First general additions to the documentation
[gromacs.git] / docs / install-guide / index.rst
blob988b05159e83a51c82d60b57a8ace2f51de14d40
1 .. _install guide:
3 ******************
4 Installation guide
5 ******************
7 .. highlight:: bash
9 Introduction to building |Gromacs|
10 ==================================
12 These instructions pertain to building |Gromacs|
13 |version|. You might also want to check the `up-to-date installation instructions`_.
15 Quick and dirty installation
16 ----------------------------
17 1. Get the latest version of your C and C++ compilers.
18 2. Check that you have CMake version |CMAKE_MINIMUM_REQUIRED_VERSION| or later.
19 3. Get and unpack the latest version of the |Gromacs| tarball.
20 4. Make a separate build directory and change to it. 
21 5. Run ``cmake`` with the path to the source as an argument
22 6. Run ``make``, ``make check``, and ``make install``
23 7. Source ``GMXRC`` to get access to |Gromacs|
25 Or, as a sequence of commands to execute:
27 .. parsed-literal::
29     tar xfz gromacs-|version|.tar.gz
30     cd gromacs-|version|
31     mkdir build
32     cd build
33     cmake .. -DGMX_BUILD_OWN_FFTW=ON -DREGRESSIONTEST_DOWNLOAD=ON
34     make
35     make check
36     sudo make install
37     source /usr/local/gromacs/bin/GMXRC
39 This will download and build first the prerequisite FFT library
40 followed by |Gromacs|. If you already have FFTW installed, you can
41 remove that argument to ``cmake``. Overall, this build of |Gromacs|
42 will be correct and reasonably fast on the machine upon which
43 ``cmake`` ran. On another machine, it may not run, or may not run
44 fast. If you want to get the maximum value for your hardware with
45 |Gromacs|, you will have to read further. Sadly, the interactions of
46 hardware, libraries, and compilers are only going to continue to get
47 more complex.
49 Quick and dirty cluster installation
50 ------------------------------------
52 On a cluster where users are expected to be running across multiple
53 nodes using MPI, make one installation similar to the above, and
54 another using an MPI wrapper compiler and which is `building only
55 mdrun`_, because that is the only component of |Gromacs| that uses
56 MPI.
58 Typical installation
59 --------------------
60 As above, and with further details below, but you should consider
61 using the following `CMake options`_ with the
62 appropriate value instead of ``xxx`` :
64 * ``-DCMAKE_C_COMPILER=xxx`` equal to the name of the C99 `Compiler`_ you wish to use (or the environment variable ``CC``)
65 * ``-DCMAKE_CXX_COMPILER=xxx`` equal to the name of the C++98 `compiler`_ you wish to use (or the environment variable ``CXX``)
66 * ``-DGMX_MPI=on`` to build using `MPI support`_ (generally good to combine with `building only mdrun`_)
67 * ``-DGMX_GPU=on`` to build using nvcc to run using NVIDIA `CUDA GPU acceleration`_ or an OpenCL_ GPU
68 * ``-DGMX_USE_OPENCL=on`` to build with OpenCL_ support enabled. ``GMX_GPU`` must also be set.
69 * ``-DGMX_SIMD=xxx`` to specify the level of `SIMD support`_ of the node on which |Gromacs| will run
70 * ``-DGMX_BUILD_MDRUN_ONLY=on`` for `building only mdrun`_, e.g. for compute cluster back-end nodes
71 * ``-DGMX_DOUBLE=on`` to build |Gromacs| in double precision (slower, and not normally useful)
72 * ``-DCMAKE_PREFIX_PATH=xxx`` to add a non-standard location for CMake to `search for libraries, headers or programs`_
73 * ``-DCMAKE_INSTALL_PREFIX=xxx`` to install |Gromacs| to a `non-standard location`_ (default ``/usr/local/gromacs``)
74 * ``-DBUILD_SHARED_LIBS=off`` to turn off the building of shared libraries to help with `static linking`_
75 * ``-DGMX_FFT_LIBRARY=xxx`` to select whether to use ``fftw``, ``mkl`` or ``fftpack`` libraries for `FFT support`_
76 * ``-DCMAKE_BUILD_TYPE=Debug`` to build |Gromacs| in debug mode
78 Building older versions
79 -----------------------
80 Installation instructions for old |Gromacs| versions can be found at
81 the |Gromacs| `documentation page
82 <http://manual.gromacs.org/documentation>`_.
84 Prerequisites
85 =============
86 Platform
87 --------
88 |Gromacs| can be compiled for many operating systems and
89 architectures.  These include any distribution of Linux, Mac OS X or
90 Windows, and architectures including x86, AMD64/x86-64, several
91 PowerPC including POWER8, ARM v7, ARM v8, and SPARC VIII.
93 Compiler
94 --------
96 |Gromacs| can be compiled on any platform with ANSI C99 and C++11
97 compilers, and their respective standard C/C++ libraries. Good
98 performance on an OS and architecture requires choosing a good
99 compiler. We recommend gcc, because it is free, widely available and
100 frequently provides the best performance.
102 You should strive to use the most recent version of your
103 compiler. Since we require full C++11 support the minimum supported
104 compiler versions are
106 * GNU (gcc) 4.8.1
107 * Intel (icc) 15.0
108 * LLVM (clang) 3.3
109 * Microsoft (MSVC) 2015
111 Other compilers may work (Cray, Pathscale, older clang) but do
112 not offer competitive performance. We recommend against PGI because
113 the performance with C++ is very bad.
115 You may also need the most recent version of other compiler toolchain
116 components beside the compiler itself (e.g. assembler or linker);
117 these are often shipped by your OS distribution's binutils package.
119 C++11 support requires adequate support in both the compiler and the
120 C++ library. The gcc and MSVC compilers include their own standard
121 libraries and require no further configuration. For configuration of
122 other compilers, read on.
124 On Linux, both the Intel and clang compiler use the libstdc++ which
125 comes with gcc as the default C++ library. For |Gromacs|, we require
126 the compiler to support libstc++ version 4.8.1 or higher. To select a
127 particular libstdc++ library, use:
129 * For Intel: ``-DGMX_STDLIB_CXX_FLAGS=-gcc-name=/path/to/gcc/binary``
130   or make sure that the correct gcc version is first in path (e.g. by
131   loading the gcc module). It can also be useful to add
132   ``-DCMAKE_CXX_LINK_FLAGS="-Wl,-rpath,/path/to/gcc/lib64
133   -L/path/to/gcc/lib64"`` to ensure linking works correctly.
134 * For clang:
135   ``-DCMAKE_CXX_FLAGS=--gcc-toolchain=/path/to/gcc/folder``. This
136   folder should contain ``include/c++``.
138 On Windows with the Intel compiler, the MSVC standard library is used,
139 and at least MSVC 2015 is required. Load the enviroment variables with
140 vcvarsall.bat.
142 To build with any compiler and clang's libcxx standard library, use
143 ``-DGMX_STDLIB_CXX_FLAGS=-stdlib=libc++
144 -DGMX_STDLIB_LIBRARIES='-lc++abi -lc++'``.
146 If you are running on Mac OS X, the best option is the Intel
147 compiler. Both clang and gcc will work, but they produce lower
148 performance and each have some shortcomings. clang 3.8 now offers
149 support for OpenMP, and so may provide decent performance.
151 For all non-x86 platforms, your best option is typically to use gcc or
152 the vendor's default or recommended compiler, and check for
153 specialized information below.
155 For updated versions of gcc to add to your Linux OS, see
157 * Ubuntu: `Ubuntu toolchain ppa page`_
158 * RHEL/CentOS: `EPEL page`_ or the RedHat Developer Toolset
160 Compiling with parallelization options
161 --------------------------------------
163 For maximum performance you will need to examine how you will use
164 |Gromacs| and what hardware you plan to run on. Often OpenMP_
165 parallelism is an advantage for |Gromacs|, but support for this is
166 generally built into your compiler and detected automatically.
168 GPU support
169 ^^^^^^^^^^^
170 |Gromacs| has excellent support for NVIDIA GPUs supported via CUDA.
171 On Linux with gcc, NVIDIA's CUDA_ version |REQUIRED_CUDA_VERSION|
172 software development kit is required, and the latest
173 version is strongly encouraged. Using Intel or Microsoft compilers
174 requires version 7.0 and 8.0, respectively. NVIDIA GPUs with at
175 least NVIDIA compute capability |REQUIRED_CUDA_COMPUTE_CAPABILITY| are
176 required, e.g. Fermi, Kepler, Maxwell or Pascal cards. You are strongly recommended to
177 get the latest CUDA version and driver supported by your hardware, but
178 beware of possible performance regressions in newer CUDA versions on
179 older hardware. Note that while some CUDA compilers (nvcc) might not
180 officially support recent versions of gcc as the back-end compiler, we
181 still recommend that you at least use a gcc version recent enough to
182 get the best SIMD support for your CPU, since |Gromacs| always runs some
183 code on the CPU. It is most reliable to use the same C++ compiler
184 version for |Gromacs| code as used as the back-end compiler for nvcc,
185 but it could be faster to mix compiler versions to suit particular
186 contexts.
188 To make it possible to use other accelerators, |Gromacs| also includes
189 OpenCL_ support. The minimum OpenCL version required is
190 |REQUIRED_OPENCL_MIN_VERSION|. The current version is recommended for
191 use with GCN-based AMD GPUs. It does work with NVIDIA GPUs, but using
192 the latest NVIDIA driver (which includes the NVIDIA OpenCL runtime) is
193 recommended. Additionally, there are known limitations when using
194 recent versions of the AMD APPSDK (details are found in the |Gromacs|
195 user guide). It is not possible to configure both CUDA and OpenCL
196 support in the same version of |Gromacs|.
198 Please note that MSVC 2015 is the earliest version of MSVC supported
199 by |Gromacs|, but that requires at least CUDA 8 for an officially
200 supported CUDA build. This will likely not occur before |Gromacs| 2016
201 is released.
203 .. _mpi-support:
205 MPI support
206 ^^^^^^^^^^^
208 |Gromacs| can run in parallel on multiple cores of a single
209 workstation using its built-in thread-MPI. No user action is required
210 in order to enable this.
212 If you wish to run in parallel on multiple machines across a network,
213 you will need to have
215 * an MPI library installed that supports the MPI 1.3
216   standard, and
217 * wrapper compilers that will compile code using that library.
219 The |Gromacs| team recommends OpenMPI_ version
220 1.6 (or higher), MPICH_ version 1.4.1 (or
221 higher), or your hardware vendor's MPI installation. The most recent
222 version of either of these is likely to be the best. More specialized
223 networks might depend on accelerations only available in the vendor's
224 library. LAM-MPI_ might work, but since it has
225 been deprecated for years, it is not supported.
227 CMake
228 -----
230 |Gromacs| builds with the CMake build system, requiring at least
231 version |CMAKE_MINIMUM_REQUIRED_VERSION|. You can check whether
232 CMake is installed, and what version it is, with ``cmake
233 --version``. If you need to install CMake, then first check whether
234 your platform's package management system provides a suitable version,
235 or visit the `CMake installation page`_ for pre-compiled binaries,
236 source code and installation instructions. The |Gromacs| team
237 recommends you install the most recent version of CMake you can.
239 .. _FFT support:
241 Fast Fourier Transform library
242 ------------------------------
244 Many simulations in |Gromacs| make extensive use of fast Fourier
245 transforms, and a software library to perform these is always
246 required. We recommend FFTW_ (version 3 or higher only) or Intel
247 MKL_. The choice of library can be set with ``cmake
248 -DGMX_FFT_LIBRARY=<name>``, where ``<name>`` is one of ``fftw``,
249 ``mkl``, or ``fftpack``. FFTPACK is bundled with |Gromacs| as a
250 fallback, and is acceptable if simulation performance is not a
251 priority. When choosing MKL, |Gromacs| will also use MKL for BLAS and
252 LAPACK (see `linear algebra libraries`_). Generally, there is no
253 advantage in using MKL with |Gromacs|, and FFTW is often faster.
255 Using FFTW
256 ^^^^^^^^^^
257 FFTW_ is likely to be available for your platform via its package
258 management system, but there can be compatibility and significant
259 performance issues associated with these packages. In particular,
260 |Gromacs| simulations are normally run in "mixed" floating-point
261 precision, which is suited for the use of single precision in
262 FFTW. The default FFTW package is normally in double
263 precision, and good compiler options to use for FFTW when linked to
264 |Gromacs| may not have been used. Accordingly, the |Gromacs| team
265 recommends either
267 * that you permit the |Gromacs| installation to download and
268   build FFTW from source automatically for you (use
269   ``cmake -DGMX_BUILD_OWN_FFTW=ON``), or
270 * that you build FFTW from the source code.
272 If you build FFTW from source yourself, get the most recent version
273 and follow the `FFTW installation guide`_. Choose the precision for
274 FFTW (i.e. single/float vs. double) to match whether you will later
275 use mixed or double precision for |Gromacs|. There is no need to
276 compile FFTW with threading or MPI support, but it does no harm. On
277 x86 hardware, compile with *both* ``--enable-sse2`` and
278 ``--enable-avx`` for FFTW-3.3.4 and earlier. From FFTW-3.3.5, you
279 should also add ``--enable-avx2`` also. On Intel chipsets supporting
280 512-wide AVX, including KNL, add ``--enable-avx512`` also. FFTW will
281 create a fat library with codelets for all different instruction sets,
282 and pick the fastest supported one at runtime. On IBM Power8, you
283 definitely want FFTW-3.3.5 and to compile it with ``--enable-vsx`` for
284 SIMD support. If you are using a Cray, there is a special modified
285 (commercial) version of FFTs using the FFTW interface which can be
286 slightly faster.
288 Using MKL
289 ^^^^^^^^^
290 Use MKL bundled with Intel compilers by setting up the compiler
291 environment, e.g., through ``source /path/to/compilervars.sh intel64``
292 or similar before running CMake including setting
293 ``-DGMX_FFT_LIBRARY=mkl``.
295 If you need to customize this further, use
299     cmake -DGMX_FFT_LIBRARY=mkl \
300           -DMKL_LIBRARIES="/full/path/to/libone.so;/full/path/to/libtwo.so" \
301           -DMKL_INCLUDE_DIR="/full/path/to/mkl/include"
303 The full list and order(!) of libraries you require are found in Intel's MKL documentation for your system.
305 Other optional build components
306 -------------------------------
307 * Run-time detection of hardware capabilities can be improved by
308   linking with hwloc, which is automatically enabled if detected.
309 * Hardware-optimized BLAS and LAPACK libraries are useful
310   for a few of the |Gromacs| utilities focused on normal modes and
311   matrix manipulation, but they do not provide any benefits for normal
312   simulations. Configuring these is discussed at
313   `linear algebra libraries`_.
314 * The built-in |Gromacs| trajectory viewer ``gmx view`` requires X11 and
315   Motif/Lesstif libraries and header files. You may prefer to use
316   third-party software for visualization, such as VMD_ or PyMol_.
317 * An external TNG library for trajectory-file handling can be used
318   by setting ``-DGMX_EXTERNAL_TNG=yes``, but TNG
319   |GMX_TNG_MINIMUM_REQUIRED_VERSION| is bundled in the |Gromacs|
320   source already.
321 * An external lmfit library for Levenberg-Marquardt curve fitting
322   can be used by setting ``-DGMX_EXTERNAL_LMFIT=yes``, but lmfit
323   |GMX_LMFIT_MINIMUM_REQUIRED_VERSION| is bundled in the |Gromacs|
324   source already.
325 * zlib is used by TNG for compressing some kinds of trajectory data
326 * Building the |Gromacs| documentation is optional, and requires
327   ImageMagick, pdflatex, bibtex, doxygen, python 2.7, sphinx 
328   |EXPECTED_SPHINX_VERSION|, and pygments.
329 * The |Gromacs| utility programs often write data files in formats
330   suitable for the Grace plotting tool, but it is straightforward to
331   use these files in other plotting programs, too.
332   
333 Doing a build of |Gromacs|
334 ==========================
335 This section will cover a general build of |Gromacs| with CMake_, but it
336 is not an exhaustive discussion of how to use CMake. There are many
337 resources available on the web, which we suggest you search for when
338 you encounter problems not covered here. The material below applies
339 specifically to builds on Unix-like systems, including Linux, and Mac
340 OS X. For other platforms, see the specialist instructions below.
342 .. _configure-cmake:
344 Configuring with CMake
345 ----------------------
346 CMake will run many tests on your system and do its best to work out
347 how to build |Gromacs| for you. If your build machine is the same as
348 your target machine, then you can be sure that the defaults and
349 detection will be pretty good. However, if you want to control aspects
350 of the build, or you are compiling on a cluster head node for back-end
351 nodes with a different architecture, there are a few things you
352 should consider specifying.
354 The best way to use CMake to configure |Gromacs| is to do an
355 "out-of-source" build, by making another directory from which you will
356 run CMake. This can be outside the source directory, or a subdirectory
357 of it. It also means you can never corrupt your source code by trying
358 to build it! So, the only required argument on the CMake command line
359 is the name of the directory containing the ``CMakeLists.txt`` file of
360 the code you want to build. For example, download the source tarball
361 and use
363 .. parsed-literal::
365     tar xfz gromacs-|version|.tgz
366     cd gromacs-|version|
367     mkdir build-gromacs
368     cd build-gromacs
369     cmake ..
371 You will see ``cmake`` report a sequence of results of tests and
372 detections done by the |Gromacs| build system. These are written to the
373 ``cmake`` cache, kept in ``CMakeCache.txt``. You can edit this file by
374 hand, but this is not recommended because you could make a mistake.
375 You should not attempt to move or copy this file to do another build,
376 because file paths are hard-coded within it. If you mess things up,
377 just delete this file and start again with ``cmake``.
379 If there is a serious problem detected at this stage, then you will see
380 a fatal error and some suggestions for how to overcome it. If you are
381 not sure how to deal with that, please start by searching on the web
382 (most computer problems already have known solutions!) and then
383 consult the gmx-users mailing list. There are also informational
384 warnings that you might like to take on board or not. Piping the
385 output of ``cmake`` through ``less`` or ``tee`` can be
386 useful, too.
388 Once ``cmake`` returns, you can see all the settings that were chosen
389 and information about them by using e.g. the curses interface
393     ccmake ..
395 You can actually use ``ccmake`` (available on most Unix platforms)
396 directly in the first step, but then
397 most of the status messages will merely blink in the lower part
398 of the terminal rather than be written to standard output. Most platforms
399 including Linux, Windows, and Mac OS X even have native graphical user interfaces for
400 ``cmake``, and it can create project files for almost any build environment
401 you want (including Visual Studio or Xcode).
402 Check out `running CMake`_ for
403 general advice on what you are seeing and how to navigate and change
404 things. The settings you might normally want to change are already
405 presented. You may make changes, then re-configure (using ``c``), so that it
406 gets a chance to make changes that depend on yours and perform more
407 checking. It may take several configuration passes to reach the desired
408 configuration, in particular if you need to resolve errors.
410 When you have reached the desired configuration with ``ccmake``, the
411 build system can be generated by pressing ``g``.  This requires that the previous
412 configuration pass did not reveal any additional settings (if it did, you need
413 to configure once more with ``c``).  With ``cmake``, the build system is generated
414 after each pass that does not produce errors.
416 You cannot attempt to change compilers after the initial run of
417 ``cmake``. If you need to change, clean up, and start again.
419 .. _non-standard location:
421 Where to install |Gromacs|
422 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
424 |Gromacs| is installed in the directory to which
425 ``CMAKE_INSTALL_PREFIX`` points. It may not be the source directory or
426 the build directory.  You require write permissions to this
427 directory. Thus, without super-user privileges,
428 ``CMAKE_INSTALL_PREFIX`` will have to be within your home directory.
429 Even if you do have super-user privileges, you should use them only
430 for the installation phase, and never for configuring, building, or
431 running |Gromacs|!
433 .. _cmake options:
435 Using CMake command-line options
436 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
437 Once you become comfortable with setting and changing options, you may
438 know in advance how you will configure |Gromacs|. If so, you can speed
439 things up by invoking ``cmake`` and passing the various options at once
440 on the command line. This can be done by setting cache variable at the
441 cmake invocation using ``-DOPTION=VALUE``. Note that some
442 environment variables are also taken into account, in particular
443 variables like ``CC`` and ``CXX``.
445 For example, the following command line
449     cmake .. -DGMX_GPU=ON -DGMX_MPI=ON -DCMAKE_INSTALL_PREFIX=/home/marydoe/programs
451 can be used to build with CUDA GPUs, MPI and install in a custom
452 location. You can even save that in a shell script to make it even
453 easier next time. You can also do this kind of thing with ``ccmake``,
454 but you should avoid this, because the options set with ``-D`` will not
455 be able to be changed interactively in that run of ``ccmake``.
457 SIMD support
458 ^^^^^^^^^^^^
459 |Gromacs| has extensive support for detecting and using the SIMD
460 capabilities of many modern HPC CPU architectures. If you are building
461 |Gromacs| on the same hardware you will run it on, then you don't need
462 to read more about this, unless you are getting configuration warnings
463 you do not understand. By default, the |Gromacs| build system will
464 detect the SIMD instruction set supported by the CPU architecture (on
465 which the configuring is done), and thus pick the best
466 available SIMD parallelization supported by |Gromacs|. The build system
467 will also check that the compiler and linker used also support the
468 selected SIMD instruction set and issue a fatal error if they
469 do not.
471 Valid values are listed below, and the applicable value with the
472 largest number in the list is generally the one you should choose.
473 In most cases, choosing an inappropriate higher number will lead
474 to compiling a binary that will not run.
476 1. ``None`` For use only on an architecture either lacking SIMD,
477    or to which |Gromacs| has not yet been ported and none of the
478    options below are applicable.
479 2. ``SSE2`` This SIMD instruction set was introduced in Intel
480    processors in 2001, and AMD in 2003. Essentially all x86
481    machines in existence have this, so it might be a good choice if
482    you need to support dinosaur x86 computers too.
483 3. ``SSE4.1`` Present in all Intel core processors since 2007,
484    but notably not in AMD Magny-Cours. Still, almost all recent
485    processors support this, so this can also be considered a good
486    baseline if you are content with slow simulations and prefer
487    portability between reasonably modern processors.
488 4. ``AVX_128_FMA`` AMD bulldozer processors (2011) have this.
489 5. ``AVX_256`` Intel processors since Sandy Bridge (2011). While this
490    code will work on recent AMD processors, it is significantly less
491    efficient than the ``AVX_128_FMA`` choice above - do not be fooled
492    to assume that 256 is better than 128 in this case.
493 6. ``AVX2_256`` Present on Intel Haswell (and later) processors (2013),
494    and it will also enable Intel 3-way fused multiply-add instructions.
495 7. ``AVX_512`` Skylake-EP Xeon processors (2017)
496 8. ``AVX_512_KNL`` Knights Landing Xeon Phi processors
497 9. ``IBM_QPX`` BlueGene/Q A2 cores have this.
498 10. ``Sparc64_HPC_ACE`` Fujitsu machines like the K computer have this.
499 11. ``IBM_VMX`` Power6 and similar Altivec processors have this.
500 12. ``IBM_VSX`` Power7 and Power8 have this.
501 13. ``ARM_NEON`` 32-bit ARMv7 with NEON support.
502 14. ``ARM_NEON_ASIMD`` 64-bit ARMv8 and later.
504 The CMake configure system will check that the compiler you have
505 chosen can target the architecture you have chosen. mdrun will check
506 further at runtime, so if in doubt, choose the lowest number you
507 think might work, and see what mdrun says. The configure system also
508 works around many known issues in many versions of common HPC
509 compilers.
511 A further ``GMX_SIMD=Reference`` option exists, which is a special
512 SIMD-like implementation written in plain C that developers can use
513 when developing support in |Gromacs| for new SIMD architectures. It is
514 not designed for use in production simulations, but if you are using
515 an architecture with SIMD support to which |Gromacs| has not yet been
516 ported, you may wish to try this option instead of the default
517 ``GMX_SIMD=None``, as it can often out-perform this when the
518 auto-vectorization in your compiler does a good job. And post on the
519 |Gromacs| mailing lists, because |Gromacs| can probably be ported for new
520 SIMD architectures in a few days.
522 CMake advanced options
523 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
524 The options that are displayed in the default view of ``ccmake`` are
525 ones that we think a reasonable number of users might want to consider
526 changing. There are a lot more options available, which you can see by
527 toggling the advanced mode in ``ccmake`` on and off with ``t``. Even
528 there, most of the variables that you might want to change have a
529 ``CMAKE_`` or ``GMX_`` prefix. There are also some options that will be
530 visible or not according to whether their preconditions are satisfied.
532 .. _search for libraries, headers or programs:
534 Helping CMake find the right libraries, headers, or programs
535 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
536 If libraries are installed in non-default locations their location can
537 be specified using the following variables:
539 * ``CMAKE_INCLUDE_PATH`` for header files
540 * ``CMAKE_LIBRARY_PATH`` for libraries
541 * ``CMAKE_PREFIX_PATH`` for header, libraries and binaries
542   (e.g. ``/usr/local``).
544 The respective ``include``, ``lib``, or ``bin`` is
545 appended to the path. For each of these variables, a list of paths can
546 be specified (on Unix, separated with ":"). These can be set as
547 enviroment variables like:
551     CMAKE_PREFIX_PATH=/opt/fftw:/opt/cuda cmake ..
553 (assuming ``bash`` shell). Alternatively, these variables are also
554 ``cmake`` options, so they can be set like
555 ``-DCMAKE_PREFIX_PATH=/opt/fftw:/opt/cuda``.
557 The ``CC`` and ``CXX`` environment variables are also useful
558 for indicating to ``cmake`` which compilers to use. Similarly,
559 ``CFLAGS``/``CXXFLAGS`` can be used to pass compiler
560 options, but note that these will be appended to those set by
561 |Gromacs| for your build platform and build type. You can customize
562 some of this with advanced CMake options such as ``CMAKE_C_FLAGS``
563 and its relatives.
565 See also the page on `CMake environment variables`_.
567 .. _CUDA GPU acceleration:
569 CUDA GPU acceleration
570 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
571 If you have the CUDA_ Toolkit installed, you can use ``cmake`` with:
575     cmake .. -DGMX_GPU=ON -DCUDA_TOOLKIT_ROOT_DIR=/usr/local/cuda
577 (or whichever path has your installation). In some cases, you might
578 need to specify manually which of your C++ compilers should be used,
579 e.g. with the advanced option ``CUDA_HOST_COMPILER``.
581 To make it
582 possible to get best performance from NVIDIA Tesla and Quadro GPUs,
583 you should install the `GPU Deployment Kit
584 <https://developer.nvidia.com/gpu-deployment-kit>`_ and configure
585 |Gromacs| to use it by setting the CMake variable
586 ``-DGPU_DEPLOYMENT_KIT_ROOT_DIR=/path/to/your/kit``. The NVML support
587 is most useful if
588 ``nvidia-smi --applications-clocks-permission=UNRESTRICTED`` is run
589 (as root). When application clocks permissions are unrestricted, the
590 GPU clock speed can be increased automatically, which increases the
591 GPU kernel performance roughly proportional to the clock
592 increase. When using |Gromacs| on suitable GPUs under restricted
593 permissions, clocks cannot be changed, and in that case informative
594 log file messages will be produced. Background details can be found at
595 this `NVIDIA blog post
596 <http://devblogs.nvidia.com/parallelforall/increase-performance-gpu-boost-k80-autoboost/>`_.
597 NVML support is only available if detected, and may be disabled by
598 turning off the ``GMX_USE_NVML`` CMake advanced option.
600 By default, optimized code will be generated for CUDA architectures
601 supported by the nvcc compiler (and the |Gromacs| build system). 
602 However, it can be beneficial to manually pick the specific CUDA architecture(s)
603 to generate code for either to reduce compilation time (and binary size) or to
604 target a new architecture not yet supported by the |Gromacs| build system.
605 Setting the desired CUDA architecture(s) and virtual architecture(s)
606 can be done using the ``GMX_CUDA_TARGET_SM`` and ``GMX_CUDA_TARGET_COMPUTE``
607 variables, respectively. These take a semicolon delimited string with 
608 the two digit suffixes of CUDA (virtual) architectures names
609 (for details see the "Options for steering GPU code generation" section of the
610 nvcc man / help or Chapter 6. of the nvcc manual).
612 The GPU acceleration has been tested on AMD64/x86-64 platforms with
613 Linux, Mac OS X and Windows operating systems, but Linux is the
614 best-tested and supported of these. Linux running on POWER 8, ARM v7 and v8
615 CPUs also works well.
617 Experimental support is available for compiling CUDA code, both for host and
618 device, using clang (version 3.9 or later).
619 A CUDA toolkit (>= v7.0) is still required but it is used only for GPU device code
620 generation and to link against the CUDA runtime library.
621 The clang CUDA support simplifies compilation and provides benefits for development
622 (e.g. allows the use code sanitizers in CUDA host-code).
623 Additionally, using clang for both CPU and GPU compilation can be beneficial
624 to avoid compatibility issues between the GNU toolchain and the CUDA toolkit.
625 clang for CUDA can be triggered using the ``GMX_CLANG_CUDA=ON`` CMake option.
626 Target architectures can be selected with  ``GMX_CUDA_TARGET_SM``,
627 virtual architecture code is always embedded for all requested architectures
628 (hence GMX_CUDA_TARGET_COMPUTE is ignored).
629 Note that this is mainly a developer-oriented feature and it is not recommended
630 for production use as the performance can be significantly lower than that
631 of code compiled with nvcc (and it has also received less testing).
632 However, note that with clang 5.0 the performance gap is significantly narrowed
633 (at the time of writing, about 20% slower GPU kernels), so this version
634 could be considered in non performance-critical use-cases.
637 OpenCL GPU acceleration
638 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
640 The primary target of the |Gromacs| OpenCL support is accelerating simulations
641 on AMD hardware, both discrete GPUs and APUs (integrated CPU+GPU chips).
642 The |Gromacs| OpenCL on NVIDIA GPUs works, but performance
643 and other limitations make it less practical (for details see the user guide).
645 To build |Gromacs| with OpenCL_ support enabled, two components are
646 required: the OpenCL_ headers and the wrapper library that acts
647 as a client driver loader (so-called ICD loader).
648 The additional, runtime-only dependency is the vendor-specific GPU driver
649 for the device targeted. This also contains the OpenCL_ compiler.
650 As the GPU compute kernels are compiled  on-demand at run time,
651 this vendor-specific compiler and driver is not needed for building |Gromacs|.
652 The former, compile-time dependencies are standard components,
653 hence stock versions can be obtained from most Linux distribution
654 repositories (e.g. ``opencl-headers`` and ``ocl-icd-libopencl1`` on Debian/Ubuntu).
655 Only the compatibility with the required OpenCL_ version |REQUIRED_OPENCL_MIN_VERSION|
656 needs to be ensured.
657 Alternatively, the headers and library can also be obtained from vendor SDKs
658 (e.g. `from AMD <http://developer.amd.com/appsdk>`_),
659 which must be installed in a path found in ``CMAKE_PREFIX_PATH`` (or via the environment
660 variables ``AMDAPPSDKROOT`` or ``CUDA_PATH``).
662 To trigger an OpenCL_ build the following CMake flags must be set
666     cmake .. -DGMX_GPU=ON -DGMX_USE_OPENCL=ON
668 On Mac OS, an AMD GPU can be used only with OS version 10.10.4 and
669 higher; earlier OS versions are known to run incorrectly.
671 Static linking
672 ^^^^^^^^^^^^^^
673 Dynamic linking of the |Gromacs| executables will lead to a
674 smaller disk footprint when installed, and so is the default on
675 platforms where we believe it has been tested repeatedly and found to work.
676 In general, this includes Linux, Windows, Mac OS X and BSD systems.
677 Static binaries take more space, but on some hardware and/or under
678 some conditions they are necessary, most commonly when you are running a parallel
679 simulation using MPI libraries (e.g. BlueGene, Cray).
681 * To link |Gromacs| binaries statically against the internal |Gromacs|
682   libraries, set ``-DBUILD_SHARED_LIBS=OFF``.
683 * To link statically against external (non-system) libraries as well,
684   set ``-DGMX_PREFER_STATIC_LIBS=ON``. Note, that in
685   general ``cmake`` picks up whatever is available, so this option only
686   instructs ``cmake`` to prefer static libraries when both static and
687   shared are available. If no static version of an external library is
688   available, even when the aforementioned option is ``ON``, the shared
689   library will be used. Also note that the resulting binaries will
690   still be dynamically linked against system libraries on platforms
691   where that is the default. To use static system libraries,
692   additional compiler/linker flags are necessary, e.g. ``-static-libgcc
693   -static-libstdc++``.
694 * To attempt to link a fully static binary set
695   ``-DGMX_BUILD_SHARED_EXE=OFF``. This will prevent CMake from explicitly
696   setting any dynamic linking flags. This option also sets
697   ``-DBUILD_SHARED_LIBS=OFF`` and ``-DGMX_PREFER_STATIC_LIBS=ON`` by
698   default, but the above caveats apply. For compilers which don't
699   default to static linking, the required flags have to be specified. On
700   Linux, this is usually ``CFLAGS=-static CXXFLAGS=-static``.
702 Portability aspects
703 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
704 A |Gromacs| build will normally not be portable, not even across
705 hardware with the same base instruction set, like x86. Non-portable
706 hardware-specific optimizations are selected at configure-time, such
707 as the SIMD instruction set used in the compute kernels. This
708 selection will be done by the build system based on the capabilities
709 of the build host machine or otherwise specified to ``cmake`` during
710 configuration.
712 Often it is possible to ensure portability by choosing the least
713 common denominator of SIMD support, e.g. SSE2 for x86, and ensuring
714 the you use ``cmake -DGMX_USE_RDTSCP=off`` if any of the target CPU
715 architectures does not support the ``RDTSCP`` instruction.  However, we
716 discourage attempts to use a single |Gromacs| installation when the
717 execution environment is heterogeneous, such as a mix of AVX and
718 earlier hardware, because this will lead to programs (especially
719 mdrun) that run slowly on the new hardware. Building two full
720 installations and locally managing how to call the correct one
721 (e.g. using a module system) is the recommended
722 approach. Alternatively, as at the moment the |Gromacs| tools do not
723 make strong use of SIMD acceleration, it can be convenient to create
724 an installation with tools portable across different x86 machines, but
725 with separate mdrun binaries for each architecture. To achieve this,
726 one can first build a full installation with the
727 least-common-denominator SIMD instruction set, e.g. ``-DGMX_SIMD=SSE2``,
728 then build separate mdrun binaries for each architecture present in
729 the heterogeneous environment. By using custom binary and library
730 suffixes for the mdrun-only builds, these can be installed to the
731 same location as the "generic" tools installation.
732 `Building just the mdrun binary`_ is possible by setting the
733 ``-DGMX_BUILD_MDRUN_ONLY=ON`` option.
735 Linear algebra libraries
736 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
737 As mentioned above, sometimes vendor BLAS and LAPACK libraries
738 can provide performance enhancements for |Gromacs| when doing
739 normal-mode analysis or covariance analysis. For simplicity, the text
740 below will refer only to BLAS, but the same options are available
741 for LAPACK. By default, CMake will search for BLAS, use it if it
742 is found, and otherwise fall back on a version of BLAS internal to
743 |Gromacs|. The ``cmake`` option ``-DGMX_EXTERNAL_BLAS=on`` will be set
744 accordingly. The internal versions are fine for normal use. If you
745 need to specify a non-standard path to search, use
746 ``-DCMAKE_PREFIX_PATH=/path/to/search``. If you need to specify a
747 library with a non-standard name (e.g. ESSL on AIX or BlueGene), then
748 set ``-DGMX_BLAS_USER=/path/to/reach/lib/libwhatever.a``.
750 If you are using Intel MKL_ for FFT, then the BLAS and
751 LAPACK it provides are used automatically. This could be
752 over-ridden with ``GMX_BLAS_USER``, etc.
754 On Apple platforms where the Accelerate Framework is available, these
755 will be automatically used for BLAS and LAPACK. This could be
756 over-ridden with ``GMX_BLAS_USER``, etc.
758 Changing the names of |Gromacs| binaries and libraries
759 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
760 It is sometimes convenient to have different versions of the same
761 |Gromacs| programs installed. The most common use cases have been single
762 and double precision, and with and without MPI. This mechanism can
763 also be used to install side-by-side multiple versions of mdrun
764 optimized for different CPU architectures, as mentioned previously.
766 By default, |Gromacs| will suffix programs and libraries for such builds
767 with ``_d`` for double precision and/or ``_mpi`` for MPI (and nothing
768 otherwise). This can be controlled manually with ``GMX_DEFAULT_SUFFIX
769 (ON/OFF)``, ``GMX_BINARY_SUFFIX`` (takes a string) and ``GMX_LIBS_SUFFIX``
770 (also takes a string). For instance, to set a custom suffix for
771 programs and libraries, one might specify:
775     cmake .. -DGMX_DEFAULT_SUFFIX=OFF -DGMX_BINARY_SUFFIX=_mod -DGMX_LIBS_SUFFIX=_mod
777 Thus the names of all programs and libraries will be appended with
778 ``_mod``.
780 Changing installation tree structure
781 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
782 By default, a few different directories under ``CMAKE_INSTALL_PREFIX`` are used
783 when when |Gromacs| is installed. Some of these can be changed, which is mainly
784 useful for packaging |Gromacs| for various distributions. The directories are
785 listed below, with additional notes about some of them. Unless otherwise noted,
786 the directories can be renamed by editing the installation paths in the main
787 CMakeLists.txt.
789 ``bin/``
790     The standard location for executables and some scripts.
791     Some of the scripts hardcode the absolute installation prefix, which needs
792     to be changed if the scripts are relocated.
793 ``include/gromacs/``
794     The standard location for installed headers.
795 ``lib/``
796     The standard location for libraries. The default depends on the system, and
797     is determined by CMake.
798     The name of the directory can be changed using ``GMX_LIB_INSTALL_DIR`` CMake
799     variable.
800 ``lib/pkgconfig/``
801     Information about the installed ``libgromacs`` library for ``pkg-config`` is
802     installed here.  The ``lib/`` part adapts to the installation location of the
803     libraries.  The installed files contain the installation prefix as absolute
804     paths.
805 ``share/cmake/``
806     CMake package configuration files are installed here.
807 ``share/gromacs/``
808     Various data files and some documentation go here.
809     The ``gromacs`` part can be changed using ``GMX_DATA_INSTALL_DIR``. Using this
810     CMake variable is the preferred way of changing the installation path for
811     ``share/gromacs/top/``, since the path to this directory is built into
812     ``libgromacs`` as well as some scripts, both as a relative and as an absolute
813     path (the latter as a fallback if everything else fails).
814 ``share/man/``
815     Installed man pages go here.
817 Compiling and linking
818 ---------------------
819 Once you have configured with ``cmake``, you can build |Gromacs| with ``make``.
820 It is expected that this will always complete successfully, and
821 give few or no warnings. The CMake-time tests |Gromacs| makes on the settings
822 you choose are pretty extensive, but there are probably a few cases we
823 have not thought of yet. Search the web first for solutions to
824 problems, but if you need help, ask on gmx-users, being sure to
825 provide as much information as possible about what you did, the system
826 you are building on, and what went wrong. This may mean scrolling back
827 a long way through the output of ``make`` to find the first error
828 message!
830 If you have a multi-core or multi-CPU machine with ``N``
831 processors, then using
835     make -j N
837 will generally speed things up by quite a bit. Other build generator systems
838 supported by ``cmake`` (e.g. ``ninja``) also work well.
840 .. _building just the mdrun binary:
842 Building only mdrun
843 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
845 This is now supported with the ``cmake`` option
846 ``-DGMX_BUILD_MDRUN_ONLY=ON``, which will build a different version of
847 ``libgromacs`` and the ``mdrun`` program.
848 Naturally, now ``make install`` installs only those
849 products. By default, mdrun-only builds will default to static linking
850 against |Gromacs| libraries, because this is generally a good idea for
851 the targets for which an mdrun-only build is desirable.
853 Installing |Gromacs|
854 --------------------
855 Finally, ``make install`` will install |Gromacs| in the
856 directory given in ``CMAKE_INSTALL_PREFIX``. If this is a system
857 directory, then you will need permission to write there, and you
858 should use super-user privileges only for ``make install`` and
859 not the whole procedure.
861 .. _getting access to |Gromacs|:
863 Getting access to |Gromacs| after installation
864 ----------------------------------------------
865 |Gromacs| installs the script ``GMXRC`` in the ``bin``
866 subdirectory of the installation directory
867 (e.g. ``/usr/local/gromacs/bin/GMXRC``), which you should source
868 from your shell:
872     source /your/installation/prefix/here/bin/GMXRC
874 It will detect what kind of shell you are running and set up your
875 environment for using |Gromacs|. You may wish to arrange for your
876 login scripts to do this automatically; please search the web for
877 instructions on how to do this for your shell. 
879 Many of the |Gromacs| programs rely on data installed in the
880 ``share/gromacs`` subdirectory of the installation directory. By
881 default, the programs will use the environment variables set in the
882 ``GMXRC`` script, and if this is not available they will try to guess the
883 path based on their own location.  This usually works well unless you
884 change the names of directories inside the install tree. If you still
885 need to do that, you might want to recompile with the new install
886 location properly set, or edit the ``GMXRC`` script.
888 Testing |Gromacs| for correctness
889 ---------------------------------
890 Since 2011, the |Gromacs| development uses an automated system where
891 every new code change is subject to regression testing on a number of
892 platforms and software combinations. While this improves
893 reliability quite a lot, not everything is tested, and since we
894 increasingly rely on cutting edge compiler features there is
895 non-negligible risk that the default compiler on your system could
896 have bugs. We have tried our best to test and refuse to use known bad
897 versions in ``cmake``, but we strongly recommend that you run through
898 the tests yourself. It only takes a few minutes, after which you can
899 trust your build.
901 The simplest way to run the checks is to build |Gromacs| with
902 ``-DREGRESSIONTEST_DOWNLOAD``, and run ``make check``.
903 |Gromacs| will automatically download and run the tests for you.
904 Alternatively, you can download and unpack the |Gromacs|
905 regression test suite |gmx-regressiontests-package| tarball yourself
906 and use the advanced ``cmake`` option ``REGRESSIONTEST_PATH`` to
907 specify the path to the unpacked tarball, which will then be used for
908 testing. If the above does not work, then please read on.
910 The regression tests are also available from the download_ section.
911 Once you have downloaded them, unpack the tarball, source
912 ``GMXRC`` as described above, and run ``./gmxtest.pl all``
913 inside the regression tests folder. You can find more options
914 (e.g. adding ``double`` when using double precision, or
915 ``-only expanded`` to run just the tests whose names match
916 "expanded") if you just execute the script without options.
918 Hopefully, you will get a report that all tests have passed. If there
919 are individual failed tests it could be a sign of a compiler bug, or
920 that a tolerance is just a tiny bit too tight. Check the output files
921 the script directs you too, and try a different or newer compiler if
922 the errors appear to be real. If you cannot get it to pass the
923 regression tests, you might try dropping a line to the gmx-users
924 mailing list, but then you should include a detailed description of
925 your hardware, and the output of ``gmx mdrun -version`` (which contains
926 valuable diagnostic information in the header).
928 A build with ``-DGMX_BUILD_MDRUN_ONLY`` cannot be tested with
929 ``make check`` from the build tree, because most of the tests
930 require a full build to run things like ``grompp``. To test such an
931 mdrun fully requires installing it to the same location as a normal
932 build of |Gromacs|, downloading the regression tests tarball manually
933 as described above, sourcing the correct ``GMXRC`` and running the
934 perl script manually. For example, from your |Gromacs| source
935 directory:
939     mkdir build-normal
940     cd build-normal
941     cmake .. -DCMAKE_INSTALL_PREFIX=/your/installation/prefix/here
942     make -j 4
943     make install
944     cd ..
945     mkdir build-mdrun-only
946     cd build-mdrun-only
947     cmake .. -DGMX_MPI=ON -DGMX_GPU=ON -DGMX_BUILD_MDRUN_ONLY=ON -DCMAKE_INSTALL_PREFIX=/your/installation/prefix/here
948     make -j 4
949     make install
950     cd /to/your/unpacked/regressiontests
951     source /your/installation/prefix/here/bin/GMXRC
952     ./gmxtest.pl all -np 2
954 If your mdrun program has been suffixed in a non-standard way, then
955 the ``./gmxtest.pl -mdrun`` option will let you specify that name to the
956 test machinery. You can use ``./gmxtest.pl -double`` to test the
957 double-precision version. You can use ``./gmxtest.pl -crosscompiling``
958 to stop the test harness attempting to check that the programs can
959 be run. You can use ``./gmxtest.pl -mpirun srun`` if your command to
960 run an MPI program is called ``srun``.
962 The ``make check`` target also runs integration-style tests that may run
963 with MPI if ``GMX_MPI=ON`` was set. To make these work with various possible
964 MPI libraries, you may need to
965 set the CMake variables ``MPIEXEC``, ``MPIEXEC_NUMPROC_FLAG``,
966 ``MPIEXEC_PREFLAGS`` and ``MPIEXEC_POSTFLAGS`` so that
967 ``mdrun-mpi-test_mpi`` would run on multiple ranks via the shell command
971     ${MPIEXEC} ${MPIEXEC_NUMPROC_FLAG} ${NUMPROC} ${MPIEXEC_PREFLAGS} \
972           mdrun-mpi-test_mpi ${MPIEXEC_POSTFLAGS} -otherflags
974 A typical example for SLURM is
978      cmake .. -DGMX_MPI=on -DMPIEXEC=srun -DMPIEXEC_NUMPROC_FLAG=-n -DMPIEXEC_PREFLAGS= -DMPIEXEC_POSTFLAGS=
981 Testing |Gromacs| for performance
982 ---------------------------------
983 We are still working on a set of benchmark systems for testing
984 the performance of |Gromacs|. Until that is ready, we recommend that
985 you try a few different parallelization options, and experiment with
986 tools such as ``gmx tune_pme``.
988 Having difficulty?
989 ------------------
990 You are not alone - this can be a complex task! If you encounter a
991 problem with installing |Gromacs|, then there are a number of
992 locations where you can find assistance. It is recommended that you
993 follow these steps to find the solution:
995 1. Read the installation instructions again, taking note that you
996    have followed each and every step correctly.
998 2. Search the |Gromacs| webpage_ and users emailing list for information
999    on the error. Adding
1000    ``site:https://mailman-1.sys.kth.se/pipermail/gromacs.org_gmx-users``
1001    to a Google search may help filter better results.
1003 3. Search the internet using a search engine such as Google.
1005 4. Post to the |Gromacs| users emailing list gmx-users for
1006    assistance. Be sure to give a full description of what you have
1007    done and why you think it did not work. Give details about the
1008    system on which you are installing.  Copy and paste your command
1009    line and as much of the output as you think might be relevant -
1010    certainly from the first indication of a problem. In particular,
1011    please try to include at least the header from the mdrun logfile,
1012    and preferably the entire file.  People who might volunteer to help
1013    you do not have time to ask you interactive detailed follow-up
1014    questions, so you will get an answer faster if you provide as much
1015    information as you think could possibly help. High quality bug
1016    reports tend to receive rapid high quality answers.
1018 .. _gmx-special-build:
1020 Special instructions for some platforms
1021 =======================================
1023 Building on Windows
1024 -------------------
1025 Building on Windows using native compilers is rather similar to
1026 building on Unix, so please start by reading the above. Then, download
1027 and unpack the |Gromacs| source archive. Make a folder in which to do
1028 the out-of-source build of |Gromacs|. For example, make it within the
1029 folder unpacked from the source archive, and call it ``build-gromacs``.
1031 For CMake, you can either use the graphical user interface provided on
1032 Windows, or you can use a command line shell with instructions similar
1033 to the UNIX ones above. If you open a shell from within your IDE
1034 (e.g. Microsoft Visual Studio), it will configure the environment for
1035 you, but you might need to tweak this in order to get either a 32-bit
1036 or 64-bit build environment. The latter provides the fastest
1037 executable. If you use a normal Windows command shell, then you will
1038 need to either set up the environment to find your compilers and
1039 libraries yourself, or run the ``vcvarsall.bat`` batch script provided
1040 by MSVC (just like sourcing a bash script under Unix).
1042 With the graphical user interface, you will be asked about what
1043 compilers to use at the initial configuration stage, and if you use
1044 the command line they can be set in a similar way as under UNIX.
1046 Unfortunately ``-DGMX_BUILD_OWN_FFTW=ON`` (see `Using FFTW`_) does not
1047 work on Windows, because there is no supported way to build FFTW on
1048 Windows. You can either build FFTW some other way (e.g. MinGW), or
1049 use the built-in fftpack (which may be slow), or `using MKL`_.
1051 For the build, you can either load the generated solutions file into
1052 e.g. Visual Studio, or use the command line with ``cmake --build`` so
1053 the right tools get used.
1055 Building on Cray
1056 ----------------
1057 |Gromacs| builds mostly out of the box on modern Cray machines, but
1058 you may need to specify the use of static binaries with
1059 ``-DGMX_BUILD_SHARED_EXE=off``, and you may need to set the F77
1060 environmental variable to ``ftn`` when compiling FFTW.
1062 Building on Solaris
1063 -------------------
1065 The built-in |Gromacs| processor detection does not work on Solaris,
1066 so it is strongly recommended that you build |Gromacs| with
1067 ``-DGMX_HWLOC=on`` and ensure that the ``CMAKE_PREFIX_PATH`` includes
1068 the path where the hwloc headers and libraries can be found. At least
1069 version 1.11.8 of hwloc is recommended.
1071 Oracle Developer Studio is not a currently supported compiler (and
1072 does not currently compile |Gromacs| correctly, perhaps because the
1073 thread-MPI atomics are incorrectly implemented in |Gromacs|).
1075 Building on BlueGene
1076 --------------------
1078 BlueGene/Q
1079 ^^^^^^^^^^
1080 There is currently native acceleration on this platform for the Verlet
1081 cut-off scheme. There are no plans to provide accelerated kernels for
1082 the group cut-off scheme, but the default plain C kernels will work
1083 (slowly).
1085 Only the bgclang compiler is supported, because it is the only
1086 availble C++11 compiler. Only static linking is supported.
1088 Computation on BlueGene floating-point units is always done in
1089 double-precision. However, mixed-precision builds of |Gromacs| are still
1090 normal and encouraged since they use cache more efficiently.
1092 You need to arrange for FFTW to be installed correctly, following the
1093 above instructions. You may prefer to configure FFTW with
1094 ``--disable-fortran`` to avoid complications.
1096 MPI wrapper compilers should be used for compiling and linking. The
1097 MPI wrapper compilers can make it awkward to
1098 attempt to use IBM's optimized BLAS/LAPACK called ESSL (see the
1099 section on `linear algebra libraries`_. Since mdrun is the only part
1100 of |Gromacs| that should normally run on the compute nodes, and there is
1101 nearly no need for linear algebra support for mdrun, it is recommended
1102 to use the |Gromacs| built-in linear algebra routines - this is never
1103 a problem for normal simulations.
1105 The recommended configuration is to use
1109     cmake .. -DCMAKE_C_COMPILER=mpicc \
1110              -DCMAKE_CXX_COMPILER=mpicxx \
1111              -DCMAKE_TOOLCHAIN_FILE=Platform/BlueGeneQ-static-bgclang-CXX.cmake \
1112              -DCMAKE_PREFIX_PATH=/your/fftw/installation/prefix \
1113              -DGMX_MPI=ON \
1114              -DGMX_BUILD_MDRUN_ONLY=ON
1115     make
1116     make install
1118 which will build a statically-linked MPI-enabled mdrun for the compute
1119 nodes. Otherwise, |Gromacs| default configuration
1120 behaviour applies.
1122 It is possible to configure and make the remaining |Gromacs| tools with
1123 the compute-node toolchain, but as none of those tools are MPI-aware,
1124 this would not normally
1125 be useful. Instead, users should plan to run these on the login node,
1126 and perform a separate |Gromacs| installation for that, using the login
1127 node's toolchain - not the above platform file, or any other
1128 compute-node toolchain. This may require requesting an up-to-date
1129 gcc or clang toolchain for the front end.
1131 Note that only the MPI build is available for the compute-node
1132 toolchains. The |Gromacs| thread-MPI or no-MPI builds are not useful at
1133 all on BlueGene/Q.
1135 BlueGene/P
1136 ^^^^^^^^^^
1137 There is currently no SIMD support on this platform and no plans to
1138 add it. The default plain C kernels will work if there is a C++11
1139 compiler for this platform.
1141 Fujitsu PRIMEHPC
1142 ^^^^^^^^^^^^^^^^
1143 This is the architecture of the K computer, which uses Fujitsu
1144 Sparc64VIIIfx chips. On this platform, |Gromacs| has
1145 accelerated group kernels using the HPC-ACE instructions, no
1146 accelerated Verlet kernels, and a custom build toolchain. Since this
1147 particular chip only does double precision SIMD, the default setup
1148 is to build |Gromacs| in double. Since most users only need single, we have added
1149 an option GMX_RELAXED_DOUBLE_PRECISION to accept single precision square root
1150 accuracy in the group kernels; unless you know that you really need 15 digits
1151 of accuracy in each individual force, we strongly recommend you use this. Note
1152 that all summation and other operations are still done in double.
1154 The recommended configuration is to use
1158     cmake .. -DCMAKE_TOOLCHAIN_FILE=Toolchain-Fujitsu-Sparc64-mpi.cmake \
1159              -DCMAKE_PREFIX_PATH=/your/fftw/installation/prefix \
1160              -DCMAKE_INSTALL_PREFIX=/where/gromacs/should/be/installed \
1161              -DGMX_MPI=ON \
1162              -DGMX_BUILD_MDRUN_ONLY=ON \
1163              -DGMX_RELAXED_DOUBLE_PRECISION=ON
1164     make
1165     make install
1167 Intel Xeon Phi
1168 ^^^^^^^^^^^^^^
1169 |Gromacs| has preliminary support for Intel Xeon Phi. Only symmetric
1170 (aka native) mode is supported on Knights Corner, and it has so far
1171 not been optimized to the same level as other architectures. The
1172 performance depends among other factors on the system size, and for
1173 now the performance might not be faster than CPUs. Building for Xeon
1174 Phi works almost as any other Unix. See the instructions above for
1175 details. The recommended configuration is
1179     cmake .. -DCMAKE_TOOLCHAIN_FILE=Platform/XeonPhi
1180     make
1181     make install
1183 Tested platforms
1184 ================
1185 While it is our best belief that |Gromacs| will build and run pretty
1186 much everywhere, it is important that we tell you where we really know
1187 it works because we have tested it. We do test on Linux, Windows, and
1188 Mac with a range of compilers and libraries for a range of our
1189 configuration options. Every commit in our git source code repository
1190 is currently tested on x86 with a number of gcc versions ranging from 4.8.1
1191 through 6.1, versions 16 of the Intel compiler, and Clang
1192 versions 3.4 through 3.8. For this, we use a variety of GNU/Linux
1193 flavors and versions as well as recent versions of Windows. Under
1194 Windows, we test both MSVC 2015 and version 16 of the Intel compiler.
1195 For details, you can
1196 have a look at the `continuous integration server used by GROMACS`_,
1197 which runs Jenkins_.
1199 We test irregularly on ARM v7, ARM v8, BlueGene/Q, Cray, Fujitsu
1200 PRIMEHPC, Power8, Google Native Client and other environments, and
1201 with other compilers and compiler versions, too.