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[gromacs.git] / docs / user-guide / cmdline.rst
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1 .. _gmx-cmdline:
3 Command-line reference
4 ======================
6 .. toctree::
7    :hidden:
8    :glob:
10    /onlinehelp/gmx
11    /onlinehelp/gmx-*
13 |Gromacs| includes many tools for preparing, running and analyzing
14 molecular dynamics simulations. These are all structured as part of a single
15 :command:`gmx` wrapper binary, and invoked with commands like :command:`gmx grompp`.
16 :ref:`mdrun <gmx mdrun>` is the only other binary that
17 :ref:`can be built <building just the mdrun binary>`; in the normal
18 build it can be run with :command:`gmx mdrun`. Documentation for these can
19 be found at the respective sections below, as well as on man pages (e.g.,
20 :manpage:`gmx-grompp(1)`) and with :samp:`gmx help {command}` or
21 :samp:`gmx {command} -h`.
23 If you've installed an MPI version of |Gromacs|, by default the
24 :command:`gmx` binary is called :command:`gmx_mpi` and you should adapt
25 accordingly.
27 Command-line interface and conventions
28 --------------------------------------
30 All |Gromacs| commands require an option before any arguments (i.e., all
31 command-line arguments need to be preceded by an argument starting with a
32 dash, and values not starting with a dash are arguments to the preceding
33 option).  Most options, except for boolean flags, expect an argument (or
34 multiple in some cases) after the option name.
35 The argument must be a separate command-line argument, i.e., separated by
36 space, as in ``-f traj.xtc``.  If more than one argument needs to be given to
37 an option, they should be similarly separated from each other.
38 Some options also have default arguments, i.e., just specifying the option
39 without any argument uses the default argument.
40 If an option is not specified at all, a default value is used; in the case of
41 optional files, the default might be not to use that file (see below).
43 All |Gromacs| command options start with a single dash, whether they are
44 single- or multiple-letter options.  However, two dashes are also recognized
45 (starting from 5.1).
47 In addition to command-specific options, some options are handled by the
48 :command:`gmx` wrapper, and can be specified for any command.  See
49 :doc:`wrapper binary help </onlinehelp/gmx>` for the list of such options.
50 These options are recognized both before the command name (e.g.,
51 :command:`gmx -quiet grompp`) as well as after the command name (e.g.,
52 :command:`gmx grompp -quiet`).
53 There is also a ``-hidden`` option that can be specified in combination with
54 ``-h`` to show help for advanced/developer-targeted options.
56 Most analysis commands can process a trajectory with fewer atoms than the
57 run input or structure file, but only if the trajectory consists of the
58 first *n* atoms of the run input or structure file.
60 Handling specific types of command-line options
61 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
63 boolean options
64   Boolean flags can be specified like ``-pbc`` and negated like ``-nopbc``.
65   It is also possible to use an explicit value like ``-pbc no`` and
66   ``-pbc yes``.
67 file name options
68   Options that accept files names have features that support using default file
69   names (where the default file name is specific to that option):
71   * If a required option is not set, the default is used.
72   * If an option is marked optional, the file is not used unless the option
73     is set (or other conditions make the file required).
74   * If an option is set, and no file name is provided, the default is used.
76   All such options will accept file names without a file extension.
77   The extension is automatically appended in such a case.
78   When multiple input formats are accepted, such as a generic structure format,
79   the directory will be searched for files of each type with the supplied or
80   default name. When no file with a recognized extension is found, an error is given.
81   For output files with multiple formats, a default file type will be used.
83   Some file formats can also be read from compressed (:file:`.Z` or
84   :file:`.gz`) formats.
85 enum options
86   Enumerated options (enum) should be used with one of the arguments listed in
87   the option description. The argument may be abbreviated, and the first match
88   to the shortest argument in the list will be selected.
89 vector options
90   Some options accept a vector of values.  Either 1 or 3 parameters can be
91   supplied; when only one parameter is supplied the two other values are also
92   set to this value.
93 selection options
94   See :doc:`/onlinehelp/selections`.
96 Commands by name
97 ----------------
99 .. include:: /fragments/byname.rst
101 Commands by topic
102 -----------------
104 .. include:: /fragments/bytopic.rst
106 Special topics
107 --------------
109 The information in these topics is also accessible through
110 :samp:`gmx help {topic}` on the command line.
112 Selection syntax and usage
113 ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
115 .. toctree::
117    /onlinehelp/selections
119 .. _command-changes:
121 Command changes between versions
122 --------------------------------
124 Starting from |Gromacs| 5.0, some of the analysis commands (and a few other
125 commands as well) have changed significantly.
127 One main driver for this has been that many new tools mentioned below now
128 accept selections through one or more command-line options instead of prompting
129 for a static index group.  To take full advantage of selections, the interface
130 to the commands has changed somewhat, and some previous command-line options
131 are no longer present as the same effect can be achieved with suitable
132 selections.
133 Please see :doc:`/onlinehelp/selections` additional information on how to use
134 selections.
136 In the process, some old analysis commands have been removed in favor of more
137 powerful functionality that is available through an alternative tool.
138 For removed or replaced commands, this page documents how to perform the same
139 tasks with new tools.
140 For new commands, a brief note on the available features is given.  See the
141 linked help for the new commands for a full description.
143 This section lists only major changes; minor changes like additional/removed
144 options or bug fixes are not typically included.
146 Version 2018
147 ^^^^^^^^^^^^
149 gmx trajectory
150 ..............
152 **new**
154 :ref:`gmx trajectory` has been introduced as a selection-enabled version of
155 :ref:`gmx traj`.  It supports output of coordinates, velocities, and/or forces
156 for positions calculated for selections.
158 Version 2016
159 ^^^^^^^^^^^^
161 Analysis on arbitrary subsets of atoms
162 ......................................
164 Tools implemented in the new analysis framework can now operate upon trajectories
165 that match only a subset of the atoms in the input structure file.
167 gmx insert-molecules
168 ....................
170 **improved**
172 :ref:`gmx insert-molecules` has gained an option ``-replace`` that makes it
173 possible to insert molecules into a solvated configuration, replacing any
174 overlapping solvent atoms.  In a fully solvated box, it is also possible to
175 insert into a certain region of the solvent only by selecting a subset of the
176 solvent atoms (``-replace`` takes a selection that can also contain expressions
177 like ``not within 1 of ...``).
179 gmx rdf
180 .......
182 **improved**
184 The normalization for the output RDF can now also be the radial number density.
186 gmx genconf
187 ...........
189 **simplified**
191 Removed ``-block``, ``-sort`` and ``-shuffle``.
193 Version 5.1
194 ^^^^^^^^^^^
196 General
197 .......
199 Symbolic links from 5.0 are no longer supported.  The only way to invoke a
200 command is through :samp:`gmx {<command>}`.
202 gmx pairdist
203 ............
205 **new**
207 :ref:`gmx pairdist` has been introduced as a selection-enabled replacement for
208 :ref:`gmx mindist` (``gmx mindist`` still exists unchanged).  It can calculate
209 min/max pairwise distances between a pair of selections, including, e.g.,
210 per-residue minimum distances or distances from a single point to a set of
211 residue-centers-of-mass.
213 gmx rdf
214 .......
216 **rewritten**
218 :ref:`gmx rdf` has been rewritten for 5.1 to use selections for specifying the
219 points from which the RDFs are calculated.  The interface is mostly the same,
220 except that there are new command-line options to specify the selections.
221 The following additional changes have been made:
223 * ``-com`` and ``-rdf`` options have been removed.  Equivalent functionality is
224   available through selections:
226   * ``-com`` can be replaced with a :samp:`com of {<selection>}` as the
227     reference selection.
228   * ``-rdf`` can be replaced with a suitable set of selections (e.g.,
229     :samp:`res_com of {<selection>}`) and/or using ``-seltype``.
231 * ``-rmax`` option is added to specify a cutoff for the RDFs.  If set to a
232   value that is significantly smaller than half the box size, it can speed up
233   the calculation significantly if a grid-based neighborhood search can be
234   used.
235 * ``-hq`` and ``-fade`` options have been removed, as they are simply
236   postprocessing steps on the raw numbers that can be easily done after the
237   analysis.
239 Version 5.0
240 ^^^^^^^^^^^
242 General
243 .......
245 Version 5.0 introduced the :command:`gmx` wrapper binary.
246 For backwards compatibility, this version still creates symbolic links by default for
247 old tools: e.g., ``g_order <options>`` is equivalent to ``gmx order <options>``, and
248 ``g_order`` is simply a symbolic link on the file system.
250 g_bond
251 ......
253 **replaced**
255 This tool has been removed in 5.0. A replacement is :ref:`gmx distance`.
257 You can provide your existing index file to :ref:`gmx distance`, and it will
258 calculate the same distances.  The differences are:
260 * ``-blen`` and ``-tol`` options have different default values.
261 * You can control the output histogram with ``-binw``.
262 * ``-aver`` and ``-averdist`` options are not present.  Instead, you can choose
263   between the different things to calculate using ``-oav`` (corresponds to
264   ``-d`` with ``-averdist``), ``-oall`` (corresponds to ``-d`` without
265   ``-averdist``), ``-oh`` (corresponds to ``-o`` with ``-aver``), and
266   ``-oallstat`` (corresponds to ``-l`` without ``-aver``).
268 You can produce any combination of output files.  Compared to ``g_bond``,
269 ``gmx distance -oall`` is currently missing labels for the output columns.
271 g_dist
272 ......
274 **replaced**
276 This tool has been removed in 5.0.  A replacement is :ref:`gmx distance` (for
277 most options) or :ref:`gmx select` (for ``-dist`` or ``-lt``).
279 If you had index groups A and B in :file:`index.ndx` for ``g_dist``, you can use the
280 following command to compute the same distance with ``gmx distance``::
282   gmx distance -n index.ndx -select 'com of group "A" plus com of group "B"' -oxyz -oall
284 The ``-intra`` switch is replaced with ``-nopbc``.
286 If you used ``-dist D``, you can do the same calculation with ``gmx select``::
288   gmx select -n index.ndx -select 'group "B" and within D of com of group "A"' -on/-oi/-os/-olt
290 You can select the output option that best suits your post-processing needs
291 (``-olt`` is a replacement for ``g_dist -dist -lt``)
293 gmx distance
294 ............
296 **new**
298 :ref:`gmx distance` has been introduced as a selection-enabled replacement for
299 various tools that computed distances between fixed pairs of atoms (or
300 centers-of-mass of groups).  It has a combination of the features of ``g_bond``
301 and ``g_dist``, allowing computation of one or multiple distances, either
302 between atom-atom pairs or centers-of-mass of groups, and providing a
303 combination of output options that were available in one of the tools.
305 gmx gangle
306 ..........
308 **new**
310 :ref:`gmx gangle` has been introduced as a selection-enabled replacement for
311 ``g_sgangle``.  In addition to supporting atom-atom vectors, centers-of-mass
312 can be used as endpoints of the vectors, and there are a few additional angle
313 types that can be calculated.  The command also has basic support for
314 calculating normal angles between three atoms and/or centers-of-mass, making it
315 a partial replacement for :ref:`gmx angle` as well.
317 gmx protonate
318 .............
320 **replaced**
322 This was a very old tool originally written for united atom force fields,
323 where it was necessary to generate all hydrogens after running a trajectory
324 in order to calculate e.g. distance restraint violations. The functionality
325 to simply protonate a structure is available in :ref:`gmx pdb2gmx`. 
326 If there is significant interest, we might reintroduce it after moving to new
327 topology formats in the future.
329 gmx freevolume
330 ..............
332 **new**
334 This tool has been introduced in 5.0.  It uses a Monte Carlo sampling method to
335 calculate the fraction of free volume within the box (using a probe of a given
336 size).
338 g_sas
339 .....
341 **rewritten**
343 This tool has been rewritten in 5.0, and renamed to :ref:`gmx sasa` (the
344 underlying surface area calculation algorithm is still the same).
346 The main difference in the new tool is support for selections.  Instead of
347 prompting for an index group, a (potentially dynamic) selection for the
348 calculation can be given with ``-surface``.  Any number of output groups can be
349 given with ``-output``, allowing multiple parts of the surface area to be
350 computed in a single run.  The total area of the ``-surface`` group is now
351 always calculated.
353 The tool no longer automatically divides the surface into hydrophobic and
354 hydrophilic areas, and there is no ``-f_index`` option.  The same effects can
355 be obtained by defining suitable selections for ``-output``.  If you want
356 output that contains the same numbers as with the old tool for a calculation
357 group ``A`` and output group ``B``, you can use ::
359   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"'
361 Solvation free energy estimates are now calculated only if separately requested
362 with ``-odg``, and are written into a separate file.
364 Output option ``-i`` for a position restraint file is not currently implemented
365 in the new tool, but would not be very difficult to add if requested.
367 g_sgangle
368 .........
370 **replaced**
372 This tool has been removed in 5.0.  A replacement is :ref:`gmx gangle` (for
373 angle calculation) and :ref:`gmx distance` (for ``-od``, ``-od1``, ``-od2``).
375 If you had index groups A and B in index.ndx for ``g_sgangle``, you can use the
376 following command to compute the same angle with ``gmx gangle``::
378   gmx gangle -n index.ndx -g1 vector/plane -group1 'group "A"' -g2 vector/plane -group2 'group "B"' -oav
380 You need to select either ``vector`` or ``plane`` for the ``-g1`` and ``-g2``
381 options depending on which one your index groups specify.
383 If you only had a single index group A in index.ndx and you used ``g_sgangle``
384 ``-z`` or ``-one``, you can use::
386   gmx gangle -n index.ndx -g1 vector/plane -group1 'group "A"' -g2 z/t0 -oav
388 For the distances, you can use :ref:`gmx distance` to compute one or more
389 distances as you want.  Both distances between centers of groups or individual
390 atoms are supported using the new selection syntax.
392 genbox
393 ......
395 This tool has been split to :ref:`gmx solvate` and :ref:`gmx insert-molecules`.
397 tpbconv
398 .......
400 This tool has been renamed :ref:`gmx convert-tpr`.