力します。
$ ifort -module ~/lib test.f90 ~/lib/lapack95.a ~/lib/lapack_LINUX.a ~/lib/blas_LINUX.a
呼び出すライブラリは，上に示す順に並べる必要があります。コンパイルが終了したら，実行してみます。適当な 2行 2列の行列を入力し，その逆行列が計算できることを確認します。
$ a.out Input real matrix : 2 1 1 2 0.666666666666667 -0.333333333333333 -0.333333333333333 0.666666666666667
もう少し使いやすくする
GNUツールに則ったライブラリの利用
これまでの手順から，問題なく LAPACK95 を利用することができるようになりました。 しかし，コンパイルのたびにライブラリのファイル名を全て入力するのは，手間がかかります。 そこで，Linuxの一般的なライブラリ指定に従うように設定します。
Linux（一般にはGNUの開発ツール）では，ライブラリには lib で始まるファイル名をつけることになっています。すでに作成したライブラリについては，ファイル名を変更するよりも，シンボリックリンクをはるほうが簡単です。
$ ln -s ~/lib/lapack_LINUX.a ~/lib/liblapack.a $ ln -s ~/lib/blas_LINUX.a ~/lib/libblas.a $ ln -s ~/lib/tmglib_LINUX.a ~/lib/libtmglib.a $ ln -s ~/lib/lapack95.a ~/lib/liblapack95.a
コンパイル時にライブラリを利用するには，2種類のオプションを利用します。
- -L dir: ライブラリの存在するディレクトリを指定する
- -l name: 使用するライブラリの名前を指定する
$ ifort -module ~/lib test.f90 -L ~/lib -llapack95 -llapack -lblas
ATLASの利用
LAPACKに付属するBLASのかわりに，ATLASを利用することにより，計算速度を著しく向上させることができます。
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