Updates to documentation
[gromacs.git] / docs / user-guide / cmdline.rst
blobb92d81ba1b1a7b307e45e04441b80fe13bf1c32f
1 Command-line reference
2 ======================
4 .. toctree::
5    :hidden:
6    :glob:
8    /onlinehelp/gmx
9    /onlinehelp/gmx-*
11 |Gromacs| includes many tools for preparing, running and analyzing
12 molecular dynamics simulations. These are all structured as part of a single
13 :command:`gmx` wrapper binary, and invoked with commands like :command:`gmx grompp`.
14 :ref:`mdrun <gmx mdrun>` is the only other binary that
15 :ref:`can be built <building just the mdrun binary>`; in the normal
16 build it can be run with :command:`gmx mdrun`. Documentation for these can
17 be found at the respective sections below, as well as on man pages (e.g.,
18 :manpage:`gmx-grompp(1)`) and with :samp:`gmx help {command}` or
19 :samp:`gmx {command} -h`.
21 If you've installed an MPI version of |Gromacs|, by default the
22 :command:`gmx` binary is called :command:`gmx_mpi` and you should adapt
23 accordingly.
25 Command-line interface and conventions
26 --------------------------------------
28 All |Gromacs| commands require an option before any arguments (i.e., all
29 command-line arguments need to be preceded by an argument starting with a
30 dash, and values not starting with a dash are arguments to the preceding
31 option).  Most options, except for boolean flags, expect an argument (or
32 multiple in some cases) after the option name.
33 The argument must be a separate command-line argument, i.e., separated by
34 space, as in ``-f traj.xtc``.  If more than one argument needs to be given to
35 an option, they should be similarly separated from each other.
36 Some options also have default arguments, i.e., just specifying the option
37 without any argument uses the default argument.
38 If an option is not specified at all, a default value is used; in the case of
39 optional files, the default might be not to use that file (see below).
41 All |Gromacs| command options start with a single dash, whether they are
42 single- or multiple-letter options.  However, two dashes are also recognized
43 (starting from 5.1).
45 In addition to command-specific options, some options are handled by the
46 :command:`gmx` wrapper, and can be specified for any command.  See
47 :doc:`wrapper binary help </onlinehelp/gmx>` for the list of such options.
48 These options are recognized both before the command name (e.g.,
49 :command:`gmx -quiet grompp`) as well as after the command name (e.g.,
50 :command:`gmx grompp -quiet`).
51 There is also a ``-hidden`` option that can be specified in combination with
52 ``-h`` to show help for advanced/developer-targeted options.
54 Most analysis commands can process a trajectory with fewer atoms than the
55 run input or structure file, but only if the trajectory consists of the
56 first *n* atoms of the run input or structure file.
58 Handling specific types of command-line options
59 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
61 boolean options
62   Boolean flags can be specified like ``-pbc`` and negated like ``-nopbc``.
63   It is also possible to use an explicit value like ``-pbc no`` and
64   ``-pbc yes``.
65 file name options
66   Options that accept files names have features that support using default file
67   names (where the default file name is specific to that option):
69   * If a required option is not set, the default is used.
70   * If an option is marked optional, the file is not used unless the option
71     is set (or other conditions make the file required).
72   * If an option is set, and no file name is provided, the default is used.
74   All such options will accept file names without a file extension.
75   The extension is automatically appended in such a case.
76   When multiple input formats are accepted, such as a generic structure format,
77   the directory will be searched for files of each type with the supplied or
78   default name. When no file with a recognized extension is found, an error is given.
79   For output files with multiple formats, a default file type will be used.
81   Some file formats can also be read from compressed (:file:`.Z` or
82   :file:`.gz`) formats.
83 enum options
84   Enumerated options (enum) should be used with one of the arguments listed in
85   the option description. The argument may be abbreviated, and the first match
86   to the shortest argument in the list will be selected.
87 vector options
88   Some options accept a vector of values.  Either 1 or 3 parameters can be
89   supplied; when only one parameter is supplied the two other values are also
90   set to this value.
91 selection options
92   See :doc:`/onlinehelp/selections`.
94 Commands by name
95 ----------------
97 .. include:: /fragments/byname.rst
99 Commands by topic
100 -----------------
102 .. include:: /fragments/bytopic.rst
104 Special topics
105 --------------
107 The information in these topics is also accessible through
108 :samp:`gmx help {topic}` on the command line.
110 Selection syntax and usage
111 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
113 .. toctree::
115    /onlinehelp/selections
117 .. _command-changes:
119 Command changes between versions
120 --------------------------------
122 Starting from |Gromacs| 5.0, some of the analysis commands (and a few other
123 commands as well) have changed significantly.
125 One main driver for this has been that many new tools mentioned below now
126 accept selections through one or more command-line options instead of prompting
127 for a static index group.  To take full advantage of selections, the interface
128 to the commands has changed somewhat, and some previous command-line options
129 are no longer present as the same effect can be achieved with suitable
130 selections.
131 Please see :doc:`/onlinehelp/selections` additional information on how to use
132 selections.
134 In the process, some old analysis commands have been removed in favor of more
135 powerful functionality that is available through an alternative tool.
136 For removed or replaced commands, this page documents how to perform the same
137 tasks with new tools.
138 For new commands, a brief note on the available features is given.  See the
139 linked help for the new commands for a full description.
141 This section lists only major changes; minor changes like additional/removed
142 options or bug fixes are not typically included.
144 Version 2016
145 ^^^^^^^^^^^^
147 Analysis on arbitrary subsets of atoms
148 ......................................
150 Tools implemented in the new analysis framework can now operate upon trajectories
151 that match only a subset of the atoms in the input structure file.
153 gmx insert-molecules
154 ....................
156 **improved**
158 :ref:`gmx insert-molecules` has gained an option ``-replace`` that makes it
159 possible to insert molecules into a solvated configuration, replacing any
160 overlapping solvent atoms.  In a fully solvated box, it is also possible to
161 insert into a certain region of the solvent only by selecting a subset of the
162 solvent atoms (``-replace`` takes a selection that can also contain expressions
163 like ``not within 1 of ...``).
165 gmx rdf
166 .......
168 **improved**
170 The normalization for the output RDF can now also be the radial number density.
172 gmx genconf
173 ...........
175 **simplified**
177 Removed ``-block``, ``-sort`` and ``-shuffle``.
179 Version 5.1
180 ^^^^^^^^^^^
182 General
183 .......
185 Symbolic links from 5.0 are no longer supported.  The only way to invoke a
186 command is through :samp:`gmx {<command>}`.
188 gmx pairdist
189 ............
191 **new**
193 :ref:`gmx pairdist` has been introduced as a selection-enabled replacement for
194 :ref:`gmx mindist` (``gmx mindist`` still exists unchanged).  It can calculate
195 min/max pairwise distances between a pair of selections, including, e.g.,
196 per-residue minimum distances or distances from a single point to a set of
197 residue-centers-of-mass.
199 gmx rdf
200 .......
202 **rewritten**
204 :ref:`gmx rdf` has been rewritten for 5.1 to use selections for specifying the
205 points from which the RDFs are calculated.  The interface is mostly the same,
206 except that there are new command-line options to specify the selections.
207 The following additional changes have been made:
209 * ``-com`` and ``-rdf`` options have been removed.  Equivalent functionality is
210   available through selections:
212   * ``-com`` can be replaced with a :samp:`com of {<selection>}` as the
213     reference selection.
214   * ``-rdf`` can be replaced with a suitable set of selections (e.g.,
215     :samp:`res_com of {<selection>}`) and/or using ``-seltype``.
217 * ``-rmax`` option is added to specify a cutoff for the RDFs.  If set to a
218   value that is significantly smaller than half the box size, it can speed up
219   the calculation significantly if a grid-based neighborhood search can be
220   used.
221 * ``-hq`` and ``-fade`` options have been removed, as they are simply
222   postprocessing steps on the raw numbers that can be easily done after the
223   analysis.
225 Version 5.0
226 ^^^^^^^^^^^
228 General
229 .......
231 Version 5.0 introduced the :command:`gmx` wrapper binary.
232 For backwards compatibility, this version still creates symbolic links by default for
233 old tools: e.g., ``g_order <options>`` is equivalent to ``gmx order <options>``, and
234 ``g_order`` is simply a symbolic link on the file system.
236 g_bond
237 ......
239 **replaced**
241 This tool has been removed in 5.0. A replacement is :ref:`gmx distance`.
243 You can provide your existing index file to :ref:`gmx distance`, and it will
244 calculate the same distances.  The differences are:
246 * ``-blen`` and ``-tol`` options have different default values.
247 * You can control the output histogram with ``-binw``.
248 * ``-aver`` and ``-averdist`` options are not present.  Instead, you can choose
249   between the different things to calculate using ``-oav`` (corresponds to
250   ``-d`` with ``-averdist``), ``-oall`` (corresponds to ``-d`` without
251   ``-averdist``), ``-oh`` (corresponds to ``-o`` with ``-aver``), and
252   ``-oallstat`` (corresponds to ``-l`` without ``-aver``).
254 You can produce any combination of output files.  Compared to ``g_bond``,
255 ``gmx distance -oall`` is currently missing labels for the output columns.
257 g_dist
258 ......
260 **replaced**
262 This tool has been removed in 5.0.  A replacement is :ref:`gmx distance` (for
263 most options) or :ref:`gmx select` (for ``-dist`` or ``-lt``).
265 If you had index groups A and B in :file:`index.ndx` for ``g_dist``, you can use the
266 following command to compute the same distance with ``gmx distance``::
268   gmx distance -n index.ndx -select 'com of group "A" plus com of group "B"' -oxyz -oall
270 The ``-intra`` switch is replaced with ``-nopbc``.
272 If you used ``-dist D``, you can do the same calculation with ``gmx select``::
274   gmx select -n index.ndx -select 'group "B" and within D of com of group "A"' -on/-oi/-os/-olt
276 You can select the output option that best suits your post-processing needs
277 (``-olt`` is a replacement for ``g_dist -dist -lt``)
279 gmx distance
280 ............
282 **new**
284 :ref:`gmx distance` has been introduced as a selection-enabled replacement for
285 various tools that computed distances between fixed pairs of atoms (or
286 centers-of-mass of groups).  It has a combination of the features of ``g_bond``
287 and ``g_dist``, allowing computation of one or multiple distances, either
288 between atom-atom pairs or centers-of-mass of groups, and providing a
289 combination of output options that were available in one of the tools.
291 gmx gangle
292 ..........
294 **new**
296 :ref:`gmx gangle` has been introduced as a selection-enabled replacement for
297 ``g_sgangle``.  In addition to supporting atom-atom vectors, centers-of-mass
298 can be used as endpoints of the vectors, and there are a few additional angle
299 types that can be calculated.  The command also has basic support for
300 calculating normal angles between three atoms and/or centers-of-mass, making it
301 a partial replacement for :ref:`gmx angle` as well.
303 gmx protonate
304 .............
306 **replaced**
308 This was a very old tool originally written for united atom force fields,
309 where it was necessary to generate all hydrogens after running a trajectory
310 in order to calculate e.g. distance restraint violations. The functionality
311 to simply protonate a structure is available in :ref:`gmx pdb2gmx`. 
312 If there is significant interest, we might reintroduce it after moving to new
313 topology formats in the future.
315 gmx freevolume
316 ..............
318 **new**
320 This tool has been introduced in 5.0.  It uses a Monte Carlo sampling method to
321 calculate the fraction of free volume within the box (using a probe of a given
322 size).
324 g_sas
325 .....
327 **rewritten**
329 This tool has been rewritten in 5.0, and renamed to :ref:`gmx sasa` (the
330 underlying surface area calculation algorithm is still the same).
332 The main difference in the new tool is support for selections.  Instead of
333 prompting for an index group, a (potentially dynamic) selection for the
334 calculation can be given with ``-surface``.  Any number of output groups can be
335 given with ``-output``, allowing multiple parts of the surface area to be
336 computed in a single run.  The total area of the ``-surface`` group is now
337 always calculated.
339 The tool no longer automatically divides the surface into hydrophobic and
340 hydrophilic areas, and there is no ``-f_index`` option.  The same effects can
341 be obtained by defining suitable selections for ``-output``.  If you want
342 output that contains the same numbers as with the old tool for a calculation
343 group ``A`` and output group ``B``, you can use ::
345   gmx sasa -surface 'group "A"' -output '"Hydrophobic" group "A" and charge {-0.2 to 0.2}; "Hydrophilic" group "B" and not charge {-0.2 to 0.2}; "Total" group "B"'
347 Solvation free energy estimates are now calculated only if separately requested
348 with ``-odg``, and are written into a separate file.
350 Output option ``-i`` for a position restraint file is not currently implemented
351 in the new tool, but would not be very difficult to add if requested.
353 g_sgangle
354 .........
356 **replaced**
358 This tool has been removed in 5.0.  A replacement is :ref:`gmx gangle` (for
359 angle calculation) and :ref:`gmx distance` (for ``-od``, ``-od1``, ``-od2``).
361 If you had index groups A and B in index.ndx for ``g_sgangle``, you can use the
362 following command to compute the same angle with ``gmx gangle``::
364   gmx gangle -n index.ndx -g1 vector/plane -group1 'group "A"' -g2 vector/plane -group2 'group "B"' -oav
366 You need to select either ``vector`` or ``plane`` for the ``-g1`` and ``-g2``
367 options depending on which one your index groups specify.
369 If you only had a single index group A in index.ndx and you used ``g_sgangle``
370 ``-z`` or ``-one``, you can use::
372   gmx gangle -n index.ndx -g1 vector/plane -group1 'group "A"' -g2 z/t0 -oav
374 For the distances, you can use :ref:`gmx distance` to compute one or more
375 distances as you want.  Both distances between centers of groups or individual
376 atoms are supported using the new selection syntax.
378 genbox
379 ......
381 This tool has been split to :ref:`gmx solvate` and :ref:`gmx insert-molecules`.
383 tpbconv
384 .......
386 This tool has been renamed :ref:`gmx convert-tpr`.